本實用新型涉及一種適于復雜路面且可實現(xiàn)任意轉彎半徑的運載裝置，屬于運載控制技術領域。

背景技術：

隨著科技水平的提高，萬向輪越來越多地被應用到許多用品上，比如椅子、行李箱等。這些用品加上萬向輪后，其運動變得更加靈活，方便了人們的使用。例如，椅子加上萬向輪后能夠任意轉向，行李箱加上萬向輪后，其轉向更加靈活，使用者更加省力。再例如，一些運輸物品的推車加上萬向輪后，推車可在狹小的空間內靈活轉向，從而降低了使用限制。通常情況下，輪子越多，承重能力和對路面的適應能力便會越強。在現(xiàn)今生活中經常見到的有六輪、八輪甚至更多的設計，但是承重能力和路面適應能力并不會因輪子的增多而呈比例的提升。從實際使用情況來看，目前已有的安裝了萬向輪的推車存在如下缺點：第一，很多推車只能朝單一方向運動，或者轉向不靈活，無法在狹窄地域使用。第二，行駛受路面狀況限制，無法在復雜、較大坡度的路面運行。第三，大多推車沒有設計控制系統(tǒng)，僅依靠人來操作，自動化程度低。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種適于復雜路面、可實現(xiàn)任意轉彎半徑的運載裝置，其可實現(xiàn)前進、后退及任意轉彎半徑的行駛，行進靈活，適于在狹窄等不同地域使用，可實現(xiàn)在復雜不平、較大坡度的路面行駛。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：

一種適于復雜路面、可實現(xiàn)任意轉彎半徑的運載裝置，其特征在于：它包括運載平臺，運載平臺底部前端安裝有一排前車輪，后端安裝有至少一排后車輪，其中：一排前車輪包括同軸設置的至少兩個前車輪，前車輪為水平方向不能轉動、只能前進和后退的定向輪，采用速度與轉矩混合控制算法控制的各前車輪各自設置有一個驅動裝置，所有驅動裝置與總控制器相連；各排后車輪包括至少一個后車輪，后車輪為水平方向可轉動以及能前進和后退的萬向輪。

當一排后車輪包括兩個以上所述后車輪時，各所述后車輪之間同軸設置。

進一步地，所述驅動裝置包括與所述前車輪連接的驅動電機，驅動電機與無級控制驅動電機轉速及轉矩的電機驅動控制器連接。所述驅動電機為輪轂電機或輪邊電機。

進一步地，所述驅動裝置還包括機械制動器。

在實際設計中，所述運載平臺頂部前端可安裝有操縱桿，操縱桿上安裝有手動操作面板，手動操作面板的信號端口與所述總控制器的相應信號端口連接。

另外，各所述后車輪可各自設置有一個轉向驅動裝置，采用單向扭矩控制算法控制所述后車輪在水平方向上的行進方位的轉向驅動裝置的信號端口與總控制器的相應信號端口連接，其中：轉向驅動裝置包括與所述后車輪旋轉安裝在所述運載平臺底部的旋轉桿連接的轉向驅動電機，轉向驅動電機與實時控制轉向驅動電機扭矩的電機驅動控制器連接。所述轉向驅動電機為輪轂電機，輪轂電機與所述旋轉桿相連的部位設有導電滑環(huán)。

本實用新型的優(yōu)點是：

1、本實用新型運載裝置借由對前、后車輪的特殊設計，可以實現(xiàn)前進、后退以及任意轉彎半徑的行駛，轉向靈活，適于在狹窄地域使用。

2、本實用新型運載裝置借由車輪直接獨立驅動的方式，實現(xiàn)了在復雜不平、較大坡度的路面行駛，不受路面狀況限制。

3、本實用新型運載裝置可以實現(xiàn)載人、載物功能，承載能力強，在大載重、偏重心情形下也可平穩(wěn)運行。

4、本實用新型運載裝置設計有方便使用者的操縱桿，可控性好，另外也可實現(xiàn)無人駕駛的遙控控制，可根據(jù)不同場合和需求來靈活選擇操作方式。

5、本實用新型運載裝置結構不復雜，操作便捷，運行穩(wěn)定性高，易于維修，成本低。

附圖說明

圖1是本實用新型運載裝置第一實施例的立體示意圖。

圖2是本實用新型運載裝置第一實施例中的前、后車輪在運載平臺底部的排布示意圖。

圖3是本實用新型運載裝置第一實施例的側視示意圖。

圖4是本實用新型運載裝置第二實施例的立體示意圖。

圖5是本實用新型運載裝置第二實施例中的前、后車輪在運載平臺底部的排布示意圖。

圖6是本實用新型運載裝置第二實施例的側視示意圖。

具體實施方式

如圖1至圖6所示，本實用新型適于復雜路面、可實現(xiàn)任意轉彎半徑的運載裝置包括運載平臺10，運載平臺10底部前端安裝有一排前車輪，運載平臺10底部后端安裝有至少一排后車輪，其中：一排前車輪包括同軸設置的至少兩個前車輪20，即一排前車輪中的所有前車輪20處于同一軸線上，此處并不是說各前車輪20使用同一個車軸連接，前車輪20為水平方向不能轉動、只能前進和后退的定向輪(即單個前車輪20無法轉向)，采用速度與轉矩混合控制算法控制的各前車輪20(即定向輪)各自設置有一個驅動裝置50，所有驅動裝置50與總控制器60相連；各排后車輪包括至少一個后車輪30，后車輪30為水平方向可轉動以及能前進和后退的萬向輪。

在實際應用中，較佳地，當一排后車輪包括兩個以上后車輪30時，各后車輪30之間同軸設置，即各后車輪30處于同一軸線上，此處并不是說各后車輪30使用同一個車軸連接。

在實際應用時，前、后車輪20、30各自的數(shù)量、排布形式，可根據(jù)路面狀況、載荷要求等因素來綜合考慮確定，并不受限制。圖1至圖3示出了1排4個前車輪20和兩排且各排2個后車輪30的排布形式，圖4至圖6示出了1排2個前車輪20和1排2個后車輪30的排布形式。

具體來說，在實際設計中，當一排后車輪30僅設計有一個萬向輪時，此萬向輪(后車輪30)應位于運載平臺10的對稱軸L上。當一排后車輪設計有多個萬向輪時，所有萬向輪應基于對稱軸L對稱間隔分布。同理，一排前車輪的所有定向輪也是基于對稱軸L對稱間隔分布的。總之，前、后車輪20、30的排布應視結構穩(wěn)定性、運行穩(wěn)定性等因素來綜合設計，此為本領域的熟知技術，不受上述限制。

在實際設計中，驅動裝置50可包括與前車輪20連接的驅動電機，驅動電機的信號控制端口與無級控制驅動電機轉速及轉矩的電機驅動控制器的相應信號端口連接，電機驅動控制器的相應信號端口與總控制器60的相應信號傳送端口連接。

需要提及的是，在本實用新型中，每個前車輪20設計有一個驅動裝置50，即每個前車輪20設計有一個驅動電機和一個電機驅動控制器。也就是說，本實用新型中的每個前車輪20直接受驅動電機驅動，并且每個前車輪20各自的運行是獨立控制的。

驅動電機可為輪轂電機或輪邊電機。

在實際設計中，驅動裝置50還可包括機械制動器。在實際應用中，當本實用新型運載裝置設計為低速運行時，則前車輪20僅采用電制動即可。當本實用新型運載裝置設計為高速運行時，則前車輪20采用機電聯(lián)合制動，即在電制動基礎上，使用機械制動器對前車輪20的停止/運行進行機械式控制。

如圖1至圖6，本實用新型運載裝置的運載平臺10的頂部前端可安裝有操縱桿40，操縱桿40上安裝有手動操作面板，手動操作面板的信號端口與總控制器60的相應信號端口連接。

在實際設計中，運載平臺10上可安裝有能與遙控器無線通訊的遙控信號收發(fā)裝置(圖中未示出)，遙控信號收發(fā)裝置的信號收發(fā)端口與總控制器60的相應信號端口連接。在實際設計中，針對手動操作方式和遙控控制方式的設計，本實用新型運載裝置應設計有手動/遙控轉換開關(圖中未示出)。

在實際設計中，后車輪30可以不設電機驅動，或設計有電機驅動。

當設計有電機驅動時，具體來說，各后車輪30(即萬向輪)各自設置有一個轉向驅動裝置，采用單向扭矩控制算法控制后車輪30在水平方向上的行進方位(在本實用新型中，行進方位也可稱為行進角度)的轉向驅動裝置的信號端口與總控制器60的相應信號端口連接，也就是說，轉向驅動裝置用于將后車輪30在某一時刻或時間段內控制在某一個固定角度上，使其保持此固定角度運行。進一步地，轉向驅動裝置可包括與后車輪30旋轉安裝在運載平臺10底部的旋轉桿(圖中未標出)連接的轉向驅動電機，轉向驅動電機的信號控制端口與實時控制轉向驅動電機扭矩的電機驅動控制器的相應信號端口連接，電機驅動控制器的相應信號端口與總控制器60的相應信號傳送端口連接。

轉向驅動電機必須為輪轂電機，輪轂電機與旋轉桿相連的部位設有導電滑環(huán)。

在實際設計中，驅動裝置、轉向驅動裝置、總控制器等由電源70來供電，電源70可采用鋰離子蓄電池。

在本實用新型中，總控制器60對各驅動電機、轉向驅動電機進行分布式控制。

在使用時，本實用新型運載裝置可手動操作或遙控控制。當手動操作時，使用者通過操縱桿40輸入前進、后退、轉彎、停止等命令以及轉彎角度參數(shù)，從而駕駛本實用新型運載裝置行進。當遙控控制時，使用者通過遙控器控制本實用新型運載裝置呈無人駕駛狀態(tài)行進(涉及前進、后退、轉彎、停止等命令以及轉彎角度參數(shù)設置)。

下面描述本實用新型運載裝置的控制方法，它包括：

當本實用新型運載裝置前進時，控制所有前車輪20以相同速度向前進方向運行；

當本實用新型運載裝置后退時，控制所有前車輪20以相同速度向后退方向運行；

當本實用新型運載裝置轉彎時，根據(jù)轉彎方向和轉彎半徑(轉彎半徑可通過輸入的轉彎角度計算得出)，基于速度與轉矩混合控制算法(熟知算法)控制各前車輪20以不同速度運行，其中，處于轉彎外側的前車輪20至處于轉彎內側的前車輪20的速度逐步減小。

另外當本實用新型運載裝置需要停止時，采用電制動或機電聯(lián)合制動方式控制所有前車輪20停止運行。

另外，本實用新型運載裝置還有一種控制方法，它包括：

當本實用新型運載裝置前進時，控制所有前車輪20以相同速度向前進方向運行，并基于單向扭矩控制算法(熟知算法)控制各后車輪30的行進方位處于前進方向上；

當本實用新型運載裝置后退時，控制所有前車輪20以相同速度向后退方向運行，并基于單向扭矩控制算法(熟知算法)控制各后車輪30的行進方位處于后退方向上；

當本實用新型運載裝置轉彎時，根據(jù)轉彎方向和轉彎半徑(轉彎半徑可通過輸入的轉彎角度計算得出)，基于速度與轉矩混合控制算法(熟知算法)控制各前車輪20以不同速度運行，其中，處于轉彎外側的前車輪20至處于轉彎內側的前車輪20的速度逐步減小，并且基于單向扭矩控制算法控制各后車輪30的行進方位朝向轉彎方向且跟隨轉彎過程中本實用新型運載裝置轉彎角度的實時改變而實時變化。

另外當本實用新型運載裝置需要停止時，采用電制動或機電聯(lián)合制動方式控制所有前車輪20停止運行，以及采用電制動方式停止對所有后車輪30的運行控制。

本實用新型的優(yōu)點是：

1、本實用新型運載裝置借由對前、后車輪的特殊設計，可以實現(xiàn)前進、后退以及任意轉彎半徑的行駛，轉向靈活，適于在狹窄地域使用。

2、本實用新型運載裝置借由車輪直接獨立驅動的方式，實現(xiàn)了在復雜不平、較大坡度的路面行駛，不受路面狀況限制。

3、本實用新型運載裝置可以實現(xiàn)載人、載物功能，承載能力強，在大載重、偏重心情形下也可平穩(wěn)運行。

4、本實用新型運載裝置設計有方便使用者的操縱桿，可控性好，另外也可實現(xiàn)無人駕駛的遙控控制，可根據(jù)不同場合和需求來靈活選擇操作方式。

5、本實用新型運載裝置結構不復雜，操作便捷，運行穩(wěn)定性高，易于維修，成本低。

以上所述是本實用新型較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內。