前知道無(wú)人全地形車(chē)四個(gè)輪腿系統(tǒng)分別需要轉(zhuǎn)動(dòng)的角度以及是否需要差速輔助轉(zhuǎn)向，使無(wú)人全地形車(chē)轉(zhuǎn)向更加靈活平穩(wěn)。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明基于預(yù)瞄的無(wú)人全地形車(chē)的控制原理圖。
[0031]圖2是本發(fā)明基于預(yù)瞄的無(wú)人全地形車(chē)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3是本發(fā)明全地形車(chē)輪腿行走系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖4是本發(fā)明基于預(yù)瞄的無(wú)人全地形車(chē)發(fā)現(xiàn)壕坑進(jìn)行預(yù)瞄的示意圖。
[0034]圖5是本發(fā)明基于預(yù)瞄的無(wú)人全地形車(chē)在預(yù)瞄后執(zhí)行擺腿通過(guò)壕溝的示意圖。
[0035]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0036]卜全地形車(chē)底盤(pán) 2-轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置 3-轉(zhuǎn)向擺臂輸入軸4-轉(zhuǎn)向擺臂
[0037]5-大腿6-擺腿驅(qū)動(dòng)裝置 7-小腿8-銷(xiāo)一
[0038]9-減振器擺臂10-銷(xiāo)二11-驅(qū)動(dòng)輪支架一 12-驅(qū)動(dòng)輪輪胎
[0039]13-輪轂電機(jī)14-驅(qū)動(dòng)輪軸 15-銷(xiāo)三16-銷(xiāo)四
[0040]17-銷(xiāo)五18-驅(qū)動(dòng)輪支架二 19-減振器一 20-減振三腳架
[0041]21-減振器鎖止裝置22-減振器二 23-銷(xiāo)六24-轉(zhuǎn)向擺臂輸出軸
[0042]25-地面26-壕溝27-全地形車(chē)輪腿行走系統(tǒng)
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種無(wú)人全地形車(chē)輪腿行走系統(tǒng)控制方法作進(jìn)一步地說(shuō)明:
[0044]圖1、2所示:該無(wú)人全地形車(chē)包括控制系統(tǒng)和無(wú)人全地形車(chē)輪腿行走系統(tǒng)兩部分;
[0045]所述控制系統(tǒng)包括:
[0046]用來(lái)探測(cè)行駛環(huán)境的探測(cè)模塊、
[0047]用來(lái)分析探測(cè)結(jié)果的分析模塊、
[0048]用來(lái)根據(jù)分析結(jié)果制定最佳通過(guò)障礙策略的預(yù)瞄模塊、
[0049]用來(lái)根據(jù)最佳策略進(jìn)行執(zhí)行的執(zhí)行模塊；
[0050]圖2所示:所述執(zhí)行模塊包括速度控制器、轉(zhuǎn)向控制器、阻尼控制器和擺腿控制器四個(gè)控制器，還包括輪轂電機(jī)13、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2、減振器(包括減振器一 19和減振器二22)、擺腿驅(qū)動(dòng)裝置6四個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)。所述速度控制器控制輪轂電機(jī)13，可以實(shí)現(xiàn)前行、后退、制動(dòng)、加速、減速；轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要角度改變行駛方向；阻尼控制器控制減振器(包括減振器一 19和減振器二 22)，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要調(diào)節(jié)減振器的阻尼特性；擺腿控制器控制擺腿驅(qū)動(dòng)裝置6，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要的高度進(jìn)行擺腿。
[0051]圖3所示:所述無(wú)人全地形車(chē)輪腿行走系統(tǒng)包括:
[0052]用來(lái)控制行駛方向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)1、
[0053]用來(lái)緩沖和衰減地面激勵(lì)的主減振機(jī)構(gòu)I1、
[0054]用來(lái)輔助緩沖和衰減地面激勵(lì)的輔助減振機(jī)構(gòu)II1、
[0055]用來(lái)控制行駛速度和方向(前進(jìn)、倒退)的行走機(jī)構(gòu)IV。
[0056]所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)I由轉(zhuǎn)向擺臂4、轉(zhuǎn)向擺臂輸入軸3、轉(zhuǎn)向擺臂輸出軸24以及轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2構(gòu)成，其中驅(qū)動(dòng)裝置2安裝在全地形車(chē)地盤(pán)1上、并與轉(zhuǎn)向擺臂輸入軸3連接，轉(zhuǎn)向擺臂輸入軸3安裝在轉(zhuǎn)向擺臂4上、并與全地形車(chē)底盤(pán)1連接，轉(zhuǎn)向擺臂輸出軸24安裝在轉(zhuǎn)向擺臂4上、并與大腿連接，轉(zhuǎn)向擺臂4相對(duì)于全地形車(chē)底盤(pán)1的轉(zhuǎn)角由轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2控制；
[0057]所述主減振機(jī)構(gòu)II由大腿5、擺腿驅(qū)動(dòng)裝置6、小腿7、減振器擺臂9、減振器鎖止裝置21和減振器二(包括彈性元件和阻尼元件)22構(gòu)成，其中大腿5 —端與轉(zhuǎn)向擺臂輸出軸24連接、另一端與小腿7連接，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置6安裝在大腿5上、并與小腿7連接，減振器二 22 —端與大腿5通過(guò)銷(xiāo)六23連接在一起、另一端與減振器擺臂9通過(guò)銷(xiāo)二 10連接在一起，減振器擺臂9與小腿7通過(guò)銷(xiāo)一 8連接在一起，減振器鎖止裝置21安裝在小腿7上，減振器擺臂9是否處于鎖止?fàn)顟B(tài)(也就是減振器擺臂9是否可以相對(duì)于小腿7擺動(dòng))由減振器鎖止裝置21控制，當(dāng)減振器擺臂9處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，小腿7相對(duì)于大腿5的擺角由減振器二 22的阻尼特性和彈性元件剛度控制，當(dāng)減振器擺臂9不處于鎖止?fàn)顟B(tài)時(shí)，小腿7相對(duì)于大腿5的擺角由擺腿驅(qū)動(dòng)裝置6控制；
[0058]所述輔助減振機(jī)構(gòu)III由小腿7、減振三角架20、減振器一(包括彈性元件和阻尼元件)19和驅(qū)動(dòng)輪支架二 18構(gòu)成，其中減振三角架20與小腿7通過(guò)銷(xiāo)五17連接在一起、一端與驅(qū)動(dòng)輪支架一 11通過(guò)銷(xiāo)三15連接在一起、另一端與減振器一 19連接，所述減振器一19另一端與驅(qū)動(dòng)輪支架二 18連接，輔助減振機(jī)構(gòu)III的減振效果由減振器一 19阻尼特性控制;
[0059]所述行走機(jī)構(gòu)IV由驅(qū)動(dòng)輪輪胎12、驅(qū)動(dòng)輪支架一 11、輪轂電機(jī)13以及驅(qū)動(dòng)輪支架二 18構(gòu)成，其中驅(qū)動(dòng)輪輪胎12安裝在輪轂電機(jī)13上組成驅(qū)動(dòng)輪，輪轂電機(jī)13與驅(qū)動(dòng)輪支架一 11和驅(qū)動(dòng)輪支架二 18通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪軸14連接在一起，驅(qū)動(dòng)輪支架二 18與小腿7通過(guò)銷(xiāo)四16連接在一起，驅(qū)動(dòng)輪的正傳、反轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)速都由輪轂電機(jī)控制。
[0060]該無(wú)人全地形車(chē)控制方法包括以下步驟:
[0061]第一步，行駛環(huán)境探測(cè)。無(wú)人全地形車(chē)控制系統(tǒng)中的用來(lái)探測(cè)行駛環(huán)境的探測(cè)模塊，可以探測(cè)以全地形車(chē)為圓心，方圓一千米范圍內(nèi)的行駛環(huán)境，提前發(fā)現(xiàn)障礙，得到障礙的高度(深度)、大小、方位、距離以及形狀等信息。
[0062]第二步，探測(cè)結(jié)果分析。無(wú)人全地形車(chē)控制系統(tǒng)中的用來(lái)分析探測(cè)結(jié)果的分析模塊，根據(jù)探測(cè)模塊探測(cè)的結(jié)果，首先判斷是否有障礙，如果沒(méi)有障礙，分析模塊發(fā)出行駛環(huán)境正常的指令，無(wú)人全地形車(chē)正常行駛，否則分析模塊發(fā)出發(fā)現(xiàn)障礙的指令，分析模塊繼續(xù)分析；然后分析模塊判斷發(fā)現(xiàn)的障礙是否需要避開(kāi)，對(duì)于需要避開(kāi)的障礙，分析模塊根據(jù)需要轉(zhuǎn)彎角度大小把需要避開(kāi)的障礙分為兩種，一種是需要大角度轉(zhuǎn)彎的障礙，分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，另一種是需要小角度轉(zhuǎn)彎的障礙，分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙不需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，對(duì)于不需要避開(kāi)的障礙，分析模塊根據(jù)障礙坡度的大小把不需要避開(kāi)的障礙分為兩種，一種是像壕溝、巖石、臺(tái)階等陡坡地形的障礙，分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙需要擺腿的指令，另一種是像石子、土堆、減速帶等緩坡地形的障礙，分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙不需要擺腿指令，同時(shí)還發(fā)出需要改變減振器的阻尼特性的指令。
[0063]第三步，制定越障策略。無(wú)人全地形車(chē)控制系統(tǒng)中的用來(lái)根據(jù)分析結(jié)果制定最佳通過(guò)障礙策略的預(yù)瞄模塊，根據(jù)分析模塊發(fā)出的不同指令，作出通過(guò)相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，制定出最佳通過(guò)相應(yīng)障礙的策略。針對(duì)分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，預(yù)瞄模塊作出通過(guò)相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開(kāi)始轉(zhuǎn)彎、轉(zhuǎn)彎角度是多少、轉(zhuǎn)彎角速度是多少，如何根據(jù)需要進(jìn)行差速輔助轉(zhuǎn)向等策略；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙不需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，預(yù)瞄模塊作出通過(guò)相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開(kāi)始轉(zhuǎn)彎、轉(zhuǎn)彎角度是多少，轉(zhuǎn)彎角速度是多少等策略；針對(duì)分析模塊發(fā)出的通過(guò)這種障礙需要擺腿的指令，預(yù)瞄模塊作出通過(guò)相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開(kāi)始擺腿、擺腿速度是多少、最終擺腿高度是多少等策略；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙不需要擺腿指令，同時(shí)還發(fā)出需要改變減振器的阻尼特性的指令，預(yù)瞄模塊作出通過(guò)相應(yīng)障礙的預(yù)瞄行為，然后制定出距離障礙多遠(yuǎn)處開(kāi)始改變減振器一 19和減振器二 22的阻尼特性、減振器一 19和減振器二 22阻尼應(yīng)該改變多少等策略。
[0064]第四步，按照策略執(zhí)行。無(wú)人全地形車(chē)控制系統(tǒng)中的用來(lái)根據(jù)最佳策略進(jìn)行執(zhí)行的執(zhí)行模塊根據(jù)預(yù)瞄模塊制定出的最佳策略執(zhí)行通過(guò)相應(yīng)障礙。執(zhí)行模塊包括四個(gè)控制器和四個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)?？刂破靼ㄋ俣瓤刂破鳌⑥D(zhuǎn)向控制器、阻尼控制器、擺腿控制器；執(zhí)行結(jié)構(gòu)包括輪轂電機(jī)、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置、減振器、擺腿驅(qū)動(dòng)裝置。速度控制器控制輪轂電機(jī)13，轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2，阻尼控制器控制減振器(包括減振器一 19和減振器二 22)，擺腿控制器控制擺腿驅(qū)動(dòng)裝置6。針對(duì)分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2控制轉(zhuǎn)向擺臂4的旋轉(zhuǎn)方向、角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，根據(jù)需要速度控制器控制輪轂電機(jī)13的轉(zhuǎn)速進(jìn)行差速輔助轉(zhuǎn)向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向通過(guò)障礙；針對(duì)分析模塊發(fā)出通過(guò)這種障礙不需要差速輔助轉(zhuǎn)向的指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由轉(zhuǎn)向控制器控制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2控制轉(zhuǎn)向擺臂4的旋轉(zhuǎn)方向、角度和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向通過(guò)障礙；針對(duì)分析模塊發(fā)出的通過(guò)這種障礙需要擺腿的指令，根據(jù)預(yù)瞄模塊作出的相應(yīng)最佳越障策略，執(zhí)行模塊執(zhí)行如下:由擺腿控制器控制擺腿驅(qū)動(dòng)裝置6，擺腿驅(qū)動(dòng)裝置6控制小腿7相對(duì)于大腿的擺動(dòng)速度和需要的擺角，同時(shí)還需要減振器鎖止裝置21控制減振器擺臂9使其處于不鎖止?fàn)顟B(tài)，另外由速度控制器控制輪轂電