CN108556616A - 一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法。其中，四轮机器人包括：底盘；两个前轮，两个前轮安装在底盘的一侧，两个前轮分别连接有直行电机；两个后轮，两个后轮安装在底盘的另一侧，两个后轮分别连接有转向电机；以及分别控制两个直行电机和分别控制两个转向电机的控制系统。本发明的目的在于提供一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法，能够减少车身重量，减少运动过程中轮胎与地面的摩擦，延长轮胎使用寿命，并且降低成本，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及四轮机器人领域，尤其涉及一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法。
背景技术
目前，常见的四轮机器人的转向机构有前轮驱动后轮转向、后轮驱动前轮转向、四轮同时驱动和转向，前轮驱动后轮转向或者后轮驱动前轮转向的转向方式靠两个前轮或后轮的速度差来实现转动，其转向半径较大；四轮同时驱动和转向的转向中心为车身中心，转向半径较小。如公开号CN207028824U公开的“一种四轮八驱的机器人底盘机构”，该机器人具有四个转向装置和四个驱动装置，每个车轮能够独立转动，并且转向中心为车身中心，转向半径较小，但是其具有四个直行电机和四个转向电机，车身重量较大，车轮与地面的摩擦较大，降低轮胎的使用寿命，并且八个电机的同时使用大大增大了成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种四轮机器人及四轮机器人的移动转向方法，能够减少车身重量，减少运动过程中轮胎与地面的摩擦，延长轮胎使用寿命，并且降低成本，提高经济效益。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
本发明提供一种四轮机器人，包括：底盘；两个前轮，两个所述前轮分别通过其轮轴安装在所述底盘的一端，所述两个前轮的轮轴分别连接有直行电机；两个后轮，两个所述后轮分别通过其转向轴安装在所述底盘的另一端，所述两个后轮的转向轴分别连接有转向电机；以及分别控制两个所述直行电机和分别控制两个所述转向电机的控制系统。在前轮设置两个直行电机驱动四轮机器人的移动，前轮的移动带动后轮的移动；在后轮设置转向电机控制后轮的转向，减少了两个直行电机和两个转向电机，能够减少车身重量，减少运动过程中轮胎与地面的摩擦，延长轮胎使用寿命，并且降低成本，提高经济效益。
进一步地，所述转向电机与两个所述后轮之间设有绝对值编码器。绝对值编码器用于控制后轮的转向角度的大小相等。
进一步地，转向时，控制两个所述前轮绕其各自轮轴的转动方向互为相反，控制两个所述后轮绕其各自转向轴的转向角度大小相同。
进一步地，转向时，控制两个所述前轮绕其轮轴的转动速度相同。使得两个后轮的转向中心为两个前轮之间连线的中点，实现转弯需求。
进一步地，转向时，控制所述两个后轮绕其转向轴的转向角度互为相反。
进一步地，转向时，控制所述两个后轮绕其转向轴的转向角度互为相反。转弯过程中机器人稳定，实现原地转弯。
本发明还提供一种根据以上任一实施例所述的四轮机器人的移动转向方法，包括步骤：A：分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动一个相同的角度；B：分别控制两个前轮上的直行电机，并通过所述直行电机分别驱动两个所述前轮绕其各自轮轴以相同方向或相反方向转动，实现四轮机器人的各种转向需求。应当理解，步骤A和步骤B可以同时进行也可以先进行步骤A再进行步骤B。
进一步地，在步骤B中，分别控制两个前轮上的直行电机，并通过所述直行电机分别驱动两个所述前轮绕其各自轮轴以互为相反方向，但以相同的转动速度转动。
进一步地，在步骤A中，分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动大小相同但方向互为相反的角度。
进一步地，在步骤A中，分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动大小和方向均相同的角度。相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明在前轮设置两个直行电机驱动四轮机器人的移动，前轮的移动带动后轮的移动；在后轮设置转向电机控制后轮的转向，实现四轮机器人的转向需求，减少了两个直行电机和两个转向电机，能够减少车身重量，减少运动过程中轮胎与地面的摩擦，延长轮胎使用寿命，并且降低成本，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明四轮机器人的结构示意图；
图2为本发明四轮机器人转向示意图；
图3为本发明四轮机器人转向示意图；
图中：2、底盘；4、前轮；6、后轮；8、直行电机；10、转向电机。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明提供一种四轮机器人，参考图1，该四轮机器人包括底盘2、两个前轮4、两个后轮6、以及控制系统，其中，两个前轮4分别通过其轮轴安装在底盘2的一端，两个后轮6分别通过其转向轴安装在底盘2的另一端。两个前轮4的轮轴分别连接有驱动前轮4移动的直行电机8，两个后轮8的转向轴分别连接有驱动后轮6转向的转向电机10。控制系统分别控制两个直行电机和分别控制两个转向电机。在前轮4设置两个直行电机8驱动四轮机器人的移动，前轮4的移动带动后轮6的移动；在后轮6设置转向电机10控制后轮6的转向，根据不同的转弯需求，前轮4输出不同方向的转速，后轮6输出不同的转向角度，从而实现转弯。减少了两个直行电机8和两个转向电机10，能够减少车身重量，减少运动过程中轮胎与地面的摩擦，延长轮胎使用寿命，并且降低成本，提高经济效益。
进一步地，转向电机10与两个后轮6之间设有减速器和绝对值编码器。绝对值编码器用于控制后轮6的转向角度的大小相等。当需要转向时转向电机10启动，转向电机10输出力矩通过减速器减速后由减速器上的输出轴输出实现两个后轮6的转向。并且绝对值编码器实时检测减速器输出轴位置两个后轮6的摆动角度，通过函数换算可实时反馈出两个后轮6的实际偏移角，以实现精准的控制转向的角度。
根据本发明的一个实施例，转向时，两个前轮4绕其各自轮轴的转动方向相反，两个后轮6绕其各自转向轴的转向角度大小相同。应当理解，两个后轮6绕其各自转向轴的转向角度的方向可以相同也可以不同。
根据本发明的一个实施例，转向时，控制两个前轮4绕其各自轮轴的转动方向相反，控制两个后轮6绕其各自转向轴的转向角度大小相同，所述两个后轮6绕其转向轴的转向角度互为相反。
根据本发明的一个实施例，转向时，控制两个前轮4绕其各自轮轴的转动方向相反，控制两个后轮6绕其各自转向轴的转向角度大小相同，两个所述前轮4绕其轮轴的转动速度相同。使得两个后轮6的转向中心为两个前轮4之间连线的中点，转动半径为后轮6到所述中点的距离，实现转弯需求。
并且，参考图2，转向时，控制两个后轮6绕其转向轴的转向角度互为相反。当两个前轮4绕其各自轮轴的转动速度大小相同方向相反且两个后轮6饶其各自转向轴的转向角度互为相反时四轮机器人的转弯更加平稳。
可选地，参考图3，转向时，两个前轮4绕其各自轮轴的转动方向相反，转动速度大小不同，两个后轮6绕其各自转向轴的转向角度大小相同，转向角度方向相同相同，实现转弯需求。
可选地，转向时，两个前轮4绕所述前轮轮轴的转动方向相同，转动速度大小不同，两个后轮6的转向角度相同或不同，实现不同的转弯需求。
本发明还提供一种根据以上任一实施例的四轮机器人的移动转向方法，底盘2的两侧分别连接有两个前轮4和两个后轮6，两个前轮4和两个后轮6分别连接有两个直行电机8和两个转向电机10，该转动方法包括步骤：A、分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动一个相同的角度；B、分别控制两个前轮上的直行电机，并通过所述直行电机分别驱动两个所述前轮绕其各自轮轴以相同方向或相反方向转动。
具体地，两个直行电机8驱动前轮4移动带动后轮6的移动；在后轮6设置转向电机10控制后轮6的转向，减少了两个直行电机8和两个转向电机10，能够减少车身重量，减少运动过程中轮胎与地面的摩擦，延长轮胎使用寿命，并且降低成本，提高经济效益。应当理解，虽然该四轮机器人的后轮转向半径相对于四轮八驱动机器人有所增大，但是其减少四个电机带来的经济效益远远大于转向半径减小带来的好处。
进一步地，两个转向电机10和两个后轮6之间连接有控制两个后轮6转向角度大小相等的绝对值编码器。绝对值编码器用于控制后轮6的转向角度的大小相等。当需要转向时转向电机10启动，转向电机10输出力矩通过减速器减速后由减速器上的输出轴输出实现两个后轮的转向。并且绝对值编码器实时检测减速器输出轴位置两个后轮的摆动角度，通过函数换算可实时反馈出两个后轮6的实际偏移角，以实现精准的控制转向的角度。
根据本发明的另一个实施例，参考图2，在步骤B中，分别控制两个前轮上的直行电机，并通过所述直行电机分别驱动两个所述前轮绕其各自轮轴以互为相反方向，但以相同的转动速度转动。在步骤A中，分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动大小相同但方向互为相反的角度。
转向时，两个前轮4绕所述前轮轮轴的转动方向相反，转动速度大小相同，两个后轮6的转向角度大小相同，转向角度方向相反。使得两个后轮6的转向中心为两个前轮4之间连线的中点，转动半径为后轮6到所述中点的距离，实现转弯需求，且四轮机器人的转弯更加平稳。
进一步地，参考图3，在步骤B中，分别控制两个前轮上的直行电机，并通过所述直行电机分别驱动两个所述前轮绕其各自轮轴以互为相反方向，但以相同的转动速度转动；在步骤A中，分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动大小和方向均相同的角度。
可选地，转向时，两个前轮4绕其各自轮轴的转动方向相反，转动速度不同，两个后轮6的转向角度大小相同，转向角度方向相同相同，实现转弯需求。
可选地，转向时，两个前轮4绕所述前轮轮轴的转动方向相同，转动速度不同，两个后轮6的转向角度相同或不同，实现不同的转弯需求。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种四轮机器人，其特征在于，包括：
底盘；
两个前轮，两个所述前轮分别通过其轮轴安装在所述底盘的一端，所述两个前轮的轮轴分别连接有直行电机；
两个后轮，两个所述后轮分别通过其转向轴安装在所述底盘的另一端，所述两个后轮的转向轴分别连接有转向电机；以及
分别控制两个所述直行电机和分别控制两个所述转向电机的控制系统。
2.根据权利要求1所述的四轮机器人，其特征在于，所述转向电机与两个所述后轮之间设有绝对值编码器。
3.根据权利要求1或2所述的四轮机器人，其特征在于，转向时，控制两个所述前轮绕其各自轮轴的转动方向互为相反；控制两个所述后轮绕其各自转向轴的转向角度大小相同。
4.根据权利要求3所述的四轮机器人，其特征在于，转向时，控制两个所述前轮绕其轮轴的转动速度相同。
5.根据权利要求3所述的四轮机器人，其特征在于，转向时，控制所述两个后轮绕其转向轴的转向角度互为相反。
6.根据权利要求4所述的四轮机器人，其特征在于，转向时，控制所述两个后轮绕其转向轴的转向角度互为相反。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的四轮机器人的移动转向方法，其特征在于，包括步骤：
A、分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动相同的角度；
B、分别控制两个前轮上的直行电机，并通过所述直行电机分别驱动两个所述前轮绕其各自轮轴以相同方向或相反方向转动。
8.根据权利要求7所述的四轮机器人的移动转向方法，其特征在于，在步骤B中，分别控制两个前轮上的直行电机，并通过所述直行电机分别驱动两个所述前轮绕其各自轮轴以互为相反方向，但以相同的转动速度转动。
9.根据权利要求8所述的四轮机器人的移动转向方法，其特征在于，在步骤A中，分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动大小相同但方向互为相反的角度。
10.根据权利要求8所述的四轮机器人的移动转向方法，其特征在于，在步骤A中，分别控制两个后轮上的转向电机，并通过所述转向电机分别驱动两个所述后轮绕其各自转向轴转动大小和方向均相同的角度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180921 |