CN110789604A - 基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法及其叉车 - Google Patents

基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法及其叉车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法及其叉车，包括以下步骤：S1、在模式开关上进行模式选择；S2、左转向驱动轮产生一定的转向角度和转向速度；S3、转向电机控制器控制右后转向驱动轮的转向电机；S41、行进中切换成对角转向模式；S42、行进中切换成巷道模式；S43、行进中切换成原地回转、小半径转向或大半径转向；S44、行进中切换成直行小半径或侧行小半径模式；S45、行进中切换成直行大半径或侧行大半径模式。本发明提供了基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，能够实现对角转向、巷道模式、原地回转、直行大半径、直行小半径、侧行大半径和侧行小半径等多种工作模式，功能集中，使用效率更高，非常值得推广。

Description

基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法及其叉车
技术领域
本发明涉及叉车转向技术领域，具体为基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法及其叉车。
背景技术
叉车是现代货物运输和装卸的重要设备，应用于各行各业，但是在石材、铝型材、钢管、木材等行业里，普通的叉车在搬运和堆垛货物的行驶方式单一，在不同的工况下搬运和堆垛，普通叉车速度控制较难，不方便操作，同时所需要的堆垛空间较大，特别对于仓库，普通叉车不能高效的利用通道，使得仓库的利用率较低。
现有技术中，申请号为“201710511502.4”的一种三支点叉车的转向控制方法，所述三支点叉车包括左前轮、右前轮、后轮，所述后轮与所述三支点叉车转向机连接，所述三支点叉车在转向时，由所述转向机带动所述后轮旋转，并所述左前轮、右前轮根据所述后轮旋转角度分别给出相应的转速，实现所述三支点叉车的转向动作，利用三个车轮的配合操作，实现所述三支点叉车的平稳转向，并且对于车轮的磨损较小。
但是，其在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷：上述控制方法所能实现的行驶方式较为单一，对于仓库通道、狭窄区域等缺少适用性，不能同时适用于搬运和堆垛这两种模式，在使用中不仅操作不便，而且由于设备操控不能小范围调整的局限性，还会使得仓库的可利用面积降低。
发明内容
本发明的目的在于提供基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法及其叉车，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，包括以下步骤：
S1、在模式开关上进行模式选择，模式开关将选择的信号传递至主控制器；
S2、根据选择的模式，操纵方向盘，方向盘控制绝对值编码器，绝对值编码器将信号传递至主控制器，主控制器将信号传递至转向电机控制器，转向电机控制器控制左后转向驱动轮的转向电机，左后转向驱动轮的转向电机根据其上设置的角度传感器提供的即时反馈，通过齿轮传动系统控制左转向驱动轮，使得左转向驱动轮产生一定的转向角度和转向速度；
S3、参照左转向驱动轮的转向角度和转向速度，一方面，转向电机控制器控制右后转向驱动轮的转向电机，右后转向驱动轮的转向电机根据其上设置的角度传感器提供的即时反馈，通过齿轮传动控制右转向驱动轮的转向角度和转向速度，另一方面，转向电机控制器根据角度传感器的反馈，分别控制左前转向驱动轮的转向电机和右前转向驱动轮的转向电机，左前转向驱动轮的转向电机和右前转向驱动轮的转向电机分别通过齿轮链条传动系统控制两个转向轮的转向角度和转向速度，此时，控制系统依照O、C、Q这三个参考点运转，O点处于左转向驱动轮、右转向驱动轮和两个转向轮这四个轮构成的圆的圆心，C点为瞬心点，Q点绕O点转动且Q-O点之间的距离保持不变；
S41、行进中切换成对角转向模式，在模式开关的屏幕上触发相应按钮，然后只需通过方向盘操纵车体的转向即可；
S42、行进中切换成巷道模式时，在模式开关的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄操纵整车的行驶方向；
S43、行进中切换成原地回转、小半径转向或大半径转向时，在模式开关的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄操纵整车的行驶方向，并通过方向盘操纵车体的转向；
S44、行进中切换成直行小半径或侧行小半径模式时，在模式开关的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄操纵整车的行驶方向，此时，左后转向驱动轮的转向电机、右后转向驱动轮的转向电机、左前转向驱动轮的转向电机和右前转向驱动轮的转向电机均处于工作状态，反应速度减慢，避免叉车在小区域内小半径转向时造成冲击误撞；
S45、行进中切换成直行大半径或侧行大半径模式时，在模式开关的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄操纵整车的行驶方向，此时，只有左后转向驱动轮的转向电机和右后转向驱动轮的转向电机处于工作状态，反应速度加快，迅速进行叉车的移动搬运。
优选的，步骤S2中所述齿轮传动系统是通过圆柱齿轮进行传动的系统。
优选的，步骤S3中所述齿轮链条传动系统包括主动锥齿轮，两组所述主动锥齿轮分别固定设置在左前转向驱动轮的转向电机和右前转向驱动轮的转向电机上，所述主动锥齿轮上活动啮合设置有被动锥齿轮，所述被动锥齿轮上固定设置有传动齿轮柱，所述传动齿轮柱活动啮合设置在传动链条中，两组所述传动链条中分别啮合设置有左前转向驱动轮的转向电机和右前转向驱动轮的转向电机。
优选的，所述原地回转模式时整车绕着左转向驱动轮、右转向驱动轮和两个转向轮这四个轮构成的圆的圆心旋转，此时整车的转弯半径处于最小化状态。
还提供一种叉车，采用上述的基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可以兼顾实现叉车搬运和堆垛模式，侧行大半径转向和直行大半径转向是用于货物搬运情况，在此情况下，车辆行驶速度可以满速行驶，而直行小半径转向和侧行小半径转向则用于货物堆垛情况，因叉车在堆垛货物时，是在仓库内工作，空间相对有限，本发明是实现在狭窄区域内的小范围调整，不受小空间的限制；
2、在使用中，直行小半径转向和侧行小半径转向可以减少叉车转弯半径，可充分利用空间，而且由于此时叉车的转向需要控制四个转向电机，因此相应速度减慢，使得叉车运行速度降低，可以防止叉车行进过快造成误撞；
3、在使用中，直行大半径转向和侧行大半径转向可以用于货物较远距离的转运，此时叉车的转向只需控制两个电机，相应速度快，可以迅速完成货物的远距离搬运；
4、在使用中，原地回转可以使叉车在较小的空间内改变叉车的堆放面，提高单次搬运货物的载量，提高利用率。
本发明提供了基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，能够实现对角转向、巷道模式、原地回转、直行大半径、直行小半径、侧行大半径和侧行小半径等多种工作模式，功能集中，使用效率更高，非常值得推广。
附图说明
图1为本发明的控制方法流程图一；
图2为本发明的控制方法流程图二；
图3为本发明的控制方法流程图三；
图4为本发明的控制方法流程图四；
图5为本发明的控制方法流程图五；
图6为本发明的控制方法流程图六；
图7为本发明的电气元件控制图；
图8为本发明的动力结构安装示意图；
图9为本发明的齿轮链条传动系统结构图；
图10为本发明的对角转向模式连续转换流程示意图；
图11为本发明的原地回转模式示意图；
图12为本发明的直行小半径模式示意图；
图13为本发明的直行大半径模式示意图；
图14为本发明的侧行小半径模式示意图；
图15为本发明的侧行大半径模式示意图。
图中：1方向盘、2绝对值编码器、3主控制器、4转向电机控制器、SA1左前转向驱动轮的转向电机、SA2右前转向驱动轮的转向电机、SA3左后转向驱动轮的转向电机、SA4右后转向驱动轮的转向电机、6集成手柄、7模式开关、81左转向驱动轮、82右转向驱动轮、9转向轮、10传动链条、11角度传感器、201主动锥齿轮、202被动锥齿轮、203传动齿轮柱。
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。
请参阅图1-15，本发明提供一种技术方案：
基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，包括以下步骤：
S1、在模式开关7上进行模式选择，模式开关7将选择的信号传递至主控制器3；
S2、根据选择的模式，操纵方向盘1，方向盘1控制绝对值编码器2，绝对值编码器2将信号传递至主控制器3，主控制器3将信号传递至转向电机控制器4，转向电机控制器4控制左后转向驱动轮的转向电机SA3，左后转向驱动轮的转向电机SA3根据其上设置的角度传感器11提供的即时反馈，通过齿轮传动系统控制左转向驱动轮81，使得左转向驱动轮81产生一定的转向角度和转向速度，左转向驱动轮81即为第一运动轮，是其他轮子发生动作的参考轮；
S3、参照左转向驱动轮81的转向角度和转向速度，一方面，转向电机控制器4控制右后转向驱动轮的转向电机SA4，右后转向驱动轮的转向电机SA4根据其上设置的角度传感器11提供的即时反馈，通过齿轮传动控制右转向驱动轮82的转向角度和转向速度，另一方面，转向电机控制器4根据角度传感器11的反馈，分别控制左前转向驱动轮的转向电机SA1和右前转向驱动轮的转向电机SA2，左前转向驱动轮的转向电机SA1和右前转向驱动轮的转向电机SA2分别通过齿轮链条传动系统控制两个转向轮9的转向角度和转向速度，此时，控制系统依照O、C、Q这三个参考点运转，O点处于左转向驱动轮81、右转向驱动轮82和两个转向轮9这四个轮构成的圆的圆心，C点为瞬心点，Q点绕O点转动且Q-O点之间的距离保持不变；
S41、行进中切换成对角转向模式，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后只需通过方向盘1操纵车体的转向即可，操作更加便利，可以快速实现叉车直行和侧行之间的转换，对于在转运过程中的连续往复转换，也可以快速方便地通过方向盘1直接控制，高效便利；
S42、行进中切换成巷道模式时，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，使得叉车可以在狭窄的巷道内行走，受窄道的局限较小；
S43、行进中切换成原地回转、小半径转向或大半径转向时，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，并通过方向盘1操纵车体的转向，原地回转可以使叉车在较小的空间内改变叉车的堆放面，提高单次搬运的载量，提高工作效率，小半径转向或大半径转向可以实现叉车行进方向的转变；
S44、行进中切换成直行小半径或侧行小半径模式时，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，此时，左后转向驱动轮的转向电机SA3、右后转向驱动轮的转向电机SA4、左前转向驱动轮的转向电机SA1和右前转向驱动轮的转向电机SA2均处于工作状态，由于需要控制四个电机，因此反应速度会减慢，可以有效避免叉车在小区域内小半径转向时由于行进速度过快造成冲击误撞，损坏设备或者货物；
S45、行进中切换成直行大半径或侧行大半径模式时，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，此时，只有左后转向驱动轮的转向电机SA3和右后转向驱动轮的转向电机SA4处于工作状态，因此反应速度加快，可以迅速进行叉车的移动搬运，提高工作效率。
作为一个优选，步骤S2中齿轮传动系统是通过圆柱齿轮进行传动的系统。
作为一个优选，步骤S3中齿轮链条传动系统包括主动锥齿轮201，两组主动锥齿轮201分别固定设置在左前转向驱动轮的转向电机SA1和右前转向驱动轮的转向电机SA2上，主动锥齿轮201上活动啮合设置有被动锥齿轮202，被动锥齿轮202上固定设置有传动齿轮柱203，传动齿轮柱203活动啮合设置在传动链条10中，两组传动链条10中分别啮合设置有左前转向驱动轮的转向电机SA1和右前转向驱动轮的转向电机SA2。
作为一个优选，原地回转模式时整车绕着左转向驱动轮81、右转向驱动轮82和两个转向轮9这四个轮构成的圆的圆心旋转，此时整车的转弯半径处于最小化状态，在小区域使用时的适用性更强。
还提供一种叉车，采用上述的基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法
实施例1：对角转向模式转向，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后只需通过方向盘1操纵车体的转向即可，此时Q点绕四轮中心O点转动，并保证Q-O点距离R不变，当Q-O点的距离R趋于无穷大时，左转向驱动轮81和转向轮9之间转向速度和转向角度是一致的，也就是说，方向盘1控制左后转向驱动轮的转向电机SA3，使得左转向驱动轮81转动的角速度和角度与右转向驱动轮82和两个转向轮9的角速度和角度保持一致，从而达到直行，侧行在不动方向开关的情况下，通过方向盘1控制达到连续转换。
实施例2：原地回转模式时，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，并通过方向盘1操纵车体的转向，此时整车绕着四轮中心O点转动，整车的转弯半径处于最小化状态，以使叉车在较小的空间内改变叉车的堆放面，提高单次搬运的载量，提高工作效率。
实施例3：直行大半径转向，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，由于只有左后转向驱动轮的转向电机SA3和右后转向驱动轮的转向电机SA4处于工作状态，因此反应速度加快，整车转向瞬心C点，是在两个转向轮9的圆心连线上，转弯半径的大小是通过C点在前转向轮圆形连线上水平移动改变。
实施例4：直行小半径转向，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，此时，由于需要控制四个电机，因此反应速度会减慢，整车转向瞬心C点，是在转向轮9和左转向驱动轮81、右转向驱动轮82连线中心的连线上，转弯半径的大小是通过C点转向轮9和左转向驱动轮81、右转向驱动轮82连线中心的连线上水平移动改变。
实施例5：侧行大半径转向，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，并通过方向盘1操纵车体的转向，此时整车转向瞬心C点，是在右前转向轮9的圆心和右转向驱动轮82的连线上，转弯半径的大小是通过C点在右前转向轮9的圆心和右转向驱动轮82连线上垂直移动改变。
实施例6：侧行小半径转向，在模式开关7的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄6操纵整车的行驶方向，并通过方向盘1操纵车体的转向，此时整车转向瞬心C点，是在两个转向轮9圆心连线中点和左转向驱动轮81、右转向驱动轮82圆心连线中点连线上，转弯半径的大小是通过C点在两个转向轮9的圆心连线中点和左转向驱动轮81、右转向驱动轮82圆心连线中点连线上垂直移动改变。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在模式开关(7)上进行模式选择，模式开关(7)将选择的信号传递至主控制器(3)；
S2、根据选择的模式，操纵方向盘(1)，方向盘(1)控制绝对值编码器(2)，绝对值编码器(2)将信号传递至主控制器(3)，主控制器(3)将信号传递至转向电机控制器(4)，转向电机控制器(4)控制左后转向驱动轮的转向电机(SA3)，左后转向驱动轮的转向电机(SA3)根据其上设置的角度传感器(11)提供的即时反馈，通过齿轮传动系统控制左转向驱动轮(81)，使得左转向驱动轮(81)产生一定的转向角度和转向速度；
S3、参照左转向驱动轮(81)的转向角度和转向速度，一方面，转向电机控制器(4)控制右后转向驱动轮的转向电机(SA4)，右后转向驱动轮的转向电机(SA4)根据其上设置的角度传感器(11)提供的即时反馈，通过齿轮传动控制右转向驱动轮(82)的转向角度和转向速度，另一方面，转向电机控制器(4)根据角度传感器(11)的反馈，分别控制左前转向驱动轮的转向电机(SA1)和右前转向驱动轮的转向电机(SA2)，左前转向驱动轮的转向电机(SA1)和右前转向驱动轮的转向电机(SA2)分别通过齿轮链条传动系统控制两个转向轮(9)的转向角度和转向速度，此时，控制系统依照O、C、Q这三个参考点运转，O点处于左转向驱动轮(81)、右转向驱动轮(82)和两个转向轮(9)这四个轮构成的圆的圆心，C点为瞬心点，Q点绕O点转动且Q-O点之间的距离保持不变；
S41、行进中切换成对角转向模式，在模式开关(7)的屏幕上触发相应按钮，然后只需通过方向盘(1)操纵车体的转向即可；
S42、行进中切换成巷道模式时，在模式开关(7)的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄(6)操纵整车的行驶方向；
S43、行进中切换成原地回转、小半径转向或大半径转向时，在模式开关(7)的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄(6)操纵整车的行驶方向，并通过方向盘(1)操纵车体的转向；
S44、行进中切换成直行小半径或侧行小半径模式时，在模式开关(7)的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄(6)操纵整车的行驶方向，此时，左后转向驱动轮的转向电机(SA3)、右后转向驱动轮的转向电机(SA4)、左前转向驱动轮的转向电机(SA1)和右前转向驱动轮的转向电机(SA2)均处于工作状态，反应速度减慢，避免叉车在小区域内小半径转向时造成冲击误撞；
S45、行进中切换成直行大半径或侧行大半径模式时，在模式开关(7)的屏幕上触发相应按钮，然后通过集成手柄(6)操纵整车的行驶方向，此时，只有左后转向驱动轮的转向电机(SA3)和右后转向驱动轮的转向电机(SA4)处于工作状态，反应速度加快，迅速进行叉车的移动搬运。
2.根据权利要求1所述的基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，其特征在于：步骤S2中所述齿轮传动系统是通过圆柱齿轮进行传动的系统。
3.根据权利要求1所述的基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，其特征在于：步骤S3中所述齿轮链条传动系统包括主动锥齿轮(21)，两组所述主动锥齿轮(201)分别固定设置在左前转向驱动轮的转向电机(SA1)和右前转向驱动轮的转向电机(SA2)上，所述主动锥齿轮(21)上活动啮合设置有被动锥齿轮(202)，所述被动锥齿轮(202)上固定设置有传动齿轮柱(203)，所述传动齿轮柱(203)活动啮合设置在传动链条(10)中，两组所述传动链条(10)中分别啮合设置有左前转向驱动轮的转向电机(SA1)和右前转向驱动轮的转向电机(SA2)。
4.根据权利要求1所述的基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法，其特征在于：所述原地回转模式时整车绕着左转向驱动轮(81)、右转向驱动轮(82)和两个转向轮(9)这四个轮构成的圆的圆心旋转，此时整车的转弯半径处于最小化状态。
5.一种叉车，其特征在于：采用权利要求1-4任意一项所述的基于电机转向的双驱全向前移式叉车转向控制方法。
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