阅读说明：本技术 一种三个全向移动平台刚性连接系统 (Rigid connection system for three omnidirectional mobile platforms ) 是由 李波 段三军 王志华 李远桥 宋策 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种三个全向移动平台刚性连接系统,涉及全向移动平台技术领域。本发明中,通过液压锁将三个全向移动平台刚性连接,中间平台作为主控平台,它的管理融合模块接收前、后平台的状态数据,进行状态监控和故障处理,分析平台运行模式；应用控制模块向前、后平台发送控制指令,针对不同状态对本平台的电机扭矩进行限制,实现三车的同步控制。同现有技术相比,本发明的刚性连接的移动平台同步性好,平台间没有相对移动。中间平台的管理融合模块监控各平台状态、处理故障、分析平台运行模式,确保各平台的控制安全性。在加减速状态下,对中间平台电机驱动器执行扭矩限制策略,不允许超过额定扭矩,三车联动稳定性好。(The invention relates to a rigid connection system for three omnidirectional mobile platforms, and relates to the technical field of omnidirectional mobile platforms. In the invention, three omnidirectional mobile platforms are rigidly connected through a hydraulic lock, a middle platform is used as a main control platform, and a management fusion module of the system receives state data of a front platform and a rear platform, carries out state monitoring and fault processing and analyzes the operation mode of the platforms; the application control module sends control instructions to the front platform and the rear platform, and limits the motor torque of the platform according to different states, so that synchronous control of three vehicles is realized. Compared with the prior art, the mobile platforms in rigid connection have good synchronism and do not move relatively. And a management fusion module of the intermediate platform monitors the state of each platform, processes faults and analyzes the operation mode of the platform, so that the control safety of each platform is ensured. Under the acceleration and deceleration state, the torque limiting strategy is executed on the motor driver of the middle platform, the rated torque is not allowed to be exceeded, and the three-vehicle linkage stability is good.)

一种三个全向移动平台刚性连接系统

技术领域

本发明涉及全向移动平台技术领域，具体涉及一种三个全向移动平台刚性连接系统。

背景技术

基于麦克纳姆轮的全向移动平台，运输超长超重物体时，需要多台平台串联协同控制使用。当前，通常采用非刚性连接方式，对多平台实现多车协同控制。非刚性连接的平台因为控制得不同步，使平台之间出现相对移动，导致承载物体与平台产生相对移动。针对运输高精度、易损件等不允许产生相对移动的承载物，需要将3个平台进行刚性连接后再进行控制，确保平台之间运动同步。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现一种能够将3个平台进行刚性连接后再进行控制，确保平台之间运动同步的系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三个全向移动平台刚性连接系统，包括前移动平台1、中间平台2、后移动平台3、前移动平台1与中间平台2之间的对接锁锁定机构，以及中间平台2与后移动平台3之间相同结构的对接锁锁定机构，所述对接锁锁定机构用于实现两个平台直接的刚性连接。

优选地，所述前移动平台1与中间平台2之间的对接锁锁定机构包括薄型油缸4、对接锁针固定板5、对接锁定轴6、对接锁孔固定板8；其中，对接锁针固定板5固定在中间平台2前侧，对接锁孔固定板8固定在前移动平台1，对接锁针固定板5上的薄型油缸4伸出时能够带动对接锁定轴6***对接锁孔固定板8上的对接锁定孔7，从而实现对接锁锁定，进而实现前移动平台1与中间平台2的刚性连接，中间平台2与后移动平台3以同样的方式实现刚性连接。

优选地，所述对接锁定孔7是腰孔结构。

优选地，所述前移动平台1、中间平台2、后移动平台3均包括电动驱动结构、平台本体12、麦克纳姆轮轮组13和激光扫描仪14；3个平台的电动驱动结构相同，包括驱动电机10和电机驱动器11，电机驱动器11用于对驱动电机10进行速度控制，驱动电机10用于带动麦克纳姆轮轮组13旋转，实现平台本体12全向移动，激光扫描仪14用于检测平台四周障碍物，对平台实现安全保护；

其中，中间平台2作为主控设备，具有管理融合模块和应用控制模块，其中，管理融合模块的功能实现流程包括以下步骤：检测前移动平台1、后移动平台3的数据是否有效；若均有效，则判断3个平台中是否存在故障，包含：电池电量低、驱动器报警、传感器故障以及其他故障，若有故障，则显示故障状态；若均无故障，则继续检查3个平台是否刚性连接；若刚性连接，则继续检查3个平台是否存在急停，若均不存在急停，则继续判断前移动平台1、后移动平台3是否均处于副车模式，以及中间平台2是否处于主车模式，任一状态不满足，不允许三车联动，正常情况下，三车联动包含故障状态模式、急停模式、加速模式、匀速运行模式和减速模式，同时，分析三个平台的激光扫描仪14的数据特性，确认四周的障碍物信息，一旦在平台移动方向上存在障碍物，则启动安全保护模式；

应用控制模块用于针对上述三车联动的不同模式，对平台执行不同的控制策略：

在故障状态模式下，不执行移动控制指令，避免平台在故障状态下行走；

在急停模式下，急停平台驱动回路处于断电状态，不执行移动控制指令；

在加速模式下，3个平台要求同步加速行驶，避免加速不同步导致刚性连接的平台相互之间出现挤压，导致电机驱动器11由于扭矩过大故障报警而进入平台故障状态模式；因此，应用控制模块向前移动平台1、后移动平台3发送加速控制指令后，中间平台2自身延时执行加速控制指令，保证3个平台的运动在时间上一致，在启动加速模式下，中间平台2的电机驱动器11的扭矩实行限制策略，不允许超过额定扭矩，允许中间平台2在短时间内被挤压移动，从而保证三车运行的稳定性；

在匀速运行模式下，三车移动速度达到一致，实现正常行走，执行正常控制模式，恢复中间平台2扭矩最大模式；

在减速模式下，3个平台要求同步减速行驶，应用控制模块向前移动平台1、后移动平台3发送减速控制指令后，延时控制自身减速，直至完全停止，减速过程中，对中间平台2的电机驱动器11执行限制扭矩策略，不允许超过额定扭矩；

在安全保护模式下，平台移动方向存在障碍物，在有障碍物的方向上，应用控制模块启动减速模式，若障碍物信息不消除，减速至完全停止，若障碍物消除，启动加速模式，直至进入匀速运行模式。

优选地，所述前移动平台1、中间平台2、后移动平台3这三个移动平台可以被单独遥控控制移动，并通过液压悬挂调整高度。

优选地，所述前移动平台1上设有485通信接插件9，通过485通信接插件9连接通信线，使两车之间能够通信。

优选地，所述中间平台2上设有485通信接插件9，通过485通信接插件9连接通信线，使两车之间能够通信。

优选地，所述后移动平台3上设有485通信接插件9，通过485通信接插件9连接通信线，使两车之间能够通信。

优选地，3个移动平台刚性连接后，中间平台2与前移动平台1之间采用485接口通信，实现数据传输。

优选地，3个移动平台刚性连接后，中间平台2与后移动平台3之间采用485接口通信，实现数据传输。

(三)有益效果

本发明中，通过液压锁将三个全向移动平台刚性连接，中间平台作为主控平台，它的管理融合模块接收前、后平台的状态数据，进行状态监控和故障处理，分析平台运行模式；应用控制模块向前、后平台发送控制指令，针对不同状态对本平台的电机扭矩进行限制，实现三车的同步控制。同现有技术相比，本发明的刚性连接的移动平台同步性好，平台间没有相对移动。中间平台的管理融合模块监控各平台状态、处理故障、分析平台运行模式，确保各平台的控制安全性。在加减速状态下，对中间平台电机驱动器执行扭矩限制策略，不允许超过额定扭矩，三车联动稳定性好。

附图说明

图1为三个全向移动平台未刚性连接状态示意图；

图2是平台间对接锁锁定机构示意图；

图3为三台平台刚性连接状态示意图；

图4为单个平台内部结构示意图；

图5是平台之间数据传输示意图；

图6为管理融合模块功能流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供的一种全向移动平台刚性连接系统包括前移动平台1、中间平台2、后移动平台3、前移动平台1与中间平台2之间的对接锁锁定机构，以及中间平台2与后移动平台3之间相同结构的对接锁锁定机构，对接锁锁定机构用于实现两个平台之间的刚性连接。图1是三个基于麦克纳姆轮的全向移动平台未刚性连接状态，前移动平台1、中间平台2、后移动平台3这三个移动平台可以被单独遥控控制移动，并通过液压悬挂调整高度。

图2所示的中间平台2与前移动平台1的对接锁锁定机构，包括薄型油缸4、对接锁针固定板5、对接锁定轴6、对接锁孔固定板8；其中，对接锁针固定板5固定在中间平台2前侧，对接锁孔固定板8固定在前移动平台1，对接锁针固定板5上的薄型油缸4伸出时能够带动对接锁定轴6***对接锁孔固定板8上的对接锁定孔7，从而实现对接锁锁定，进而实现前移动平台1与中间平台2的刚性连接，中间平台2与后移动平台3以同样的方式实现刚性连接。其中，对接锁定孔7是腰孔结构，三车联动过程中，即使出现路面不平状态，两个平台可以出现短距离高度错位。三个平台上各设有485通信接插件9，通过485通信接插件9连接通信线，使两车之间能够通信，图3是三个平台刚性连接状态示意图。

图4是单个平台内部结构示意图，即前移动平台1、中间平台2、后移动平台3均包括电动驱动结构、平台本体12、麦克纳姆轮轮组13和激光扫描仪14；3个平台的电动驱动结构相同，包括驱动电机10和电机驱动器11，电机驱动器11用于对驱动电机10进行速度控制，驱动电机10用于带动麦克纳姆轮轮组13旋转，实现平台本体12全向移动，激光扫描仪14用于检测平台四周障碍物，对平台实现安全保护。

图5是平台之间数据传输示意图。3个移动平台刚性连接后，中间平台2与前移动平台1、后移动平台3之间分别采用485接口通信，实现数据传输。

其中，中间平台2作为主控设备，具有管理融合模块和应用控制模块，其中，管理融合模块的功能实现流程见图6，包括以下步骤：检测前移动平台1、后移动平台3的数据是否有效；若均有效，则判断3个平台中是否存在故障，包含：电池电量低、驱动器报警、传感器故障以及其他故障，若有故障，则显示故障状态；若均无故障，则继续检查3个平台是否刚性连接；若刚性连接，则继续检查3个平台是否存在急停，若均不存在急停，则继续判断前移动平台1、后移动平台3是否均处于副车模式，以及中间平台2是否处于主车模式，任一状态不满足，不允许三车联动，正常情况下，三车联动包含故障状态模式、急停模式、加速模式、匀速运行模式和减速模式，同时，分析三个平台的激光扫描仪14的数据特性，确认四周的障碍物信息，一旦在平台移动方向上存在障碍物，则启动安全保护模式；

应用控制模块用于针对上述三车联动的不同模式，对平台执行不同的控制策略：

在故障状态模式下，不执行移动控制指令，避免平台在故障状态下行走；

在急停模式下，急停平台驱动回路处于断电状态，不执行移动控制指令；

在加速模式下，3个平台要求同步加速行驶，避免加速不同步导致刚性连接的平台相互之间出现挤压，导致电机驱动器11由于扭矩过大故障报警而进入平台故障状态模式；因此，应用控制模块向前移动平台1、后移动平台3发送加速控制指令后，中间平台2自身延时执行加速控制指令，保证3个平台的运动在时间上一致，在启动加速模式下，中间平台2的电机驱动器11的扭矩实行限制策略，不允许超过额定扭矩，允许中间平台2在短时间内被挤压移动，从而保证三车运行的稳定性；

在匀速运行模式下，三车移动速度达到一致，实现正常行走，执行正常控制模式，恢复中间平台2扭矩最大模式；

在减速模式下，3个平台要求同步减速行驶，应用控制模块向前移动平台1、后移动平台3发送减速控制指令后，延时控制自身减速，直至完全停止，减速过程中，对中间平台2的电机驱动器11执行限制扭矩策略，不允许超过额定扭矩，确保平台减速的稳定性；

在安全保护模式下，平台移动方向存在障碍物，在有障碍物的方向上，应用控制模块启动减速模式，若障碍物信息不消除，减速至完全停止，若障碍物消除，启动加速模式，直至进入匀速运行模式，在此模式下，需要多个模式任意切换，保证移动的稳定性。

本发明中，中间平台2的管理融合模块监控各平台状态、处理故障、分析平台移动模式，应用控制模块对不同的模式，实行延时控制和执行扭矩限制策略，确保了三车联动的稳定性和安全性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。