CN111114292A - 一种静音机器的底盘结构 - Google Patents

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CN111114292A CN201811287395.2A CN201811287395A CN111114292A CN 111114292 A CN111114292 A CN 111114292A CN 201811287395 A CN201811287395 A CN 201811287395A CN 111114292 A CN111114292 A CN 111114292A
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driving
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周海浪
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Abstract

本发明公开了一种静音机器的底盘结构,采用加装编码器的轮毂电机作为主动轮,带动从动轮和底盘移动;使用驱动模块在控制处理模块的控制下通过轮毂电机驱动主动轮,并通过编码器获取轮毂电机的转动参数输出至控制处理模块;使用控制处理模块通过驱动模块控制主动轮的转动以使底盘移动,以及根据转动参数计算底盘的移动路径,从而对底盘的移动路径进行调整和控制。本发明中没有传动机构提高了传动的效率,轮子与电机二合一,简化了底盘的结构,减少了零部件成本,并且由于轮毂电机的转动噪声小,实现了静音的效果,采用本方案中底盘的机器人能够在需要静音的场合使用。

Description

一种静音机器的底盘结构
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域,尤其涉及一种静音机器的底盘结构。
背景技术
目前市场上常见的机器人底盘一般由两套(或三套)车轮结构以及辅助轮组成,车轮结构一般包括:高速电机、减速器和轮子,需要使用两个或三个电机控制器加一个底盘控制器。这种方式使用的器件种类和数量较多,导致系统复杂、成本高,而且由于部分连接零件的转速较高导致噪声大,传动环节较多导致效率低,不适合在要求静音的场合使用。
综上所示,现有技术中存在底盘的结构复杂、成本高以及噪声大、效率低的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种静音机器的底盘结构,旨在解决现有技术中存在的底盘的结构复杂、成本高以及噪声大、效率低的问题。
本发明实施例提供了一种静音机器的底盘结构,包括底盘,底盘上设置有主动轮、从动轮、控制处理模块和驱动模块,主动轮包括轮毂电机和编码器。
控制处理模块与驱动模块连接,驱动模块分别与轮毂电机和编码器连接,轮毂电机和编码器连接。
主动轮,用于带动从动轮和底盘移动。
驱动模块,用于在控制处理模块的控制下通过轮毂电机驱动主动轮,并通过编码器获取轮毂电机的转动参数输出至控制处理模块。
控制处理模块,用于通过驱动模块控制主动轮的转动以使底盘移动,以及根据转动参数计算底盘的移动路径,并对底盘的移动路径进行调整和控制。
在一个实施例中,底盘的底面上设置有两个主动轮,分别为第一主动轮和第二主动轮,第一主动轮和第二主动轮对称分布在底面的中轴线的两侧,第一主动轮包括第一轮毂电机和第一编码器,第二主动轮包括第二轮毂电机和第二编码器。
在一个实施例中,驱动模块包括第一电机驱动单元和第二电机驱动单元,第一电机驱动单元与第一主动轮连接,第二电机驱动单元与第二主动轮连接。
控制处理模块包括第一电机控制单元和第二电机控制单元,第一电机控制单元与第一电机驱动单元连接,第二电机控制单元与第二电机驱动单元连接。
第一电机控制单元,用于通过第一电机驱动单元控制第一主动轮的转动,并通过第一电机驱动单元采样第一主动轮的转动参数。
第二电机控制单元,用于通过第二电机驱动单元控制第二主动轮的转动,并通过第二电机驱动单元采样第二主动轮的转动参数。
在一个实施例中,控制处理模块还包括速度计算单元,速度计算单元分别与第一电机控制单元和第二电机控制单元连接。
速度计算单元,用于获取第一电机控制单元采样到的第一主动轮的转动角速度以及第二电机控制单元采样到的第二主动轮的转动角速度,并计算底盘的移动速度和角速度。
在一个实施例中,速度计算单元,用于按照以下速度算式计算底盘的移动速度和角速度:
S=2πr*SL+2πr*SR
Figure BDA0001849365450000021
其中,S为底盘沿X轴方向的移动速度,第一主动轮的中心与第二主动轮的中心之间的连线为Y轴方向,在底面上与Y轴方向垂直的方向为X轴方向,r为主动轮的半径,SL为第一主动轮的转动角速度,SR为第二主动轮的转动角速度,ω为底盘的角速度,R为底盘的回转半径。
在一个实施例中,控制处理模块还包括差速控制单元,差速控制单元分别与速度计算单元、第一电机控制单元和第二电机控制单元连接。
差速控制单元,用于获取速度计算单元得出的底盘的移动速度和角速度与主动轮的转动角速度的之间的换算关系,并基于换算关系得出轮速控制数据,输出轮速控制数据至第一电机控制单元和第二电机控制单元,以对第一主动轮和第二主动轮的转动参数分别进行调整从而使底盘按照预设移动轨迹运行。
在一个实施例中,控制处理模块还包括FOC矢量控制单元和PID速度控制单元,PID速度控制单元分别与差速控制单元和FOC矢量控制单元连接,FOC矢量控制单元分别与第一电机控制单元和第二电机控制单元连接。
PID速度控制单元,用于获取轮速控制数据和主动轮的当前的转动参数,并根据当前的转动参数对轮速控制数据进行闭环反馈调节,输出调节后的轮速控制数据。
FOC矢量控制单元,用于获取调节后的轮速控制数据并将其转换为矢量,以对轮毂电机进行矢量控制。
在一个实施例中,控制处理模块还包括里程计算单元,里程计算单元与速度计算单元连接。
里程计算单元,用于根据第一电机控制单元采样到的第一主动轮的转动角速度以及第二电机控制单元采样到的第二主动轮的转动角速度,计算底盘的移动路径。
在一个实施例中,里程计算单元,用于按照以下算式计算底盘的移动路径:
ΔULi=Δt*SLi
其中,i为第一电机控制单元或第二电机控制单元的采样次数。
ΔULi为第一主动轮在第i次采样时间内的转动距离,Δt为第i次的采样时间,SLi为第一主动轮在第i次采样的转动角速度。
ΔURi=Δt*SRi
其中,ΔURi为第二主动轮在第i次采样时间内的转动距离,SRi为第二主动轮在第i次采样的转动角速度。
令:
Figure BDA0001849365450000041
Figure BDA0001849365450000042
其中,ΔUi为底盘在第i次采样时间内的移动距离,Δθi为底盘在第i次采样时间内的移动角度。
得到:
Figure BDA0001849365450000043
其中,θi为底盘在平面坐标系上运动的移动方向,Xi为底盘在平面坐标系上运动的X轴坐标,Yi为底盘在平面坐标系上运动的Y轴坐标。
在一个实施例中,底盘上还设有陀螺仪传感器,陀螺仪传感器与控制处理模块通过通信接口连接。
陀螺仪传感器,用于将测得的底盘的角速度发送至控制处理模块,以使控制处理模块对计算的底盘的移动路径进行矫正。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是:采用加装编码器的轮毂电机作为主动轮,带动从动轮和底盘移动;使用驱动模块在控制处理模块的控制下通过轮毂电机驱动主动轮,并通过编码器获取轮毂电机的转动参数输出至控制处理模块;使用控制处理模块通过驱动模块控制主动轮的转动以使底盘移动,以及根据转动参数计算底盘的移动路径,从而对底盘的移动路径进行调整和控制,本方案中没有传动机构提高了传动的效率,轮子与电机二合一,简化了底盘的结构,减少了零部件成本,并且由于轮毂电机的转动噪声小,实现了静音的效果,采用本方案中底盘的机器人能够在需要静音的场合使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个实施例提供的静音机器的底盘结构的结构示意图;
图2为本发明的一个实施例提供的底盘的结构示意图;
图3为本发明的另一个实施例提供的静音机器的底盘结构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本方案,下面将结合本方案实施例中的附图,对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本方案一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例,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,都应当属于本方案保护的范围。
本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形,是指“包括但不限于”,意图在于覆盖不排他的包含。此外,术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象,而非用于描述特定顺序。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合具体附图对本发明的实现进行详细地描述:
图1示出了本发明一实施例所提供的一种静音机器的底盘结构的结构,为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,详述如下:
如图1所示,本发明实施例所提供的一种静音机器的底盘结构,包括底盘,底盘上设置有主动轮100、从动轮200、控制处理模块300和驱动模块400,主动轮包括轮毂电机和编码器。
控制处理模块与驱动模块连接,驱动模块分别与轮毂电机和编码器连接,轮毂电机和编码器连接。
主动轮,用于带动从动轮和底盘移动。
驱动模块,用于在控制处理模块的控制下通过轮毂电机驱动主动轮,并通过编码器获取轮毂电机的转动参数输出至控制处理模块。
控制处理模块,用于通过驱动模块控制主动轮的转动以使底盘移动,以及根据转动参数计算底盘的移动路径,并对底盘的移动路径进行调整和控制。
在一个实施例中,控制处理模块的型号为STM32F407。
在一个实施例中,所述转动参数包括转动角速度、转动方向、电机电流和电机电压。
本发明实施例中,采用加装编码器的轮毂电机作为主动轮,带动从动轮和底盘移动;使用驱动模块在控制处理模块的控制下通过轮毂电机驱动主动轮,并通过编码器获取轮毂电机的转动参数输出至控制处理模块;使用控制处理模块通过驱动模块控制主动轮的转动以使底盘移动,以及根据转动参数计算底盘的移动路径,从而对底盘的移动路径进行调整和控制,本方案中没有传动机构提高了传动的效率,轮子与电机二合一,简化了底盘的结构,减少了零部件成本,并且由于轮毂电机的转动噪声小,实现了静音的效果,采用本方案中底盘的机器人能够在需要静音的场合使用,例如图书馆、工作场所等。
如图2所示,在本发明的一个实施例中,底盘的底面上设置有两个主动轮,分别为第一主动轮110和第二主动轮120,第一主动轮和第二主动轮对称分布在底面的中轴线的两侧,第一主动轮包括第一轮毂电机和第一编码器,第二主动轮包括第二轮毂电机和第二编码器。
如图2所示,第一主动轮和第二主动轮可以对称分布在底盘的左侧和右侧。
如图2所示,底盘的底面上可以设置有两个从动轮,分别对称分布在底盘的上侧和下侧。
如图3所示,在本发明的一个实施例中,驱动模块包括第一电机驱动单元410和第二电机驱动单元420,第一电机驱动单元与第一主动轮连接,第二电机驱动单元与第二主动轮连接。
控制处理模块包括第一电机控制单元310和第二电机控制单元320,第一电机控制单元与第一电机驱动单元连接,第二电机控制单元与第二电机驱动单元连接。
第一电机控制单元,用于通过第一电机驱动单元控制第一主动轮的转动,并通过第一电机驱动单元采样第一主动轮的转动参数。
第二电机控制单元,用于通过第二电机驱动单元控制第二主动轮的转动,并通过第二电机驱动单元采样第二主动轮的转动参数。
在一个实施例中,第一电机驱动单元分别与第一轮毂电机和第一编码器连接,第二电机驱动单元分别与第二轮毂电机和第二编码器连接。
在一个实施例中,第一电机驱动单元,用于接收第一电机控制单元输出的控制命令以驱动第一主动轮的转动。
第二电机驱动单元,用于接收第二电机控制单元输出的控制命令以驱动第二主动轮的转动。
在一个实施例中,第一电机驱动单元和第二电机驱动单元的型号均为DRV8323。
如图3所示,在本发明的一个实施例中,控制处理模块还包括速度计算单元330,速度计算单元分别与第一电机控制单元和第二电机控制单元连接。
速度计算单元,用于获取第一电机控制单元采样到的第一主动轮的转动角速度以及第二电机控制单元采样到的第二主动轮的转动角速度,并计算底盘的移动速度和角速度。
本实施例中,第一电机驱动单元获取第一编码器反馈的第一轮毂电机的转动角速度,也就是第一主动轮的转动角速度。第一电机控制单元对转动角速度进行采样,相邻两次采样的时间间隔为采样时间。
第二电机驱动单元获取第二编码器反馈的第二轮毂电机的转动角速度,也就是第二主动轮的转动角速度。第二电机控制单元对转动角速度进行采样,相邻两次采样的时间间隔为采样时间。
速度计算单元根据第一主动轮的转动角速度以及第二主动轮的转动角速度,计算底盘的移动速度和角速度。能够实现对底盘当前的移动参数进行实时的检测,进而实现对底盘的移动路径进行监控。
在一个实施例中,底盘的移动参数包括移动速度、角速度、移动方向、坐标和移动路径等。
在本发明的一个实施例中,速度计算单元,用于按照以下速度算式计算底盘的移动速度和角速度:
S=2πr*SL+2πr*SR
Figure BDA0001849365450000081
其中,S为底盘沿X轴方向的移动速度,第一主动轮的中心与第二主动轮的中心之间的连线为Y轴方向,在底面上与Y轴方向垂直的方向为X轴方向,r为主动轮的半径,SL为第一主动轮的转动角速度,SR为第二主动轮的转动角速度,ω为底盘的角速度,R为底盘的回转半径。
本实施例中,如图2所示,第一主动轮的中心与第二主动轮的中心之间的连线为Y轴方向,在底盘的底面上与Y轴方向垂直的方向为X轴方向,Y轴方向和X轴方向组成了一个平行于底面的平面坐标系。
从而获取底盘沿X轴方向的移动速度S,以及底盘的角速度ω。
在一个实施例中,由于第一电机控制单元和第二电机控制单元对转动角速度是间隔采样,每一次采样的值可能会有变化,故,SL为在预设时间内采样到的第一主动轮的转动角速度的均值,SR为在预设时间内采样到的第二主动轮的转动角速度的均值。
如图3所示,在本发明的一个实施例中,控制处理模块还包括差速控制单元340,差速控制单元分别与速度计算单元、第一电机控制单元和第二电机控制单元连接。
差速控制单元,用于获取速度计算单元得出的底盘的移动速度和角速度与主动轮的转动角速度的之间的换算关系,并基于换算关系得出轮速控制数据,输出轮速控制数据至第一电机控制单元和第二电机控制单元,以对第一主动轮和第二主动轮的转动参数分别进行调整从而使底盘按照预设移动轨迹运行。
在一个实施例中,差速控制单元340按照上面速度计算单元使用的速度算式,基于所需的底盘的目标移动速度和目标角速度,倒推所需的第一主动轮的转动角速度和第二主动轮的转动角速度,从而得到轮速控制数据。
第一电机控制单元和第二电机控制单元按照轮速控制数据对第一主动轮和第二主动轮的转动参数进行调整。
以一个具体应用场景为例,在底盘的移动过程中,移动参数会随时变化。根据预设移动轨迹可以得出移动参数的变化比例。例如,加速或减速时,目标移动速度除以当前移动速度即为变化比例。
按照底盘的移动速度的变化比例,可以同比例调整第一主动轮的转动角速度和第二主动轮的转动角速度。例如需要使底盘的目标移动速度转变为当前移动速度的60%,根据S=2πr*SL+2πr*SR,可知,SL和SR只需同时乘以系数60%,便能使S按照60%比例衰减,那么,倒推的结果就是使第一主动轮的转动角速度和第二主动轮的转动角速度均转变为当前转动角速度的60%,轮速控制数据即为60%。同理,按照底盘的角速度的变化比例,可以同比例调整第一主动轮的转动角速度和第二主动轮的转动角速度。
本实施例,实现了对第一主动轮和第二主动轮的差速控制,通过轮速控制数据可以实时调整转动角速度,以满足需要。
如图3所示,在本发明的一个实施例中,控制处理模块还包括FOC矢量控制单元350和PID速度控制单元360,PID速度控制单元分别与差速控制单元和FOC矢量控制单元连接,FOC矢量控制单元分别与第一电机控制单元和第二电机控制单元连接。
PID速度控制单元,用于获取轮速控制数据和主动轮的当前的转动参数,并根据当前的转动参数对轮速控制数据进行闭环反馈调节,输出调节后的轮速控制数据。
FOC矢量控制单元,用于获取调节后的轮速控制数据并将其转换为矢量,以对轮毂电机进行矢量控制。
本实施例中,PID(比例(proportion)、积分(integral)、微分(derivative))控制是一种闭环自动控制技术。本方案通过当前的转动状况(转动参数)对实现转动控制的轮速控制数据进行调节,同时,轮速控制数据变化后,转动参数也对相应变化。如此,实现了一个闭环的反馈调节过程。
FOC(Field Oriented Control,磁场定向控制)矢量控制是一种利用矢量对电机进行控制的技术。矢量包括输出至轮毂电机的以对轮毂电机进行控制的三相电流及电压的矢量值。通过矢量控制实现电机的控制,具有力矩平稳的优点,对运动结构的冲击小,可以减小因结构共振产生的噪声。
如图3所示,在本发明的一个实施例中,控制处理模块还包括里程计算单元370,里程计算单元与速度计算单元连接。
里程计算单元,用于根据第一电机控制单元采样到的第一主动轮的转动角速度以及第二电机控制单元采样到的第二主动轮的转动角速度,计算底盘的移动路径。
本实施例中,里程计算单元根据第一主动轮的转动角速度以及第二主动轮的转动角速度,对底盘的移动位置进行定位,从而获取底盘的移动路径。
在本发明的一个实施例中,里程计算单元,用于按照以下算式计算底盘的移动路径:
ΔULi=Δt*SLi
其中,i为第一电机控制单元或第二电机控制单元的采样次数。
ΔULi为第一主动轮在第i次采样时间内的转动距离,Δt为第i次的采样时间,SLi为第一主动轮在第i次采样的转动角速度。
ΔURi=Δt*SRi
其中,ΔURi为第二主动轮在第i次采样时间内的转动距离,SRi为第二主动轮在第i次采样的转动角速度。
令:
Figure BDA0001849365450000111
Figure BDA0001849365450000112
其中,ΔUi为底盘在第i次采样时间内的移动距离,Δθi为底盘在第i次采样时间内的移动角度。
得到:
Figure BDA0001849365450000113
其中,θi为底盘在平面坐标系上运动的移动方向,Xi为底盘在平面坐标系上运动的X轴坐标,Yi为底盘在平面坐标系上运动的Y轴坐标。
在一个实施例中,第一主动轮的中心与第二主动轮的中心之间的连线为Y轴方向,在底面上与Y轴方向垂直的方向为X轴方向,Y轴方向与X轴方向组成的直角坐标系为所述平面坐标系。
如图3所示,在本发明的一个实施例中,底盘上还设有陀螺仪传感器500,陀螺仪传感器与控制处理模块通过通信接口连接。
陀螺仪传感器,用于将测得的底盘的角速度发送至控制处理模块,以使控制处理模块对计算的底盘的移动路径进行矫正。
在一个实施例中,陀螺仪传感器通过I2C接口与控制处理模块连接。
本实施例中,陀螺仪传感器可以测量底盘在偏转、倾斜时的角速度。
控制处理模块可以利用陀螺仪传感器测量到的底盘的角速度对上述计算得到的移动路径进行矫正。
在一个实施例中,所述静音机器的底盘结构还包括电源模块,电源模块分别与主动轮、控制处理模块和驱动模块连接,并为其各自提供工作的供电电压。
电源模块包括依次连接的电池单元、直流电压转换单元和线性稳压单元。
在一个实施例中,电池单元输出24V第一直流电。直流电压转换单元将24V第一直流电转换为5V第二直流电,线性稳压单元将5V第二直流电转换为3.3V第三直流电。
在一个实施例中,线性稳压单元包括LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器)稳压器。
在一个实施例中,所述静音机器的底盘结构还包括通信接口模块,通信接口模块分别与控制处理模块和陀螺仪传感器连接。
通信接口模块包括CAN接口单元、UART接口单元、I2C接口单元、网络接口单元和串行接口单元。
上述实施例实现了一种静音机器的底盘结构,具有结构简单、成本低、寿命长、便于生产维护、噪声低的优点,扩大了机器的适用范围,并且技术成熟、风险低、可靠性高、效率高、节能高效。
需要说明的是,本发明说明书和附图中标号相同的端口或引脚即为连通。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种静音机器的底盘结构,其特征在于,包括底盘,所述底盘上设置有主动轮、从动轮、控制处理模块和驱动模块,所述主动轮包括轮毂电机和编码器;
所述控制处理模块与所述驱动模块连接,所述驱动模块分别与所述轮毂电机和所述编码器连接,所述轮毂电机和所述编码器连接;
所述主动轮,用于带动所述从动轮和所述底盘移动;
所述驱动模块,用于在所述控制处理模块的控制下通过所述轮毂电机驱动所述主动轮,并通过所述编码器获取所述轮毂电机的转动参数以输出至所述控制处理模块;
所述控制处理模块,用于通过所述驱动模块控制所述主动轮的转动以带动所述底盘移动,以及根据所述转动参数计算所述底盘的移动路径,并对所述底盘的移动路径进行调整和控制。
2.如权利要求1所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述底盘的底面上设置有两个所述主动轮,分别为第一主动轮和第二主动轮,所述第一主动轮和所述第二主动轮对称分布在所述底面的中轴线的两侧,所述第一主动轮包括第一轮毂电机和第一编码器,所述第二主动轮包括第二轮毂电机和第二编码器。
3.如权利要求2所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述驱动模块包括第一电机驱动单元和第二电机驱动单元,所述第一电机驱动单元与所述第一主动轮连接,所述第二电机驱动单元与所述第二主动轮连接;
所述控制处理模块包括第一电机控制单元和第二电机控制单元,所述第一电机控制单元与所述第一电机驱动单元连接,所述第二电机控制单元与所述第二电机驱动单元连接;
所述第一电机控制单元,用于通过所述第一电机驱动单元控制所述第一主动轮的转动,并通过所述第一电机驱动单元采样所述第一主动轮的转动参数;
所述第二电机控制单元,用于通过所述第二电机驱动单元控制所述第二主动轮的转动,并通过所述第二电机驱动单元采样所述第二主动轮的转动参数。
4.如权利要求3所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述控制处理模块还包括速度计算单元,所述速度计算单元分别与所述第一电机控制单元和所述第二电机控制单元连接;
所述速度计算单元,用于获取所述第一电机控制单元采样到的所述第一主动轮的转动角速度以及所述第二电机控制单元采样到的所述第二主动轮的转动角速度,并计算所述底盘的移动速度和角速度。
5.如权利要求4所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述速度计算单元,用于按照以下速度算式计算所述底盘的移动速度和角速度:
S=2πr*SL+2πr*SR
Figure FDA0001849365440000021
其中,S为所述底盘沿X轴方向的移动速度,所述第一主动轮的中心与所述第二主动轮的中心之间的连线为Y轴方向,在所述底面上与所述Y轴方向垂直的方向为所述X轴方向,r为所述主动轮的半径,SL为所述第一主动轮的转动角速度,SR为所述第二主动轮的转动角速度,ω为所述底盘的角速度,R为所述底盘的回转半径。
6.如权利要求4所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述控制处理模块还包括差速控制单元,所述差速控制单元分别与所述速度计算单元、所述第一电机控制单元和所述第二电机控制单元连接;
所述差速控制单元,用于获取所述速度计算单元得出的所述底盘的移动速度和角速度与所述主动轮的转动角速度的之间的换算关系,并基于所述换算关系得出轮速控制数据,输出所述轮速控制数据至所述第一电机控制单元和所述第二电机控制单元,以对所述第一主动轮和所述第二主动轮的转动参数分别进行调整从而使所述底盘按照预设移动轨迹运行。
7.如权利要求6所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述控制处理模块还包括FOC矢量控制单元和PID速度控制单元,所述PID速度控制单元分别与所述差速控制单元和所述FOC矢量控制单元连接,所述FOC矢量控制单元分别与所述第一电机控制单元和所述第二电机控制单元连接;
所述PID速度控制单元,用于获取所述轮速控制数据和所述主动轮的当前的转动参数,并根据所述当前的转动参数对所述轮速控制数据进行闭环反馈调节,输出调节后的轮速控制数据;
所述FOC矢量控制单元,用于获取所述调节后的轮速控制数据并将其转换为矢量,以对所述轮毂电机进行矢量控制。
8.如权利要求4所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述控制处理模块还包括里程计算单元,所述里程计算单元与所述速度计算单元连接;
所述里程计算单元,用于根据所述第一电机控制单元采样到的所述第一主动轮的转动角速度以及所述第二电机控制单元采样到的所述第二主动轮的转动角速度,计算所述底盘的移动路径。
9.如权利要求8所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述里程计算单元,通过以下算式计算所述底盘的移动路径:
ΔULi=Δt*SLi
其中,i为所述第一电机控制单元或所述第二电机控制单元的采样次数;
ΔULi为所述第一主动轮在第i次采样时间内的转动距离,Δt为第i次的采样时间,SLi为所述第一主动轮在第i次采样的转动角速度;
ΔURi=Δt*SRi
其中,ΔURi为所述第二主动轮在第i次采样时间内的转动距离,SRi为所述第二主动轮在第i次采样的转动角速度;
令:
Figure FDA0001849365440000031
Figure FDA0001849365440000041
其中,ΔUi为所述底盘在第i次采样时间内的移动距离,Δθi为所述底盘在第i次采样时间内的移动角度;
得到:
Figure FDA0001849365440000042
其中,θi为所述底盘在平面坐标系上运动的移动方向,Xi为所述底盘在平面坐标系上运动的X轴坐标,Yi为所述底盘在平面坐标系上运动的Y轴坐标。
10.如权利要求1至9任一项所述的一种静音机器的底盘结构,其特征在于,所述底盘上还设有陀螺仪传感器,所述陀螺仪传感器与所述控制处理模块通过通信接口连接;
所述陀螺仪传感器,用于将测得的所述底盘的角速度发送至所述控制处理模块,以使所述控制处理模块对计算的所述底盘的移动路径进行矫正。
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