一种基于无人清扫车编码器转向装置的零点标定方案的制作方法

1.本发明涉及无人驾驶清扫车领域，尤其涉及一种基于编码器反馈的无人清扫车转向机构的针对机械误差及编码器安装误差的零点标定方案。


背景技术：

2.随着科技的进步，无人驾驶与辅助驾驶已经开始慢慢走进人们的视野。然而无人驾驶的安全性却是人们一直最关注的话题，若车辆不按照自动驾驶系统的想法去运动，那么将会发生极其严重的事情。
3.常见的车辆不按照自动驾驶系统的决策去运动主要是由机械误差及编码器安装误差导致转向轮的误差，导致实际的转角与自动驾驶系统的控制转角存在误差，从而导致运动偏航，发生危险的动作。
4.针对上述问题，本发明提出了一种基于无人清扫车编码器转向装置的零点标定方案，有效解决转向轮转角与控制转角不一致的问题。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是提供一种基于编码器转向的零点标定方案，以解决现有的机械传动，编码器反馈转向中，受机械误差及编码器安装误差而导致无人清扫车中实际转向与控制转向不一致的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种转向零点标定方案，包括转向动力伺服电机，转向传动齿轮，反馈编码器。
7.作为一种转向零点标定方案，所述转向动力电机，由编码器反馈进行正向或反向转动，以控制转向轮达到目标转向角度，能够精确转动0.5度。
8.作为一种转向零点标定方案，所述传动齿轮装置，能够增加动力电机扭矩，但存在机械缝隙。
9.作为一种转向零点标定方案，所述反馈编码器，将转向轮当前角度反馈至伺服电机，以达到转向功能。
10.作为一种转向零点标定方案，对编码器数据与车辆运行轨迹的数据进行采集分析，对轨迹进行最小二乘法拟合圆，得到轨迹曲率，得到实际转角并与编码器反馈数据组成二元数据对，进行函数拟合，从而得出反馈转角，控制转角与真实物理转角之间的关系。
附图说明
11.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
12.图1为本发明的结构示意图：其中1为编码器，2为转向轮，3为传动齿轮，4为伺服转向动力电机；图2 为本发明在无人清扫车辆上的实施数据流向图，其中编码器数据获取当前转向轮
的角度，并将数据分别反馈给伺服电机进行转向控制及数据采集处理及转向控制单元，伺服电机接收编码器数据及数据采集处理控制单元的控制角度，自动驾驶定位系统将当前车辆坐标反馈给数据采集处理及转向控制单元，数据采集处理及转向控制单元收集处理数据，并将标定结果使用后下发处理后的控制转角，以实现标定功能。
具体实施方式
13.为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对具体实施例进行详细描述。
14.如图2所示，确定好编码器，伺服电机，自动驾驶定位系统的数据正常后，检查数据采集处理及转向控制单元是否正常运行，即可进行零点标定，本发明的工作步骤如下:步骤1：转向轮回正后，即编码器转角为0度，给与车辆速度，进行理论上的直线运动，数据采集处理及转向控制单元对编码器及自动驾驶定位系统的数据进行采集；步骤2:：根据步骤1中采集的数据，对定位数据进行最小二乘法拟合圆，计算曲率，根据车辆模型计算出车辆前轮实际转角，与编码器反馈角度形成数据对[a0,b0]。
[0015]
步骤3：转向轮左转至左极限后，给定速度让车辆运行，继续采集编码器角度和自动驾驶定位数据。
[0016]
步骤4：根据步骤3中采集的数据，对定位数据进行最小二乘法拟合圆，计算曲率，根据车辆模型计算出车辆前轮实际转角，与编码器反馈角度形成数据对[a1,b1]。
[0017]
步骤5：转向轮右转至右极限后，给定速度让车辆运行，继续采集编码器角度和自动驾驶定位数据。
[0018]
步骤6：根据步骤5中采集的数据，对定位数据进行最小二乘法拟合圆，计算曲率，根据车辆模型计算出车辆前轮实际转角，与编码器反馈角度形成数据对[a2,b2]。
[0019]
步骤7：共3组数据对，对其进行形如y=kx b的一次线性函数拟合，拟合结果中b即为编码器安装偏差，k值即为传动齿轮间隙误差系数。
[0020]
步骤8：计算结果k和b值在数据采集处理及转向控制单元中进行使用，对下发转向角进行计算替换，从而达到真实转角与目标转角一致，从而标定了编码器的零点。


技术特征：
1.一种基于无人清扫车编码器转向装置的零点标定方案，其特征包括：硬件结构由转向动力电机通过变速齿轮控制转向，由码器反馈进行精确转向，对变速齿轮的机械缝隙，及编码器安装误差对转向轮进行零点标定；根据权利要求1所述的转向动力电机，其特征在于：为伺服电机，转动精度可控制在0.5度，扭矩较小，通过变速齿轮与转向轮传动；根据权利要求1所述的变速齿轮，其特征在于：在动力电机与转向轮之间，对动力电机进行扭矩放大，形成足够大的力矩控制转向轮转动；根据权利要求1所述的编码器，其特征在于：与转向轮刚性相连，对转向轮转角进行反馈，反馈至转向动力电机，实现转向轮精确控制；根据权利要求1所述的零点标定方案，其特征在于：对变速齿轮传动装置机械误差及编码器安装误差进行转向轮的零点标定。2.根据权利要求1所述的零点标定方法，包含以下步骤:步骤1.根据无人清扫车的定位系统，让车辆在编码器反馈零点下进行理论上的直线运动，根据定位系统记录车辆每一时刻的定位坐标；步骤2.让车辆左转至左极限进行运动，根据定位系统记录车辆每一时刻的定位坐标及编码器的反馈数值；步骤3.让车辆右转至有极限进行运动，根据定位系统记录车辆每一时刻的定位坐标及编码器的反馈说数值；步骤4.对三次记录的数据进行分析，计算车辆转向轮的偏差，从而矫正零点。

技术总结
本发明公开了一种基于无人清扫车编码器转向装置的零点标定方案，所述零点标定硬件组件包括伺服动力电机，传动齿轮装置，编码器，数据采集处理及转向控制单元。所述伺服电机提供转向动力，传动齿轮增加转向力矩，编码器反馈转向轮角度实现精确转角，数据采集处理及控制单元处理零点标定数据，并对标定结果对转向电机进行控制实现真实转角与目标转角统一，增加无人清扫车的控制精确性及安全性。无人清扫车的控制精确性及安全性。无人清扫车的控制精确性及安全性。


技术研发人员：张亮 卫罗珩 郭星
受保护的技术使用者：河南小狮智能科技有限公司
技术研发日：2020.12.02
技术公布日：2022/6/4