[发明专利]一种双轮差速驱动电动搬运车的手柄控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种双轮差速驱动电动搬运车的手柄控制方法及系统，通过转向电位计信号和加速器信号控制两个差速驱动轮转速，具体地通过转向电位计信号预设运动轨迹的曲率半径，进而反算两个差速轮的转速比，最后通过加速器信号以及曲率半径算出两个差速轮的具体转速，这种方案相对与传统的方案来说逻辑上更加简单，而且可以用控制单舵轮的手柄简单改造便投入使用，学习成本低。

技术领域

本发明涉及差速驱动技术领域，具体涉及一种双轮差速驱动电动搬运车的手柄控制方法及系统。

背景技术

差速驱动方式是一种常见的移动驱动方式，这种驱动方式通过对两侧驱动电机的转速差的控制，实现搬运车的直线前进、直线后退、原地左转、原地右转以及行进中转向等行为。目前搬运车在复杂环境中的移动还离不开人的参与。用操纵杆控制搬运车的移动是一种常用的人机交互控制方式。操纵杆(也称为摇杆或控制杆)是一种常见的人机交互设备。操纵杆手柄的操作区相当于一个二维平面，可以输出二维坐标；而地面搬运车相当于在平面上移动，因而操纵杆也常被用于交互控制搬运车的移动。为了用操纵杆控制搬运车，必须建立操纵杆与搬运车之间的映射关系。

用操纵杆控制搬运车的传统方法有两种，各有其优缺点。一种是将操纵杆手柄的偏移量(相对初始的中心位置)作为一个矢量，其方向对应搬运车移动的方向，其偏移量对应搬运车移动的速度；然后由搬运车的控制器将速度矢量按搬运车自身的控制律进行分解，转化成对应驱动电机的转速进行控制。缺点是存在一些奇异位置，并且不能实现转弯半径的无缝变化。另一种是将操纵杆的偏移量(相对初始的中心位置)映射为搬运车当前的位置(或位置增量)，再由搬运车的控制器按预先设定的控制律控制搬运车移动实现位置的变化。传统用操纵杆控制搬运车的映射方法，离不开和搬运车预先设定的控制律相结合，因而在交互控制时总会存在奇异位置或控制时受到局限。

目前常见的电动搬运车都是单舵轮驱动，其手柄控制方案一般都是通过转向电位计信号控制驱动轮的转向角度，同时通过加速器信号控制驱动轮的转速，从而控制车体的运动趋势。而对于双轮差速驱动结构底盘来说，虽然可以通过左右两轮转速控制车体的运动趋势，但左右两轮速与转向电位计信号以及加速器信号的逻辑关系远比单舵轮驱动方案复杂。

发明内容

本发明的发明目的在于提出一种通过转向电位计信号和加速器信号控制两个差速轮转速的控制方案，从而实现可以像单舵轮电动搬运车一样通过操作手柄控制双轮差速驱动搬运车运动的功能。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种双轮差速驱动电动搬运车的手柄控制方法，包括以下步骤：S1根据车体型号，确定两驱动轮轴线的距离值，确定理论上的虚拟轮的位置及该虚拟轮到两驱动轮轴线的距离值，确定转向信号临界值及虚拟轮的实时转向角的最大值，确定加速信号临界值及两驱动轮平均速度的最大值；S2根据加速器的实时加速信号，结合加速信号临界值和两驱动轮实时平均速度的最大值，得出两驱动轮的实时平均速度；S3根据转向电位计的实时转向信号，结合转向信号临界值及虚拟轮的实时转向角的最大值，得出虚拟轮的实时转向角；S4根据虚拟轮的实时转向角，结合虚拟轮到两驱动轮轴线的距离值，得出实时虚拟运动轨迹的曲率半径；S5根据实时虚拟运动轨迹的曲率半径、虚拟轮的实时转向角和两驱动轮的实时平均速度，结合两驱动轮之间的距离值，得出两驱动轮分别所需的实时转速，并将相应的实时转速信号传递给两驱动轮的驱动器。本方案通过先虚拟出一个在单舵轮模式下需要的虚拟轮,再通过虚拟轮与实际驱动轮之间的位置关系和理论上虚拟轮的角度和状态,算出两实际驱动轮具体情况下需要的转速,具体地,通过转向电位计信号算出预设运动轨迹的曲率半径，然后反算两个差速轮的转速比过加速器信号以及曲率半径反算两个差速轮的具体转速，进而通过转向电位计信号和加速器信号来控制两个差速驱动轮的转速，这种方案相对与现有的方案来说逻辑上更加简单，而且可以用控制单舵轮的手柄简单改造，便可以投入使用，学习成本低。

进一步地，测量加速器的实时加速信号为U_s；转向电位计产生的加速信号临界值为U_smax，两实际驱动轮的实时平均速度为V，计算实时平均速度V时采用的算法式为：