CN107284291A - 一种前轮转向机器人的底盘控制方法 - Google Patents

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李欢欢
郭李浩
王坤
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Abstract

本发明提供一种前轮转向机器人的底盘控制方法，能够解决轮式机器人在由前轮转向时后轮速度不易匹配的问题，防止转向时后轮打滑的现象的发生，从而能够通过后轮编码器的数据直接得到底盘准确的速度值。具体为：在所述前轮转向机器人的底盘上设置有三个电机，其中两个电机分别用来驱动两个后轮，一个电机用来驱动前轮转向；用于驱动后轮的两个电机的驱动器采用力矩模式，力矩模式下电机根据地面摩擦力的大小自动匹配速度；用于驱动前轮转向的电机的驱动器采用绝对位置模式。当前轮转向时，后轮的两个电机上的阻力会不同，则后轮会根据地面摩擦力的不同自动匹配自己的速度，从而达到防止轮子打滑的目的。

Description

一种前轮转向机器人的底盘控制方法
技术领域
本发明涉及一种底盘控制方法，具体涉及一种前轮转向机器人的底盘控制方法，属于轮式机器人运动控制技术领域。
技术背景
现有技术中，在做轮式机器人前轮转向底盘控制时，多采用两后轮电机为速度模式，外加从动轮和编码器的控制方法。后轮为速度模式不能很好的实时匹配两后轮的速度而造成后轮打滑的现象发生。而底盘速度在此控制系统中是个很重要的量，为了得到底盘的速度而额外加上从动轮和编码器，会使得机械结构复杂，成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种前轮转向机器人的底盘控制方法，能够在增加额外机械机构的基础上解决轮式机器人在由前轮转向时后轮速度不易匹配的问题，防止转向时后轮打滑的现象的发生。
所述的前轮转向机器人的底盘控制方法，具体为：在所述前轮转向机器人的底盘上设置有三个电机，其中两个电机分别用于驱动两个后轮，一个电机用于驱动前轮转向；用于驱动后轮的两个电机的驱动器采用力矩模式，力矩模式下电机根据地面摩擦力的大小自动匹配速度；用于驱动前轮转向的电机的驱动器采用绝对位置模式。
此外对整个底盘的速度进行闭环控制：即当底盘速度没有达到设定速度值时，控制用于驱动两个后轮的电机增大力矩，使底盘速度增大至设定速度值；反之当底盘速度超过设定值时，控制用于驱动两个后轮的电机减小力矩，使底盘速度减小至设定速度值。有益效果
(1)采用该方法能够使前轮转向机器人的后轮速度自动匹配，以防止转向时后轮打滑的现象的发生，从而可以直接利用后轮编码器的数据进行相关计算。
(2)对整个底盘的速度进行闭环控制，能够起到速度可控，并防止溜车的现象发生。
说明书附图
图1为底盘上电机控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本实施例提供一种前轮转向机器人的底盘控制方法，采用该方法可以使机器人的后轮速度自动匹配，不会出现后轮打滑的现象。
具体为：在该前轮转向机器人的底盘上设置有三个电机，其中两个电机分别用来驱动两个后轮，一个电机用来驱动前轮转向。其中用于驱动后轮的两个电机的驱动器的工作模式均选用力矩模式(即力矩为设定值，则当摩擦力增大时，速度会减小；当摩擦力减小时，速度会增大)，用于驱动前轮转向的电机的驱动器的工作模式均选用绝对位置模式。
前轮转向电机的驱动器使用绝对位置模式，可以精确的控制前轮的转角；后轮电机的驱动器使用力矩模式，力矩模式下电机会根据地面摩擦力的大小自动匹配速度。当前轮转向时，后轮的两个电机上的阻力会不同，则后轮电机会根据地面摩擦力的不同自动匹配自己的速度，从而使后轮速度发生改变；即后轮会根据地面摩擦力的不同自动匹配自己的速度，从而达到防止轮子打滑的目的。
后轮电机编码器的值(每一个电机都带有一个编码器，编码器的作用是采集电机的转数)就是该电机实际走过的路程(即电机转了多少个脉冲)，由于采用该种控制方法能够有效的防止轮子打滑，因此可直接使用编码器的值准确的计算出底盘的速度、位移、坐标等信息。
此外对整个底盘的速度进行闭环控制，即设定底盘速度后，当底盘没有达到设定速度时，机器人的控制中心给用于驱动后轮驱动电机转动的驱动器发送增大力矩的指令，后轮驱动电机通过增大力矩来达到增大速度的目的(使速度增大至设定值)，反之当速度超过设定值时，给用于驱动后轮驱动电机转动的驱动器发送减小力矩的指令，后轮驱动电机通过减小力矩来降低速度(使底盘速度减小至设定速度值)。通过对底盘的速度做闭环控制，能够起到速度可控和防止溜车的现象发生。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种前轮转向机器人的底盘控制方法，其特征在于，在所述前轮转向机器人的底盘上设置有三个电机，其中两个电机分别用于驱动两个后轮，一个电机用于驱动前轮转向；用于驱动后轮的两个电机的驱动器采用力矩模式，力矩模式下电机根据地面摩擦力的大小自动匹配速度；用于驱动前轮转向的电机的驱动器采用绝对位置模式。
2.如权利要求1所述的前轮转向机器人的底盘控制方法，其特征在于，包括：对整个底盘的速度进行闭环控制：即当底盘速度没有达到设定速度值时，控制用于驱动两个后轮的电机增大力矩，使底盘速度增大至设定速度值；反之当底盘速度超过设定值时，控制用于驱动两个后轮的电机减小力矩，使底盘速度减小至设定速度值。
3.如权利要求2所述的前轮转向机器人的底盘控制方法，其特征在于，包括：所述底盘速度依据用于驱动两个后轮的电机的编码器的数据计算获得。
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