CN105620472B - 一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法及装置 - Google Patents
一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法及装置，涉及移动扫描车技术领域，其方法包括以下步骤：通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置；通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置；根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿。本发明通过平台的联动平移，可以实现移动扫描车的动态改变，从而抵消移动扫描车的压力中心位置的偏斜影响。
Description
技术领域
本发明涉及移动扫描车技术领域，特别涉及一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法及装置。
背景技术
应用本专利设计技术的产品本身属于大高度，小支撑面的易倾倒外形，目标移动扫描车的最大支撑轮轮距宽度仅为40cm，高度却达到了250cm，如图1所示，并且需要在复杂的环境中完成行进、回转、急停、平移等任意方向加减速移动，且需要实现无人值守的自动行进控制。此移动扫描车的重心高、侧倾力矩大，加减速度对重心的测算影响极大，各种因素都对产品的抗倒伏能力提出了极高要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法及装置，解决了现有技术中大高度，小支撑面的易倾倒外形的移动扫描车的抗倒伏能力差的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法，包括以下步骤：
通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置；
通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置；
根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿。
优选地，所述的通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置包括：
在移动扫描车静止时，利用安装在移动扫描车每个车轮与底盘之间的压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；
利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的静态压力中心位置；
其中，所述的压力传感器包括位于左前车轮位置的左前传感器、位于左后车轮位置的左后传感器、位于右前车轮位置的右前传感器以及位于右后车轮位置的右后传感器。
优选地，所述的利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的静态压力中心位置包括：
利用左前车轮承载的静态压力和左后车轮承载的静态压力之和与右前车轮承载的静态压力和右后车轮承载的静态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的水平静态压力中心位置；
利用左前车轮承载的静态压力和右前车轮承载的静态压力之和与左后车轮承载的静态压力和右后车轮承载的静态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的垂直静态压力中心位置；
其中，所述静态压力中心位置包括水平静态压力中心位置和垂直静态压力中心位置。
优选地，所述的通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置包括：
在移动扫描车行进期间，利用所述压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；
利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的瞬时压力中心位置。
优选地，所述的利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的瞬时压力中心位置包括：
利用左前车轮承载的动态压力和左后车轮承载的动态压力之和与右前车轮承载的动态压力和右后车轮承载的动态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的水平动态压力中心位置；
利用左前车轮承载的动态压力和右前车轮承载的动态压力之和与左后车轮承载的动态压力和右后车轮承载的动态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的垂直动态压力中心位置；
其中，所述动态压力中心位置包括水平动态压力中心位置和垂直动态压力中心位置。
优选地，所述根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿包括：
根据所述距离关系，判断所述瞬时压力中心位置在所述车轮平面预置的调整门限区域之内还是之外；
若判断所述瞬时压力中心位置在所述车轮平面预置的调整门限区域之外，则通过对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，对移动扫描车的瞬时压力中心位置进行补偿；
其中，所述的移动扫描车的配重平台安装在车体底盘平台与车轮平面之间，且具有用于水平方向移动的水平导轨和用于垂直方向移动的垂直导轨。
优选地，所述对移动扫描车的配重平台的位置进行调整包括：
根据所述距离关系，通过电机驱动所述配重平台的水平导轨的水平齿轮和垂直导轨的垂直齿轮，使得所述配重平台的位置向静态压力中心位置到所述瞬时压力中心位置相反的方向移动。
根据本发明的另一方面，提供了一种移动扫描车的压力中心位置补偿装置，包括：
检测模块，用于通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置，以及通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置；
补偿模块，用于根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿。
优选地，所述的检测模块包括：
第一检测单元，用于在移动扫描车静止时，利用安装在移动扫描车每个车轮与底盘之间的压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；
第一计算单元，用于利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的静态压力中心位置；
其中，所述的压力传感器包括位于左前车轮位置的左前传感器、位于左后车轮位置的左后传感器、位于右前车轮位置的右前传感器以及位于右后车轮位置的右后传感器。
优选地，所述检测模块包括：
第二检测单元，用于在移动扫描车行进期间，利用所述压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；
第二计算单元，用于利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的瞬时压力中心位置。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
本发明在移动扫描车内置了压力中心位置测算***，通过多组传感器实施监控移动扫描车运行参数，测算压力中心位置变化趋势。作为恢复姿态的配套***，“基于二维动态平台的压力中心位置补偿式稳定***”(以下简称“动态压力中心位置补偿***”)能够通过动态调整配重相对于中心点的位置，补偿压力中心位置相对于原点的偏差，极大的提高了移动扫描车的稳定行进能力，对地面平整度的要求也大大降低。
附图说明
图1是现有技术中提供的移动扫描车的外观示意图；
图2是本发明实施例提供的一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种移动扫描车的压力中心位置补偿装置的结构图；
图4是本发明实施例提供的移动扫描车的配重平台俯视示意图；
图5是本发明实施例提供的移动扫描车的压力中心位置测算及调整***的电路图；
图6是本发明实施例提供的移动扫描车的压力中心位置补偿示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图2是本发明实施例提供的一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法的流程图，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S201：通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置；
步骤S202：通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置；
步骤S203：根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿。
其中，所述的通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置包括：在移动扫描车静止时，利用安装在移动扫描车每个车轮与底盘之间的压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的静态压力中心位置；其中，所述的压力传感器包括位于左前车轮位置的左前传感器、位于左后车轮位置的左后传感器、位于右前车轮位置的右前传感器以及位于右后车轮位置的右后传感器。具体地说，所述的利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的静态压力中心位置包括：利用左前车轮承载的静态压力和左后车轮承载的静态压力之和与右前车轮承载的静态压力和右后车轮承载的静态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的水平静态压力中心位置；利用左前车轮承载的静态压力和右前车轮承载的静态压力之和与左后车轮承载的静态压力和右后车轮承载的静态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的垂直静态压力中心位置；其中，所述静态压力中心位置包括水平静态压力中心位置和垂直静态压力中心位置。
其中，所述的通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置包括：在移动扫描车行进期间，利用所述压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的瞬时压力中心位置。具体地说，所述的利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的瞬时压力中心位置包括：利用左前车轮承载的动态压力和左后车轮承载的动态压力之和与右前车轮承载的动态压力和右后车轮承载的动态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的水平动态压力中心位置；利用左前车轮承载的动态压力和右前车轮承载的动态压力之和与左后车轮承载的动态压力和右后车轮承载的动态压力之和的差值，得到移动扫描车上的移动扫描车的垂直动态压力中心位置；其中，所述动态压力中心位置包括水平动态压力中心位置和垂直动态压力中心位置。
其中，所述根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿包括：根据所述距离关系，判断所述瞬时压力中心位置在所述车轮平面预置的调整门限区域之内还是之外；若判断所述瞬时压力中心位置在所述车轮平面预置的调整门限区域之外，则通过对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，对移动扫描车的瞬时压力中心位置进行补偿；其中，所述的移动扫描车的配重平台安装在车体底盘平台与车轮平面之间，且具有用于水平方向移动的水平导轨和用于垂直方向移动的垂直导轨。具体地说，所述对移动扫描车的配重平台的位置进行调整包括：根据所述距离关系，通过电机驱动所述配重平台的水平导轨的水平齿轮和垂直导轨的垂直齿轮，使得所述配重平台的位置向静态压力中心位置到所述瞬时压力中心位置相反的方向移动。
图3是本发明实施例提供的一种移动扫描车的压力中心位置补偿装置的结构图，如图3所示，包括：检测模块301和补偿模块302。所述检测模块301，用于通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置，以及通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置；所述补偿模块302，用于根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿。
其中，所述的检测模块301包括：第一检测单元，用于在移动扫描车静止时，利用安装在移动扫描车每个车轮与底盘之间的压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；第一计算单元，用于利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的静态压力中心位置；第二检测单元，用于在移动扫描车行进期间，利用所述压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；第二计算单元，用于利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的移动扫描车的瞬时压力中心位置；其中，所述的压力传感器包括位于左前车轮位置的左前传感器、位于左后车轮位置的左后传感器、位于右前车轮位置的右前传感器以及位于右后车轮位置的右后传感器。
下面结合图4至图6对本发明的技术内容进行详细的说明：
如图4所示，在移动扫描车低压力中心位置的合适位置配置一个可以双轴向联动的配重平台。根据移动扫描车压力中心位置测算***发送的姿态纠偏数据，平台通过X向导轨和Y向导轨联动，实现配重平台的实时位置调整。同时移动扫描车可以根据实时行进状态，启动X和Y方向上的加减速控制，变速前进/后退、左转/右转加速/减速，从而产生和移动扫描车的压力中心位置偏斜方向相反的惯性力，抵消瞬间产生的较大偏斜，配合配重平台消除倾覆隐患。
配重平台是核心压力中心位置调整模块，在移动扫描车启动的所有时段产生功效，而加减回转控制仅作为紧急状态的调整手段，仅在配重平台上固定大重量的移动扫描车(大容量铅酸电池、稳压器等)，通过平台的联动平移，可以实现移动扫描车压力中心位置投影的动态改变，从而抵消由于转弯、加减速、地面倾斜造成的移动扫描车重心偏斜影响。如图5所示，其核心调整算法如下：
1、压力中心位置传感器定时发出压力中心位置测算坐标；
移动扫描车的压力中心位置的测算坐标主要是通过实时检测移动扫描车上装设的压力传感器、底盘平台上的速度传感器、加速度传感器、角加速度传感器共同来实现的。
2、CPU计算压力中心位置相对于中心点的偏斜程度，评估是否需要启动调整操作；
3、CPU发出指令，驱动配重平台的X轴直线电机及Y轴直线电机，将配重平台调整到与移动扫描车实时中心投影相反的位置，将移动扫描车压力中心位置投影平衡回原点。
4、如果属于地面坑洼或外力碰撞导致的瞬间压力中心位置偏斜，仅仅通过配重平台难以及时调整，此时加速度计的测信号会达到一个启动值，启动移动扫描车的行进速度和方向的调整，利用加速度和离心力变化产生反向平衡力，将压力中心位置投影点调整回中心点附近。
如图6所示，通过接收压力中心位置测算***发送的输入参数，配合自身检测到的配重平台X/Y轴位置以及配重重量，也就是说，采集各个传感器的实时检测值，由中央控制器CPU通过平面解析的算法，其中，所述各个传感器包括压力传感器(1-4)、速度传感器(1-4)以及加速度/角加速度传感器1。动态压力中心位置补偿***可以计算出实际需要补偿的压力中心位置偏移，控制相应的X/Y轴驱动电机，移动配重平台到合适位置，实现移动扫描车整体压力中心位置的纠正。
其中，压力传感器放置在移动扫描车的四个驱动轮连接结构之上，上层工作平台和底盘的重力将全部作用在压力传感器上；用四个车轮电机自带的光栅码盘作为速度传感器；在底盘平台正中部位安放陀螺仪作为加速度/角加速度传感器。因为车轮部分重量相对于移动扫描车可以忽略，压力传感器采集的实时压力信号反映的就是整个移动扫描车的实际作用于车轮的受力参数。同时因为移动扫描车的压力中心位置高度稳定不变，且移动扫描车自身刚度较高，可以认为压力中心位置相对于四个车轮的相对位置是固定的。因此，只要能控制移动扫描车四个轮子上承受的载荷相对一致，就能够保证移动扫描车不会产生侧倾危险。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
本发明在移动扫描车的运行底盘上设置一个二维动态调整配重平台，平台上可以固定大重量的配重。通过配种平台的X/Y向移动，能够主动改变移动扫描车的压力中心位置，以纠正地面倾斜、转弯离心力、外力冲击等造成的移动扫描车。此动态压力中心位置补偿***相对于传统的被动式姿态稳定***，具有更好的减重、姿态恢复性能。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种移动扫描车的压力中心位置补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置；
通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置；
根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿，使移动扫描车四个轮子上承受的载荷相对一致。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置包括：
在移动扫描车静止时，利用安装在移动扫描车每个车轮与底盘之间的压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；
利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的设备的静态压力中心位置；
其中，所述的压力传感器包括位于左前车轮位置的左前传感器、位于左后车轮位置的左后传感器、位于右前车轮位置的右前传感器以及位于右后车轮位置的右后传感器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的设备的静态压力中心位置包括：
利用左前车轮承载的静态压力和左后车轮承载的静态压力之和与右前车轮承载的静态压力和右后车轮承载的静态压力之和的差值，得到移动扫描车上的设备的水平静态压力中心位置；
利用左前车轮承载的静态压力和右前车轮承载的静态压力之和与左后车轮承载的静态压力和右后车轮承载的静态压力之和的差值，得到移动扫描车上的设备的垂直静态压力中心位置；
其中，所述静态压力中心位置包括水平静态压力中心位置和垂直静态压力中心位置。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置包括：
在移动扫描车行进期间，利用所述压力传感器检测每个车轮承载的动态压力；
利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的设备的瞬时压力中心位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的设备的瞬时压力中心位置包括：
利用左前车轮承载的动态压力和左后车轮承载的动态压力之和与右前车轮承载的动态压力和右后车轮承载的动态压力之和的差值，得到移动扫描车上的设备的水平动态压力中心位置；
利用左前车轮承载的动态压力和右前车轮承载的动态压力之和与左后车轮承载的动态压力和右后车轮承载的动态压力之和的差值，得到移动扫描车上的设备的垂直动态压力中心位置；
其中，所述动态压力中心位置包括水平动态压力中心位置和垂直动态压力中心位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿包括：
根据所述距离关系，判断所述瞬时压力中心位置在所述车轮平面预置的调整门限区域之内还是之外；
若判断所述瞬时压力中心位置在所述车轮平面预置的调整门限区域之外，则通过对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，对移动扫描车的瞬时压力中心位置进行补偿；
其中，所述的移动扫描车的配重平台安装在车体底盘平台与车轮平面之间，且具有用于水平方向移动的水平导轨和用于垂直方向移动的垂直导轨。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对移动扫描车的配重平台的位置进行调整包括：
根据所述距离关系，通过电机驱动齿轮带动所述配重平台分别沿水平导轨的和垂直导轨移动，使得所述配重平台的位置向静态压力中心位置移动。
8.一种移动扫描车的压力中心位置补偿装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于通过对处于静止状态的移动扫描车车轮所受压力进行检测，得到移动扫描车车体相对于由移动扫描车的多个车轮构成的车轮平面的静态压力中心位置，以及通过对处于行进状态的移动扫描车车轮所受压力进行实时检测，得到移动扫描车车体相对于所述车轮平面的瞬时压力中心位置；
补偿模块，用于根据所述瞬时压力中心位置与静态压力中心位置的距离关系，对移动扫描车的配重平台的位置进行调整，以便对所述瞬时压力中心位置进行补偿，使移动扫描车四个轮子上承受的载荷相对一致。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的检测模块包括：
第一检测单元，用于在移动扫描车静止时，利用安装在移动扫描车每个车轮与底盘之间的压力传感器检测每个车轮承载的静态压力；
第一计算单元，用于利用所述每个车轮承载的静态压力，计算移动扫描车上的设备的静态压力中心位置；
其中，所述的压力传感器包括位于左前车轮位置的左前传感器、位于左后车轮位置的左后传感器、位于右前车轮位置的右前传感器以及位于右后车轮位置的右后传感器。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：
第二检测单元，用于在移动扫描车行进期间，利用所述压力传感器检测每个车轮承载的动态压力；
第二计算单元，用于利用所述每个车轮承载的动态压力，计算移动扫描车上的设备的瞬时压力中心位置。
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