CN109591677B - 舞台用万向车台 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种舞台用万向车台，包括安装框架，十字形分隔梁，将安装框架分隔成四个单元区；四个轮架，分别安装在对应的单元区内，各轮架分别安装车轮，其中两个处在对角位置的为主动轮架，另外两个为从动轮架；两套驱动机构，分别安装在对应的主动轮架上，用于驱动所在主动轮架上的主动车轮；轮架的一侧与安装框架连接，另一侧与十字形分隔梁连接；轮架的一侧为与安装框架相连的铰接侧，轮架的另一侧为浮动侧；连接在十字形分隔梁以及轮架的浮动侧之间的悬挂装置，该方案相对于现有技术，动力转向系统能够实时有效地控制车台向任意方向、以任意路径运行，使得车台的使用极为方便灵活和稳定安全。

Description

舞台用万向车台

技术领域

本发明涉及万向车台领域，特别是涉及一种舞台用万向车台。

背景技术

舞台车(展)台是现代舞台表演艺术实现的一个重要设备，主要用于演员表演、布景道具放置、舞台场景布置、特效装置安装、舞台特殊艺术效果展示等。在舞台表演中对提升和丰富舞台表现艺术效果起到非常重要的作用。

常规的车台采用4个或4个以上的车轮结构，车轮一般为定向单轮形式，只能做单向往复行走，这使得整个车台的运行线路只能沿固定轨道往复运行，在使用的时候极不方便灵活。

发明内容

本发明提供的一种舞台用万向车台，用于解决现有技术中车台只能单向运行，使得整个车台在使用的时候不方便灵活的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种舞台用万向车台，包括：

安装框架，包括围成环形的第一侧框、第二侧框、第三侧框以及第四侧框；

台面板，铺设在所述安装框架的上部；

十字形分隔梁，将安装框架分隔成四个单元区；

四个轮架，分别安装在对应的单元区内，各轮架分别安装车轮，其中两个处在对角位置的为主动轮架，另外两个为从动轮架；主动轮架所安装的车轮为主动车轮，从动轮架所安装的车轮为从动车轮；

两套驱动机构，分别安装在对应的主动轮架上，用于驱动所在主动轮架上的主动车轮；

所述轮架的一侧与安装框架连接，另一侧与安装框架相对设置的十字形分隔梁连接；

所述轮架的一侧为与安装框架相连的铰接侧，所述轮架的另一侧为浮动侧；

连接在所述十字形分隔梁以及所述轮架的浮动侧之间的悬挂装置。

进一步的，所述从动轮架上安装有沿竖直轴线设置的从动轴，所述从动轴上安装有绕所述竖直轴线转动的支撑板，从动车轮为三组万向轮，所述万向轮围绕支撑板的中心呈周向均匀设置。

进一步的，所述驱动机构包括：

绕竖直轴线转动安装在所述主动轮架上的转向座；

安装在所述主动轮架上与所述转向座联动的转向电机；

绕所述竖直轴线转动安装在所述转向座上的中心轴，所述主动车轮安装在转向座底部且与该中心轴联动；

安装在所述主动轮架上与所述中心轴联动的行走电机。

进一步的，所述主动轮架上安装有绕所述与竖直轴线转动的从动齿轮，所述转向电机的输出端安装有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮直接或间接啮合转动。

进一步的，所述行走电机的输出端安装有主动链轮，所述中心轴上安装有同轴转动的从动链轮，所述主动链轮与从动链轮之间通过链条联动。

进一步的，所述主动轮架的下部连接有支撑壳，所述中心轴延伸到支撑壳内，所述主动车轮上安装有同轴转动的安装轴，所述安装轴延伸至支撑壳内并所述与中心轴相互垂直，两者之间通过安装在各自端部且相互啮合的伞齿轮联动。

进一步的，所述悬挂装置包括安装在所述浮动侧的支撑件，以及牵拉在所述支撑件和所述十字形分隔梁之间的弹性件。

进一步的，所述支撑件为立置的导向筒，所述弹性件一端伸入并连接在所述导向筒的顶部，另一端延伸出所述导向筒的底部与十字形分隔梁相连。

进一步的，所述第一侧框与第三侧框的中部相向内陷，在内陷部位形成容纳区；

所述容纳区内分别安装有激光导航仪且与安装框架相连。

进一步的，所述第一侧框与第三侧框的中部相向折弯，所述容纳区由相应侧框的弯折部位半包围，各容纳区的形状为等腰梯形。

与现有技术相比，本发明提供的一种舞台用万向车台，具有如下优点：

动力转向系统能够实时有效地控制车台向任意方向、以任意路径(折线、弧线)运行，同时车台还能做原地旋转或做任意半径的环形回转，使得车台的使用极为方便灵活和稳定安全。车台各功能单元均采用模块化设计，主要构件采用高强度铝合金材质，车台自重轻、强度高、承载大，维护保养简便快捷。

附图说明

以下附图仅用于使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，并非是对本发明的限制，本领域技术人员可以根据本发明的技术方案获得其它附图。

图1是一种舞台用万向车台的结构图一；

图2为图1的A部放大示意图；

图3是一种舞台用万向车台的结构图二；

图4是一种舞台用万向车台的结构图三；

图5是一种悬挂装置结构示意图；

图6是一种悬挂铰链结构示意图；

图7是主动轮架的结构图一；

图8是主动轮架的结构图二；

图9是两轮差速转向车台的结构示意图。

标号说明：

1、台面板；11、防撞边；2、安装框架；21、第一侧框；22、第二侧框；23、第三侧框；24、第四侧框；25、容纳区；26、边梁；27、支架；28、十字形分隔梁；3、主动轮架；31、主动车轮；32、转向座；321、转向电机；322、从动齿轮；323、主动齿轮；324、轴向限位结构；325、转向减速机；33、中心轴；331、行走电机；332、主动链轮；333、从动链轮；334、链条；335、支撑壳；336、安装轴；337、伞齿轮；338、行走减速机；4、从动轮架；41、从动轴；42、支撑板；43、万向轮；5、悬挂装置；51、竖直导轨；52、吊架；53、导向筒；54、螺旋弹簧；55、销轴；56、限位台阶；57、拉杆；6、悬挂铰链；7、激光导航仪；71、安装座；711、固定板；712、安装板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更好地描述和说明本申请的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的发明创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图8，作为本发明的实施例，一种舞台用万向车台，包括：

安装框架2，包括围成环形的第一侧框21、第二侧框22、第三侧框23以及第四侧框24；

台面板1，铺设在所述安装框架2的上部；

十字形分隔梁28，将安装框架2分隔成四个单元区；

四个轮架，分别安装在对应的单元区内，各轮架分别安装车轮，其中两个处在对角位置的为主动轮架3，另外两个为从动轮架4；主动轮架3所安装的车轮为主动车轮31，从动轮架4所安装的车轮为从动车轮；

两套驱动机构，分别安装在对应的主动轮架3上，用于驱动所在主动轮架3上的主动车轮31；

所述轮架的一侧与安装框架2连接，另一侧与安装框架2相对设置的十字形分隔梁28连接；

所述轮架的一侧为与安装框架2相连的铰接侧，所述轮架的另一侧为浮动侧；

连接在所述十字形分隔梁28以及所述轮架的浮动侧之间的悬挂装置5。

将主动轮架3与从动轮架4分别的安装在对应的单元区内，主动轮架3与从动轮架4分别为两个，动轮架呈对角设置，能够提高万向车台运动的稳定性，驱动机构用于驱动主动车轮31。

在悬挂装置5的作用下，轮架朝向十字形分隔梁28的一侧会有一定的活动范围，在台面板1上不放物体或不站人的情况下，悬挂装置5处于拉伸或正常的状态，悬挂装置5拉动轮架远离台面板1，在台面板1上放物体或站人的情况下，轮架会围绕侧框转动，轮架朝向十字形分隔梁28的一侧会朝向台面板1运动，悬挂装置5处于拉伸的状态。

悬挂装置5具有弹性势能，能够起到拉动台面板1的作用，在车台行走的过程中，车轮的震动力经过悬挂装置5的缓冲，然后作用在轮架上，减小车轮与车台之间的连接点之间的压力，减小车台板面的损坏，从而延长车台面的使用寿命。

如图1、图6，其中轮架与安装框架2之间设有悬挂铰链6，轮架通过悬挂铰链6与安装框架2之间转动连接，悬挂铰链6均通过固定螺栓与安装框架2以及轮架连接，能够起到方便安装悬挂铰链6，同时能够起到方便更换悬挂铰链6，从而还能够起到方便更换整个轮架，最后能够起到方便更换整个车轮。

框架之间通过焊接或者螺栓连接固定在一起，优选的第一侧框21、第二侧框22、第三侧框23以及第四侧框24围城矩形。

另一实施方式中，如图3，所述从动轮架4上安装有沿竖直轴线设置的从动轴41，所述从动轴41上安装有绕所述竖直轴线转动的支撑板42，从动车轮为三组万向轮43，所述万向轮43围绕支撑板42的中心呈周向均匀设置。

支撑板42与从动轴41之间通过轴承进行连接，能够使得支撑板42在轴向上的限位，同时起到支撑板42方便转动的效果。

万向轮43围绕支撑板42的中心呈周向均匀设置，能够使得万向轮43在移动的时候更具有稳定性，万向轮43承担相同的的轴向作用力，能够减小轴向作用力对外向轮的作用力，从而能够起到延长万向轮43的使用寿命。

另一实施方式中，如图1、图3、图4、图7、图8，所述驱动机构包括：

绕竖直轴线转动安装在所述主动轮架3上的转向座32；

安装在所述主动轮架3上与所述转向座32联动的转向电机321；

绕所述竖直轴线转动安装在所述转向座32上的中心轴33，所述主动车轮31安装在转向座32底部且与该中心轴33联动；

安装在所述主动轮架3上与所述中心轴33联动的行走电机331。

转向电机321驱动转向座32，能够带动转向座32转向，从而能够实现车台的自动转向的功能。

行走电机331驱动中心轴33，中心轴33转动，通过中心轴33的转动带动主动车轮31的转动，能够实现车台的自动行走的功能。

动力转向系统能够实时有效地控制车台向任意方向、以任意路径(折线、弧线)运行，同时车台还能做原地旋转或做任意半径的环形回转，使得车台的使用极为方便灵活和稳定安全。车台各功能单元均采用模块化设计，主要构件采用高强度铝合金材质，车台自重轻、强度高、承载大，维护保养简便快捷。

车台内部安装有多组蓄电池，行走电机331与转向电机321均由该蓄电池供电，车台内还安装有给蓄电池充电的快速充电器，车台不用时可只需拉出充电插头，直接插入交流电源即可对车载蓄电池进行充电。

另一实施方式中，如图1、图3、图4、图7、图8，所述主动轮架3上安装有绕所述与竖直轴线转动的从动齿轮322，所述转向电机321的输出端安装有主动齿轮323，所述主动齿轮323与从动齿轮322直接或间接啮合转动。

转向电机321驱动主动齿轮323，主动齿轮323带动从动齿轮322，从动齿轮322带动主动轮架3，从而能够起到带动主动轮架3转向的作用。

转向电机321与主动齿轮323之间设有转向减速机325，转向电机321通过螺栓固定在主动轮架3上。

另一实施方式中，如图1、图3、图4、图7、图8，所述行走电机331的输出端安装有主动链轮332，所述中心轴33上安装有同轴转动的从动链轮333，所述主动链轮332与从动链轮333之间通过链条334联动。

行走电机331驱动主动链轮332转动，主动链轮332与从动链轮333之间通过链条334联动，从而能够带动从动链轮333转动，从动链轮333带动中心轴33转动，从而能够驱动主动车轮31行走。

行走电机331与主动链轮332之间设有行走减速机338，行走电机331通过螺栓固定在主动轮架3上。

另一实施方式中，如图3、图4、图8，所述主动轮架3的下部连接有支撑壳335，所述中心轴33延伸到支撑壳335内，所述主动车轮31上安装有同轴转动的安装轴336，所述安装轴336延伸至支撑壳335内并所述与中心轴33相互垂直，两者之间通过安装在各自端部且相互啮合的伞齿轮337联动。

伞齿轮337分为第一锥齿轮与第二锥齿轮，从动链轮333带动中心轴33转动，中心轴33带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮，第二锥齿轮带动安装轴336转动，安装轴336带动主动车轮31转动，安装轴336与支撑壳335之间设有轴承，安装轴336通过轴承与支撑壳335连接。

另一实施方式中，如图3、图4、图8，主动轮架3上安装有与从动齿轮322相互配合的轴向限位结构324，轴向限位结构324为支撑轴承。

能够起到对从动齿轮322进行轴向固定的效果，从而能够起到对整个的驱动机构进行轴向固定。

另一实施方式中，如图1、图3、图4、图7、图8，从动链轮333与主动链轮332置于同一水平轴线上，从动齿轮322与主动齿轮323置于同一水平轴线上，从动齿轮322与从动链轮333呈叠层设置，且从动齿轮322置于从动链轮333的上方，中心轴33与从动齿轮322同轴设置。

能够使得整个驱动装置的结构更加紧凑，能够起到方便安装的作用。

另一实施方式中，如图3、图4、图5，所述悬挂装置5包括安装在所述浮动侧的支撑件，以及牵拉在所述支撑件和所述十字形分隔梁28之间的弹性件

通过弹性件之设置在十字形分隔梁28与轮架之间，在更换弹性件的时候，能够起到方便安装与拆卸的效果，同时能够节约成本。

支撑件的设置，能够使得弹性件的活动范围增大。

另一实施方式中，如图3、图4、图5，所述支撑件为立置的导向筒53，所述弹性件一端伸入并连接在所述导向筒53的顶部，另一端延伸出所述导向筒53的底部与十字形分隔梁28相连。

弹性件置于导向筒53内，能够起到对弹性件进行保护的作用，同时能够对弹性件进行导向的作用。

另一实施方式中，如图3、图4、图5，十字形分隔梁28的底部具有延伸至所述浮动侧下方的吊架52，所述悬挂装置5通过该吊架52牵拉十字形分隔梁28。

能够起到方便安装悬挂装置5的效果，能够使得悬挂装置5呈竖直设置，吊架52通过焊接或者螺栓连接固定在十字形分隔梁28的底部。

另一实施方式中，如图3、图4，轮架的浮动侧与台面板1底面之间带有安装间隙，支撑件的顶部在安装间隙中朝台面板1底面延伸且邻近台面板1底面，弹性件连接在所述支撑件的顶部。

能够使得弹性件的活动范围增大。

另一实施方式中，如图3、图4、图5，弹性件为螺旋弹簧54，包括螺旋部以及处在螺旋部两端的连接部，所述螺旋部具有拉伸状态以及复原状态，复原状态下的螺旋部均处在所述导向筒53内部。

螺旋弹簧54置于导向筒53内，能够起到对螺旋弹簧54进行保护的作用，连接部能够起到方便固定螺旋弹簧54的作用，同时能够起到方便拆装螺旋弹簧54。

其中连接部为挂钩。

另一实施方式中，如图3、图4、图5，所述导向筒53的顶部设有径向贯穿的销轴55。

够起到方便将螺旋弹簧54固定在导向筒53内，其中，销轴55上设有环形凹槽，螺旋弹簧54的连接部为挂钩，挂钩能能够勾在环形凹槽内，能够起到方便将螺旋弹簧54固定在导向筒53内。

另一实施方式中，如图3、图4、图5，所述浮动侧上设有安装通孔，所述导向筒53插设固定在该安装通孔内，且在所述导向筒53的外壁设有搭置固定在浮动侧顶面的限位台阶56。

能够起到方便将导向筒53安装在轮架上，安装的过程是，只需将导向筒53穿过安装通孔，在导向筒53上的限位台阶56到达轮架的时候，停止移动，导向筒53上限位台阶56的最外圆直径大于安装通孔的直径。

另一实施方式中，如图3、图4、图5，吊架52与螺旋弹簧54之间设有拉杆57，吊架52上设有与拉杆57配合的固定孔，拉杆57的外表面上设有螺纹，拉杆57远离螺旋弹簧54的一端延伸出固定孔，且设有螺纹连接的螺母。

将拉杆57穿过固定孔，然后将螺母旋转在拉杆57上，能够起到将拉杆57安装在吊架52上的效果，同时通过旋转螺母，能够调节整个悬挂装置5的长度。

另一实施方式中，如图1，所述台面板1的底部固定有竖直导轨51，所述轮架的浮动侧开设有与该竖直导轨51相配合的导向槽。

能够起到对轮架进行导向，保证轮架上下运动，其中竖直导轨51焊接在台面板1的底部，导向槽的宽度与竖直导轨51的宽度相配合。

另一实施方式中，如图1、图4，所述第一侧框21与第三侧框23的中部相向内陷，在内陷部位形成容纳区25；

所述容纳区25内分别安装有激光导航仪7且与安装框架2相连。

将激光导航仪7安装在容纳区25内，使得激光导航仪7进行隐藏式安装，提能够提高舞台车的美观度，同时防止在车台碰撞的时候撞坏激光导航仪7。

激光定位是在车台行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，车台通过激光导航仪7发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和航向，并通过连续的三角几何运算来实现车台的定位，定位精确，地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境。

激光导航仪7的型号为NAV350-3232，该系统集成了测量、导航及定位功能，精确及快速的处理速度，长工作距离，最远70米(10％反射率时为35米)。

另一实施方式中，如图1、图4，所述第一侧框21与第三侧框23的中部相向折弯，所述容纳区25由相应侧框的弯折部位半包围，各容纳区25的形状为等腰梯形。

能够使得容纳区25更加美观，同时能方便弯折第一侧框21与第三侧框23。

另一实施方式中，如图1、图4，的每个侧框包括上下平行叠置的两根边梁26，以及连接在两边梁26之间的支架27；

第一侧框21与第三侧框23的边梁26上固定有安装座71，激光导航仪7固定在相应的安装座71上。

结构简单，能够使得侧框承受更大的作用力，支架27通过焊接或螺栓连接在两根边梁26上。

另一实施方式中，如图1、图4，安装座71包括固定板711以及用于安装激光导航仪7的安装板712；

固定板711竖直布置且与至少一根边梁26固定；

安装板712水平布置且连接在所述固定板711的下部。

其中固定板711是通过螺栓或者焊接在边梁26上，固定板711可以选择其中一根边梁26固定，也可以选择两根边梁26进行固定，激光导航仪7通过螺栓固定安装在安装板712上，起到方便拆卸的作用。

另一实施方式中，如图1、图4，激光导航仪7的水平高度与台面板1底面之间带有激光发射缝隙。

能够起到方便激光导航仪7的发射与接收激光。

另一实施方式中，所述台面板1的上端面上设有防滑垫。

能够提高载人载物的稳定性。

另一实施方式中，所述台面板1的侧边设有防撞边11。

能够起到在碰撞的时候，不损害台面板1。

另一实施方式中，台面板1的上端面上设有压力传感器，所述压力传感器将接受到的信号发送到控制器，控制器将接受到的信号进行处理，然后控制器控制动力轮机构。

能够控制车台的行走，方便整个车台的使用，在台面板1上载人载物的时候，控制器会控制动力轮机构的运动速度变慢，提高安全性。压力传感器型号为MBS-3050(060G1154)或CYYZ15。

行走电机331通过行走减速机338驱动主动链轮332转动，主动链轮332与从动链轮333之间通过链条334联动，从而能够带动从动链轮333转动，从动链轮333带动中心轴33转动，中心轴33带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮带动第二锥齿轮，第二锥齿轮带动安装轴336转动，安装轴336带动主动车转动。

转向电机321通过转向减速机325驱动主动齿轮323，主动齿轮323带动从动齿轮322，从动齿轮322带动主动轮架3，从而能够起到带动主动轮架3转向的作用。

采用两轮差速的行走机构，两行主动轮架3对称布置在前后中线上，四个轮架布置在车台底盘的四个顶点处。车台靠两侧主动轮架3差速转向，因此不必设置转向轮，该小车机构简单、工作可靠、成本低，在自动运行状态下小车能做前进、后退行驶并能原地任意角度转弯，机动性好。

运动说明：

(1)直线行走，两台行走电机331同向等速转动；

(2)弯道行走，两台行走电机331同向差速转动；或两台行走电机331同向等速转动+两台转向电机321同时将两主动车轮31同向偏转一个角度；

(3)环形旋转，两台行走电机331同向差速转动；速度差越大则旋转半径越小，反之则旋转半径越大；

(4)原地旋转，两台行走电机331反向等速转动；

(5)原地转向，车台直行一段后停止，开启转向电机321使两主动车轮31同向旋转一个等角度，关闭转向驱动电机再开启行走电机331，车台既向另一个方向运行；

(6)S形行走，反复变化两台行走电机331同向转动速差；

(7)Z形行走，反复进行原地转向，如(5)中的步骤，即可实现Z形折线行走。

在安装悬挂装置5的时候，首先将螺旋弹簧54的两端分别固定在拉杆57与销轴55上，然后通过首先将拉杆57、导向筒53依次通过安装通孔，最后导向筒53通过安装通孔，在导向筒53上的限位台阶56到达套孔的位置的时候，导向筒53停止移动，这个时候需要将拉杆57穿过固定孔，然后拧动螺母，在螺旋弹簧54处于拉伸的状态或濒临拉伸状态的时候，停止旋转螺母。

行走机构和控制系统实现：

在系统中我们采用了固高GUC系列运动控制器，该控制器是将PC技术与运动控制技术相结合的产物。它以Intel标准X86架构的CPU和芯片组为系统处理器，采用高性能DSP和FPGA作为运动控制协处理器。在实现高性能多轴协调运动控制和高速点位运动控制的同时，可以实现普通PC机的所有基本功能。该运动控制器提供C语言函数库和Windows动态链接库，实现复杂的控制功能。

两轮差速的行走机构，差速的实现是通过被电机驱动的两个内外车轮的速度差实现的。

基于转速调节的差速器方案实现：需要转向时，转向的内侧车轮转速小于外侧车轮转速，相同时间内，内侧车轮驶过的距离比外侧车轮驶过的距离小，车体必然向内侧偏转，从而实现转向。

车台转向过程如下，控制器接收模拟量输入(转向指令)，计算转向时相应的两个车轮的转速，令内外侧车轮产生速度差，实现转向。为了研究车台转向时的车速、转向角与每一个车轮速度之间的关系，我们作如下假设，以忽略地面、轮胎差异等因素对车轮速度的影响：

(1)车体刚性；

(2)车轮纯滚动，即不考虑发生滑移、滑转和轮胎离开地面的运行状态；

(3)轮胎侧向变形与侧向力成正比，即不考虑轮胎材质与结构的非线性以及因垂直载荷不同造成的轮胎侧向弹性系数的变化。

图9是两轮差速转向车台的结构示意图(图中仅画出两个驱动轮)。O1，O2分别是左、右驱动轮的轮心，轮间距O1O2为l，C为O1O2的中心。xOy为大地坐标系，V1，V2及VC分别为左、右驱动轮及车体中心C点的速度。假设C在大地坐标系中的坐标为(x，y)，则车台的姿态角用VC与x轴的夹角θ(规定逆时针时为正)表示，则向量(x，y，θ)表示车台在大地坐标系xOy中的位姿。

由图9可知，OC是小车的速度瞬心，在低速运动时忽略横滑影响，根据运动学的知识可知C点的速度VC的大小为：VC＝(V1+V2)/2(1)。

假设小车车体的角速度为ω，如图1所示的情况为做顺时针运动，因此有：

V1＝ω(R+l/2)；

V2＝ω(R–l/2)；

ω＝(V1–V2)/l。

根据刚体平动原理，小车在任意时刻的运动都可以看成是绕车体瞬心OC的转动，转动半径R为：R＝VC/ω＝l/2*(V1+V2)/(V1–V2)。

由V1，V2之间的三种关系决定了差速驱动小车的三种运动方式：

(1)当V1＝V2时，VC＝V1＝V2，R＝∞，小车做直线运动；

(2)当V1＝-V2时，VC＝0，R＝0，小车做原地自旋转运动；

(3)当V1≠V2时，且V1≠-V2时，VC＝(V1+V2)/2，小车做R＝l/2*(V1+V2)/(V1–V2)的圆弧运动。

系统通过固高运动控制器实现对小车左右轮速度的控制，从而实现小车直线运动和圆弧运动。

定位系统应用：

在系统中采用了Sick公司的NAV350激光导航系统，该系统为电动自由式平移车台提供了多种优化的性能，通过反光胶贴定位，在车辆计算机中可方便的设定行进路径可使车台获得最大的使用灵活性。NAV快速的提供360°高精度的周围环境轮廓信息(距离、角度及反射率)和反射胶贴位置数据。数个反射胶贴的测量数据自动计算产生精确的反射胶贴坐标，以此计算出车台位置。轮廓数据和反射胶贴数据结合应用，可使车台在那些无法安装反射胶贴的场合运行。

主要特点：

(1)杰出的性能体现在强大的计算能力及独特的适应车台应用的构造；

(2)精确、高速的处理空间轮廓和反光胶贴数据(混合导航模式)；

(3)检测距离最远达70米(在10％反射率下35米)；

(4)NAV350可同时提供测量、导航及位置检测功能。

当前在系统中，使用了激光导航设备提供的激光设备位置信息(包含坐标信息和设备角度信息)，再通过计算获取车台中心的坐标信息和车台中心角度信息。

导航控制系统集成实现：

基于行走机构的路径规划功能实现，路径由一系列直线线段和圆弧线段组成，线段之间需要平滑过渡。

自动运行系统控制中心功能，该功能是根据预定义的规划路径，结合有激光导航系统的提供的定位信息，实现对车台按路径的自动运行。在实现该功能时，需要实时获取激光定位位置信息，比较规划路径中信息和激光定位信息，当车台偏离规划路径时及时纠正。

在系统中，我们根据路径线段不同类型分别实现了对应的纠正算法实现。对直线线段，根据激光定位信息，计算当前点到直线段的距离，根据距离大小，调整车台左右轮速度值，使车台向直线线段靠近；对圆弧线段，根据激光定位信息，计算当前点到圆弧中心点的距离，根据距离大小，调整车台左右轮速度值，使车台向圆弧线段靠近。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种舞台用万向车台，其特征在于：包括

安装框架，包括围成环形的第一侧框、第二侧框、第三侧框以及第四侧框；

台面板，铺设在所述安装框架的上部；

十字形分隔梁，将安装框架分隔成四个单元区；

四个轮架，分别安装在对应的单元区内，各轮架分别安装车轮，其中两个处在对角位置的为主动轮架，另外两个为从动轮架；主动轮架所安装的车轮为主动车轮，从动轮架所安装的车轮为从动车轮；

两套驱动机构，分别安装在对应的主动轮架上，用于驱动所在主动轮架上的主动车轮；

所述轮架的一侧与安装框架连接，另一侧与安装框架相对设置的十字形分隔梁连接；

所述轮架的一侧为与安装框架相连的铰接侧，所述轮架的另一侧为浮动侧；

连接在所述十字形分隔梁以及所述轮架的浮动侧之间的悬挂装置。

2.根据权利要求1所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述从动轮架上安装有沿竖直轴线设置的从动轴，所述从动轴上安装有绕所述竖直轴线转动的支撑板，从动车轮为三组万向轮，所述万向轮围绕支撑板的中心呈周向均匀设置。

3.根据权利要求1或2所述的舞台用万向车台，其特征在于，

所述驱动机构包括：

绕竖直轴线转动安装在所述主动轮架上的转向座；

安装在所述主动轮架上与所述转向座联动的转向电机；

绕所述竖直轴线转动安装在所述转向座上的中心轴，所述主动车轮安装在转向座底部且与该中心轴联动；

安装在所述主动轮架上与所述中心轴联动的行走电机。

4.根据权利要求3所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述主动轮架上安装有绕竖直轴线转动的从动齿轮，所述转向电机的输出端安装有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮直接或间接啮合转动。

5.根据权利要求4所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述行走电机的输出端安装有主动链轮，所述中心轴上安装有同轴转动的从动链轮，所述主动链轮与从动链轮之间通过链条联动。

6.根据权利要求5所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述主动轮架的下部连接有支撑壳，所述中心轴延伸到支撑壳内，所述主动车轮上安装有同轴转动的安装轴，所述安装轴延伸至支撑壳内并与所述中心轴相互垂直，两者之间通过安装在各自端部且相互啮合的伞齿轮联动。

7.根据权利要求6所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述悬挂装置包括安装在所述浮动侧的支撑件，以及牵拉在所述支撑件和所述十字形分隔梁之间的弹性件。

8.根据权利要求7所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述支撑件为立置的导向筒，所述弹性件一端伸入并连接在所述导向筒的顶部，另一端延伸出所述导向筒的底部与十字形分隔梁相连。

9.根据权利要求1或2所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述第一侧框与第三侧框的中部相向内陷，在内陷部位形成容纳区；

所述容纳区内分别安装有激光导航仪且与安装框架相连。

10.根据权利要求9所述的舞台用万向车台，其特征在于，所述第一侧框与第三侧框的中部相向折弯，所述容纳区由相应侧框的弯折部位半包围，各容纳区的形状为等腰梯形。

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