[发明专利]一种轮式全向移动底盘及其控制方法

权利要求书

1.一种轮式全向移动底盘，包括底盘，其特征在于：所述底盘包括水平设置的框架和固定在框架内的Y形支架，所述Y形支架包括三条支臂：支臂A、支臂B和支臂C，支臂A、支臂B和支臂C的一端相连接，另一端均连接在框架上；支臂A与支臂B之间的夹角和支臂A与支臂C之间的夹角相等，且均大于90°；在三条支臂上分别设置一个电机，共有三个电机：电机A、电机B和电机C，三个电机的输出轴分别与设置各电机的支臂平行；在三个电机的输出轴上分别设置一个全向滚轮，共有三个全向滚轮：全向滚轮A、全向滚轮B和全向滚轮C，每个电机能够带动对应的全向滚轮转动；

在Y形支架上还设有控制器和电源，所述控制器与三个电机相连，并能够控制三个电机同时或分别工作；所述电源为控制器和三个电机供电。

2.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于：所述框架包括平行设置的第一托杆和第二托杆，所述第一托杆的长度大于第二托杆的长度；第一托杆的两端垂直连接两第三托杆，所述第三托杆的一端与第一托杆相连，另一端通过一倾斜设置的第四托杆与第二托杆的两端相连；所述Y形支架的一端与第一托杆相连，另两端分别与两第四托杆相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于：所述Y形支架的支臂A与支臂B之间的夹角为135°，支臂A与支臂C之间的夹角为135°，支臂B与支臂C之间的夹角为90°。

4.根据权利要求3所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于：在框架内还设有至少一根加强杆，所述加强杆的两端与框架固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于：所述全向滚轮为双轮盘结构，在两轮盘的边缘均套设有数个能自由滚动的轴承滚轮；所述轴承滚轮绕全向滚轮一周，且两轮盘上的轴承滚轮交替错位分布。

6.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于：所述控制器包括信号接收模块、信号处理模块以及信号输出模块，所述信号输出模块将输出控制信号传递给各电机。

7.根据权利要求1所述的一种轮式全向移动底盘，其特征在于：所述电机A、电机B以及电机C均采用步进电机或减速电机。

8.一种如上述任一权利要求所述的轮式全向移动底盘的控制方法，其特征在于：

1）．横向移动：

由控制器发出控制信号，控制各电机分别带动各全向滚轮转动；三个电机带动全向滚轮的旋转方向满足：全向滚轮B和全向滚轮C的转动方向在左/右方向的分量方向与全向滚轮A的转动方向一致；三个电机带动全向滚轮转动的速度分别为υ_A、υ_B、υ_C，且满足如下关系：

；

； 

式中，υ为底盘横向左/右移动的速度，为支臂A与支臂B之间的夹角，为支臂A与支臂C之间的夹角，表示全向滚轮B在横向左/右方向的速度分量，表示全向滚轮C在横向左/右方向的速度分量；

2）．前后移动：

由控制器发出控制信号，控制电机B、电机C分别带动全向滚轮B和全向滚轮C转动，且全向滚轮B和全向滚轮C的转动方向满足：全向滚轮B和全向滚轮C的转动方向在前/后方向上的速度分量方向一致；全向滚轮B和全向滚轮C的转速分别为υ_B、υ_C，且满足速度关系式：

；

； 

式中，υ为底盘前/后方向移动的速度，为支臂A与支臂B之间的夹角，为支臂A与支臂C之间的夹角，为B轮在前/后方向的速度分量，为C轮在前/后方向的速度分量；

3）．原地旋转：

由控制器发出控制信号，控制各电机分别带动各全向滚轮转动；三个电机分别带动三个全向滚轮同时进行顺时针转动或逆时针转动，其转速分别为υ_A、υ_B、υ_C，且满足如下关系：

   。

9.一种如权利要求8所述的轮式全向移动底盘的控制方法，其特征在于：在前后移动过程中，控制器控制全向滚轮A实时做微量的顺时针或逆时针步进转动。