CN110304139A - 车轮转向控制方法、控制装置、多轮行走设备与存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种车轮转向控制方法、控制装置、多轮行走设备与存储介质，其中，车轮转向控制方法包括：响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，以控制多轮行走设备的车轮根据待旋转角度转动；根据待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度；根据转向线速度控制多轮行走设备执行转向操作。通过该技术方案，在执行完车轮转向后，再根据转向线速度移动，能够保证转向操作的准确性和可靠性，并且通过对转向模式的识别，能够根据识别出的转向模式确定对应的转向控制参数，以实现多种不同模式的转向操作，从而满足了多轮行走设备的多种转向需求。

Description

车轮转向控制方法、控制装置、多轮行走设备与存储介质

技术领域

本发明涉及自行走设备技术领域，具体而言，涉及一种车轮转向控制方法、一种车轮转向控制装置、一种多轮行走设备与一种计算机可读存储介质。

背景技术

在相关技术中，针对车轮自行走门架式集装箱的车辆检测系统，由于没有固定轨道约束，受限于结构偏差、车轮胎压及地面平整度等因素的制约，采用组合移动式模式运行时势必会出现设备跑偏问题，相关技术中，针对自行走设备的多轮转向控制方式，公开了根据前轮的待旋转角度与驱动轮的线速度的关系，但仍存在以下缺陷：

(1)由于未限定角度旋转与驱动线速度的执行规则，因此控制的精确性与可靠性较低；

(2)上述相关技术通用性较差，无法满足多种转向方式的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种车轮转向控制方法。

本发明的另一个目的在于提出一种车轮转向控制装置。

本发明的另一个目的在于提出一种多轮行走设备。

本发明的另一个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

为实现上述至少一个目的，根据本发明的一方面的实施例，提出了一种车轮转向控制方法，包括：响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，以控制多轮行走设备的车轮根据待旋转角度转动；根据待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度；根据转向线速度控制多轮行走设备执行转向操作。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，在获取到转向控制指令时，首先根据对转向控制指令解析的结果确定转向模式，从而能够根据该转向模式确定出对应的转向控制参数，进而完成转向过程，其中，转向控制参数具体可以包括待转动角度以及与待转动角度配合的转向线速度，根据不同的转向模式，待旋转角度可以由转向控制指令生成，也可以自动生成，另外，根据驱动方式的不同，待旋转角度的确定过程也不同，因此，根据本申请的技术方案，能够综合考虑上述控制因素，进而得到待旋转角度，并在控制多轮行走设备的车轮在根据待旋转角度完成转动操作之后，再根据转向线速度控制多轮行走设备移动，以完成多轮行走设备的转向操作。

与现有技术中的控制方案相比，一方面，在执行完车轮转向后，再根据转向线速度移动，能够保证转向操作的准确性和可靠性，另一方面，通过对转向模式的识别，以确定转向模式为前轮转向、后轮转向、原地转向与斜向中的具体哪一种，进而能够根据识别出的转向模式确定对应的转向控制参数，以实现多种不同模式的转向操作，从而满足了多轮行走设备的多种转向需求。

在上述技术方案中，优选地，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为前轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一前轮以及处于外侧的第二前轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一前轮的第一旋转角度；根据第一旋转角度和第一公式确定第二前轮的第二旋转角度，以将第一旋转角度与第二旋转角度确定为待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，作为一种常用的转向模式，在执行前轮转向时，首先通过转向电机控制前轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，在前轮转向的转向控制指令中，通常会包括待旋转的控制角度，可以将该控制角度施加于外侧前轮或内侧前轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的前轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的前轮转向操作。

在上述任一技术方案中，优选地，在多轮行走设备为四轮行走设备的情况下，将第一公式确定为：α2＝arc cot(cotα1+a1/a2)，其中，α1为第一旋转角度，α2为第二旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，作为一种具体的实现方式，在多轮行走设备为四轮行走设备时，能够根据四个车轮之间的相对位置关系以及由控制角度确定的第一旋转角度确定第二旋转角度，以保证前轮转向的顺利进行。

在上述任一技术方案中，优选地，根据待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度，具体包括：在执行转向控制指令时，将处于内侧的后轮确定为第一后轮，将处于外侧的后轮确定为第二后轮，并将驱动线速度确定为第一后轮的转向线速度；根据第一后轮的转向线速度与待旋转角度分别确定第一前轮的转向线速度、第二前轮的转向线速度以及第二后轮的转向线速度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，作为一种具体的驱动方式，将驱动线速度施加于第一后轮上，由于在旋转操作时，四个车轮转动的角速度是相同的，因此在确定了待旋转角度之后，即可确定旋转轴心，以确每个车轮到旋转轴心之间的距离，通过将其中的第一后轮的速度作为基准速度，即可确定其它车轮的线速度，从而将不同的线速度施加于对应的车轮上，以实现前轮转向行走，并且能够满足多种驱动形式的需求。

在上述任一技术方案中，优选地，根据第一后轮的转向线速度与待旋转角度分别确定第一前轮的转向线速度、第二前轮的转向线速度以及第二后轮的转向线速度，具体包括：根据第二公式确定第二后轮的转向线速度；根据第三公式确定第一前轮的转向线速度；根据第四公式确定第二前轮的转向线速度，其中，第二公式为第三公式为第四公式为其中，V₁为驱动线速度。

在上述任一技术方案中，优选地，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为后轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一后轮以及处于外侧的第二后轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一后轮的第三旋转角度；根据第三旋转角度和第五公式确定第二后轮的第四旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，对于后轮的转向驱动，在执行后轮转向时，首先通过转向电机控制后轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，可以将转向控制指令中的控制角度施加于外侧后轮或内侧后轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的后轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的后轮转向操作。

其中，第五公式为α4＝arc cot(cotα3+a1/a2)，其中，α3为第三旋转角度，α4为第四旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

在上述任一技术方案中，优选地，多轮行走设备为四轮行走设备，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为原地转向模式的情况下，根据四轮行走设备的中心位置，确定四轮的待旋转角度，以使旋转后的四轮的垂线均指向中心位置。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，对于四轮行走设备，在识别出转向模式为原地转向模式时，此时转向操作主要包括车轮的原地转向操作以及行走设备的原地旋转操作，具体地，要求四轮均旋转相应角度，使得轮胎的垂线均指向设备的中心位置，到位后驱动轮动作，4个轮可以顺时针或逆时针以相同速度同时运行，以此达到原地转向目的，实现了四轮行走设备的原地旋转驱动功能，并且满足了多轮行走设备不同的转向需求。

在上述任一技术方案中，优选地，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为斜行模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向与待旋转角度，以控制多个车轮根据待旋转方向同时旋转待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，设备斜行时，设备处于静止或运动状态下将4个车轮同时向相同方向(左或右)旋转相同角度(在设备允许的旋转角度区间内)，而驱动轮以相同速度及方向运行从而达到向左前、右前、左后、右后方向的斜行。

在上述任一技术方案中，优选地，在响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度前，还包括：响应于获取到的多轮行走设备的行走指令，检测行走指令是否包括转向控制指令，以在检测到行走指令包括转向控制指令的情况下，对转向控制指令做出响应。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，进一步地，在执行转向操作之前，在获取到行走指令的情况下，可以首先解析行走指令中是否具有上述的转向控制指令，以在解析出转向控制指令时，控制转向行走，而在未解析出转向控制指令时，控制设备直线行走，进而节省对设备的控制步骤，简化了控制过程，提升了多轮行走设备的自适应性与自动化程度。

根据本发明的另一方面的实施例，提出了一种车轮转向控制装置，包括：存储器和处理器；存储器，用于存储存储器用于存储程序代码；处理器，用于调用程序代码执行：响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，以控制多轮行走设备的车轮根据待旋转角度转动；并根据待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度；根据转向线速度控制多轮行走设备执行转向操作。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，在获取到转向控制指令时，首先根据对转向控制指令解析的结果确定转向模式，从而能够根据该转向模式确定出对应的转向控制参数，进而完成转向过程，其中，转向控制参数具体可以包括待转动角度以及与待转动角度配合的转向线速度，根据不同的转向模式，待旋转角度可以由转向控制指令生成，也可以自动生成，另外，根据驱动方式的不同，待旋转角度的确定过程也不同，因此，根据本申请的技术方案，能够综合考虑上述控制因素，进而得到待旋转角度，并在控制多轮行走设备的车轮在根据待旋转角度完成转动操作之后，再根据转向线速度控制多轮行走设备移动，以完成多轮行走设备的转向操作。

与现有技术中的控制方案相比，一方面，在执行完车轮转向后，再根据转向线速度移动，能够保证转向操作的准确性和可靠性，另一方面，通过对转向模式的识别，以确定转向模式为前轮转向、后轮转向、原地转向与斜向中的具体哪一种，进而能够根据识别出的转向模式确定对应的转向控制参数，以实现多种不同模式的转向操作，从而满足了多轮行走设备的多种转向需求。

在上述技术方案中，优选地，处理器，具体用于：在确定转向模式为前轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一前轮以及处于外侧的第二前轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一前轮的第一旋转角度；根据第一旋转角度和第一公式确定第二前轮的第二旋转角度，以将第一旋转角度与第二旋转角度确定为待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，作为一种常用的转向模式，在执行前轮转向时，首先通过转向电机控制前轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，在前轮转向的转向控制指令中，通常会包括待旋转的控制角度，可以将该控制角度施加于外侧前轮或内侧前轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的前轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的前轮转向操作。

在上述任一技术方案中，优选地，在多轮行走设备为四轮行走设备的情况下，将第一公式确定为：α2＝arc cot(cotα1+a1/a2)，其中，α1为第一旋转角度，α2为第二旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，作为一种具体的实现方式，在多轮行走设备为四轮行走设备时，能够根据四个车轮之间的相对位置关系以及由控制角度确定的第一旋转角度确定第二旋转角度，以保证前轮转向的顺利进行。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器，具体用于：在执行转向控制指令时，将处于内侧的后轮确定为第一后轮，将处于外侧的后轮确定为第二后轮，并将驱动线速度确定为第一后轮的转向线速度；根据第一后轮的转向线速度与待旋转角度分别确定第一前轮的转向线速度、第二前轮的转向线速度以及第二后轮的转向线速度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，作为一种具体的驱动方式，将驱动线速度施加于第一后轮上，由于在旋转操作时，四个车轮转动的角速度是相同的，因此在确定了待旋转角度之后，即可确定旋转轴心，以确每个车轮到旋转轴心之间的距离，通过将其中的第一后轮的速度作为基准速度，即可确定其它车轮的线速度，从而将不同的线速度施加于对应的车轮上，以实现前轮转向行走，并且能够满足多种驱动形式的需求。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器，具体用于：根据第二公式确定第二后轮的转向线速度；根据第三公式确定第一前轮的转向线速度；根据第四公式确定第二前轮的转向线速度，其中，第二公式为 第三公式为第四公式为其中，V₁为驱动线速度。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器，具体用于：在确定转向模式为后轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一后轮以及处于外侧的第二后轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一后轮的第三旋转角度；根据第三旋转角度和第五公式确定第二后轮的第四旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，对于后轮的转向驱动，在执行后轮转向时，首先通过转向电机控制后轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，可以将转向控制指令中的控制角度施加于外侧后轮或内侧后轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的后轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的后轮转向操作。

其中，第五公式为α4＝arc cot(cotα3+a1/a2)，其中，α3为第三旋转角度，α4为第四旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器，具体用于：在确定转向模式为原地转向模式的情况下，根据四轮行走设备的中心位置，确定四轮的待旋转角度，以使旋转后的四轮的垂线均指向中心位置。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，对于四轮行走设备，在识别出转向模式为原地转向模式时，此时转向操作主要包括车轮的原地转向操作以及行走设备的原地旋转操作，具体地，要求四轮均旋转相应角度，使得轮胎的垂线均指向设备的中心位置，到位后驱动轮动作，4个轮可以顺时针或逆时针以相同速度同时运行，以此达到原地转向目的，实现了四轮行走设备的原地旋转驱动功能，并且满足了多轮行走设备不同的转向需求。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器，具体用于：在确定转向模式为斜行模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向与待旋转角度，以控制多个车轮根据待旋转方向同时旋转待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，设备斜行时，设备处于静止或运动状态下将4个车轮同时向相同方向(左或右)旋转相同角度(在设备允许的旋转角度区间内)，而驱动轮以相同速度及方向运行从而达到向左前、右前、左后、右后方向的斜行。

在上述任一技术方案中，优选地，处理器，具体用于：响应于获取到的多轮行走设备的行走指令，检测行走指令是否包括转向控制指令，以在检测到行走指令包括转向控制指令的情况下，对转向控制指令做出响应。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置，进一步地，在执行转向操作之前，在获取到行走指令的情况下，可以首先解析行走指令中是否具有上述的转向控制指令，以在解析出转向控制指令时，控制转向行走，而在未解析出转向控制指令时，控制设备直线行走，进而节省对设备的控制步骤，简化了控制过程，提升了多轮行走设备的自适应性与自动化程度。

根据本发明的第三方面的技术方案，还提供了一种多轮行走设备，包括：上述第二方面任一技术方案所述的车轮转向控制装置。

根据本发明的第四方面的技术方案，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被执行时实现上述任一项技术方案限定的车轮转向控制方法。

通过本发明的技术方案，实现了控制设备的自动转向控制，提升了控制设备的自动化水平。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的车轮转向控制方法的流程示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的车轮转向控制方案的示意图；

图3示出了图2中的车轮转向控制方案的简化示意图；

图4示出了根据本发明的另一个实施例的车轮转向控制方案的示意图；

图5示出了根据本发明的再一个实施例的车轮转向控制方案的示意图；

图6示出了根据本发明的实施例的车轮转向控制装置的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的一个实施例的车轮转向控制方法的流程示意图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的车轮转向控制方法，包括：

步骤102，响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，以控制多轮行走设备的车轮根据待旋转角度转动；

步骤104，根据待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度；

步骤106，根据转向线速度控制多轮行走设备执行转向操作。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，在获取到转向控制指令时，首先根据对转向控制指令解析的结果确定转向模式，从而能够根据该转向模式确定出对应的转向控制参数，进而完成转向过程，其中，转向控制参数具体可以包括待转动角度以及与待转动角度配合的转向线速度，根据不同的转向模式，待旋转角度可以由转向控制指令生成，也可以自动生成，另外，根据驱动方式的不同，待旋转角度的确定过程也不同，因此，根据本申请的实施例，能够综合考虑上述控制因素，进而得到待旋转角度，并在控制多轮行走设备的车轮在根据待旋转角度完成转动操作之后，再根据转向线速度控制多轮行走设备移动，以完成多轮行走设备的转向操作。

与现有技术中的控制方案相比，一方面，在执行完车轮转向后，再根据转向线速度移动，能够保证转向操作的准确性和可靠性，另一方面，通过对转向模式的识别，以确定转向模式为前轮转向、后轮转向、原地转向与斜向中的具体哪一种，进而能够根据识别出的转向模式确定对应的转向控制参数，以实现多种不同模式的转向操作，从而满足了多轮行走设备的多种转向需求。

实施例一

在上述实施例中，优选地，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为前轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一前轮以及处于外侧的第二前轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一前轮的第一旋转角度；根据第一旋转角度和第一公式确定第二前轮的第二旋转角度，以将第一旋转角度与第二旋转角度确定为待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，作为一种常用的转向模式，在执行前轮转向时，首先通过转向电机控制前轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，在前轮转向的转向控制指令中，通常会包括待旋转的控制角度，可以将该控制角度施加于外侧前轮或内侧前轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的前轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的前轮转向操作。

如图2与图3所示，在上述任一实施例中，优选地，在多轮行走设备为四轮行走设备的情况下，将第一公式确定为：α2＝arc cot(cotα1+a1/a2)，其中，α1为第一旋转角度，α2为第二旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

R1为右前轮与旋转中心的距离，R2为左前轮与旋转中心的距离。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，作为一种具体的实现方式，在多轮行走设备为四轮行走设备时，能够根据四个车轮之间的相对位置关系以及由控制角度确定的第一旋转角度确定第二旋转角度，以保证前轮转向的顺利进行。

如图2与图3所示，在上述任一实施例中，优选地，根据待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度，具体包括：在执行转向控制指令时，将处于内侧的后轮确定为第一后轮，将处于外侧的后轮确定为第二后轮，并将驱动线速度确定为第一后轮的转向线速度；根据第一后轮的转向线速度与待旋转角度分别确定第一前轮的转向线速度、第二前轮的转向线速度以及第二后轮的转向线速度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，作为一种具体的驱动方式，将驱动线速度施加于第一后轮上，由于在旋转操作时，四个车轮转动的角速度是相同的，因此在确定了待旋转角度之后，即可确定旋转轴心，以确每个车轮到旋转轴心之间的距离，通过将其中的第一后轮的速度作为基准速度，即可确定其它车轮的线速度，从而将不同的线速度施加于对应的车轮上，以实现前轮转向行走，并且能够满足多种驱动形式的需求。

在上述任一实施例中，优选地，根据第一后轮的转向线速度与待旋转角度分别确定第一前轮的转向线速度、第二前轮的转向线速度以及第二后轮的转向线速度，具体包括：根据第二公式确定第二后轮的转向线速度；根据第三公式确定第一前轮的转向线速度；根据第四公式确定第二前轮的转向线速度，其中，第二公式为第三公式为第四公式为其中，V₁为驱动线速度。

实施例二

在上述任一实施例中，优选地，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为后轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一后轮以及处于外侧的第二后轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一后轮的第三旋转角度；根据第三旋转角度和第五公式确定第二后轮的第四旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，对于后轮的转向驱动，在执行后轮转向时，首先通过转向电机控制后轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，可以将转向控制指令中的控制角度施加于外侧后轮或内侧后轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的后轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的后轮转向操作。

其中，第五公式为α4＝arc cot(cotα3+a1/a2)，其中，α3为第三旋转角度，α4为第四旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

实施例三

如图4所示，在上述任一实施例中，优选地，多轮行走设备为四轮行走设备，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为原地转向模式的情况下，根据四轮行走设备的中心位置(如图4中的E点)，确定四轮的待旋转角度，以使旋转后的四轮的垂线均指向中心位置。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，对于四轮行走设备包括A、B、C和D轮，在识别出转向模式为原地转向模式时，此时转向操作主要包括车轮的原地转向操作以及行走设备的原地旋转操作。

4个轮胎需要旋转的角度均为固定的α1，而α1+α2＝90°， 则

设备静止状态时4个轮子均向内旋转α1角度，到位后驱动轮动作，4个轮可以顺时针或逆时针以相同速度同时运行，以此达到原地转向目的。

具体地，要求四轮均旋转相应角度，使得轮胎的垂线均指向设备的中心位置，到位后驱动轮动作，4个轮可以顺时针或逆时针以相同速度同时运行，以此达到原地转向目的，实现了四轮行走设备的原地旋转驱动功能，并且满足了多轮行走设备不同的转向需求。

实施例四

如图5所示，在上述任一实施例中，优选地，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，具体包括：在确定转向模式为斜行模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向与待旋转角度，以控制多个车轮根据待旋转方向同时旋转待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，设备斜行时，设备处于静止或运动状态下将4个车轮同时向相同方向(左或右)旋转相同角度α1(在设备允许的旋转角度区间内)，而驱动轮以相同速度及方向运行从而达到向左前、右前、左后、右后方向的斜行。

在上述任一实施例中，优选地，在响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度前，还包括：响应于获取到的多轮行走设备的行走指令，检测行走指令是否包括转向控制指令，以在检测到行走指令包括转向控制指令的情况下，对转向控制指令做出响应。

根据本发明的实施例的车轮转向控制方法，进一步地，在执行转向操作之前，在获取到行走指令的情况下，可以首先解析行走指令中是否具有上述的转向控制指令，以在解析出转向控制指令时，控制转向行走，而在未解析出转向控制指令时，控制设备直线行走，进而节省对设备的控制步骤，简化了控制过程，提升了多轮行走设备的自适应性与自动化程度。

如图6所示，根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，包括：存储器604和处理器602；存储器604，用于存储存储器604用于存储程序代码；处理器602，用于调用程序代码执行：响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与转向模式对应的待旋转角度，以控制多轮行走设备的车轮根据待旋转角度转动；并根据待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度；根据转向线速度控制多轮行走设备执行转向操作。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，在获取到转向控制指令时，首先根据对转向控制指令解析的结果确定转向模式，从而能够根据该转向模式确定出对应的转向控制参数，进而完成转向过程，其中，转向控制参数具体可以包括待转动角度以及与待转动角度配合的转向线速度，根据不同的转向模式，待旋转角度可以由转向控制指令生成，也可以自动生成，另外，根据驱动方式的不同，待旋转角度的确定过程也不同，因此，根据本申请的实施例，能够综合考虑上述控制因素，进而得到待旋转角度，并在控制多轮行走设备的车轮在根据待旋转角度完成转动操作之后，再根据转向线速度控制多轮行走设备移动，以完成多轮行走设备的转向操作。

与现有技术中的控制方案相比，一方面，在执行完车轮转向后，再根据转向线速度移动，能够保证转向操作的准确性和可靠性，另一方面，通过对转向模式的识别，以确定转向模式为前轮转向、后轮转向、原地转向与斜向中的具体哪一种，进而能够根据识别出的转向模式确定对应的转向控制参数，以实现多种不同模式的转向操作，从而满足了多轮行走设备的多种转向需求。

在上述实施例中，优选地，处理器602，具体用于：在确定转向模式为前轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一前轮以及处于外侧的第二前轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一前轮的第一旋转角度；根据第一旋转角度和第一公式确定第二前轮的第二旋转角度，以将第一旋转角度与第二旋转角度确定为待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，作为一种常用的转向模式，在执行前轮转向时，首先通过转向电机控制前轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，在前轮转向的转向控制指令中，通常会包括待旋转的控制角度，可以将该控制角度施加于外侧前轮或内侧前轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的前轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的前轮转向操作。

在上述任一实施例中，优选地，在多轮行走设备为四轮行走设备的情况下，将第一公式确定为：α2＝arc cot(cotα1+a1/a2)，其中，α1为第一旋转角度，α2为第二旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，作为一种具体的实现方式，在多轮行走设备为四轮行走设备时，能够根据四个车轮之间的相对位置关系以及由控制角度确定的第一旋转角度确定第二旋转角度，以保证前轮转向的顺利进行。

在上述任一实施例中，优选地，处理器602，具体用于：在执行转向控制指令时，将处于内侧的后轮确定为第一后轮，将处于外侧的后轮确定为第二后轮，并将驱动线速度确定为第一后轮的转向线速度；根据第一后轮的转向线速度与待旋转角度分别确定第一前轮的转向线速度、第二前轮的转向线速度以及第二后轮的转向线速度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，作为一种具体的驱动方式，将驱动线速度施加于第一后轮上，由于在旋转操作时，四个车轮转动的角速度是相同的，因此在确定了待旋转角度之后，即可确定旋转轴心，以确每个车轮到旋转轴心之间的距离，通过将其中的第一后轮的速度作为基准速度，即可确定其它车轮的线速度，从而将不同的线速度施加于对应的车轮上，以实现前轮转向行走，并且能够满足多种驱动形式的需求。

在上述任一实施例中，优选地，处理器602，具体用于：根据第二公式确定第二后轮的转向线速度；根据第三公式确定第一前轮的转向线速度；根据第四公式确定第二前轮的转向线速度，其中，第二公式为 第三公式为第四公式为其中，V₁为驱动线速度。

在上述任一实施例中，优选地，处理器602，具体用于：在确定转向模式为后轮转向模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向；根据待旋转方向确定处于内侧的第一后轮以及处于外侧的第二后轮，以将转向控制指令中携带的控制角度确定为第一后轮的第三旋转角度；根据第三旋转角度和第五公式确定第二后轮的第四旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，对于后轮的转向驱动，在执行后轮转向时，首先通过转向电机控制后轮旋转相应的待旋转角度，并由PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)计算出各轮的速度差，将相应数据传送至驱动控制器输出给驱动电机实现设备转向操作，可以将转向控制指令中的控制角度施加于外侧后轮或内侧后轮上，以通过车轮之间的相对位置关系，确定前轮中的另一个的待旋转角度，从而实现车轮的后轮的原地转向，并结合转向线速度完成多轮行走设备的后轮转向操作。

其中，第五公式为α4＝arc cot(cotα3+a1/a2)，其中，α3为第三旋转角度，α4为第四旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

在上述任一实施例中，优选地，处理器602，具体用于：在确定转向模式为原地转向模式的情况下，根据四轮行走设备的中心位置，确定四轮的待旋转角度，以使旋转后的四轮的垂线均指向中心位置。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，对于四轮行走设备，在识别出转向模式为原地转向模式时，此时转向操作主要包括车轮的原地转向操作以及行走设备的原地旋转操作，具体地，要求四轮均旋转相应角度，使得轮胎的垂线均指向设备的中心位置，到位后驱动轮动作，4个轮可以顺时针或逆时针以相同速度同时运行，以此达到原地转向目的，实现了四轮行走设备的原地旋转驱动功能，并且满足了多轮行走设备不同的转向需求。

在上述任一实施例中，优选地，处理器602，具体用于：在确定转向模式为斜行模式的情况下，根据转向控制指令确定待旋转方向与待旋转角度，以控制多个车轮根据待旋转方向同时旋转待旋转角度。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，设备斜行时，设备处于静止或运动状态下将4个车轮同时向相同方向(左或右)旋转相同角度(在设备允许的旋转角度区间内)，而驱动轮以相同速度及方向运行从而达到向左前、右前、左后、右后方向的斜行。

在上述任一实施例中，优选地，处理器602，具体用于：响应于获取到的多轮行走设备的行走指令，检测行走指令是否包括转向控制指令，以在检测到行走指令包括转向控制指令的情况下，对转向控制指令做出响应。

根据本发明的实施例的车轮转向控制装置60，进一步地，在执行转向操作之前，在获取到行走指令的情况下，可以首先解析行走指令中是否具有上述的转向控制指令，以在解析出转向控制指令时，控制转向行走，而在未解析出转向控制指令时，控制设备直线行走，进而节省对设备的控制步骤，简化了控制过程，提升了多轮行走设备的自适应性与自动化程度。

根据本发明的实施例的多轮行走设备，包括：上述任一实施例所述的车轮转向控制装置60。

根据本发明的实施例的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被执行时实现上述任一项实施例限定的车轮转向控制方法。

以上结合附图详细说明了本发明的实施例，通过本发明的实施例，实现了控制设备的自动转向控制，提升了控制设备的自动化水平，并且不受驱动形式约束，即无论驱动形式为前驱、后驱、对角驱还是四驱对转向方式没有影响。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种车轮转向控制方法，适用于多轮行走设备，其特征在于，所述控制方法包括：

响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与所述转向模式对应的待旋转角度，以控制所述多轮行走设备的车轮根据所述待旋转角度转动；

根据所述待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度；

根据所述转向线速度控制所述多轮行走设备执行转向操作。

2.根据权利要求1所述的车轮转向控制方法，其特征在于，所述识别对应的转向模式并确定与所述转向模式对应的待旋转角度，具体包括：

在确定所述转向模式为前轮转向模式的情况下，根据所述转向控制指令确定待旋转方向；

根据所述待旋转方向确定处于内侧的第一前轮以及处于外侧的第二前轮，以将所述转向控制指令中携带的控制角度确定为所述第一前轮的第一旋转角度；

根据所述第一旋转角度和第一公式确定所述第二前轮的第二旋转角度，以将所述第一旋转角度与所述第二旋转角度确定为所述待旋转角度。

3.根据权利要求2所述的车轮转向控制方法，其特征在于，在所述多轮行走设备为四轮行走设备的情况下，

将所述第一公式确定为：α2＝arc cot(cotα1+a1/a2)，

其中，α1为所述第一旋转角度，α2为所述第二旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

4.根据权利要求3所述的车轮转向控制方法，其特征在于，所述根据所述待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度，具体包括：

在执行所述转向控制指令时，将处于内侧的后轮确定为第一后轮，将处于外侧的后轮确定为第二后轮，并将所述驱动线速度确定为所述第一后轮的转向线速度；

根据所述第一后轮的转向线速度与所述待旋转角度分别确定所述第一前轮的转向线速度、所述第二前轮的转向线速度以及所述第二后轮的转向线速度，

其中，根据第三公式确定所述第二后轮的转向线速度；根据第三公式确定所述第一前轮的转向线速度；根据第四公式确定所述第二前轮的转向线速度，所述第三公式为所述第三公式为所述第四公式为其中，V₁为所述驱动线速度。

5.根据权利要求1所述的车轮转向控制方法，其特征在于，所述识别对应的转向模式并确定与所述转向模式对应的待旋转角度，具体包括：

在确定所述转向模式为后轮转向模式的情况下，根据所述转向控制指令确定待旋转方向；

根据所述待旋转方向确定处于内侧的第一后轮以及处于外侧的第二后轮，以将所述转向控制指令中携带的控制角度确定为所述第一后轮的第三旋转角度；

根据所述第三旋转角度和第五公式确定所述第二后轮的第四旋转角度。

6.根据权利要求1所述的车轮转向控制方法，其特征在于，所述多轮行走设备为四轮行走设备，所述识别对应的转向模式并确定与所述转向模式对应的待旋转角度，具体包括：

在确定所述转向模式为原地转向模式的情况下，根据所述四轮行走设备的中心位置，确定四轮的待旋转角度，以使旋转后的四轮的垂线均指向所述中心位置。

7.根据权利要求1所述的车轮转向控制方法，其特征在于，所述识别对应的转向模式并确定与所述转向模式对应的待旋转角度，具体包括：

在确定所述转向模式为斜行模式的情况下，根据所述转向控制指令确定待旋转方向与待旋转角度，以控制多个车轮根据所述待旋转方向同时旋转所述待旋转角度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的车轮转向控制方法，其特征在于，所述在响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与所述转向模式对应的待旋转角度前，还包括：

响应于获取到的所述多轮行走设备的行走指令，检测所述行走指令是否包括所述转向控制指令，以在检测到所述行走指令包括所述转向控制指令的情况下，对所述转向控制指令做出响应。

9.一种车轮转向控制装置，适用于多轮行走设备，其特征在于，所述控制装置包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储所述存储器用于存储程序代码；

所述处理器，用于调用所述程序代码执行：

响应于获取到的转向控制指令，识别对应的转向模式并确定与所述转向模式对应的待旋转角度，以控制所述多轮行走设备的车轮根据所述待旋转角度转动；

并根据所述待旋转角度与驱动线速度分别确定多个车轮的转向线速度；

根据所述转向线速度控制所述多轮行走设备执行转向操作。

10.根据权利要求9所述的车轮转向控制装置，其特征在于，所述处理器，具体用于：

在确定所述转向模式为前轮转向模式的情况下，根据所述转向控制指令确定待旋转方向；

根据所述待旋转方向确定处于内侧的第一前轮以及处于外侧的第二前轮，以将所述转向控制指令中携带的控制角度确定为所述第一前轮的第一旋转角度；

根据所述第一旋转角度和第一公式确定所述第二前轮的第二旋转角度，以将所述第一旋转角度与所述第二旋转角度确定为所述待旋转角度。

11.根据权利要求10所述的车轮转向控制装置，其特征在于，在所述多轮行走设备为四轮行走设备的情况下，

将所述第一公式确定为：α2＝arc cot(cotα1+a1/a2)，

其中，α1为所述第一旋转角度，α2为所述第二旋转角度，a2为前后轮距，a1为左右轮距。

12.根据权利要求11所述的车轮转向控制装置，其特征在于，所述处理器，具体用于：

在执行所述转向控制指令时，将处于内侧的后轮确定为第一后轮，将处于外侧的后轮确定为第二后轮，并将所述驱动线速度确定为所述第一后轮的转向线速度；

根据所述第一后轮的转向线速度与所述待旋转角度分别确定所述第一前轮的转向线速度、所述第二前轮的转向线速度以及所述第二后轮的转向线速度，

其中，根据第二公式确定所述第二后轮的转向线速度；根据第三公式确定所述第一前轮的转向线速度；根据第四公式确定所述第二前轮的转向线速度，所述第二公式为所述第三公式为所述第四公式为其中，V₁为所述驱动线速度。

13.根据权利要求9所述的车轮转向控制装置，其特征在于，所述处理器，具体用于：

在确定所述转向模式为后轮转向模式的情况下，根据所述转向控制指令确定待旋转方向；

根据所述待旋转方向确定处于内侧的第一后轮以及处于外侧的第二后轮，以将所述转向控制指令中携带的控制角度确定为所述第一后轮的第三旋转角度；

根据所述第三旋转角度和第五公式确定所述第二后轮的第四旋转角度。

14.根据权利要求9所述的车轮转向控制装置，其特征在于，所述多轮行走设备为四轮行走设备，所述处理器，具体用于：

在确定所述转向模式为原地转向模式的情况下，根据所述四轮行走设备的中心位置，确定四轮的待旋转角度，以使旋转后的四轮的垂线均指向所述中心位置。

15.根据权利要求9所述的车轮转向控制装置，其特征在于，所述处理器，具体用于：

在确定所述转向模式为斜行模式的情况下，根据所述转向控制指令确定待旋转方向与待旋转角度，以控制多个车轮根据所述待旋转方向同时旋转所述待旋转角度。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的车轮转向控制装置，其特征在于，所述处理器，具体用于：

响应于获取到的所述多轮行走设备的行走指令，检测所述行走指令是否包括所述转向控制指令，以在检测到所述行走指令包括所述转向控制指令的情况下，对所述转向控制指令做出响应。

17.一种多轮行走设备，其特征在于，包括：

如权利要求9至16中任一项所述的车轮转向控制装置。

18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序(指令)，其特征在于：所述计算机程序(指令)被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的车轮转向控制方法的步骤。