本發明專利技術涉及機械技術領域，尤其涉及一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法及系統，系統包括觸摸屏、手持式遙控操作單元、PLC控制器和交流伺服電機，觸摸屏通過以太網控制總線與PLC控制器相連，手持式遙控操作單元通過Modbus總線與PLC控制器相連，PLC控制器接收觸摸屏或手持式遙控操作單元發送的操作指令后通過交流伺服電機驅動全向車的麥克納姆輪繞任意點轉動。本發明專利技術可以將多個全向車聯動行駛旋轉，將多輛車拼接在一起，可以運輸面積大的貨物，提升了全向車的載荷；實現了多個全向車繞任意點定軸轉動，可以使得全向車按照各種曲線行駛，對柔性制造實現自動化提供了技術支持。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機械
，尤其涉及一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法及系統。
技術介紹
當前運輸貨物時當超出現有車輛額定載重時，或者運輸貨物面積較大單車不易運輸時，就需要投入更多的資金設計制造載重更大更長的車輛。如果將多輛車拼接在一起，可以運輸面積大的貨物，另外在一些特殊場合需要運輸平臺實現基于某個點定軸旋轉運動。麥克納姆輪(Mecanum Wheel)是一種全方位移動車輪，1973年由瑞士專利技術家Bengt Ilon在名為Mecanum的公司專利技術，可以實現任意自由方向移動。麥克納姆輪在車輪外環中固定與軸心成45°的自由滾子，這種設計，車輪旋轉時成45°排列的自由滾子與地面接觸，地面會給予車輪與轉軸夾45°的摩擦力，此摩擦力可分為X分量與Y分量，即由車輪的正反轉或停止，改變XY分量力的方向，可讓平臺做各種方式的移動。1975年，麥克納姆輪獲得美國專利，直接穩定自驅動車。1980年美國海軍買得該專利并進行軍事應用開發。1996年該專利失效后，美國及世界眾多大學、研究機構和公司進行應用開發和再專利技術，應用領域涉及全方位移動的叉車、搬運車、輪椅、彈藥運輸車、移動機器人等。基于麥克納姆輪的全方位移動機構可以實現繞任意點轉動，但是大多采用工控機，ARM，單片機實現控制輪子的旋轉速度和方向，組合實現運動平臺的前進、后退、左右橫向行駛、任意角度行駛等。然而使用工控機ARM或者單片機作為控制核心，開發周期較長，成本高。
技術實現思路
為克服上述現有技術的不足，本專利技術提供一種多輛全向車聯動行駛旋轉的基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法及系統。實現本專利技術目的的技術方案是：一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法，在平面內任意設定一點，PLC控制器驅動全向車的麥克納姆輪繞該點旋轉，全向車的麥克納姆輪轉動的角速度為：其中：w1為麥克納姆輪第一輪轉動的角速度，w2為麥克納姆輪第二輪轉動的角速度，w3為麥克納姆輪第三輪轉動的角速度，w4為麥克納姆輪第四輪轉動的角速度；麥克納姆輪第一輪的半徑、麥克納姆輪第二輪的半徑、麥克納姆輪第三輪的半徑和麥克納姆輪第四輪的半徑均為r；V為全向車的瞬時速度；θ為V與y軸的夾角；麥克納姆輪第一輪與麥克納姆輪第二輪的輪距為W1，麥克納姆輪第四輪與麥克納姆輪第三輪的輪距為W1；麥克納姆輪第一輪與麥克納姆輪第四輪的輪距為L1，麥克納姆輪第二輪與麥克納姆輪第三輪的輪距為L1；wZ為全向車繞自身中心旋轉的角速度。作為本專利技術的優化方案，全向車的瞬時速度V為：V＝wR1 公式2其中：w為全向車繞平面內任意設定的一點旋轉時的角速度；R1為全向車繞平面內任意設定的一點旋轉時的半徑。本專利技術還提供了一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制系統，用于使用上述基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法，包括觸摸屏、手持式遙控操作單元、PLC控制器和交流伺服電機，觸摸屏通過以太網控制總線與PLC控制器相連，手持式遙控操作單元通過Modbus總線與PLC控制器相連，PLC控制器接收觸摸屏或手持式遙控操作單元發送的操作指令后通過交流伺服電機驅動全向車的麥克納姆輪繞任意點轉動。作為本專利技術的優化方案，基于全向車繞任意點定軸轉動的控制系統還包括：安全控制單元，安全控制單元與PLC控制器相連接，安全控制單元為激光掃描器，激光掃描器進行270度的掃描，防止全向車繞任意點定軸轉動時碰撞物體。作為本專利技術的優化方案，激光掃描器內部設置有用于進行霧氣矯正的集成加熱器。作為本專利技術的優化方案，PLC控制器包括信息化接口單元，信息化接口單元包括Profibus DP接口、Profinet接口和以太網接口。本專利技術具有積極的效果：1)本專利技術可以將多個全向車聯動行駛旋轉，將多輛車拼接在一起，可以運輸面積大的貨物，提升了全向車的載荷；2)本專利技術實現了多個全向車繞任意點定軸轉動，可以使得全向車按照各種曲線行駛，對柔性制造實現自動化提供了技術支持；3)本專利技術使用PLC控制器，開發周期短，硬件成本低。附圖說明為了使本專利技術的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本專利技術作進一步詳細的說明：圖1為本專利技術全向車的示意圖；圖2本專利技術的全向車繞O2點旋轉的示意圖；圖3是基于全向車繞任意點定軸轉動的控制系統的結構框圖。其中：1、PLC控制器，2、觸摸屏，3、手持式遙控操作單元，4、交流伺服電機，51、麥克納姆輪第一輪，52、麥克納姆輪第二輪，53、麥克納姆輪第三輪，54、麥克納姆輪第四輪，6、安全控制單元。具體實施方式如圖1-2所示，本專利技術公開了一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法，該方法首先在平面內任意設定一點，PLC控制器1驅動全向車的麥克納姆輪繞該點旋轉，全向車的麥克納姆輪轉動的角速度為：其中：w1為麥克納姆輪第一輪51轉動的角速度，w2為麥克納姆輪第二輪52轉動的角速度，w3為麥克納姆輪第三輪53轉動的角速度，w4為麥克納姆輪第四輪54轉動的角速度；麥克納姆輪第一輪51的半徑、麥克納姆輪第二輪52的半徑、麥克納姆輪第三輪53的半徑和麥克納姆輪第四輪54的半徑均為r；V為全向車的瞬時速度；θ為V與y軸的夾角；麥克納姆輪第一輪51與麥克納姆輪第二輪52的輪距為W1，麥克納姆輪第四輪54與麥克納姆輪第三輪53的輪距為W1；麥克納姆輪第一輪51與麥克納姆輪第四輪54的輪距為L1，麥克納姆輪第二輪52與麥克納姆輪第三輪53的輪距為L1；wZ為全向車繞自身中心旋轉的角速度。另外：全向車的瞬時速度V為：V＝wR1 公式2其中：w為全向車繞平面內任意設定的一點旋轉時的角速度；R1為全向車繞平面內任意設定的一點旋轉時的半徑。即圖2中O2與O1的距離，當全向車繞任意點定軸轉動時，需要預先設定w和wZ。同理如果已知w1、w2、w3和w4利用公式1和公式2也可與推導出全向車的瞬時速度V和全向車繞平面內任意設定的一點旋轉時的角速度w。如圖3所示，一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制系統，用于上述的基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法，該系統包括觸摸屏2、手持式遙控操作單元3、PLC控制器1和交流伺服電機4，觸摸屏2通過以太網控制總線與PLC控制器1相連，手持式遙控操作單元3通過Modbus總線與PLC控制器1相連，PLC控制器1接收觸摸屏2或手持式遙控操作單元3發送的操作指令后通過交流伺服電機4驅動全向車的麥克納姆輪繞任意點轉動。其中，PLC控制器1通過發送脈沖控制交流伺服電機4實現全向車的移動。通過在觸摸屏2在平面內任意設定一點，實現全向車繞該點的旋轉，觸摸屏2主要實現速度的設定、路線的規劃等。基于全向車繞任意點定軸轉動的控制系統還包括：安全控制單元6，安全控制單元6與PLC控制器1相連接，安全控制單元6為激光掃描器，激光掃描器進行270度的掃描，防止全向車繞任意點定軸轉動時碰撞物體。激光掃描器內部設置有用于進行霧氣矯正的集成加熱器。其中，激光掃描器應用多次回波檢測技術，另外配備了集成加熱器進行霧氣矯正，即使在惡劣的環境下，也能準確的進行測量，激光掃描器將測量的結果傳輸給PLC控制器1，PLC控制器1根據激光掃描器的測量結果控制麥克納姆輪第一輪51、麥克納姆輪第二輪52、麥克納姆輪第三輪53和麥克納姆輪第四輪54進行相應的移動。另外PLC控制器1還包括信息化接口單元，信本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法，其特征在于：在平面內任意設定一點，PLC控制器(1)驅動全向車的麥克納姆輪繞該點旋轉，全向車的麥克納姆輪轉動的角速度為：其中：w1為麥克納姆輪第一輪(51)轉動的角速度，w2為麥克納姆輪第二輪(52)轉動的角速度，w3為麥克納姆輪第三輪(53)轉動的角速度，w4為麥克納姆輪第四輪(54)轉動的角速度；麥克納姆輪第一輪(51)的半徑、麥克納姆輪第二輪(52)的半徑、麥克納姆輪第三輪(53)的半徑和麥克納姆輪第四輪(54)的半徑均為r；V為全向車的瞬時速度；θ為V與y軸的夾角；麥克納姆輪第一輪(51)與麥克納姆輪第二輪(52)的輪距為W1，麥克納姆輪第四輪(54)與麥克納姆輪第三輪(53)的輪距為W1；麥克納姆輪第一輪(51)與麥克納姆輪第四輪(54)的輪距為L1，麥克納姆輪第二輪(52)與麥克納姆輪第三輪(53)的輪距為L1；wZ為全向車繞自身中心旋轉的角速度。
【技術特征摘要】
1.一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法，其特征在于：在平面內任意設定一點，PLC控制器(1)驅動全向車的麥克納姆輪繞該點旋轉，全向車的麥克納姆輪轉動的角速度為：其中：w1為麥克納姆輪第一輪(51)轉動的角速度，w2為麥克納姆輪第二輪(52)轉動的角速度，w3為麥克納姆輪第三輪(53)轉動的角速度，w4為麥克納姆輪第四輪(54)轉動的角速度；麥克納姆輪第一輪(51)的半徑、麥克納姆輪第二輪(52)的半徑、麥克納姆輪第三輪(53)的半徑和麥克納姆輪第四輪(54)的半徑均為r；V為全向車的瞬時速度；θ為V與y軸的夾角；麥克納姆輪第一輪(51)與麥克納姆輪第二輪(52)的輪距為W1，麥克納姆輪第四輪(54)與麥克納姆輪第三輪(53)的輪距為W1；麥克納姆輪第一輪(51)與麥克納姆輪第四輪(54)的輪距為L1，麥克納姆輪第二輪(52)與麥克納姆輪第三輪(53)的輪距為L1；wZ為全向車繞自身中心旋轉的角速度。2.根據權利要求1所述的一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制方法，其特征在于：全向車的瞬時速度V為： V＝wR1 公式2其中：w為全向車繞平面內任意設定的一點旋轉時的角速度；R1為全向車繞平面內任意設定的一點旋轉時的半徑。3.一種基于全向車繞任意點定軸轉動的控制系統，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李興寶，張戰，阮寧，尹立松，王珠瑋，
申請(專利權)人：深圳市勁拓自動化設備股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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