申请/专利权人：南京农业大学

申请日：2022-06-29

公开（公告）日：2023-06-23

公开（公告）号：CN115042894B

主分类号：B62D63/02

分类号：B62D63/02;B62D63/04;G05D1/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.06.23#授权;2022.09.30#实质审查的生效;2022.09.13#公开

摘要：本发明公开了一种旱田四轮电驱机器人运动控制系统及转向控制方法，其中运动控制系统包括底盘模块、硬件模块、软件模块三大部分；转向控制方法为四轮差速转向控制。所述底盘模块包括行走控制机构、模式切换机构、举升控制机构，其中行走控制机构负责机器人的行走控制，模式切换机构负责改变机器人的运动模式，举升控制机构负责调节机器人的离地高度和两侧轮子距离；所述硬件模块包括电源管理模块、上层数据处理模块、底层控制模块，电机驱动模块、数据通信模块，其中数据通信模块为CAN信号线，通过CAN总线将上层数据处理模块、底层控制模块、电机驱动模块三层结构挂在同一条总线上；所述转向控制方法满足机器人在旱田作业，符合实际要求。

主权项：1.一种旱田四轮电驱机器人运动控制系统转向控制方法，其特征在于：所述系统包括底盘模块、硬件模块、软件模块三大部分；所述底盘模块包括行走控制机构、模式切换机构、举升控制机构；所述行走控制机构负责机器人的行走控制，包括前进、后退、左转、右转，所述行走控制机构由四个深纹橡胶充气轮及每个轮子所对应的行走伺服电机、减速机和行走传动装置组成，行走伺服电机与减速机相互连接并驱动行走传动装置，行走传动装置再带动轮子转动；所述模式切换机构负责改变机器人的运动模式，包括前后移动模式、左右移动模式、举升控制模式，所述模式切换机构由四台扭矩伺服电机、减速机和切换传动装置组成，扭矩伺服电机与减速机相互连接并驱动切换传动装置，切换传动装置再带动轮子转过90°；所述举升控制机构负责调节机器人的离地高度和两侧轮子距离，所述举升控制机构由四套结构相同的连杆装置和四根电动推杆组成，连杆装置一端固定在车体上，另一端固定在机械腿上，连杆装置在电动推杆的伸出或缩回动作下发生向外或向内旋转；所述硬件模块包括电源管理模块、上层数据处理模块、底层控制模块，电机驱动模块、数据通信模块，电源管理模块通过电源线为其他硬件模块提供所需的电源电压，上层数据处理模块、底层控制模块，电机驱动模块三者共同在数据通信模块的作用下进行数据交互；所述软件模块包括电机驱动程序、数据通信程序、人机交互系统；所述方法包括以下步骤：步骤1，伺服电机模型构建；步骤2，四轮电驱机器人差速转向控制器的输入量为车体速度和目标转向角度，输出量为4台行走电机的转速，机器人差速转向控制器根据目标转向角度求出机器人后轴中心点C和机器人4个车轮的转弯半径，并结合机器人当前行驶过程中的车体速度，求出机器人当前行驶过程中4个车轮的线速度；由于控制器的输出量为电机转速，因此需要将车轮线速度变换为电机转速，首先通过车轮线速度求出车轮转速，假如为1号电机所驱动的车轮，车轮转速表示为： 式中，n1′表示车轮的转速，单位rpm；V1表示车轮的线速度，单位ms；C表示车轮的周长，长度为1.57m；车轮并不是由电机直接驱动，而是通过行走传动装置间接驱动车轮转动，因此需要将车轮转速转换为电机转速，由机器人行走控制机构可知，电机通过行星减速机带动小齿轮转动，小齿轮再通过链条装置带动大齿轮转动，大齿轮与车轮相连，从而驱动车轮完成转动；步骤3，利用差速转向控制器得出机器人行驶过程中当前电机的目标转速，并将目标转速输入到直流伺服电机闭环控制系统模型，模型的输出量分别为电机转速值；规定机器人的转弯半径为轮距的1.5倍，因此系统输入的目标转向角度为固定值；步骤4，上位机控制软件设计；步骤5，利用人机交互系统的操作界面将机器人行驶档位设置为4档，4档对应的行驶速度为0.3ms，其次长按操作界面显示的前进右转按键，机器人开始做右转向运动，最后松开按键，机器人停止运动。

全文数据：

权利要求：

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