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      一種球形機器人的三輪轉(zhuǎn)體內(nèi)驅(qū)動方法與流程

      文檔序號:11078866閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種球形機器人的三輪轉(zhuǎn)體內(nèi)驅(qū)動方法,其特征在于:所述球形機器人包括球形外殼(3),以及均設(shè)在球形外殼(3)內(nèi)且從上到下依次固定連接的探測器支架(4)、探測器(2)、電路模塊(5)、支撐板(6)、電池倉(7)和驅(qū)動裝置,所述探測器支架(4)上設(shè)有牛眼輪,所述牛眼輪朝上并與球形外殼(3)內(nèi)壁滑動接觸;

      所述驅(qū)動裝置有三個且分布于同一水平面上,所述三個驅(qū)動裝置在同一水平面上的連線組成一個等邊三角形,所述每一個驅(qū)動裝置均包括與球形外殼(3)內(nèi)壁滑動接觸的麥克納姆輪(8)和固定在麥克納姆輪(8)內(nèi)側(cè)用于驅(qū)動麥克納姆輪(8)運動的驅(qū)動電機(1),所述三個麥克納姆輪(8)分別通過三根互成90°角的驅(qū)動桿與支撐板(6)下側(cè)面固定連接,所述所有驅(qū)動電機(1)均與電路模塊(5)信號連接;

      所述電池倉(7)有兩個并對稱固定在支撐板(6)下側(cè)面兩端,所述兩個電池倉(7)與支撐板(6)組合后的重心位于球形外殼(3)球心的正下方,所述每個電池倉(7)內(nèi)均設(shè)有電池組,所述電池組分別與電路模塊(5)和所有驅(qū)動電機(1)電連接;

      所述探測器(2)包括集成CZT探測器和IMU慣性導(dǎo)航系統(tǒng),所述集成CZT探測器通過電壓模塊與電池組電連接,所述集成CZT探測器和IMU慣性導(dǎo)航系統(tǒng)均與電路模塊(5),所述電池組分別與集成CZT探測器和IMU慣性導(dǎo)航系統(tǒng)電連接;

      所述驅(qū)動方法包括以下步驟:

      a、通過無線方式接收指定到達(dá)的目標(biāo)位置坐標(biāo),并獲取球形機器人球心與目標(biāo)位置的目標(biāo)參數(shù)(D,θ),其中,D為球形機器人球心到目標(biāo)位置的水平連線距離,設(shè)置三個麥克納姆輪中的任意一個為球形機器人頭朝向輪,用1號輪表示,其余兩個輪以1號輪為參照按逆時針方向依次用2號輪和3號輪表示,θ為球形機器人球心和目標(biāo)位置的水平連線與1號輪沿球形機器人外側(cè)面所指向的方向之間的夾角;

      b、獲取到目標(biāo)參數(shù)后,通過電路模塊控制相應(yīng)的驅(qū)動電機啟動1號輪、2號輪和3號輪運行,使1號輪、2號輪和3號輪以同向且相同的角速度ω運動,此時球形機器人以3ω的角速度原地轉(zhuǎn)動;

      c、探測器中IMU慣導(dǎo)系統(tǒng)的陀螺儀積分得到球形機器人轉(zhuǎn)動角度并傳送至電路模塊,當(dāng)電路模塊接收到球形機器人轉(zhuǎn)動角度等于θ時,控制相應(yīng)的驅(qū)動電機使1號輪、2號輪和3號輪同時停止運行,此時1號輪正對目標(biāo)位置;

      d、通過電路模塊控制相應(yīng)的驅(qū)動電機啟動2號輪和3號輪分別以ω2和ω3的角速度運行,ω2和ω3大小相等且方向相反,同時1號輪作為從動輪運行,并且運行速度與2號輪或3號輪在1號輪所指方向的分速度相同,此時球形機器人正對目標(biāo)位置直線滾動運行;

      e、探測器中IMU慣導(dǎo)系統(tǒng)的速度信息融合二重積分得到球形機器人直線滾動距離并傳送至電路模塊,當(dāng)電路模塊接收到球形機器人直線滾動距離等于D時,控制相應(yīng)的驅(qū)動電機使1號輪、2號輪和3號輪同時停止運行,此時球形機器人到達(dá)目標(biāo)位置。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種球形機器人的三輪轉(zhuǎn)體內(nèi)驅(qū)動方法,其特征在于:所述電路模塊(5)包括位于上層的數(shù)據(jù)采集芯片、位于中層的主控制電路芯片、以及位于下層的電池管理芯片和電機驅(qū)動芯片,所述主控制電路芯片與數(shù)據(jù)采集芯片串口通信連接,所述主控制電路芯片分別與電池管理芯片和電機驅(qū)動芯片均通過I/O接口連接,所述數(shù)據(jù)采集芯片和主控制電路芯片均通過電壓模塊與電池組電連接,所述電池管理芯片和電機驅(qū)動芯片均與電池組電連接;所述電機驅(qū)動芯片與所有驅(qū)動電機(1)均采用信號連接,所述集成CZT探測器與數(shù)據(jù)采集芯片通過串口接口通信連接,所述IMU慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集芯片通過SPI接口通信連接。

      3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種球形機器人的三輪轉(zhuǎn)體內(nèi)驅(qū)動方法,其特征在于:所述主控制電路芯片的型號為STM32F407,所述數(shù)據(jù)采集芯片的型號為Altera Cyclone II,所述電機驅(qū)動芯片的型號為ULN2003a,所述電池管理芯片的型號為BQ27x00。

      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種球形機器人的三輪轉(zhuǎn)體內(nèi)驅(qū)動方法,其特征在于:所述IMU慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為型號為ST LSM9DS0的芯片。

      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種球形機器人的三輪轉(zhuǎn)體內(nèi)驅(qū)動方法,其特征在于:所述電池組為18650型鋰電池。

      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種球形機器人的三輪轉(zhuǎn)體內(nèi)驅(qū)動方法,其特征在于:所述電壓模塊為12V-5V電壓模塊。

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