[发明专利]一种由轮毂电机驱动的全轮转向无人平台

权利要求书

1.一种由轮毂电机驱动的全轮转向无人平台，其特征在于包括平台主体和地面遥控站，其中，平台主体又包括图像采集模块、平台主体控制器、轮胎转向机构和电源模块，其中：

图像采集模块，对周围环境进行拍摄，形成图像信号，并通过无线方式发送至地面遥控站；

地面遥控站，向平台主体控制器发送运动控制指令，接收图像采集模块发送的图像信号并实时显示；所述运动控制指令包括转向模式、转动方向、转动角度和滚动方向、滚动转矩；

轮胎转向机构，包括前桥左侧转向机构、前桥右侧转向机构、后桥左侧转向机构和后桥右侧转向机构，与前桥左侧轮胎、前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎、后桥右侧轮胎一一对应，在平台主体控制器发送的转向角控制信号的驱动下，分别控制相应的轮胎相对于平台前进方向偏向相应转向角度；实时采集转向机构旋转角度发送至平台主体控制器；

平台主体控制器，接收地面遥控站发送的运动控制指令，根据转向模式、转动角度计算得到每个轮胎的目标转角值和转动方向；接收轮胎转向机构发送的转向机构旋转角度值，并将其转换成每个轮胎的实际转角值；根据实际转角值与目标转角值之差和转动方向，生成每个轮胎的转向角控制信号，分别发送给相应的轮胎转向机构，直到轮胎的实际转角值与目标转角值相等；根据滚动方向和滚动转矩生成转矩指令发送给相应轮胎，驱动其内部的轮毂电机，使其按照相应的速度向前或者向后连续转动；

电源模块，用于向各轮胎的轮毂电机和各轮胎转向机构提供供电信号。

2.根据权利要求1所述的一种由轮毂电机驱动的全轮转向无人平台，其特征在于所述转向模式包括阿克曼转向模式、双桥转向模式、解耦转向模式和原地转向模式。

3.根据权利要求2所述的一种由轮毂电机驱动的全轮转向无人平台，其特征在于平台主体控制器的具体实现为：

阿克曼转向模式下，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎的目标转角值等于地面遥控站发送的转动角度；后桥左侧轮胎、后桥右侧轮胎的目标转角值等于零，当转动方向为左侧转向时，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎的转向为左侧，前桥左侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact-k₁₁·β，前桥右侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact+k₁₂·β；后桥左侧轮胎和后桥右侧轮胎的滚动转矩为T_fact；当转动方向为右侧转向时，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎的转向为右侧；前桥左侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact-k₁₃·β，前桥右侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact+k₁₄·β；后桥左侧轮胎和后桥右侧轮胎的滚动转矩为T_fact；

双桥转向模式下，前桥左侧轮胎、前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎、后桥右侧轮胎的目标转角值均等于地面遥控站发送的转动角度；当转动方向为左侧转向时，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎的转向为左侧，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎的转向为右侧；前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact-k₂₁·β，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact+k₂₂·β；当转动方向为右侧转向时，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎的转向为右侧，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎的转向为左侧；前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact+k₂₃·β，前桥左侧轮胎和前桥右侧轮胎电机滚动转矩为T_left＝T_fact-k₂₄·β；所述β为目标转角值与实际转角值之差，即为偏差角，k₁₁、k₁₂、k₁₃、k₁₄、k₂₁、k₂₂、k₂₃、k₂₄为转矩与偏差角的转换系数；

解耦转向模式下，前桥左侧轮胎、前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎、后桥右侧轮胎的目标转角值均等于地面遥控站发送的转动角度；当转动方向为左侧转向时，前桥左侧轮胎、前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎和后桥右侧轮胎的转向均为左侧，且滚动转矩均为T_fact；当转动方向为右侧转向时，前桥左侧轮胎、前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎和后桥右侧轮胎的转向均为右侧，且滚动方向和滚动转矩均与地面遥控站发送的滚动方向和滚动转矩相同；

原地转向模式下，前桥左侧轮胎、前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎、后桥右侧轮胎的目标转角值均为51.34°，当转动方向为左侧转向时，前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎均为左侧，前桥左侧轮胎、后桥右侧轮胎均为右侧；当转动方向为右侧转向时，前桥右侧轮胎、后桥左侧轮胎均为右侧；前桥左侧轮胎、后桥右侧轮胎均为左侧，滚动方向和滚动转矩均与地面遥控站发送的滚动方向和滚动转矩相同。