[发明专利]一种伺服模组式全方位驱动机构、方法及自动引导车

权利要求书

1.一种伺服模组式全方位驱动机构，其特征在于，所述驱动机构包括：编码器安装架（1）、转轴编码器（2）、连接轴架（3）、线槽（4）、伺服模组、回转套、驱动轮（9）、驱动轮编码器，所述伺服模组包括模组电机（7）、电机连接板（8）；所述模组电机（7）数量为两个；

所述伺服模组包括两个彼此独立的动力输出轴，两个动力输出轴彼此之间为共轴线、反向设置，并且两个动力输出轴的轴线水平设置；

所述驱动轮（9）数量为两个，两个所述驱动轮（9）分别固定连接于所述动力输出轴，所述伺服模组能够控制两个所述驱动轮（9）中的任意一个正向或反向旋转，或者，同时控制两个所述驱动轮（9）正向或反向旋转，或者，同时控制两个所述驱动轮（9）彼此相反方向旋转；

所述回转套包括回转套上部（5）、回转套下部（6）；

所述回转套上部（5）内部形成圆柱形空腔，所述回转套上部（5）的上表面具有圆形开口，所述圆形开口与所述圆柱形空腔形成圆环状台阶；

所述回转套下部（6）具有圆形镂空部，所述圆形镂空部的直径与所述回转套上部（5）的圆形开口的直径相等；

所述回转套上部（5）固定安装在所述回转套下部（6）的上表面，所述圆柱形空腔与所述圆形镂空部对齐设置；

所述伺服模组安装在所述圆柱形空腔中，两个所述驱动轮（9）的下部能够向下凸出于所述回转套下部（6）的下表面；

所述伺服模组和两个所述驱动轮（9）能够在所述圆柱形空腔内，以所述圆柱形空腔的竖直中轴线为转轴转动；

两个所述模组电机（7）的电机输出轴彼此反向设置，并且分别动力连接于两个动力输出轴；

所述电机连接板（8）数量为两个，两个所述模组电机（7）的一侧均固定于一个电机连接板（8）上，两个所述模组电机（7）的另外相对一侧均固定于另一个电机连接板（8）上；

所述驱动机构还包括：支撑滚轮（11）；

所述支撑滚轮（11）数量为两个，两个所述支撑滚轮（11）分别安装在两个所述电机连接板（8）外侧；

两个所述支撑滚轮的轮轴的轴线彼此重合；

两个所述支撑滚轮的外侧与所述回转套下部（6）的上表面和所述回转套上部（5）的圆环状台阶的下表面相切，两个所述支撑滚轮能够在所述回转套下部（6）的上表面和所述圆环状台阶的下表面之间滚动；

所述驱动机构还包括：限位轮支架（10）、限位滚轮（12）；

所述限位轮支架（10）的数量为四个，四个所述限位轮支架（10）水平共面安装在所述伺服模组的定位安装槽中，且分别位于两个所述驱动轮所在侧面的两端；

所述限位滚轮（12）的数量为四个，分别安装在四个所述限位轮支架（10）上，四个所述限位滚轮（12）的轮轴均竖直设置，并且每个所述限位滚轮（12）的外侧均与所述回转套下部（6）的所述圆形镂空部内壁相切，四个所述限位滚轮（12）能够在所述圆形镂空部内壁滚动；

所述编码器安装架（1）大体上为一字型，其两端固定安装在所述回转套上部（5）的上表面的凹槽中；

所述转轴编码器（2）安装在所述编码器安装架（1）的中心位置上，所述转轴编码器（2）上的弹簧片支架与编码器安装架（1）固定连接；

所述连接轴架（3）的轴端插入到所述转轴编码器（2）的中心孔中，所述连接轴架（3）的末端安装到所述伺服模组上表面的安装孔中，所述连接轴架（3）与所述伺服模组固定连接；

所述线槽（4）大体上成空心圆环状，其围绕所述连接轴架（3）设置，用于容纳所述伺服模组的线束；

所述伺服模组还包括调速模块（20），用于对所述模组电机（7）进行速度控制；

所述调速模块（20）包括模数单元(21)、控制单元(22)、转换单元(23)、隔离单元(24);

所述模数单元（21）接收来自所述驱动轮编码器的模拟脉冲速度信号，将其转为数字速度信号发送给所述控制单元（22）；

所述控制单元（22）接收来自所述模数单元（21）发送的数字速度信号，并将该数字速度信号转换为自动引导车的实时行驶速度，再将所述实时行驶速度与速度阈值信号进行比较运算，得到可变频率和占空比的PWM控制速度信号，所述控制单元（22）输出所述PWM控制速度信号到所述转换单元（23）；

所述转换单元（23）对所述PWM控制速度信号进行变压调节，将所述PWM控制速度信号的电压值适配为模组电机（7）的电机驱动器所匹配的信号电压值，并输出适配后的PWM速度调制信号给所述隔离单元（24）；

所述隔离单元（24）为光电耦合隔离电路或者磁电耦合隔离电路，用于将所述转换单元（23）输出的所述PWM速度调制信号进行光电隔离或磁电隔离，隔离来自模组电机（7）的电机驱动器的信号干扰，并输出隔离后的PWM速度调制信号，再将所述隔离后的PWM速度调制信号发送给所述模组电机（7）的电机驱动器，用于控制所述模组电机（7）的转动速度;

所述两个所述模组电机（7）并列设置，均为无中线三相星接无刷伺服电机，包括逆变电路以及a、b、c共三相绕组，还设置有电流检测装置和电机电压调节装置；

所述电流检测装置输出检测电压，所述检测电压正比于流入所述模组电机（7）绕线同名端的电流之和，所述检测电压输出给所述模组电机（7）的电机驱动器，用于将所述模组电机（7）的转矩反馈给所述电机驱动器；

所述电机电压调节装置控制电机逆变电路两端电压的调节系数D，具体过程为：

由下列方程

可知，所述模组电机（7）各相电流变化率分别为

为了满足

从而抑制所述模组电机（7）的力矩脉动，所述电机电压调节装置控制电机逆变电路两端电压的调节系数D=4E/V；

各公式中，L、M 分别为每个绕组的自感和互感；R为每个绕组的电阻；、、分别为a、b、c相的反电动势，；为电机中性点的电压；、、分别表示每相绕组的电流；V表示电机输入直流电压，D表示调节系数，为所述电机逆变电路两端电压，；

两个动力输出轴位于两个所述模组电机之间的位置；

两个所述模组电机（7）的电机输出轴各自通过一个动力传递机构与所述动力输出轴动力连接；

所述动力传递机构包括安装在电机输出轴和动力输出轴的齿轮以及与所述齿轮啮合的传动齿带，或者，所述动力传递机构包括安装在电机输出轴和动力输出轴的齿轮和与所述齿轮彼此啮合的齿轮组。