本技術(shù)涉及機(jī)器人四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體而言，涉及一種車身控制方法以及四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著智能移動機(jī)器人的發(fā)展，四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向技術(shù)逐漸成為提高機(jī)器人機(jī)動性和靈活性的重要技術(shù)之一。傳統(tǒng)的車身控制算法主要依賴于兩軸或四軸轉(zhuǎn)向，而四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過獨(dú)立控制每個車輪的轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)速，可以提供更高的轉(zhuǎn)向精度和更大的運(yùn)動靈活性，特別是在復(fù)雜的環(huán)境中，能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的運(yùn)動軌跡。

2、現(xiàn)有的四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)四輪的協(xié)調(diào)運(yùn)動，需要精確的控制算法來根據(jù)駕駛員輸入的信息，如方向盤轉(zhuǎn)角信息、運(yùn)動模式信息等，計算并分配每個車輪的轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)速，但駕駛員輸入的信息可能誤差較大且存在滯后性，使得控制算法根據(jù)駕駛員輸入的信息進(jìn)行計算可能會導(dǎo)致計算出的轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)速的結(jié)果誤差較大，從而導(dǎo)致四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)仍然存在四輪運(yùn)動協(xié)調(diào)性差、轉(zhuǎn)速不一致等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)的目的在于提供一種車身控制方法以及四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠根據(jù)機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動模式，實(shí)時調(diào)節(jié)四個車輪的轉(zhuǎn)向角度與轉(zhuǎn)速，保證機(jī)器人運(yùn)動的協(xié)調(diào)性與穩(wěn)定性。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種車身控制方法，機(jī)器人的每個車輪由一個行進(jìn)電機(jī)和一個轉(zhuǎn)向電機(jī)驅(qū)動，所述方法包括：

3、獲取為機(jī)器人設(shè)定的目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)包括目標(biāo)線速度和目標(biāo)角速度；

4、根據(jù)所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，并結(jié)合所述機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；其中，所述行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與所述目標(biāo)線速度呈正相關(guān)關(guān)系或所述行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與所述目標(biāo)角速度呈正相關(guān)關(guān)系；

5、根據(jù)每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，實(shí)時調(diào)整每個車輪的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向角度。

6、一種可選的實(shí)施例中，所述運(yùn)動模式包括直行模式、原地轉(zhuǎn)向模式和弧線行駛模式；

7、當(dāng)所述運(yùn)動模式為直行模式時，所述根據(jù)所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，并結(jié)合所述機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，包括：

8、根據(jù)所述目標(biāo)線速度，并結(jié)合所述機(jī)器人當(dāng)前的直行模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；其中，所述行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速是根據(jù)所述目標(biāo)線速度、減速比和車輪周長確定的，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度為0度；

9、當(dāng)所述運(yùn)動模式為原地轉(zhuǎn)向模式時，所述根據(jù)所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，并結(jié)合所述機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，包括：

10、根據(jù)所述目標(biāo)角速度，并結(jié)合所述機(jī)器人當(dāng)前的原地轉(zhuǎn)向模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；其中，所述行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速是根據(jù)所述目標(biāo)角速度、減速比、車輪周長和車輪對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)半徑確定的，車輪對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)半徑是根據(jù)機(jī)器人前后軸距和左右輪距確定的，且全部車輪對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)半徑相同，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度是根據(jù)機(jī)器人前后軸距和左右輪距確定的；

11、當(dāng)所述運(yùn)動模式為弧線行駛模式時，所述根據(jù)所述目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，并結(jié)合所述機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，包括：

12、根據(jù)所述目標(biāo)角速度和所述目標(biāo)線速度，并結(jié)合所述機(jī)器人當(dāng)前的弧線行駛模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度；其中，所述行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速是根據(jù)所述目標(biāo)角速度、減速比、車輪周長和車輪對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)半徑確定的，車輪對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)半徑是根據(jù)機(jī)器人前后軸距和左右輪距確定的，且位于同側(cè)的前車輪和后車輪對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)半徑相同，位于不同側(cè)的左車輪和右車輪對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)半徑不同，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度是根據(jù)機(jī)器人前后軸距和左右輪距確定的。

13、一種可選的實(shí)施例中，通過以下步驟實(shí)時調(diào)整每個車輪的轉(zhuǎn)速：

14、根據(jù)每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及獲取到的機(jī)器人每個車輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，確定每個車輪的轉(zhuǎn)速變化量；

15、根據(jù)每個車輪的轉(zhuǎn)速變化量以及預(yù)先為機(jī)器人設(shè)定的數(shù)據(jù)調(diào)整頻率，確定每個車輪的加速度或減速度；

16、按照確定出的每個車輪的加速度或減速度，實(shí)時調(diào)整每個車輪的轉(zhuǎn)速。

17、一種可選的實(shí)施例中，通過以下步驟實(shí)時調(diào)整每個車輪的轉(zhuǎn)向角度：

18、根據(jù)每個車輪對應(yīng)的轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度以及獲取到的機(jī)器人每個車輪的當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度，確定每個車輪的行程變化量；

19、建立所述行程變化量與車輪各個運(yùn)動階段之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，所述車輪各個運(yùn)動階段包括加速階段、勻速階段和減速階段；

20、根據(jù)所述行程變化量與車輪各個運(yùn)動階段之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，每個車輪分別在加速階段和減速階段的速度變化關(guān)系，以及車輪整個運(yùn)動階段的總時間，確定每個車輪在加速階段的加速度以及在減速階段的減速度；其中，車輪整個運(yùn)動階段的總時間為加速階段對應(yīng)的加速時間、勻速階段對應(yīng)的勻速時間和減速階段對應(yīng)的減速時間之和；

21、按照確定出的每個車輪在加速階段的加速度以及在減速階段的減速度，實(shí)時調(diào)整每個車輪的轉(zhuǎn)向角度。

22、一種可選的實(shí)施例中，所述方法還包括：

23、當(dāng)在所述直行模式與所述原地轉(zhuǎn)向模式之間進(jìn)行切換時，控制所述機(jī)器人按照第一切換策略進(jìn)行模式切換；

24、當(dāng)在所述直行模式與所述弧線行駛模式之間進(jìn)行切換時或在所述原地轉(zhuǎn)向模式與所述弧線行駛模式之間進(jìn)行切換時，控制所述機(jī)器人按照第二切換策略進(jìn)行模式切換；

25、其中，所述第一切換策略表征所述機(jī)器人先停止當(dāng)前運(yùn)動模式再進(jìn)入下一運(yùn)動模式，所述第二切換策略表征所述機(jī)器人從當(dāng)前運(yùn)動模式逐步切換至另一運(yùn)動模式。

26、一種可選的實(shí)施例中，所述第二切換策略包括：

27、根據(jù)所述目標(biāo)線速度和所述目標(biāo)角速度，確定所述機(jī)器人車輪對應(yīng)的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)半徑；

28、調(diào)整所述目標(biāo)旋轉(zhuǎn)半徑的半徑變化值，以改變所述目標(biāo)線速度和所述目標(biāo)角速度的變量值，以使所述機(jī)器人從當(dāng)前運(yùn)動模式逐步切換至另一運(yùn)動模式；其中，所述半徑變化值小于預(yù)先設(shè)定的半徑變化閾值。

29、一種可選的實(shí)施例中，所述方法還包括：

30、若檢測到所述機(jī)器人存在故障電機(jī)，則關(guān)閉所述故障電機(jī)，并控制余下電機(jī)按照指定工作策略進(jìn)行工作；所述故障電機(jī)指的是全部行進(jìn)電機(jī)和全部轉(zhuǎn)向電機(jī)中發(fā)生故障的至少一個電機(jī)，所述余下電機(jī)指的是全部行進(jìn)電機(jī)和全部轉(zhuǎn)向電機(jī)中除了所述故障電機(jī)之外的全部電機(jī)。

31、一種可選的實(shí)施例中，所述指定工作策略包括：

32、檢測所述故障電機(jī)是行進(jìn)電機(jī)還是轉(zhuǎn)向電機(jī)；

33、若所述故障電機(jī)為轉(zhuǎn)向電機(jī)，則鎖車報警，若所述故障電機(jī)為行進(jìn)電機(jī)，則判斷所述故障電機(jī)是前電機(jī)還是后電機(jī)；

34、若所述故障電機(jī)為后電機(jī)，則控制所述機(jī)器人切換至前驅(qū)模式，若所述故障電機(jī)為前電機(jī)，則控制所述機(jī)器人切換至后驅(qū)模式。

35、一種可選的實(shí)施例中，所述方法還包括：

36、若檢測到行進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速超出預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速范圍，或轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)向角度超出預(yù)設(shè)角度范圍，或車輪控制失效，則控制所述機(jī)器人自動進(jìn)入安全駕駛模式。

37、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：四個行進(jìn)電機(jī)、四個轉(zhuǎn)向電機(jī)以及主控板，所述四個行進(jìn)電機(jī)和所述四個轉(zhuǎn)向電機(jī)分別與所述主控板連接，所述四個行進(jìn)電機(jī)用于分別控制四個車輪行駛，所述四個轉(zhuǎn)向電機(jī)用于分別控制四個車輪轉(zhuǎn)向，所述主控板用于執(zhí)行如上所述的車身控制方法。

38、本技術(shù)實(shí)施例提供一種車身控制方法以及四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該方法包括：先獲取為機(jī)器人設(shè)定的目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)包括目標(biāo)線速度和目標(biāo)角速度；然后根據(jù)目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，并結(jié)合機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)線速度呈正相關(guān)關(guān)系或行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)角速度呈正相關(guān)關(guān)系；最后根據(jù)每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，實(shí)時調(diào)整每個車輪的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向角度。本技術(shù)實(shí)施例根據(jù)預(yù)先為機(jī)器人設(shè)定的目標(biāo)運(yùn)動參數(shù)，并結(jié)合機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動模式，確定每個車輪對應(yīng)的行進(jìn)電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度，以實(shí)時調(diào)整每個車輪的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向角度，這樣一來，可以保證機(jī)器人運(yùn)動的協(xié)調(diào)性與穩(wěn)定性。

39、為使本技術(shù)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。