CN112394666A - 一种机柜式全向移动平台驱动控制***和驱动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机柜式全向移动平台驱动控制***，解决现有控制***电气构成缺少合理架构无法有效功能适配和升级的技术问题。***包括：柜式框架，用于在全向移动平台建立模块箱体堆叠和活动固定的固定基准，提供功能模块的电磁屏蔽防护；模块箱体，用于形成确定容积的容纳空间，在容纳空间中提供适配固定结构；功能模块，用于在模块箱体中按需固定控制***的功能部件。使得驱动控制***的组成可以利用机柜架构组成，根据功能进行模块划分，实现了与现代网络通信、服务器设备的有机融合。了控制***设备资源相对集中，机柜箱体具有良好的维修保养性。能够更好地与目前成熟的服务器、交换机等设备的无缝融合，提升了设备升级的可扩展性。

Description

一种机柜式全向移动平台驱动控制***和驱动控制方法
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，具体涉及一种机柜式全向移动平台驱动控制***。
背景技术
现有技术中，全向移动平台采用多个全方位轮独立驱动，通过轮组的转速和转向的组合，可以以任意姿态(包括直行、横行、斜行、原地旋转、各种连续曲线等)在二维平面内移动，可以实现精确定位和高精度轨迹控制。在重载搬运、精确装配、综合检修、智能移动和特种搬运等方面需求巨大。但是全向移动平台的控制***组成设备往往采用分立式布局，针对车体结构被分散部署在车辆的各个位置，例如车腹内、车架下等维修人员较难达到的位置。同时，受***功能内聚性局限组成设备未考虑针对使用场景变化的后续升级改造需要，造成平台升级和维护成本居高不下。
发明内容
鉴于上述问题，本发明实施例提供一种机柜式全向移动平台驱动控制***，解决现有控制***电气构成缺少合理架构无法有效功能适配和升级的技术问题。
本发明实施例的机柜式全向移动平台驱动控制***，包括：
柜式框架，用于在全向移动平台建立模块箱体堆叠和活动固定的固定基准，提供功能模块的电磁屏蔽防护；
所述模块箱体，用于形成确定容积的容纳空间，在所述容纳空间中提供适配固定结构；
所述功能模块，用于在所述模块箱体中按需固定控制***的功能部件。
本发明一实施例中，还包括：
信号线布线，用于形成所述模块箱体间常规通信信号传输的最少线束集合；
电源线布线，用于形成所述模块箱体间常规功率传输的最少线束集合。
本发明一实施例中，所述柜式框架中固定五个所述模块箱体，自下而上依次是车载电源箱体、逆变电源箱体、设备控制箱体、驱动控制箱体和车辆控制箱体，所述车辆控制箱体高度为3U，所述车载电源箱体、所述逆变电源箱体、所述设备控制箱体和所述驱动控制箱体高度为4U，所述设备控制箱体、所述驱动控制箱体和所述车辆控制箱体滑动固定在所述柜式框架的平行滑轨上。
本发明一实施例中，还包括：
车辆控制器模块，部署在所述车辆控制箱体中，用于根据交互指令控制预置控制策略进行模式切换形成相应的控制数据和控制信号；
驱动控制器模块，部署在所述驱动控制箱体中，用于根据接收的控制数据形成功率调度信号输出，按控制数据按需驱动执行机构；
设备控制器模块，部署在所述设备控制箱体中，用于提供功率接口并根据接收的控制数据管理***控制过程中的电路模块或电路装置；
逆变电源模块，部署在所述逆变电源箱体中，用于根据功率调度信号形成工频交流电源输出；
车载电源模块，部署在所述车载电源箱体中，用于管理蓄电池的功率输出。
本发明一实施例中，所述车辆控制器模块包括车辆控制器模块包括核心控制器、控制指令交互输入模块和稳压电源。
本发明一实施例中，所述驱动控制器模块包括驱动控制器模块包括配电设备、驱动输出设备和电气保护设备。
本发明一实施例中，所述设备控制器模块包括可按功能模块配置的设备控制箱体和设备控制箱体内的部件联动结构。
本发明一实施例中，所述逆变电源模块包括逆变电源模块包括电源管理电路与充电电路。
本发明一实施例中，所述车载电源模块包括蓄电池组与电池管理电路和电池保护电路。
本发明实施例的驱动控制方法，利用上述的机柜式全向移动平台驱动控制***，包括：
车载供电驱动模式：
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块与人员交互，实现预设的各项操作；
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块接收交互指令后核心处理器进行自检确定指令无误后形成控制数据，闭合主接触器接通直流大功率回路；
在驱动控制箱体中，驱动控制器模块将直流能源进行电力配发并传递至逆变电源模块；
在逆变电源箱体中，逆变电源模块产生***所需工频AC220V能源后，传递回驱动控制器模块；
在驱动控制箱体中，驱动控制器模块将工频AC220V能源向设备控制箱体传递；
在设备控制箱体中，各设备控制器模块获得配发能源。
市电供电驱动模式：
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块与人员交互，实现预设的各项操作；
将AC220单相市电接入驱动控制箱体中，开启外部电源开关作为外部电源，外部电源经驱动控制器模块进行配电配发至逆变电源箱体中；
在逆变电源箱体中，逆变电源模块切换至市电模式向设备控制箱体传递配发工频AC220V能源；
在设备控制箱体中，各设备控制器模块获得配发能源。
车载-市电切换模式：
将AC220单相市电接入驱动控制箱体中，开启外部电源开关作为外部电源，逆变电源模块接受配发电源，对车载能量和市电能量进行管控，设置优先使用市电输入能源。
市电-车载切换模式：
当断开外部供电或断开外部电源开关时，逆变电源模块通过电路切换能源输入为车载电源模块实现无间断供电。
本发明实施例的机柜式全向移动平台驱动控制***基于整体规划固定基准形成驱动控制***中电路模块和电路装置的堆叠固定结构。使得驱动控制***的组成可以利用机柜架构组成，根据功能进行模块划分，实现了与现代网络通信、服务器设备的有机融合。实现了控制***设备资源相对集中，机柜箱体形成抽屉推拉结构方便打开与拆装，具有良好的维修保养性。进一步在物联网与大数据的时代背景下，本发明实施例的控制***结构能够更好地与目前成熟的服务器、交换机等设备的无缝融合，提升了设备升级的可扩展性。例如在大型设备的可移动式生产平台中，机柜式控制***可以在集成运动控制、UPS、网络服务、计算服务等多个功能模块的同时保证***的维护性和可用性。
附图说明
图1所示为本发明一实施例机柜式全向移动平台驱动控制***的架构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例机柜式全向移动平台驱动控制***如图1所示。在图1中，本发明实施例包括：
柜式框架，用于在全向移动平台建立模块箱体堆叠和活动固定的固定基准，提供功能模块的电磁屏蔽防护。
本领域技术人员可以理解，柜式框架可以提供稳定的固定结构与全向移动平台固化。本实施例在柜式框架与全向移动平台的稳定连接基础上形成纵横框架，通过纵横框架建立若干固定基准。同时，围绕纵横框架形成电磁屏蔽层和敞口。
在本发明一实施例中，纵横框架的纵框架上设置竖直的固定基准，纵横框架的横框架上设置进深的固定基准。固定基准包括但不限于孔位、卡位或销位。
在本发明一实施例中，在纵横框架上设置平行滑轨，用于形成一种沿柜式框架进深活动的水平固定基准。
模块箱体，用于形成确定容积的容纳空间，在容纳空间中提供适配固定结构。
本领域技术人员可以理解，模块箱体可以具有承重和容纳的功能。
在本发明一实施例中，模块箱体固定在平行滑轨上，沿柜式框架进深方向移动。
在本发明一实施例中，模块箱体包括但不限于箱体面板、箱体把手、箱体托底支架等。
在本发明一实施例中，形成的容纳空间受柜式框架的纵框架上竖直的固定基准局限，模块箱体可以形成容纳高度1U至5U的容纳空间。1U＝4.445cm。
功能模块，用于在模块箱体中按需固定控制***的功能部件。
本领域技术人员可以理解，驱动控制***根据控制目的包括但不限于数据处理、信号控制、驱动功率输出、稳压、配电、电源管理和充电保护等电路模块或电路装置。
在本发明一实施例中，驱动控制***还包括但不限于物联网通信终端、GNSS接收终端(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星***)、局域通信有线交换机、局域通信无线交换机、数据冗余处理等电路模块或电路装置。
本发明实施例的机柜式全向移动平台驱动控制***基于整体规划固定基准形成驱动控制***中电路模块和电路装置的堆叠固定结构。使得驱动控制***的组成可以利用机柜架构组成，根据功能进行模块划分，实现了与现代网络通信、服务器设备的有机融合。实现了控制***设备资源相对集中，机柜箱体形成抽屉推拉结构方便打开与拆装，具有良好的维修保养性。进一步在物联网与大数据的时代背景下，本发明实施例的控制***结构能够更好地与目前成熟的服务器、交换机等设备的无缝融合，提升了设备升级的可扩展性。例如在大型设备的可移动式生产平台中，机柜式控制***可以在集成运动控制、UPS、网络服务、计算服务等多个功能模块的同时保证***的维护性和可用性。
如图1所示，在本发明一实施例中，在柜式框架中固定五个模块箱体，自下而上依次是车载电源箱体5、逆变电源箱体4、设备控制箱体3、驱动控制箱体2和车辆控制箱体1，车辆控制箱体1高度为3U，车载电源箱体5、逆变电源箱体4、设备控制箱体3和驱动控制箱体2高度为4U，设备控制箱体3、驱动控制箱体2和车辆控制箱体滑动固定在平行滑轨上。
在本发明一实施例中，纵横框架上还包括：
信号线布线，用于形成各箱体间常规通信信号传输的最少线束集合。
本领域技术人员可以理解，常规信号传输的线缆规格与信号类型相关。不同类型信号电平、频率存在差异，合理的频率划分可以实现利用较少类型的线缆保证有效传输。最少线束集合可以包括确定的信号输入输出接口数量和类型，满足电路模块或电路装置的互连。可以采用定制电缆对全向移动平台在特定使用场景下的驱动控制***的可扩展性和可维护性进行信号线布线适配。
电源线布线，用于形成各箱体间常规功率传输的最少线束集合。
本领域技术人员可以理解，通过电源输出信号经过专用电路模块或电路装置的变换后可以形成不同频率、电压的电功率，利用符合电功率传输的线束集合可以形成不同类型的数量较多的物理接口，满足电路模块或电路装置的互连。可以采用定制电缆对全向移动平台在特定使用场景下的驱动控制***的可扩展性和可维护性进行电源线布线适配。
本发明实施例的机柜式全向移动平台驱动控制***依托柜式框架形成支持模块箱体扩展的布线拓扑结构，有利于在控制***更新和扩展过程中简化线缆配置和避免接口缺失，充分适配控制***的控制规模和配电需求。箱体之间使用定制电缆布线相连，使得不同产品可独立生产，按需集成。
如图1所示，在本发明一实施例中，机柜式全向移动平台驱动控制***包括：
车辆控制器模块，部署在车辆控制箱体1中，用于根据交互指令控制预置控制策略进行模式切换形成相应的控制数据和控制信号。本发明一实施例中，车辆控制器模块包括核心控制器、控制指令交互输入模块和稳压电源。核心处理器可以采用DSP(DigitalSignal Processor)数字信号处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)***板、SoC(system on a chip)***板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller)最小***。
驱动控制器模块，部署在驱动控制箱体2中，用于根据接收的控制数据形成功率调度信号输出，按控制数据按需驱动执行机构。本发明一实施例中，驱动控制器模块包括配电设备、驱动输出设备和电气保护设备。
设备控制器模块，部署在设备控制箱体3中，用于提供功率接口并根据接收的控制数据管理***控制过程中的电路模块或电路装置。本发明一实施例中，设备控制器模块包括可按功能模块配置的设备控制箱体和设备控制箱体内的部件联动结构。管理包括使能、失能等。
逆变电源模块，部署在逆变电源箱体4中，用于根据功率调度信号形成工频交流电源输出。本发明一实施例中，逆变电源模块包括电源管理电路与充电电路。
车载电源模块，部署在车载电源箱体5中，用于管理蓄电池的功率输出。本发明一实施例中，车载电源模块包括蓄电池组与电池管理电路和电池保护电路。
本发明实施例形成机柜式全向移动平台驱动控制***的最小构成。在提升产品质量控制与生产效率的同时，提升了模块化程度，增强了产品维修性。
利用上述实施例的机柜式全向移动平台驱动控制***形成的驱动控制方法，包括：
车载供电驱动模式：
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块与人员交互，实现预设的各项操作；
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块接收交互指令后核心处理器进行自检确定指令无误后形成控制数据，闭合主接触器接通直流大功率回路；
在驱动控制箱体中，驱动控制器模块将直流能源进行电力配发并传递至逆变电源模块；
在逆变电源箱体中，逆变电源模块产生***所需工频AC220V能源后，传递回驱动控制器模块；
在驱动控制箱体中，驱动控制器模块将工频AC220V能源向设备控制箱体传递；
在设备控制箱体中，各设备控制器模块获得配发能源。
市电供电驱动模式：
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块与人员交互，实现预设的各项操作；
将AC220单相市电接入驱动控制箱体中，开启外部电源开关作为外部电源，外部电源经驱动控制器模块进行配电配发至逆变电源箱体中；
在逆变电源箱体中，逆变电源模块切换至市电模式向设备控制箱体传递配发工频AC220V能源；
在设备控制箱体中，各设备控制器模块获得配发能源。
车载-市电切换模式：
将AC220单相市电接入驱动控制箱体中，开启外部电源开关作为外部电源，逆变电源模块接受配发电源，对车载能量和市电能量进行管控，设置优先使用市电输入能源。
市电-车载切换模式：
当断开外部供电或断开外部电源开关时，逆变电源模块通过电路切换能源输入为车载电源模块实现无间断供电。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，包括：
柜式框架，用于在全向移动平台建立模块箱体堆叠和活动固定的固定基准，提供功能模块的电磁屏蔽防护；
所述模块箱体，用于形成确定容积的容纳空间，在所述容纳空间中提供适配固定结构；
所述功能模块，用于在所述模块箱体中按需固定控制***的功能部件。
2.如权利要求1所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，还包括：
信号线布线，用于形成所述模块箱体间常规通信信号传输的最少线束集合；
电源线布线，用于形成所述模块箱体间常规功率传输的最少线束集合。
3.如权利要求1所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，所述柜式框架中固定五个所述模块箱体，自下而上依次是车载电源箱体、逆变电源箱体、设备控制箱体、驱动控制箱体和车辆控制箱体，所述车辆控制箱体高度为3U，所述车载电源箱体、所述逆变电源箱体、所述设备控制箱体和所述驱动控制箱体高度为4U，所述设备控制箱体、所述驱动控制箱体和所述车辆控制箱体滑动固定在所述柜式框架的平行滑轨上。
4.如权利要求3所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，包括：
车辆控制器模块，部署在所述车辆控制箱体中，用于根据交互指令控制预置控制策略进行模式切换形成相应的控制数据和控制信号；
驱动控制器模块，部署在所述驱动控制箱体中，用于根据接收的控制数据形成功率调度信号输出，按控制数据按需驱动执行机构；
设备控制器模块，部署在所述设备控制箱体中，用于提供功率接口并根据接收的控制数据管理***控制过程中的电路模块或电路装置；
逆变电源模块，部署在所述逆变电源箱体中，用于根据功率调度信号形成工频交流电源输出；
车载电源模块，部署在所述车载电源箱体中，用于管理蓄电池的功率输出。
5.如权利要求4所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，所述车辆控制器模块包括车辆控制器模块包括核心控制器、控制指令交互输入模块和稳压电源。
6.如权利要求4所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，所述驱动控制器模块包括驱动控制器模块包括配电设备、驱动输出设备和电气保护设备。
7.如权利要求4所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，所述设备控制器模块包括可按功能模块配置的设备控制箱体和设备控制箱体内的部件联动结构。
8.如权利要求4所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，所述逆变电源模块包括逆变电源模块包括电源管理电路与充电电路。
9.如权利要求4所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，所述车载电源模块包括蓄电池组与电池管理电路和电池保护电路。
10.一种驱动控制方法，利用如权利要求1至9任一所述的机柜式全向移动平台驱动控制***，其特征在于，包括：
车载供电驱动模式：
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块与人员交互，实现预设的各项操作；
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块接收交互指令后核心处理器进行自检确定指令无误后形成控制数据，闭合主接触器接通直流大功率回路；
在驱动控制箱体中，驱动控制器模块将直流能源进行电力配发并传递至逆变电源模块；
在逆变电源箱体中，逆变电源模块产生***所需工频AC220V能源后，传递回驱动控制器模块；
在驱动控制箱体中，驱动控制器模块将工频AC220V能源向设备控制箱体传递；
在设备控制箱体中，各设备控制器模块获得配发能源。
市电供电驱动模式：
在车辆控制箱体中，车辆控制器模块与人员交互，实现预设的各项操作；
将AC220单相市电接入驱动控制箱体中，开启外部电源开关作为外部电源，外部电源经驱动控制器模块进行配电配发至逆变电源箱体中；
在逆变电源箱体中，逆变电源模块切换至市电模式向设备控制箱体传递配发工频AC220V能源；
在设备控制箱体中，各设备控制器模块获得配发能源。
车载-市电切换模式：
将AC220单相市电接入驱动控制箱体中，开启外部电源开关作为外部电源，逆变电源模块接受配发电源，对车载能量和市电能量进行管控，设置优先使用市电输入能源。
市电-车载切换模式：
当断开外部供电或断开外部电源开关时，逆变电源模块通过电路切换能源输入为车载电源模块实现无间断供电。
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