CN112498482A - 一种六轮独立转向底盘及转向方法 - Google Patents

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    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear

Abstract

本发明公开了一种六轮独立转向底盘及转向方法，该六轮独立转向底盘的转向方法包括：获取转向指令，并确定所述转向指令对应的转向基准轮以及所述转向基准轮的目标转角；根据所述转向基准轮的目标转角计算转向目标轮的目标转角；获取所述转向基准轮电推杆和所述转向目标轮电推杆的初始杆长；根据获得的目标转角计算各个电推杆的目标杆长；将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长。本发明利用开环速度控制与位置反馈实现模拟闭环速度控制的算法，使六轮独立转向底盘在转向过程中满足阿克曼原理，减少结构的损坏与轮胎的磨损。

Description

一种六轮独立转向底盘及转向方法
技术领域
本发明涉及机械控制技术领域，特别涉及一种六轮独立转向底盘及转向方法。
背景技术
传统汽车在转向依靠连杆的物理特性使其在转向时满足阿克曼转向原理(车辆在转向时，所有的车轮绕一个瞬时圆心点做圆周运动)。六轮独立转向底盘在转向时，通过四个电动杆分别驱动左前、右前、左后、右后四个轮子进行转动，没有连杆物理结构进行限制，需要进行一定的规划，使其六个轮子在转向的时候满足阿克曼转向原理。
现存转向控制方法是通过计算转动目的角度，给拉动轮胎转向的电推杆下达位置指令，电推杆按照最大速度到达目标位置，四轮只有在转动始末符合满足阿克曼转向原理，在转向过程中并不符合阿克曼转向原理，容易造成结构的损坏与轮胎的磨损。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种六轮独立转向底盘及转向方法。
本发明实施例提供了一种六轮独立转向底盘的转向方法，该方法包括：
获取转向指令，并确定所述转向指令对应的转向基准轮以及所述转向基准轮的目标转角；
根据所述转向基准轮的目标转角计算转向目标轮的目标转角；
获取所述转向基准轮电推杆和所述转向目标轮电推杆的初始杆长；
根据获得的所述转向基准轮的目标转角和所述转向目标轮的目标转角分别计算各个电推杆的目标杆长；
将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长。
可选地，该方法包括：
所述转向指令为左转时，确定左前轮为转向基准轮，右前轮、左后轮和右后轮为转向目标轮；
所述转向指令为右转时，确定右前轮为转向基准轮，左前轮、右后轮和左后轮为转向目标轮。
可选地，左前轮的目标转角与右前轮的目标转角两者的计算关系为：
Figure BDA0002830191820000021
其中，Rrf为右前轮的目标转角，Rlf为左前轮的目标转角，L为前轮到中轮的轴距，w为左轮与右轮之间的轮距；
左后轮的目标转角为-Rlf，右后轮的目标转角为-Rrf。
可选地，所述将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长，包括：
根据电推杆的最大速度与每次规划的时间间隔计算各个电推杆在每次规划时的命令杆长，逐步将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长。
可选地，电推杆的所述命令杆长的计算公式为：
Figure BDA0002830191820000022
其中，lp i(n)为电推杆i的第n次规划时的命令杆长；lp i(n-1)为电推杆i的第(n-1)次规划时的命令杆长；lt i为电推杆i的目标杆长；k为缩放系数，取值为
Figure BDA0002830191820000023
speedmax为电推杆的最大速度，T为每次规划的时间间隔。
可选地，该方法还包括：计算开环速度指令，
speed＝(lp i(n)-lc i(n-1))×p
其中，lc i为电推杆i的当前杆长，p为比例系数；
将每个电推杆的所述命令杆长和所述开环速度指令发送给相应的电推杆调整电推杆的杆长。
可选地，电推杆的杆长与转角的对应关系由车体转向机构决定。
第二方面，本发明提供了一种六轮独立转向底盘，所述六轮独立转向底盘的轮子通过第一方面中任一所述六轮独立转向底盘的转向方法进行控制。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明不仅在转向过程中符合阿克曼转向原理，并且能减少对结构的损害与轮胎的磨损。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种六轮独立转向底盘的转向方法的流程示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种六轮独立转向的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
如图1所示，本发明实施例提供了一种六轮独立转向底盘的转向方法，该方法包括以下步骤：
获取转向指令，并确定所述转向指令对应的转向基准轮以及所述转向基准轮的目标转角；
根据所述转向基准轮的目标转角计算转向目标轮的目标转角；
获取所述转向基准轮电推杆和所述转向目标轮电推杆的初始杆长；
根据获得的目标转角计算各个电推杆的目标杆长；
将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长。
在该实施例中，不仅在转向过程中符合阿克曼转向原理，并且能减少对结构的损害与轮胎的磨损。
为了对本发明进行更加清晰的说明，下面以如图2所示左转为例对本发明的方法进行详细的阐述，该方法包括：
(1)确定角度对应关系，
根据获取的转向指令获得要旋转的角度，以左转时左前轮的转角为基准，设左前轮转角为Rlf，则右前轮转角Rrf应该为：
Figure BDA0002830191820000041
其中，L为前轮到中轮的轴距，w为左右轮距。
另外，左后轮转角Rlt为-Rlf，右后轮转角Rrt为-Rrf。
(2)根据六轮独立转向底盘的结构可以获取电推杆长l与转角R的对应关系，具体的对应关系根据具体车体转向机构而定，不同的车体结构对应关系存在差异，本专利重点在转向方法，此处不再对对应关系进行展开，本领域技术人员可知。
(3)获取转向指令后，根据(1)计算各轮目标转角Rlf t，Rrf t，Rlt t，Rrt t，根据(2)中具体的车体转向机构结构的对应关系计算各轮对应目标杆长llf t，lrf t，llt t，lrt t。
(4)给电推杆下发的命令杆长为lp，则四轮对应的命令杆长分别为llf p，lrf p，llt p，lrt p，根据提前获知的电推杆最大速度speedmax与每次规划的时间间隔T对命令杆长进行更新。电推杆最大速度和每次规划的时间间隔作为电推杆的产品参数，可以提前获取。不同的实施例可以使用不同的产品参数，均适用更新方法。具体更新方法如下：
取缩放系数k为
Figure BDA0002830191820000051
则
Figure BDA0002830191820000052
具体到每个电推杆为：
Figure BDA0002830191820000053
Figure BDA0002830191820000054
Figure BDA0002830191820000055
Figure BDA0002830191820000056
其中，n表示在一次转向控制中第几次对电推杆进行规划，如当n＝1时，表示第一次对电推杆进行规划，此时lp i(n-1)为lp i(0)表示电推杆的初始杆长，则lp i(1)为第一次对电推杆进行规划为命令杆长也是第一调整后的电推杆的杆长。以此类推。
(5)下发开环速度指令按照如下进行计算：
当前杆长记为lc，则下发开环速度speed正比于命令杆长与当前杆长的差，即speed＝(lp i(n)-lc i(n-1))×p，其中，p为比例系数，可以根据实际工程效果进行调整，如在本实施例中暂定为0.5。如上述当n＝1时，表示第一次对电推杆进行规划，此时lc i(n-1)为lc i(0)表示电推杆的当前杆长也是电推杆的初始杆长，则lc i(1)为对电推杆进行第一次规划调整后的杆长，也是电推杆进行第一次规划调整后的当前杆长。以此类推。
由于电推杆的命令协议是下发杆长的命令与开环速度指令对电推杆进行控制，因此，在一次转向控制中每一次规划将每个电推杆的命令杆长和开环速度指令发送给相应的电推杆调整电推杆的杆长。并以此类推直到每个电推杆的杆长调整到目标杆长。
在该实施例中利用开环速度控制与位置反馈实现模拟闭环速度控制的算法，使六轮独立转向底盘在转向过程中满足阿克曼原理，减少结构的损坏与轮胎的磨损。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种六轮独立转向底盘的转向方法，其特征在于，该方法包括：
获取转向指令，并确定所述转向指令对应的转向基准轮以及所述转向基准轮的目标转角；
根据所述转向基准轮的目标转角计算转向目标轮的目标转角；
获取所述转向基准轮电推杆和所述转向目标轮电推杆的初始杆长；
根据获得的所述转向基准轮的目标转角和所述转向目标轮的目标转角分别计算各个电推杆的目标杆长；
将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长。
2.根据权利要求1所述六轮独立转向底盘的转向方法，其特征在于，该方法包括：
所述转向指令为左转时，确定左前轮为转向基准轮，右前轮、左后轮和右后轮为转向目标轮；
所述转向指令为右转时，确定右前轮为转向基准轮，左前轮、右后轮和左后轮为转向目标轮。
3.根据权利要求2所述六轮独立转向底盘的转向方法，其特征在于，左前轮的目标转角与右前轮的目标转角两者的计算关系为：
Figure FDA0002830191810000011
其中，Rrf为右前轮的目标转角，Rlf为左前轮的目标转角，L为前轮到中轮的轴距，w为左轮与右轮之间的轮距；
左后轮的目标转角为-Rlf，右后轮的目标转角为-Rrf。
4.根据权利要求2所述六轮独立转向底盘的转向方法，其特征在于，所述将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长，包括：
根据电推杆的最大速度与每次规划的时间间隔计算各个电推杆在每次规划时的命令杆长，逐步将各个电推杆的所述初始杆长调整到对应的所述目标杆长。
5.根据权利要求4所述六轮独立转向底盘的转向方法，其特征在于，电推杆的所述命令杆长的计算公式为：
Figure FDA0002830191810000021
其中，lp i(n)为电推杆i的第n次规划时的命令杆长；lp i(n-1)为电推杆i的第(n-1)次规划时的命令杆长；lt i为电推杆i的目标杆长；k为缩放系数，取值为
Figure FDA0002830191810000022
speedmax为电推杆的最大速度，T为每次规划的时间间隔。
6.根据权利要求5所述六轮独立转向底盘的转向方法，其特征在于，该方法还包括：计算开环速度指令，
speed＝(lp i(n)-lc i(n-1))×p
其中，speed为开环速度指令，lc i为电推杆i的当前杆长，p为比例系数；
将每个电推杆的所述命令杆长和所述开环速度指令发送给相应的电推杆调整电推杆的杆长。
7.根据权利要求1-6任一所述六轮独立转向底盘的转向方法，其特征在于，电推杆的杆长与转角的对应关系由车体转向机构决定。
8.一种六轮独立转向底盘，其特征在于，所述六轮独立转向底盘的轮子通过权利要求1-7任一所述六轮独立转向底盘的转向方法进行控制。
9.一种可读存储介质，其特征在于，其上具有可执行指令，当可执行指令被执行时，使得计算机执行如权利要求1-7的任一项所包括的方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行如权利要求1-7中的任一项所包括的方法。
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