恭喜北京理工大學珠海學院張永立獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜北京理工大學珠海學院申請的專利基于兩輪差速驅動的移動載體及其控制方法、應用獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN112757912B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-06-17發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202110136829.4,技術領域涉及:B60L15/20;該發明授權基于兩輪差速驅動的移動載體及其控制方法、應用是由張永立設計研發完成,并于2021-02-01向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于兩輪差速驅動的移動載體及其控制方法、應用在說明書摘要公布了:本發明涉及基于兩輪差速驅動的移動載體,包括移動載體結構主體,移動載體結構主體底部安裝差速驅動模塊及一個或兩個車輪;差速驅動模塊包括一對輪狀轉動體,一對輪狀轉動體同軸安裝在移動載體結構主體的底部,一對輪狀轉動體分別通過驅動機構驅動其轉動;車輪與輪狀轉動體非同軸安裝;還包括自主跟隨電氣控制模塊及自主跟隨測距模塊;自主跟隨測距模塊能測量移動載體與被跟隨者的距離,并將測量的數據傳輸給自主跟隨電氣控制模塊,自主跟隨電氣控制模塊控制驅動機構工作,通過一對驅動機構分別調節一對輪狀轉動體的轉速來實現移動載體的跟隨模式;該移動載體還可被用于實現多種移動結構;本發明能多方位自主跟隨。
本發明授權基于兩輪差速驅動的移動載體及其控制方法、應用在權利要求書中公布了:1.基于兩輪差速驅動的移動載體的控制方法,其特征在于:所述基于兩輪差速驅動的移動載體包括移動載體結構主體,所述移動載體結構主體底部安裝差速驅動模塊及一個或兩個車輪; 所述差速驅動模塊包括一對輪狀轉動體,一對所述輪狀轉動體同軸安裝在所述移動載體結構主體的底部,一對所述輪狀轉動體分別通過驅動機構驅動其轉動;一個或兩個所述車輪也安裝在所述移動載體結構主體的底部,且一個或兩個所述車輪與所述輪狀轉動體非同軸安裝; 還包括自主跟隨電氣控制模塊及自主跟隨測距模塊;所述自主跟隨測距模塊能測量移動載體與被跟隨者的距離,并將測量的數據傳輸給所述自主跟隨電氣控制模塊,所述自主跟隨電氣控制模塊控制所述驅動機構工作,通過一對所述驅動機構分別調節一對輪狀轉動體的轉速來實現所述移動載體的前進、后退、轉彎、停止狀態,實現被跟隨者在移動載體的周邊任意朝向位置上的被跟隨; 所述自主跟隨測距模塊包括兩個UWB基站和一個UWB標簽,兩個所述UWB基站安裝在移動載體結構主體上不對稱的位置,所述UWB標簽安裝在手持終端上,所述手持終端與被跟隨者同步運動,所述手持終端通過通訊模塊與所述自主跟隨電氣控制模塊通過通訊模塊連接,使得UWB標簽與兩個UWB基站之間距離能發送到所述自主跟隨電氣控制模塊,并能通過發布指令使得所述自主跟隨電氣控制模塊工作; 所述控制方法包括如下步驟: 獲取移動載體本身的方位與狀態信息、被跟隨者的位置信息; 根據自主跟隨測距模塊的布置方式,以及基于測距的自主跟隨控制量的選取,按照控制算法,確定跟隨控制量,通過一對驅動機構分別調節一對輪狀轉動體的轉速來實現移動載體的前進、后退、轉彎、停止狀態,實現被跟隨者在移動載體的周邊任意朝向位置上的被跟隨; 當被跟隨者在移動載體的周邊被跟隨時, 左側跟隨控制器的設計方法為: 以移動載體的中心為原點建立坐標系O-xy;規定x軸負方向為前、x軸正方向為后,y軸負方向為左,y軸正方向為右;假設兩個UWB基站分別放置在A、B點位置,A’、B’為以A、B為對角線的矩形的另外兩個端點,設UWB標簽位于移動載體的正左側C點時,為平衡位置,即eh=0,el=0,那么根據測量得到的三角形ACB的三條邊的長度,采用余弦定理很容易得到: 于是 lBD=lBCcos∠CBA′式2 假設UWB標簽固定在被跟隨者身上,并隨著被跟隨者的移動而實時移動,當UWB標簽移動到C’點時,分別可以得到三角形AC’B的三條邊的長度,采用余弦定理很容易得到: 于是 lBD′=lBC′cos∠C′BA′式4 那么 el=lBD′-lBD式5 同理得 eh=lC′D′-lCD式6 當UWB標簽移動到C’點時,在xy方向上相對于C點產生的位移量分別為el、eh,分別構建PID控制器 其中,ux為使移動載體向前跟隨的控制量,uy為使移動載體為了保持與被跟隨的側面距離而施加左右兩個后輪的差速控制量,假設移動載體當前時刻的移動速度為v0,Kp、Kd、Ki分別是PID控制器的比例系數、微分系數、積分系數,其上標x、y代表其在x、y兩個方向上的系數,那么,施加于左右兩個后輪的速度為 以此類推,得到右側面跟隨的控制器設計方法; 前側跟隨控制器的設計方法為: 以移動載體的中心為原點建立坐標系O-xy;規定x軸負方向為前、x軸正方向為后,y軸負方向為左,y軸正方向為右;設UWB標簽位于移動載體的正前方F點時,為平衡位置,即efh=0,efl=0,假設UWB標簽固定在被跟隨者身上,并隨著被跟隨者的移動而實時移動,當UWB標簽移動到F’點時,容易得到efh、efl的值;那么,當UWB標簽移動到F’點時,在xy方向上相對于F點產生的位移量分別為efl、efh,分別構建PID控制器: 其中,μx為使移動載體向前跟隨的控制量,μy為使移動載體為了保持與被跟隨的左右偏離而施加左右兩個后輪的差速控制量,假設移動載體當前時刻的移動速度為v0,kp、kd、ki分別是PID控制器的比例系數、微分系數、積分系數,其上標x、y代表其在x、y兩個方向上的系數,那么,施加于左右兩個后輪的速度為: 以此類推,得到后面跟隨的控制器設計方法。
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