CN103786538A - 一种全向四轮电驱动移动设备控制系统 - Google Patents

一种全向四轮电驱动移动设备控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,包括主控单元、遥控单元和用于提供电压转换器的电压转换单元,主控单元通过CAN总线连接驱动控制单元,驱动控制单元通过CAN总线连接转向控制单元,转向控制单元通过CAN总线连接显示单元,显示单元通过CAN总线与遥控单元连接。本发明有益效果为:通过对四个驱动电机和四个转向电机的独立控制,取消了传统驱动桥和轮轴,实现了整车全方向的行驶,减小了转弯半径,使得公路铁路作业切换时更加灵活,增大了公铁车作业范围,也使得公铁两用车更加节能环保;增加了遥控功能,极大减小了应用该控制系统的公铁两用车的使用限制。

Description

一种全向四轮电驱动移动设备控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种全向四轮电驱动移动设备控制系统。
背景技术
[0002]目前,公路铁路两用车为新型产品,以其投资少、维护成本低、铁路公路作业转换方便、一机多用和功能面广等特点,受到铁路车站、铁路运输等相关企业的广泛应用。
[0003] 现有技术中,公铁两用车仍然采用传统的内燃机驱动系统和转向系统,功能比较简单。主要存在以下弊端:1、转弯半径大,在一些作业空间小的环境下无法使用。2、公路铁路作业转换时,上轨、下轨不够方便灵活。目前的公铁两用车仍单一的采用传统的带有驾驶室的驾驶方式,使得公铁两用车对使用环境有一定的要求,不能在严酷环境下使用。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,以克服现有技术存在的上述不足。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,包括主控单元、遥控单元和用于提供电压转换器的电压转换单元,所述主控单元通过CAN总线连接驱动控制单元,所述驱动控制单元通过CAN总线连接转向控制单元,所述转向控制单元通过CAN总线连接显示单元,所述显示单元通过CAN总线与遥控单元连接;所述主控单元包括主控制器、传感器组、开关组以及继电器组,所述传感器组、开关组和继电器组均与主控制器相连;所述驱动控制单元包括分别控制四个驱动电机的四个驱动控制器;所述转向控制单元包括分别控制四个转向电机的四个转向控制器和检测转向角度的四个绝对值转向编码器。
[0006] 进一步的,所述显示单元包括仪表和指示灯;所述遥控单元包括遥控发射器和遥控接收器,所述电压转换单元包括电压转换器。
[0007] 进一步的,所述传感器组包括加速器、方向盘和限位传感器。
[0008] 进一步的,所述开关组包括功能开关和调试开关。
[0009] 进一步的,所述继电器组包括若干继电器。
[0010] 本发明的有益效果为:通过对四个驱动电机和四个转向电机的独立控制,取消了传统的驱动桥和轮轴,实现了整车全方向的行驶,减小了转弯半径,使得公路铁路作业切换时更加灵活,增大了公铁车作业范围,也使得公铁两用车更加节能环保。增加了遥控功能,从而极大的减小了应用该控制系统的公铁两用车的使用限制。并且该控制系统还可应用于其他全向四轮电驱动移动设备的控制。
附图说明
[0011] 下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
[0012] 图1是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统的控制原理框图; 图2-1是传统的公铁两用车的驱动系统的结构示意图;
图2-2是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统的驱动系统的结构示意图;
图3-1是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统实现原地回转行驶功能的不意图;
图3-2是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统实现小半径转向行驶功能的不意图;
图4-1是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统实现斜行行驶功能的示意图;
图4-2是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统实现横移行驶功能的示意图;
图5是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统实现直行行驶功能的示意图;
图6是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统的控制方案的遥控功能示意图;
图7是本发明实施例所述全向四轮电驱动移动设备控制系统的控制流程框图。
具体实施方式
[0013] 如图1所示,本发明实施例所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统包括主控单元、遥控单元和用于提供电压转换器的电压转换单元,所述主控单元通过CAN总线连接驱动控制单元,所述驱动控制单元通过CAN总线连接转向控制单元,所述转向控制单元通过CAN总线连接显示单元,所述显示单元通过CAN总线与遥控单元连接,各控制单元之间可以实现快速通信。
[0014] 所述主控单元包括主控制器、传感器组、开关组和继电器组;所述传感器组包括用以提供加速的加速器、提供转向信号的方向盘和提供限位控制信号的限位传感器;开关组包括若干执行各功能的功能开关和调试用的调试开关;继电器组包括若干用于执行功能控制的继电器。传感器组、开关组和继电器组均与主控制器相连。整个主控单元用以实现整车的各种逻辑控制功能及协调其他控制单元的功能。
[0015] 所述驱动控制单元包括分别控制四个驱动电机的四个驱动控制器,实现前进、后退和速度控制。
[0016] 所述转向控制单元包括分别控制四个转向电机的四个转向控制器和检测转向角度的四个绝对值转向编码器,构成闭环控制,控制精度极高,能够实现精准转向控制。
[0017] 所述显示单元包括仪表和指示灯,用来实现整车的各种状态的指示功能和故障的提示功能。
[0018] 所述遥控单元包括遥控发射器和遥控接收器,用来实现整车的遥控功能。
[0019] 所述电压转换单元包括用于给不同工作电压的器件提供电源的DC-DC电压转换器。
[0020] 本发明实施例所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统主要是采用四轮独立控制的方式,实现移动设备的全向移动。[0021] 如图2-1所示,传统的驱动系统和转向系统中,轮子的转向角度受限,如图2-2所示本发明实施例去掉了驱动桥和轮轴的驱动系统和转向系统,轮子的角度可以在±90°范围内任意旋转,这将车的转弯半径减小至最小,同时,增加了车的行驶模式。
[0022] 如图3-1、图3-2、图4-1、图4-2、图5所示,除直行外还有四种行驶模式,这使得公铁两用车作业时更加灵活。这些改进使得车可以适应更广的作业范围。
[0023] 如图3-1所示,在原地回转模式下,可以以车体中心为圆心,实现原地转弯;如图
3-2所示,在小半径转向模式下,可以实现不小于车体长的小半径转向行进;如图4-1所示,在斜行模式下,可以实现向斜前方、斜后方行进;如图4-2所示,在横移模式下,可以在横向方向上进行横移行进。
[0024] 如图6至7所示,除传统的驾驶室驾驶方式外,增加了遥控驾驶方式,驾驶员可以在远处通过无线遥控驾驶车辆,使得公铁两用车可以适应更加严酷的作业环境。
[0025] 综上所述,本发明实施例所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,可以有效的增加公铁两用车的作业范围,同时,提供了一种全向四轮电驱动移动设备的控制方案。具有作业范围广、移动灵活、多功用、节能环保的特点。
[0026] 本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,包括主控单元、遥控单元和用于提供电压转换器的电压转换单元,其特征在于:所述主控单元通过CAN总线连接驱动控制单元,所述驱动控制单元通过CAN总线连接转向控制单元,所述转向控制单元通过CAN总线连接显示单元,所述显示单元通过CAN总线与遥控单元连接;所述主控单元包括主控制器、传感器组、开关组以及继电器组,所述传感器组、开关组和继电器组均与主控制器相连;所述驱动控制单元包括分别控制四个驱动电机的四个驱动控制器;所述转向控制单元包括分别控制四个转向电机的四个转向控制器和检测转向角度的四个绝对值转向编码器。
2.根据权利要求1所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,其特征在于:所述显示单元包括仪表和指示灯。
3.根据权利要求1所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,其特征在于:所述遥控单元包括遥控发射器和遥控接收器。
4.根据权利要求1所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,其特征在于:所述电压转换单元包括电压转换器。
5.根据权利要求1所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,其特征在于:所述传感器组包括加速器、方向盘和限位传感器。
6.根据权利要求1所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,其特征在于:所述开关组包括功能开关和调试开关。
7.根据权利要求1所述的一种全向四轮电驱动移动设备控制系统,其特征在于:所述继电器组包括若干继电器。
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