CN108443680A - 一种移动装置、移动装置控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种移动装置，包括底盘、云台及感测元件，所述底盘与所述云台连接，所述感测元件用于测量所述云台与底盘之间的相对偏移信息，当所述云台转动时，所述底盘根据所述相对偏移信息运动从而使所述底盘与云台之间的相对偏移量满足预设条件。本发明还提供一种上述移动装置的控制系统及方法。本发明能够增强云台的灵活性与稳定性。

Description

一种移动装置、移动装置控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种移动装置，尤其是用来承载负载的移动装置以及该移动装置的控制系统及方法。

背景技术

一些机器人设备中，直接将负载固定在底盘上，通过底盘运动带动负载运动。此种机器人设备中，负载活动受限，不够灵活，只能在水平方向随底盘转动；且底盘受到的振动，会直接影响负载的稳定性。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提出一种移动装置，能够承载负载，并增强负载的灵活性与稳定性。

另外，还有必要提出一种移动装置控制系统及控制方法，能够控制上述移动装置。

一种移动装置，包括底盘、云台及感测元件，所述底盘与所述云台通过航向轴转动连接，所述航向轴包括航向轴驱动件，所述感测元件安装于所述航向轴驱动件中并用于测量所述云台与底盘之间的相对偏移信息，所述相对偏移信息包括相对偏移角度，所述移动装置还包括控制器，当所述云台转动时，所述感测元件将所述云台与底盘之间的相对偏移角度回馈给所述控制器，所述控制器用于根据所述相对偏移角度控制所述底盘的驱动元件，以使所述底盘根据所述相对偏移角度运动从而使所述底盘与云台之间的相对偏移角度小于预设值。

一种上述移动装置的控制系统，包括：获取模块，用于获取移动动装置的云台与底盘之间的相对偏移信息；控制模块，用于根据所述相对偏移信息，控制所述底盘运动，使所述底盘与云台之间的相对偏移量满足预设条件。

一种上述移动装置的控制方法，包括：获取移动装置的云台与底盘之间的相对偏移信息，所述相对偏移信息包括相对偏移角度；将所述云台与底盘之间的相对偏移角度回馈给控制器；及根据所述相对偏移角度，控制所述底盘的驱动元件，以使所述底盘运动，从而使所述底盘与云台之间的相对偏移角度小于预设值；其中，所述云台包括航向轴，航向轴的一端连接底盘，另一端连接云台。

相较于现有技术，利用本发明提供的移动装置及其控制系统与方法能够实现云台的灵活运动，且降低了底盘振动对负载的影响。

附图说明

图1是本发明移动装置较佳实施例的系统架构示意图。

图2是本发明移动装置较佳实施例中云台的结构示意图。

图3是本发明移动装置较佳实施例的系统架构实例图。

图4是本发明移动装置较佳实施例中的信号控制回路。

图5是本发明移动装置的控制系统第一较佳实施例的示意图。

图6是本发明移动装置的控制系统第二较佳实施例的示意图。

图7是本发明移动装置的控制方法第一较佳实施例的流程图。

图8是本发明移动装置的控制方法第二较佳实施例的流程图。

主要元件符号说明

移动装置 100

底盘 1

轮子 10

云台 2

俯仰轴 20

航向轴 21

俯仰轴驱动件 22

航向轴驱动件 23

感测元件 3

发射机构 4

惯性量测传感器 5

控制器 6

控制系统 200

检测模块 203

获取模块 201

控制模块 202

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明移动装置的较佳实施例的系统架构示意图。

在本实施例中，移动装置100包括底盘1、云台2及感测元件3。其中，所述云台2包括俯仰轴20以及航向轴21。所述云台2的航向轴21连接底盘1，及云台2的俯仰轴20可以承载一个负载，如发射机构4。

可以理解，所述云台2也可以承载其他负载，如摄像机、超声波测量设备等。

云台2的俯仰轴20可以通过一个锁紧部件(未图示)固定发射机构4，以及云台2的航向轴21可以通过一个底盘固定座(未图示)与底盘1连接。本领域技术人员应该理解，云台2俯仰轴20以及航向轴21也可以通过其他方式与发射机构4以及底盘1连接。

同时参阅图2，所述云台2的俯仰轴20包括驱动件22，以及航向轴21包括驱动件23。所述驱动件22及23分别包括定子及转子。驱动件22的定子与发射机构4连接，以及驱动件22的转子与所述云台2连接。所述驱动件23的定子与所述底盘1连接，所述驱动件23的转子与所述云台2连接。所述驱动件22及23透过其定子与转子可分别驱动云台2所承载的发射机构4进行俯仰运动以及偏航运动。本实施例中，所述俯仰运动的俯仰角度可以为0～180度，以及偏航运动的偏航角度可以为0～360度。本实施例中，所述驱动件42为无刷电机。可以理解的是，所述驱动件42也可为有刷电机或马达等，而并不限于本实施例。

所述感测元件3可以安装在云台2的航向轴驱动件23中，用以测量云台2与底盘1之间的实际相对偏移信息，如相对偏移角度和/或相对偏移速度。本实施方式中，所述感测元件3为角度量测传感器，且包括但不限于绝对编码器、增量式编码器、磁编码器等。

额外地或者附加地，本发明所述移动装置100还包括一个惯性量测传感器5。该惯性量测传感器5可以与发射机构4连接，用于量测发射机构4的实际俯仰角度以及偏航角度。所述惯性量测传感器5包括，但不限于加速度计、陀螺仪、磁力计等。

本发明所述移动装置100还包括一个控制器6。所述控制器6是移动装置100的控制中心，其可以是中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。所述控制器6可以安装于移动装置100的任何位置。

所述控制器6可以根据感测元件3量测的云台2与底盘1之间的实际相对偏移信息，控制底盘1运转，以使云台2与底盘1之间的相对偏移量满足预设条件，如控制云台2与底盘1之间的相对偏移角度达到预设的偏移角度，或控制二者之间的相对偏移速度达到预设值。

参阅如图3所示，移动装置100在静止状态下，其中的发射机构4的正前位置与底盘1的正前位置是一致的。因此，云台2与底盘1之间的相对偏移角度为0。因此，本实施例中，所述预设条件为使底盘1与云台2之间的相对偏移角度和相对偏移速度为0。故当所述底盘1在运转时，控制器6控制底盘1的驱动元件，如轮子10运转，使所述底盘1追随所述云台2运动。当相对偏移角度越大，为尽快缩小二者之间的角度差，底盘1的运动速度越快；反之，相对偏移角度越小，底盘1的运动速度则越慢。

进一步地，所述控制器6还可以根据惯性量测传感器5量测的发射机构4的俯仰角度以及偏航角度，控制云台2的俯仰轴驱动件22以及航向轴驱动件23转动，以调节发射机构4的仰角度以及偏航角度，使其达到预设的俯仰角度以及偏航角度。

参阅图4所示，是本发明移动装置100的较佳实施例中的信号控制回路。首先，用户通过预设的手段向控制器6输入预设的数据，如发射机构4的预设的俯仰角度以及偏航角度，以及云台2与底盘1之间的预设的相对偏移角度及/或相对偏移速度。所述预设的手段可以包括通过控制器6的一个输入单元输入，或者通过一个遥控器向该控制器6的一个通讯接口发送信号。控制器6在接收到上述数据之后，控制云台2的俯仰轴驱动件22以及航向轴驱动件23运动，以驱动云台2所承载的发射机构4进行俯仰运动以及偏航运动。在发射机构4进行俯仰运动以及偏航运动时，惯性量测传感器5实时量测发射机构4的实际俯仰角度以及偏航角度，并将该发射机构4的实际俯仰角度以及偏航角度反馈给控制器6，控制器6根据所述发射机构4的实际俯仰角度以及偏航角度，继续控制云台2的俯仰轴驱动件22以及航向轴驱动件23转动，以调节发射机构4的俯仰角度以及偏航角度，使其达到预设的俯仰角度以及偏航角度。同时，控制器6在控制云台2的俯仰轴驱动件22以及航向轴驱动件23运动时，安装在航向轴驱动件23内的感测元件3将云台2与底盘1之间的相对偏移角度数据回馈给控制器6，控制器6根据该相对偏移角度实时控制底盘1运转，以使云台2与底盘1之间的相对偏移量满足预设值。如使相对偏移角度小于预定值和/或相对偏于速度小于预设值。

请阅图5，所示为本发明移动装置的较佳实施例的控制系统示意图。所述控制系统200包括：

获取模块201，用于获取所述移动装置100的云台2与底盘1之间的相对偏移信息；

控制模块202，用于根据所述相对偏移信息，控制所述底盘1运动，使所述底盘1与云台2之间的相对偏移量满足预设条件。

其中，所述获取模块201可以用于实时获取所述云台2与底盘1之间的相对偏移信息，包括相对偏移角度及/或相对偏移速度。本实施方式中，所述控制模块202用于控制所述底盘1跟随所述云台2运动，以使所述相对偏移角度和所述相对偏移速度趋近于0，也可以用于控制所述相对偏移角度和所述相对偏移速度保持预定值。

此外，所述控制模块202也可以用于控制云台2的俯仰轴20及/或航向轴21转动，以驱动所述负载进行俯仰运动及/或偏航运动，并根据实时获取的所述负载的实际俯仰角度以及偏航角度，控制所述负载达到预设的俯仰角度及/或偏航角度。

请一并参阅图6，所述控制系统200还可以包括检测模块203，用于检测所述移动装置100的云台2与底盘1之间是否发生相对偏移，若发生偏移，则所述获取模块201获取相对偏移信息。

所述检测模块203通过实时或定时检测所述云台2与底盘1的相对偏移信息。

参阅图7所示，是本发明移动装置的控制方法的较佳实施例流程图。根据不同的需求，图7所示控制方法中，步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以省略，而并不限于图7所示的步骤及顺序。

步骤S301：获取移动装置100的云台2与底盘1之间的相对偏移信息；

步骤S302：根据所述相对偏移信息，控制所述底盘1运动，使所述底盘1与云台2之间的相对偏移量满足预设条件。

具体地，实时地或定时地获取所述云台2与底盘1之间的相对偏移信息，包括相对偏移角度和/或相对偏移速度。

此外，在获取移动装置100的云台2和底盘1之间的相对偏移信息之前，所述控制方法还可以包括，检测所述云台2与底盘1是否发生相对偏移，若发生相对偏移，则执行获取所述相对偏移信息步骤。

另，所述控制方法还包括控制云台2的俯仰轴20及/或航向轴21转动，以驱动所述负载进行俯仰运动及/或偏航运动，并根据实时获取的所述负载的实际俯仰角度以及偏航角度，控制所述负载达到预设的俯仰角度及/或偏航角度的步骤。

请参阅图8，所示为本发明的控制方法的另一实施例。根据不同的需求，图8所示控制方法中，步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以省略，而并不限于图8所示的步骤及顺序。

步骤S401：接收预设的移动装置100的发射机构4的俯仰角度及/或偏航角度，以及移动装置100的云台2与底盘1之间的相对偏移信息。所述相对偏移信息可以包括相对偏移角度及/或相对偏移速度。本实施例中，所述控制器6可以通过一个输入单元接收用户输入的上述数据。可选地，所述控制器6也可以通过一个通讯接口接收一个遥控器向其发送的上述数据。

步骤S402：控制云台2的俯仰轴驱动件22及/或航向轴驱动件23运动。

步骤S403：接收与发射机构4连接的一个惯性量测传感器5实时量测的发射机构4的实际俯仰角度及/或偏航角度。

步骤S404：判断所述实际俯仰角度及/或偏航角度是否与上述预设的俯仰角度及/或偏航角度一致。

当实际俯仰角度及/或偏航角度与上述预设的俯仰角度及/或偏航角度不一致时，返回上述的步骤S402，根据所述发射机构4的实际俯仰角度及/或偏航角度，继续控制云台2的俯仰轴驱动件22以及航向轴驱动件23转动，以调节发射机构4的仰角度以及偏航角度，直至其达到预设的俯仰角度以及偏航角度。

当实际俯仰角度及/或偏航角度与上述预设的俯仰角度及/或偏航角度一致时，执行下述的步骤S54。

步骤S405：接收安装在云台2的航向轴驱动件23内的感测元件3实时量测的云台2与底盘1之间的实际相对偏移信息。

步骤S406：判断上述实际相对偏移信息是否与预设的相对偏移角度或相对偏移速度一致。移动装置100在静止状态下，其中的发射机构4的正前位置与底盘1的正前位置是一致的。因此，云台2与底盘1之间的相对偏移角度或相对偏移速度为0。因此，本实施例中，所述云台2与底盘1之间预设的偏移角度为0度，相对偏移速度趋近于0。

当实际相对偏移角度及/或相对偏移速度与预设的相对偏移角度和/或相对偏移速度一致时，流程结束。

当实际相对偏移角度和/或相对偏移速度与预设的相对偏移角度和/或相对偏移速度不一致时，执行下述的步骤S407。

步骤S407：控制移动装置100的底盘1转动。可以控制底盘1通过其四个轮子10以一个预设的速度进行转动。本实施例中，实际相对偏移角度和/或相对偏移速度越大时，所述预设的速度越大，实际相对偏移角度和/或相对偏移速度越小时，所述预设的速度越小。本实施例中，可以预设一个实际相对偏移角度与底盘转动速度之间的对应关系。所述底盘1可以根据该对应关系进行转动。

当底盘1转动时，同时执行步骤S405及S406，直至云台2与底盘1之间的实际相对偏移角度和/或相对偏移速度与预设的相对偏移角度和/或相对偏移速度一致，并结束流程。

在本发明的其他实施例中，上述步骤S405、S406及S407也可以与步骤S402、步骤S403及步骤S404同时执行，而不限于上述的先后执行。在本发明的其他实施例中，上述流程也可以只包括步骤S405、S406及S407，或者只包括步骤S402、步骤S403及步骤S404，而不限于上述的步骤。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种移动装置，其特征在于：该移动装置包括底盘、云台及感测元件，所述底盘与所述云台通过航向轴转动连接，所述航向轴包括航向轴驱动件，所述感测元件安装于所述航向轴驱动件中并用于测量所述云台与底盘之间的相对偏移信息，所述相对偏移信息包括相对偏移角度，所述移动装置还包括控制器，当所述云台转动时，所述感测元件将所述云台与底盘之间的相对偏移角度回馈给所述控制器，所述控制器用于根据所述相对偏移角度控制所述底盘的驱动元件，以使所述底盘根据所述相对偏移角度运动从而使所述底盘与云台之间的相对偏移角度小于预设值。

2.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于：所述航向轴驱动件包括定子和转子，所述航向轴驱动件的定子与所述底盘连接，所述航向轴驱动件的转子与所述云台连接。

3.如权利要求2所述的移动装置，其特征在于：所述感测元件为角度量测传感器，包括绝对编码器、增量式编码器或者磁编码器。

4.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于：所述相对偏移信息包括相对偏移速度，所述控制器用于根据所述相对偏移速度控制底盘运转，以使云台与底盘之间的相对偏移速度小于预设值。

5.如权利要求2所述的移动装置，其特征在于：所述移动装置还包括惯性量测传感器，用于测量所述负载的偏航角度。

6.如权利要求5所述的移动装置，其特征在于：所述控制器用于根据所述惯性量测传感器量测的负载的实际偏航角度，控制云台的航向轴驱动件转动，以调节所述负载的偏航角度。

7.如权利要求6所述的移动装置，其特征在于：所述负载为发射机构。

8.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述云台包括俯仰轴，所述俯仰轴包括俯仰轴驱动件，所述俯仰轴驱动件一端连接云台，另一端连接所承载的负载。

9.如权利要求8所述的移动装置，其特征在于：所述俯仰轴驱动件包括转子及定子，所述俯仰轴驱动件的转子与所述负载连接，所述俯仰轴驱动件的定子与所述云台连接。

10.一种如权利要求1所示移动装置的控制方法，其特征在于，该控制方法包括：

获取移动装置的云台与底盘之间的相对偏移信息，所述相对偏移信息包括相对偏移角度；

将所述云台与底盘之间的相对偏移角度回馈给控制器；及

根据所述相对偏移角度，控制所述底盘的驱动元件，以使所述底盘运动，从而使所述底盘与云台之间的相对偏移角度小于预设值；

其中，所述云台包括航向轴，航向轴的一端连接底盘，另一端连接云台。

11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，在获取移动装置的云台与底盘之间的相对偏移角度之前，还包括：

检测所述云台与底盘是否发生相对偏移，若发生相对偏移，则获取所述相对偏移角度。

12.如权利要求10或11所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：

控制云台的航向轴转动，以驱动所述负载进行偏航运动，并根据实时获取的所述负载的实际偏航角度，控制所述负载达到预设的偏航角度的功能模块。

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：接收所述预设的偏航角度，及预设的相对偏移角度。

14.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于：所述相对偏移信息包括相对偏移速度。

15.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述云台包括俯仰轴，所述俯仰轴的一端连接云台，另一端连接承载的负载。