[发明专利]一种由轮毂电机驱动的全轮转向无人平台

说明书

本发明提供了一种由轮毂电机驱动的全轮转向无人平台，该平台包括地面遥控站、图像采集模块、平台主体控制器、轮胎转向机构，平台主体控制器接收地面遥控站发送的运动控制指令，根据转动模式、转动角度计算得到每个轮胎的目标转角值和转动方向；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，驱动轮胎相对于平台前进方向偏向相应转向角度，直到轮胎的实际转角值与目标转角值相等；将滚动转矩和滚动方向发送给相应轮胎，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。本发明解决了传统无人车辆机械结构复杂、机动性能较差、适用范围狭窄等问题。

技术领域

本发明是一种由轮毂电机驱动，具备全轮转向，并在主平台上搭载空中机器人和陆地机器人，具有高灵活性与高机动性的多功能无人驾驶纯电动越野轮式车辆，主要涉及灾情救援、勘探道路、军事侦察等功能。

背景技术

现今，在武器装备飞速发展与减少人员伤亡的要求日益突出的共同作用下，战场无人化趋势与发展走向愈加凸显。作为战争空间的重要组成部分，地面战场无人车辆的发展与装备是保障国家安全的必然选择。地面无人车辆具有如下优点：将人从危险任务中解放出来，降低人员伤亡；无需考虑人员舒适性，设计过程完全以任务为中心；可对空间构型重新设计，以满足战场隐蔽、物资装载等不同要求。

但是，传统无人车辆机械传动结构复杂，不易于设计并且空间利用率低，导致本身受限于机械传动效率、驱动设备等限制，只能有一种转向模式，在复杂路况和恶劣环境下不能发挥其完全动力性能，不利于发挥车辆的快速移动能力与冲破障碍能力。另外，在车辆的体积硕大和外形笨重的影响下，车辆难于操控，灵活性和操纵性较差，满足不了狭小空间、陡峭山壁等极端恶劣工况下的运动。

同时，无人车辆的发展目前主要受限于导航与感知系统硬件与软件性能不足，无法在恶劣环境下保证正常工作，另外在系统运行时间和空间距离上的限制，也无法使数据传输能够满足对车辆的流畅控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，设计一种高机动性与高灵活性的纯电动、子母化军用无人平台，解决传统无人车辆机械结构复杂、机动性能较差、适用范围狭窄等问题。

本发明的技术方案：一种由轮毂电机驱动的全轮转向无人平台，该平台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、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，根据转动模式、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。

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、原地转向模式。

平台主体控制器的具体实现为：