阅读说明：本技术 转向驱动桥、自动导引车及基于转向驱动桥的控制方法 (Steering drive axle, automatic guided vehicle and control method based on steering drive axle ) 是由 蔡虎 程喜臣 刘少欣 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于转向驱动桥领域,具体涉及一种转向驱动桥、自动引导车及基于转向驱动桥的控制方法。所述使用方法是将上述的转向驱动桥安装在导引车上,采用远端的液压控制系统控制转向驱动桥上的转向油缸的伸长或缩短,拉动相应的转向节臂运动,进而拉动相应的转向节旋转,实现导引车的自动转向功能。本发明的转向驱动桥使用了两套转向油缸,第一转向油缸驱动第一转向节旋转,第二转向油缸驱动第二转向节旋转；两个转向油缸工作时通过液压控制系统给定的伸长或缩短量运动,互不干涉；第一半轴/第二半轴的安装误差、磨损等引起的运转精度对第二半轴/第一半轴无影响。(The invention belongs to the field of steering drive axles, and particularly relates to a steering drive axle, an automatic guided vehicle and a control method based on the steering drive axle. The use method is that the steering drive axle is arranged on the guide vehicle, the remote hydraulic control system is adopted to control the extension or the shortening of the steering oil cylinder on the steering drive axle, the corresponding steering knuckle arm is pulled to move, and then the corresponding steering knuckle is pulled to rotate, so that the automatic steering function of the guide vehicle is realized. The steering drive axle of the invention uses two sets of steering oil cylinders, the first steering oil cylinder drives the first steering knuckle to rotate, and the second steering oil cylinder drives the second steering knuckle to rotate; when the two steering oil cylinders work, the two steering oil cylinders move by the given extension or shortening amount of the hydraulic control system without mutual interference; the running accuracy caused by mounting error, wear, etc. of the first half shaft/second half shaft has no influence on the second half shaft/first half shaft.)

转向驱动桥、自动导引车及基于转向驱动桥的控制方法

技术领域

本发明属于转向驱动桥领域，具体涉及一种转向驱动桥、自动引导车及基于转向驱动桥的控制方法。

背景技术

自动导引车在仓储、物流等行业应用广泛。相比传统叉车等转运工具，自动导引车实现了自动化运行，工作效率高，已经逐渐成为现代化企业不可缺少的组成部分。转向系统是自动导引车上的关键系统之一，转向系统的可靠性直接影响自动导引车的工作性能。自动导引车转向时，应响应迅速、转向角度可控、转向速度可控、转向平稳。目前自动导引车的转向系统多搭配聚氨酯胶轮使用，对恶劣环境的适用性较差。

目前常用的自动导引车转向系统结构各异，尚无一种安全可靠的自动导引车专用转向系统得到规模化应用。使用舵轮转向在自动导引车行业中得到了一定的应用，但舵轮路面适应能力差，负载能力差，同时由于其机构集成化程度较高，修理不便，互换性差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种转向驱动桥、自动引导车及基于转向驱动桥的控制方法。所述转向驱动桥包含两个转向油缸，两个转向油缸独立工作和拆装，互不干涉，通过调节转向油缸的伸长与缩短量，实现转向驱动桥中转向节的大角度转向。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种转向驱动桥，所述转向驱动桥包括：

第一转向节、第一角度编码器、第一悬架系统安装座、第一转向节臂、第一转向油缸、第一位移传感器、第二转向节、第二角度编码器、第二悬架系统安装座、第二转向节臂、第二转向油缸、第二位移传感器；

驱动电机，用于提供动力；

减速器；

转向驱动桥桥壳；

所述转向驱动桥桥壳包括顺序设置的第一半轴、差速器和第二半轴；

所述第一转向节、第一角度编码器和第一悬架系统安装座按顺序设置在所述第一半轴上，且所述第一转向节与第一角度编码器连接；

所述第二转向节、第二角度编码器和第二悬架系统安装座按顺序设置在所述第二半轴上，且所述第二转向节与第二角度编码器连接；

两个转向节之间、两个角度编码器之间和两个悬架系统安装座之间均以所述差速器为中心对称设置；

所述第一转向节臂一端与所述第一转向节连接，另一端与所述第一转向油缸连接；

所述第二转向节臂一端与所述第二转向节连接，另一端与所述第二转向油缸连接；

所述第一转向油缸和第二转向油缸分别与所述第一半轴和第二半轴连接；

所述第一位移传感器设置在所述第一转向油缸上；

所述第二位移传感器设置在所述第二转向油缸上；

所述驱动电机、减速器和差速器依次连接，所述减速器对所述驱动电机提供的动力进行减速増扭后传递到差速器和两个半轴上。

进一步地，所述第一转向油缸通过关节轴承与所述第一半轴连接。

进一步地，所述第二转向油缸通过关节轴承与所述第二半轴连接。

进一步地，所述第一转向节臂通过关节轴承与所述第一转向节连接。

进一步地，所述第二转向节臂通过关节轴承与所述第二转向节连接。

进一步地，所述第一转向节通过主销与所述第一半轴连接。

进一步地，所述第二转向节通过主销与所述第二半轴连接。

进一步地，所述转向驱动桥配合轮胎、钢板弹簧等使用，承载能力强，对恶劣环境的适应性好。

本发明的另一目的在于提供一种基于转向驱动桥的控制方法，所述使用方法是将上述的转向驱动桥安装在导引车上，采用远端的液压控制系统控制转向驱动桥上的转向油缸的伸长或缩短，拉动相应的转向节臂运动，进而拉动相应的转向节旋转，实现导引车的自动转向功能。

进一步地，所述使用方法具体包括以下步骤：

S1，将所述转向驱动桥安装在自动导引车上；

S2，将包含伸长量及相应的转向角度、实时转动角度和目标转向角度的差值、缩短量及相应的转向角度的阿克曼转向定律计算表输入远端的液压控制系统；

S3，在所述第一半轴上，第一转向油缸根据所述液压控制系统提供的第一目标转向角度伸长或缩短，拉动第一转向节臂运动，进而带动相应的所述第一转向节转动；

S4，所述第一位移传感器实时向所述液压控制系统反馈所述第一转向油缸的第一实时伸长量/缩短量；第一角度编码器实时向所述液压控制系统反馈所述第一转向节的第一实时转动角度，当所述第一实时转动角度转动至所述第一目标转向角度时、或当所述第一实时转动角度和第一目标转向角度之间的角度差不大于所述差值时，所述液压控制系统控制所述第一转向油缸停止伸长或缩短；

S5，在所述第二半轴上，所述液压控制系统提供的第二目标转向角度，重复与S3～S4相同的操作，相应得到的是第二实时转动角度；实现自动导引车的转向功能。

进一步地，所述差值需依据阿克曼转向定律计算确定。

进一步地，所述角度差通过第一角度编码器或第二角度编码器进行计算。

进一步地，对所述第一实时伸长量/缩短量和第一实时转动角度的控制为闭环控制；对第二实时伸长量/缩短量和第二实时转动角度的控制也为闭环控制。

进一步地，所述闭环控制可以使线性位移传感器位移伸长量与角度传感器角度值互相验证，确保内外转角到达指定值。

进一步地，根据所述转向驱动桥的结构，所述第一实时伸长量/缩短量与第一实时转动角度为线性关系，所述第二实时伸长量/缩短量与第二实时转动角度也为线性关系。

进一步地，所述自动导引车转向时，根据转向驱动桥结构及阿克曼运动学模型，所述第一转向油缸和所述第二转向油缸的伸长量或缩短量为线性关系。

本发明的又一目的在于提供一种自动导引车，所述自动导引车包括上述的转向驱动桥，所述转向驱动桥设置在引导车上。

进一步地，所述转向驱动桥作为所述自动导引车的前桥或后桥，可移植性强。

进一步地，所述转向驱动桥个数为两个，分别作为所述自动导引车的前桥和后桥。

本发明具有如下有益技术效果：

(1)本发明的转向驱动桥使用了两套转向油缸，第一转向油缸驱动第一转向节旋转，第二转向油缸驱动第二转向节旋转；两个转向油缸工作时通过液压控制系统给定的伸长或缩短量运动，互不干涉；第一半轴/第二半轴的安装误差、磨损等引起的运转精度对第二半轴/第一半轴无影响。

(2)本发明的转向驱动桥通过调节转向油缸的伸长与缩短量，实现转向节大角度转向。

(3)本发明的转向驱动桥结构稳定，同时互换性好。结合轮胎、钢板弹簧使用时承载能力强，对路面等环境适应性好。

(4)本发明的转向驱动桥的结构既可以作为自动导引车的前桥使用，也可以作为后桥使用，可移植性强。

(5)本发明的转向驱动桥使用液压油缸作为动力源进行驱动，转向平稳可靠，转向节能够实现大角度旋转。

(6)本发明的转向驱动桥使用了位移传感器、角度编码器对自动导引车进行实时闭环控制，控制精度较高。

附图说明

图1为本发明实施例中一种转向驱动桥的主视结构示意图。

图2为本发明实施例中一种转向驱动桥的俯视结构示意图。

图3为本发明实施例中一种基于转向驱动桥的控制方法的流程示意图。

附图标记说明：1-第一转向节；2-第一角度编码器；3-第一悬架系统安装座；4-驱动电机；5-减速器；6-转向驱动桥桥壳，61-第一半轴，62-差速器，63-第二半轴；7-第二悬架系统安装座；8-第二角度编码器；9-第二转向节；10-第二转向节臂；11-第二转向油缸；12-第二位移传感器；13-第一位移传感器；14-第一转向油缸；15-第一转向节臂。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效教学方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

参考图1，本实施例提供一种转向驱动桥，所述转向驱动桥包括：

第一转向节1、第一角度编码器2、第一悬架系统安装座3、第一转向节1臂、第一转向油缸14、第一位移传感器13、第二转向节9、第二角度编码器8、第二悬架系统安装座7、第二转向节臂10、第二转向油缸11、第二位移传感器12；

驱动电机4，用于提供动力；

减速器5；

转向驱动桥桥壳6；

所述转向驱动桥桥壳6包括顺序设置的第一半轴61、差速器62和第二半轴63；

所述第一转向节1、第一角度编码器2和第一悬架系统安装座3按顺序设置在所述第一半轴61上，且所述第一转向节1与第一角度编码器2连接；

所述第二转向节9、第二角度编码器8和第二悬架系统安装座7按顺序设置在所述第二半轴63上，且所述第二转向节9与第二角度编码器8连接；

两个转向节之间、两个角度编码器之间和两个悬架系统安装座之间均以所述差速器62为中心对称设置；

所述第一转向节臂15一端与所述第一转向节1连接，另一端与所述第一转向油缸14连接；

所述第二转向节臂10一端与所述第二转向节9连接，另一端与所述第二转向油缸11连接；

所述第一转向油缸14和第二转向油缸11分别与所述第一半轴61和第二半轴63连接；

所述第一位移传感器13设置在所述第一转向油缸14上；

所述第二位移传感器12设置在所述第二转向油缸11上；

所述驱动电机4、减速器5和差速器62依次连接，所述减速器5对所述驱动电机4提供的动力进行减速増扭后传递到差速器62和两个半轴上。

在本实施例中，所述第一转向油缸14通过关节轴承与所述第一半轴61连接。

在本实施例中，所述第二转向油缸11通过关节轴承与所述第二半轴63连接。

进一步地，所述第一转向节臂15通过关节轴承与所述第一转向节1连接。

在本实施例中，所述第二转向节臂10通过关节轴承与所述第二转向节9连接。

在本实施例中，所述第一转向节1通过主销与所述第一半轴61连接。

在本实施例中，所述第二转向节9通过主销与所述第二半轴63连接。

在本实施例中，所述转向驱动桥配合轮胎、钢板弹簧等使用，承载能力强，对恶劣环境的适应性好。

在本实施例中，还一种基于转向驱动桥的控制方法，所述使用方法是将上述的转向驱动桥安装在导引车上，采用远端的液压控制系统控制转向驱动桥上的转向油缸的伸长或缩短，拉动相应的转向节臂运动，进而拉动相应的转向节旋转，实现导引车的自动转向功能。

在本实施例中，所述使用方法具体包括以下步骤：

S1，将所述转向驱动桥安装在自动导引车上；

S2，将包含伸长量及相应的转向角度、实时转动角度和目标转向角度的差值、缩短量及相应的转向角度的阿克曼转向定律计算表输入远端的液压控制系统；

S3，在所述第一半轴61上，第一转向油缸14根据所述液压控制系统提供的第一目标转向角度伸长或缩短，拉动第一转向节臂15运动，进而带动相应的所述第一转向节1转动；

S4，所述第一位移传感器13实时向所述液压控制系统反馈所述第一转向油缸14的第一实时伸长量/缩短量；第一角度编码器2实时向所述液压控制系统反馈所述第一转向节1的第一实时转动角度，当所述第一实时转动角度转动至所述第一目标转向角度时、或当所述第一实时转动角度和第一目标转向角度之间的角度差不大于所述差值时，所述液压控制系统控制所述第一转向油缸14停止伸长或缩短；

S5，在所述第二半轴63上，所述液压控制系统提供的第二目标转向角度，重复S3～S4相同的操作，相应得到的是第二实时转动角度；实现自动导引车的转向功能。

在本实施例中，所述差值需依据阿克曼转向定律计算确定。

在本实施例中，所述角度差通过第一角度编码器2或第二角度编码器8进行计算。

在本实施例中，对所述第一实时伸长量/缩短量和第一实时转动角度的控制为闭环控制；对第二实时伸长量/缩短量和第二实时转动角度的控制也为闭环控制。

在本实施例中，所述闭环控制可以使线性位移传感器位移伸长量与角度传感器角度值互相验证，确保内外转角到达指定值。

在本实施例中，根据所述转向驱动桥的结构，所述第一实时伸长量/缩短量与第一实时转动角度为线性关系，所述第二实时伸长量/缩短量与第二实时转动角度也为线性关系。

在本实施例中，所述自动导引车转向时，根据转向驱动桥结构及阿克曼运动学模型，所述第一转向油缸14和所述第二转向油缸11的伸长量或缩短量为线性关系。

在其他实施例中，提供一种自动导引车，所述自动导引车包括本实施例的转向驱动桥，所述转向驱动桥设置在引导车上。

在其他实施例中，所述转向驱动桥作为所述自动导引车的前桥或后桥，可移植性强。

在其他实施例中，所述转向驱动桥个数为两个，分别作为所述自动导引车的前桥和后桥。

以上对本发明实施例所提供的一种转向驱动桥、自动导引车及基于转向驱动桥的控制方法进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。