[发明专利]智能运输小车及运动模型构建方法

权利要求书

1.一种智能运输小车，包括车架，其特征在于，在所述车架的内部一端固定设有蓄电池，在所述车架的底部固定设有底板，在所述车架的内部中间位置设有驱动轮，所述驱动轮的中轴设有同步带轮，所述同步带轮通过同步带与驱动电机的输出端连接，在所述驱动电机的一侧设有减速机；

在所述底板的上表面设有电机驱动器，在所述底板的外侧设有地标传感器，在所述底板的下方的四个直角位置分别设有减震万向轮，在所述底板的上表面设有微控制器以及磁导航传感器，所述磁导航传感器设于所述微控制器的一侧，在所述底板的自由末端设有红外传感器。

2.根据权利要求1所述的智能运输小车，其特征在于，在所述车架的外表面固定设有车架面板，所述驱动轮的直径大于所述减震万向轮的直径。

3.根据权利要求2所述的智能运输小车，其特征在于，所述减震万向轮包括左前减震万向轮，右前减震万向轮，左后减震万向轮以及右后减震万向轮，所述左前减震万向轮，所述右前减震万向轮，所述左后减震万向轮以及所述右后减震万向轮分别设于所述底板的四个直角位置；

所述驱动轮包括左驱动轮以及右驱动轮，所述左驱动轮以及所述右驱动轮设于所述车架的中间位置。

4.一种智能运输小车的运动模型构建方法，其特征在于，所述智能运输小车为如上述权利要求1至3任意一项所述的智能运输小车，所述方法包括如下步骤：

步骤一：分别根据左驱动轮的旋转半径以及右驱动轮的旋转半径，计算得到左驱动轮速度以及右驱动轮速度；

步骤二：根据所述左驱动轮速度以及所述右驱动轮速度计算得到小车旋转角速度，并根据所述小车旋转角速度计算得到小车速度；

步骤三：将所述小车速度沿X轴以及Y轴进行分解后进行积分，以得到小车角度以及小车位置坐标，通过控制角度偏差以及位置偏差控制所述智能运输小车进行运动。

5.根据权利要求4所述的一种智能运输小车的运动模型构建方法，其特征在于，所述智能运输小车在运动时，驱动轮旋转中心与小车旋转中心相同，在所述步骤一中，驱动轮旋转半径与小车旋转半径存在如下关系：

左驱动轮速度以及右驱动轮速度分别表示为：

其中，小车左驱动轮速度为V₁，右驱动轮速度为V₂，小车的旋转半径为R，小车旋转角速度为ω，左驱动轮与右驱动轮之间的距离为L，左驱动轮旋转半径为R₁，右驱动轮旋转半径为R₂。

6.根据权利要求5所述的一种智能运输小车的运动模型构建方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述小车旋转角速度表示为：

所述小车速度表示为：

V＝(V₁+V₂)/2

其中，小车运行速度为V。

7.根据权利要求6所述的一种智能运输小车的运动模型构建方法，其特征在于，在所述步骤三中，将所述小车速度沿X轴以及Y轴进行分解后进行积分的步骤表示为：

积分后可得：

其中，φ₀分别为小车初始时刻的角度，x₀、y₀为小车初始时刻的位置坐标，φ为小车的角度，x、y为小车的位置坐标，V_X，V_Y分别为小车X轴方向上的小车速度以及Y轴方向上的小车速度。

8.根据权利要求7所述的一种智能运输小车的运动模型构建方法，其特征在于，在所述步骤三中，通过控制角度偏差以及位置偏差控制所述智能运输小车进行运动的步骤表示为：

其中，小车的角度偏差为Δa，小车的位置偏差为Δe，Δt为时间差。

9.根据权利要求7所述的一种智能运输小车的运动模型构建方法，其特征在于，所述方法还包括：

对角度以及位置进行微分的公式表示为：

其中，dφ，de分别为角度微分值以及位置微分值，t为时间值。

10.根据权利要求9所述的一种智能运输小车的运动模型构建方法，其特征在于，对角度微分值以及位置微分值进行拉氏变换以确定得到运动模型，所述运动模型表示为：

其中，φ(s)表示小车运动时的实时角度，e(s)表示小车运动时的实时位置，S为小车所行驶的距离。