專利名稱：跨軌道自行底盤及其自動轉(zhuǎn)向控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械領(lǐng)域，特別是指一種跨軌道自行底盤及其自動轉(zhuǎn)向控制方法。
背景技術(shù)：
目前，可自動轉(zhuǎn)向的跨軌道砂漿車，一般是通過超聲波傳感器測量車輪與兩側(cè)軌道間的距離，并將距離之差的絕對值與設(shè)定值比較實(shí)現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向，但由于前輪和后輪轉(zhuǎn)向控制原理不一樣，前進(jìn)/后退換向后，需要重新調(diào)整轉(zhuǎn)向參數(shù)，參數(shù)設(shè)置復(fù)雜，操作困難，需要培訓(xùn)專門的專業(yè)人員。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種跨軌道自行底盤自動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及方法，本系統(tǒng)能夠全自動轉(zhuǎn)向，不容易撞到軌道，參數(shù)設(shè)置簡單，易操作。
一方面，本發(fā)明提出一種跨軌道自行底盤，包括左前輪、右前輪、左后輪、右后輪， 所述左、右前輪前側(cè)安裝有測距傳感器；所述左、右后輪后側(cè)安裝有測距傳感器；所述左后輪和/或右后輪安裝有中位傳感器；可設(shè)定參數(shù)的控制器，用來接收上述各傳感器的測距結(jié)果，并根據(jù)所述結(jié)果與預(yù)設(shè)參數(shù)對比后的結(jié)果來控制上述各輪運(yùn)動。
進(jìn)一步地，所述測距傳感器為超聲波傳感器。
進(jìn)一步地，所述左前輪和/或右前輪安裝有中位傳感器。。
進(jìn)一步地，所述左前輪、右前輪、左后輪、右后輪均包括兩個車輪，所述兩個車輪之間通過帶輪架的車橋連接。
進(jìn)一步地，所述左、右前輪的前面一個車輪輪架上均安裝有支架，所述測距傳感器安裝在所述支架上；所述左、右后輪的后面一個車輪輪架上均安裝有支架，所述測距傳感器安裝在所述支架上。
進(jìn)一步地，所述左前輪、右前輪、左后輪、右后輪之間的任意組合安裝有限位開關(guān)， 所述控制器通過所述限位開關(guān)的檢測結(jié)果來控制所述輪的最大轉(zhuǎn)動角度。
進(jìn)一步地，所述限位開關(guān)安裝在所述車橋上；所述中位傳感器安裝在所述車橋上。
另一方面，本發(fā)明還提出一種跨軌道自行底盤自動轉(zhuǎn)向控制方法，包括如下步驟 左前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左前測距傳感器檢測到左前輪與軌道間的距離小于預(yù)設(shè)值a時， 控制器控制前輪左轉(zhuǎn)，直到檢測到左前輪與軌道間的距離大于預(yù)設(shè)值b時，控制器控制前輪停止左轉(zhuǎn)，其中b大于a ；右前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右前測距傳感器檢測到右前輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值c時，控制器控制右前輪右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)右前輪與軌道間的距離大于預(yù)設(shè)值d時，控制器控制右前輪停止右轉(zhuǎn)，其中d大于c ；左后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左后測距傳感器檢測到左后輪與軌道間的距離小于預(yù)設(shè)值e時，控制器控制左后輪左轉(zhuǎn)，直到當(dāng)左后輪測距傳感器檢測到左后輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值f時，控制器控制左后輪停止左轉(zhuǎn)，其中f小于e，當(dāng)左后輪與軌道內(nèi)壁間的距離大于某預(yù)設(shè)值j時，控制器控制左后輪右轉(zhuǎn)，直到后輪回復(fù)到中位位置時停止轉(zhuǎn)向，其中j大于f且小于e ；右后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右后測距傳感器檢測到右后輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值g時，控制器控制右后輪右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)右后輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值h時，控制器控制右后輪停止左轉(zhuǎn)，其中h小于g，當(dāng)右后輪與軌道內(nèi)壁間的距離大于預(yù)設(shè)值i，右后輪左轉(zhuǎn)，直到右后輪回復(fù)到中位位置時停止轉(zhuǎn)向，i大于h且小于g。
進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)妆P反向行進(jìn)時，原左前輪變成右后輪，原右前輪變成左后輪，原右后輪變成左前輪，原左后輪變成右前輪，所述各輪的控制步驟對應(yīng)改變。
本發(fā)明通過控制器弓丨導(dǎo)實(shí)現(xiàn)底盤全自動轉(zhuǎn)向，控制方法簡單，測距傳感器少，不容易因傳感器故障而產(chǎn)生誤動作損壞路基和設(shè)備；另外由于本發(fā)明前進(jìn)和后退的控制方法相同，前進(jìn)/后退換向后，不需要重新調(diào)整轉(zhuǎn)向參數(shù)，易操作，不需專門培訓(xùn)操作人員。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明跨軌道自行底盤的右視圖2為本發(fā)明跨軌道自行底盤的前視圖3為本發(fā)明跨軌道自行底盤的后視圖4為本發(fā)明中傳感器的安裝示意圖5為本發(fā)明跨軌道自行底盤自動轉(zhuǎn)向控制方法流程圖6為本發(fā)明前輪轉(zhuǎn)向控制方法流程圖7為本發(fā)明后輪轉(zhuǎn)向控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
跨軌道自行底盤實(shí)施例
本實(shí)施例參見圖1-圖4，圖1為跨軌道自行底盤的右視圖。
參照圖1-圖3，本實(shí)施例跨軌道自行底盤，包括左前輪20、右前輪19、左后輪18、 右后輪17和可設(shè)定參數(shù)的控制器11。其中左前輪20的前側(cè)安裝有測距傳感器10，右前輪 19的前側(cè)安裝有測距傳感器9，左后輪18后側(cè)安裝有測距傳感器2，右后輪17后側(cè)安裝有測距傳感器1。左和/或右前輪、左和/或右后輪安裝有中位傳感器，用于檢測底盤中位位置?？稍O(shè)定參數(shù)的控制器11用來接收上述各傳感器的測距結(jié)果，并根據(jù)測距結(jié)果與預(yù)設(shè)參數(shù)對比后的結(jié)果來控制上述各輪運(yùn)動。
優(yōu)選地，左前輪、右前輪、左后輪、右后輪均包括兩個車輪，兩個車輪之間通過帶輪架16的車橋14相連接，左前輪20和右前輪19前面的一個車輪輪架上均安裝有支架15，測距傳感器11和測距傳感器9分別安裝在左前輪和右前輪的支架15上。左后輪18和右后輪17后面的一個車輪輪架上均安裝有支架15，測距傳感器2和測距傳感器1分別安裝在左后輪和右后輪的支架15上，如圖1、圖4所示。
具體實(shí)施時，還可以設(shè)置限位開關(guān)，限位開關(guān)用于控制車輪的最大轉(zhuǎn)角，中位傳感器用于檢測軌道位于底盤的中間位置。中位傳感器通過一開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，包括前輪中位開關(guān) 7、中輪中位開關(guān)5和后輪中位開關(guān)3，可以安裝在左前輪或左后輪、左中輪或右中輪、右前輪或右后輪的車橋上。限位開關(guān)可以包括前輪限位開關(guān)8、中輪限位開關(guān)6和后輪限位開關(guān) 4，安裝在左前輪、右前輪、左中輪、右中輪、右后輪和右后輪的車橋上。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動到一定角度觸碰到中位開關(guān)或限位開關(guān)時，中位開關(guān)或限位開關(guān)向控制器11發(fā)送開關(guān)量信號，控制器11控制車輪停止轉(zhuǎn)動。
優(yōu)選地，本實(shí)施例中的控制器還包括一參數(shù)設(shè)定單元，設(shè)置該單元的好處方便操作人員隨時修改各參數(shù)的預(yù)設(shè)值。
具體實(shí)施時，控制器11與各車輪的轉(zhuǎn)向油缸相連接，通過操縱轉(zhuǎn)向油缸來控制各車輪轉(zhuǎn)動。測距傳感器只要能測量車輪到軌道之間的距離即可，選擇方式多樣，其中超聲波傳感器為優(yōu)選。
控制器可以為PLC控制器，也可以為其他類型的控制器，本發(fā)明在此對其不作任何限定。
本發(fā)明中，控制器將測距傳感器檢測的距離與預(yù)設(shè)距離進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果引導(dǎo)底盤沿著軌道自動行走。
控制方法實(shí)施例
基于上述實(shí)施例提出的跨軌道自行底盤，本實(shí)施例提出其自動轉(zhuǎn)向控制方法。
參見圖5-圖7，圖5為跨軌道自行底盤自動轉(zhuǎn)向控制方法流程圖，圖6為本發(fā)明前輪轉(zhuǎn)向控制方法流程圖，圖7為本發(fā)明后輪轉(zhuǎn)向控制方法流程圖。
如圖5所示，該方法包括前輪轉(zhuǎn)向控制方法和后輪轉(zhuǎn)向控制方法。其中前輪轉(zhuǎn)向控制方法分別對左前輪和右前輪進(jìn)行控制，控制方法相同。后輪轉(zhuǎn)向控制方法分別對左后輪和右后輪進(jìn)行控制，控制方法相同，下面結(jié)合附圖對其進(jìn)行詳細(xì)說明。
左前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左前輪的測距傳感器10檢測到左前輪與軌道12間的距離小于預(yù)設(shè)值a時，控制器控制前輪左轉(zhuǎn)，直到檢測到左前輪20與軌道12間的距離大于預(yù)設(shè)值b時，控制器控制前輪停止左轉(zhuǎn)，其中b大于a ；右前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右前輪測距傳感器9檢測到右前輪19與軌道12內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值c時，控制器控制右前輪19右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)右前輪19與軌道12間的距離大于預(yù)設(shè)值d時，控制器控制右前輪19停止右轉(zhuǎn)， 其中d大于c ；左后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左后輪的測距傳感器2檢測到左后輪與軌道間的距離小于預(yù)設(shè)值e時，控制器控制左后輪18左轉(zhuǎn)，直到當(dāng)左后輪測距傳感器2檢測到左后輪 18與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值f時，控制器控制左后輪18停止左轉(zhuǎn)，其中f小于e，當(dāng)左后輪18與軌道內(nèi)壁間的距離大于某預(yù)設(shè)值j時，其中j大于f且小于e，控制器控制左后輪19右轉(zhuǎn)，直到后輪回復(fù)到中位位置；右后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右后輪測距傳感器1檢測到右后輪17與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值g時，控制器控制右后輪17右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)右后輪 17與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值h時，控制器控制右后輪17停止右轉(zhuǎn)，其中h小于g ；當(dāng)右后輪17與軌道內(nèi)壁間的距離大于預(yù)設(shè)值i，其中i大于h且小于g，右后輪17左轉(zhuǎn)，直到使后輪回復(fù)到中位位置開關(guān)時停止轉(zhuǎn)向。
進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)妆P反向行進(jìn)時，原左前輪變成右后輪，原右前輪變成左后輪，原右后輪變成左前輪，原左后輪變成右前輪，各輪的控制步驟相應(yīng)改變，具體包括如下步驟左前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左前輪測距傳感器10檢測到左前輪20與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值g時，控制器11控制左前輪20右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)左前輪20與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值h時，控制器控制左前輪20停止右轉(zhuǎn)，其中h小于g ；當(dāng)左前輪20與軌道內(nèi)壁間的距離大于預(yù)設(shè)值i，其中i大于h且小于g，左前輪20左轉(zhuǎn)，直到使前輪回復(fù)到中位位置開關(guān)3時停止轉(zhuǎn)向。右前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右前輪測距傳感器9檢測到右前輪19與軌道間的距離小于預(yù)設(shè)值e時，控制器11控制右前輪左轉(zhuǎn)，直到當(dāng)右前輪19與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值f時，控制器控制后前輪停止左轉(zhuǎn)，其中f小于e ；當(dāng)右前輪19與軌道內(nèi)壁間的距離大于某預(yù)設(shè)值j，其中j大于f且小于e，右前輪右轉(zhuǎn)，直到使前輪回復(fù)到中位位置開關(guān)3時停止轉(zhuǎn)向。左后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左后輪測距傳感器2檢測到左后輪18與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值c時，控制器11控制左后輪18右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)左后輪18與軌道間的距離大于預(yù)設(shè)值d時，控制器控制左后輪18停止右轉(zhuǎn)，其中d大于c ；右后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右后輪測距傳感器1檢測到右后輪17與軌道間的距離小于預(yù)設(shè)值a時，控制器11控制右后輪左轉(zhuǎn)，直到檢測到右后輪與軌道間的距離大于預(yù)設(shè)值b時，控制器11控制前輪停止左轉(zhuǎn)，其中b大于a。
當(dāng)?shù)妆P需反向行進(jìn)時，即由前進(jìn)改為后退時，通過控制器11的換向開關(guān)，自動將原左前輪變?yōu)楝F(xiàn)右后輪，原右前輪變?yōu)楝F(xiàn)左后輪，原左后輪變?yōu)楝F(xiàn)右前輪，原右后輪變?yōu)楝F(xiàn)左前輪，轉(zhuǎn)向參數(shù)也隨著自動轉(zhuǎn)換，底盤換向后，不用重新調(diào)整轉(zhuǎn)向參數(shù)。
需要說明的是本發(fā)明中的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)是在底盤行進(jìn)方向上的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，底盤后退時的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，與底盤前進(jìn)時的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)相反。
具體實(shí)施時，操作人員可以根據(jù)軌道及底盤之間的距離來確定各預(yù)設(shè)值，并且各預(yù)設(shè)值可以通過參數(shù)設(shè)定單元設(shè)置，這樣做的好處是操作人員可以隨時調(diào)整預(yù)設(shè)值，滿足不同情況的需要。
實(shí)際操作中，可以先將工程機(jī)械在手動模式下，根據(jù)三個中位開關(guān)將底盤前、中、 后三橋輪組處于中位位置，然后轉(zhuǎn)切到自動模式下，控制器引導(dǎo)底盤自動行走。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言具有以下優(yōu)勢
1)底盤前進(jìn)和后退的控制方法相同，所以前進(jìn)和后退換向后，不需要重新調(diào)整轉(zhuǎn)向參數(shù)，易操作，不需專門培訓(xùn)操作人員。
2)由于前進(jìn)和后退控制方法相同，所以只需要在前輪的前側(cè)或后輪的后側(cè)布置測距傳感器即可，傳感器數(shù)量少，不容易因傳感器故障而產(chǎn)生誤動作損壞路基和設(shè)備。
3)本發(fā)明通過控制器弓丨導(dǎo)實(shí)現(xiàn)底盤全自動轉(zhuǎn)向，控制方法簡單，勞動強(qiáng)度小，行駛速度快，效率高，不容易撞到軌道。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種跨軌道自行底盤，包括左前輪、右前輪、左后輪、右后輪，其特征在于所述左、右前輪前側(cè)安裝有測距傳感器；所述左、右后輪后側(cè)安裝有測距傳感器；所述左后輪和/或右后輪安裝有中位傳感器；可設(shè)定參數(shù)的控制器，用來接收上述各傳感器的測距結(jié)果，并根據(jù)所述結(jié)果與預(yù)設(shè)參數(shù)對比后的結(jié)果來控制上述各輪運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨軌道自行底盤，其特征在于所述測距傳感器為超聲波傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨軌道自行底盤，其特征在于所述左、前輪和/或右前輪安裝有中位傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一所述的跨軌道自行底盤，其特征在于所述左前輪、右前輪、左后輪、右后輪均包括兩個車輪，所述兩個車輪之間通過帶輪架的車橋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的跨軌道自行底盤，其特征在于所述左、右前輪的前面一個車輪輪架上均安裝有支架，所述測距傳感器安裝在所述支架上；所述左、右后輪的后面一個車輪輪架上均安裝有支架，所述測距傳感器安裝在所述支
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一所述的跨軌道自行底盤，其特征在于所述左前輪、右前輪、左后輪、右后輪之間的任意組合安裝有限位開關(guān)，所述控制器通過所述限位開關(guān)的檢測結(jié)果來控制所述輪的最大轉(zhuǎn)動角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的跨軌道自行底盤，其特征在于所述左前輪、右前輪、左后輪、右后輪之間的任意組合安裝有限位開關(guān)，所述控制器通過所述限位開關(guān)的檢測結(jié)果來控制所述輪的最大轉(zhuǎn)動角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的跨軌道自行底盤，其特征在于所述限位開關(guān)安裝在所述車橋上；所述中位傳感器安裝在所述車橋上。
9.一種跨軌道自行底盤自動轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于，包括如下步驟左前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左前測距傳感器(10)檢測到左前輪與軌道間的距離小于預(yù)設(shè)值a時，控制器(11)控制前輪左轉(zhuǎn)，直到檢測到左前輪與軌道間的距離大于預(yù)設(shè)值b時， 控制器(11)控制前輪停止左轉(zhuǎn)，其中b大于a ；右前輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右前測距傳感器(9)檢測到右前輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值c時，控制器(11)控制右前輪右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)右前輪與軌道間的距離大于預(yù)設(shè)值d時， 控制器控制右前輪停止右轉(zhuǎn)，其中d大于c ；左后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)左后測距傳感器( 檢測到左后輪與軌道間的距離小于預(yù)設(shè)值e時，控制器(11)控制左后輪左轉(zhuǎn)，直到當(dāng)左后輪測距傳感器( 檢測到左后輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值f時，控制器控制左后輪停止左轉(zhuǎn)，其中f小于e，當(dāng)左后輪與軌道內(nèi)壁間的距離大于某預(yù)設(shè)值j時，控制器控制左后輪右轉(zhuǎn)，直到后輪回復(fù)到中位位置時停止轉(zhuǎn)向，其中j大于f且小于e;右后輪轉(zhuǎn)向控制步驟，當(dāng)右后測距傳感器(1)檢測到右后輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值g時，控制器(11)控制右后輪右轉(zhuǎn)，直到當(dāng)右后輪與軌道內(nèi)壁間的距離小于預(yù)設(shè)值 h時，控制器控制右后輪停止左轉(zhuǎn)，其中h小于g，當(dāng)右后輪與軌道內(nèi)壁間的距離大于預(yù)設(shè)值 i，右后輪左轉(zhuǎn)，直到右后輪回復(fù)到中位位置時停止轉(zhuǎn)向，i大于h且小于g。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的跨軌道自行底盤自動轉(zhuǎn)向控制方法，其特征在于當(dāng)?shù)妆P反向行進(jìn)時，原左前輪變成右后輪，原右前輪變成左后輪，原右后輪變成左前輪，原左后輪變成右前輪，所述各輪的控制步驟對應(yīng)改變。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種跨軌道自行底盤自動轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括控制器、左前測距傳感器、右前測距傳感器、左后測距傳感器和右后測距傳感器。左前測距傳感器用于實(shí)時檢測左前輪與軌道間的距離，右前測距傳感器用于實(shí)時檢測右前輪與軌道間的距離，左后測距傳感器用于實(shí)時檢測左后輪與軌道間的距離，右后測距傳感器用于實(shí)時測量跨軌道自行底盤右后輪與軌道間的距離?？刂破鹘邮崭鱾鞲衅靼l(fā)送的檢測結(jié)果，并根據(jù)各檢測結(jié)果控制底盤行走。本發(fā)明能夠自動引導(dǎo)底盤行走，控制方法簡單，測距傳感器少，不容易因傳感器故障而產(chǎn)生誤動作損壞路基和設(shè)備；另外由于本發(fā)明前進(jìn)和后退的控制方法相同，前進(jìn)后退換向后，不需要重新調(diào)整轉(zhuǎn)向參數(shù)，易操作。
文檔編號B62D7/06GK102514618SQ20111043580
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者劉璟, 肖黑, 黃深海 申請人:三一重工股份有限公司