[发明专利]一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统

说明书

一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统，包括n辆全向移动平台车，n辆全向移动平台车按照设定的队形构成全向移动的组合体，各全向移动平台车按一定运行速度同步行进。n辆全向移动平台车中以其中一辆为主车、其余车辆为从车，主车后端面中轴线处搭载激光扫描雷达，从车前端面安装三个反射板，当激光扫描雷达发现从车相对主车运行出现位置和角度偏差时，控制系统对从车的各个轮组的修正运行转速进行调节，实现从车运动轨迹的调整。本发明对相对距离和角度主动补偿的同步运动控制，解决超大、超重载荷的精密对接，以及狭窄通道了灵活高效转运难题。

技术领域

本发明涉及一种用于超大载荷多车协同转运的自动跟随系统。

背景技术

全向移动平台车采用多组麦克纳姆轮独立驱动，通过不同轮组的转速和转向的组合，实现平面内任意方向和角度的运动，包括横行、斜行、零回转半径旋转等特殊运动状态，特别适应于需要在厂房内灵活转运和精密对接的场合。前期，为解决大尺寸、超重产品的灵活转运，多采用增加轮组和加大平台台面方式解决。但是，以空间站组合舱体对接，空间机械臂装配为例，产品包络尺寸大、重量沉，受厂房、通道等因素制约，通过增加轮组扩大台面这种方式已无法适应。后期出现一种双车组合拼接技术，通过全向移动平台车间的机械连接和同步运动控制，实现组合体携带负载同步运动，在卫星厂房内转运、导弹对接转运、高铁车箱转运得到有效验证。但是，对于异型结构产品、更大尺寸、更重产品，以及变跨度、变构型产品的灵活转运，精密对接及过程监控，现有的采用机械连接的双车组合拼接技术已无法满足，需要设计一种模块化的、可快速找正、柔性连接的拼接解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统，以全向移动平台车为基础，通过智能化监测手段和车辆主动调整技术，实现多辆全向移动平台车任意方向的同步运动，并且对运动过程中的相对位姿的高精度监测，对相对距离和角度主动补偿的同步运动控制，解决超大、超重载荷的精密对接，以及狭窄通道了灵活高效转运难题。

本发明所采用的技术方案是：一种基于激光扫描的多车自动调姿跟随系统，其特征在于，包括n辆全向移动平台车，n辆全向移动平台车按照设定的队形构成全向移动的组合体，各全向移动平台车按一定运行速度同步行进；

其中，n辆全向移动平台车的运行速度按照如下方法获得：

步骤1、根据负载的外形和接口尺寸，确定全向移动平台车的数量和多辆全向移动平台车之间的队形；

步骤2、根据运动路线和运动过程的包络尺寸，确定组合体的理论形心，理论形心指组合体原地回转过程中的不动点；

步骤3、将组合体的运动速度和运动方向分解到各全向移动平台车的中心点，得到各全向移动平台车的中心点的运动速度和方向；

步骤4、根据全向移动平台车本体的运动速度和轮组的速度转换关系，得到各全向移动平台车的轮组转速和方向；控制n辆全向移动平台车的轮组按各自对应的转速和方向进行同步运动。

n辆全向移动平台车中以其中一辆为主车、其余车辆为从车，主车后端面中轴线处搭载激光扫描雷达，从车前端面安装三个反射板，当激光扫描雷达发现从车相对主车运行出现位置和角度偏差时，控制系统按照如下公式来对从车的各个轮组的修正运行转速进行调节，实现从车运动轨迹的调整：

其中，ω₁'、ω₂'、ω₃'、ω₄'分别为各个轮组的修正运行转速，R₂为从车的当前位置O₂到空间特定点O₃的距离；β为从车运行速度与空间特定点O₃处的坐标系O’-X’Y’Z’的Y’轴间的夹角；t为从车调整位置的时间。

当两个全向移动平台车斜线拼接时，控制两个全向移动平台车按照如下运行速度同步运行：