車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，所述測(cè)量系統(tǒng)包括車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪、輔助輪、測(cè)量元件、彈性支架、車(chē)輛支架、輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)、輔助輪轉(zhuǎn)軸，彈性支架的一端固定安裝在車(chē)輛支架上，彈性支架的另一端利用自身彈性壓在輔助輪轉(zhuǎn)軸上，輔助輪轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)安裝在車(chē)輛支架上并可繞輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)旋轉(zhuǎn)，輔助輪轉(zhuǎn)軸的另一端安裝有輔助輪，彈性支架的彈性保持輔助輪與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪的隨動(dòng)性接觸，測(cè)量元件安裝在輔助輪轉(zhuǎn)軸上。本發(fā)明能在不改變?cè)邢到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，間接地、精確地測(cè)量輪式結(jié)構(gòu)車(chē)輛的里程與速度信息，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便、精度高。
【專利說(shuō)明】車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)量系統(tǒng)，特別是涉及一種車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè) 量方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在對(duì)電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)輪椅等車(chē)輛進(jìn)行精確控制時(shí)，必需測(cè)量得到車(chē)輛行駛速度或里 程信息。一般情況下，在這些車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)電機(jī)上，通過(guò)安裝編碼器或霍爾傳感器可以獲取到 車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)可以獲得車(chē)輛的行駛速度和里程。但在 多數(shù)的車(chē)輛上并沒(méi)有編碼器或者霍爾傳感器等設(shè)備，這就需要用間接的方法來(lái)采集、獲取。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量 方法，其能在不改變?cè)邢到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，間接地、精確地測(cè)量輪式結(jié)構(gòu)車(chē)輛的里程與速 度信息，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便、精度高。
[0004] 本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種車(chē)輛速度與里程輔助測(cè) 量系統(tǒng)，其特征在于，其包括車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪、輔助輪、測(cè)量元件、彈性支架、車(chē)輛支架、輔助輪轉(zhuǎn) 軸合頁(yè)、輔助輪轉(zhuǎn)軸，彈性支架的一端固定安裝在車(chē)輛支架上，彈性支架的另一端利用自身 彈性壓在輔助輪轉(zhuǎn)軸上，輔助輪轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)安裝在車(chē)輛支架上并可繞 輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)旋轉(zhuǎn)，輔助輪轉(zhuǎn)軸的另一端安裝有輔助輪，彈性支架的彈性保持輔助輪與 車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪的隨動(dòng)性接觸，測(cè)量元件安裝在輔助輪轉(zhuǎn)軸上。
[0005] 優(yōu)選地，所述彈性支架具有彈性，使輔助輪與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪保持接觸。
[0006] 優(yōu)選地，所述測(cè)量元件是編碼器或霍爾傳感器。
[0007] 優(yōu)選地，所述編碼器是增量式編碼器。
[0008] 優(yōu)選地，所述編碼器是絕對(duì)式編碼器。
[0009] 優(yōu)選地，所述測(cè)量元件檢測(cè)輔助輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于測(cè)量輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)信息。
[0010] 本發(fā)明還提供一種車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，所述 測(cè)量方法采用如上所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量方法包括以下步驟：步 驟一，采集得到輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)；步驟二，計(jì)算出輔助輪的旋轉(zhuǎn)速度；步驟三，根據(jù)輔助輪與 驅(qū)動(dòng)輪的半徑關(guān)系，得到驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度；步驟四，再通過(guò)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，計(jì)算出車(chē) 輛的速度和里程信息。
[0011] 優(yōu)選地，所述步驟一是以時(shí)間間隔通過(guò)采集測(cè)量元件數(shù)據(jù)。
[0012] 優(yōu)選地，所述車(chē)輛是輪椅。
[0013] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明能在不改變?cè)邢到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，間接地、 精確地測(cè)量輪式結(jié)構(gòu)車(chē)輛的里程與速度信息，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用方便、精度高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2為本發(fā)明車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法的流程圖。
[0016] 圖3為本發(fā)明使用的輪椅運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)其包括車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪1、輔助輪2、 測(cè)量元件3、彈性支架4、車(chē)輛支架5、輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)6、輔助輪轉(zhuǎn)軸7,彈性支架4的一端固 定安裝在車(chē)輛支架5上，彈性支架4的另一端利用自身彈性壓在輔助輪轉(zhuǎn)軸7上，輔助輪轉(zhuǎn) 軸7的一端通過(guò)輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)6安裝在車(chē)輛支架5上并可繞輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)6旋轉(zhuǎn)，輔 助輪轉(zhuǎn)軸7的另一端安裝有輔助輪2,彈性支架4的彈性保持輔助輪2與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪1的隨 動(dòng)性接觸，車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪1帶動(dòng)輔助輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量元件3安裝在輔助輪轉(zhuǎn)軸7上，測(cè)量元件 檢測(cè)輔助輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于測(cè)量輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)信息，通過(guò)采集安裝在輔助輪軸上的測(cè)量元件 采集的數(shù)據(jù)，間接得到車(chē)輛的速度和里程信息。彈性支架具有彈性，使輔助輪與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪 保持接觸，適當(dāng)?shù)膹椥粤Υ笮”ＷC了輔助輪與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪的隨動(dòng)性接觸，保證測(cè)量的精度。 測(cè)量元件是編碼器或霍爾傳感器。編碼器可以是增量式編碼器或絕對(duì)式編碼器。
[0019] 如圖2所示，本發(fā)明車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法采用車(chē)輛速度與 里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，其包括以下步驟：步驟一，采集得到輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)；步驟二，計(jì)算出輔 助輪的旋轉(zhuǎn)速度；步驟三，根據(jù)輔助輪與驅(qū)動(dòng)輪的半徑關(guān)系，得到驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度；步驟 四，再通過(guò)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，計(jì)算出車(chē)輛的速度和里程信息。
[0020] 如圖3所示，輪椅后方兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上分別安裝本發(fā)明涉及的輔助測(cè)量系統(tǒng)，其中， y R為左、右輔助輪半徑，ω' R為左、右輔助輪的旋轉(zhuǎn)速度，ιγ、Γκ為輪椅左、 右輪動(dòng)輪半徑，b為左右驅(qū)動(dòng)輪的輪間距，〇^、（〇,為輪椅左、右驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度，u為輪 椅直行速度，ω為輪椅自身旋轉(zhuǎn)速度。（X，y，Θ)為輪椅在世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)（里程）和 朝向角。
[0021] 利用本發(fā)明輔助測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量雙輪差動(dòng)輪椅的里程與速度的具體步驟如下：
[0022] 步驟1、采集得到輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)
[0023] 采集得到輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)是以時(shí)間間隔T，采集左、右兩輔助測(cè)量系統(tǒng)上的測(cè)量元件 數(shù)據(jù)（比如編碼器數(shù)據(jù)），采集到左輪測(cè)量元件數(shù)據(jù)的讀數(shù)記為Q，右輪測(cè)量元件數(shù)據(jù)的讀 數(shù)記為C K。
[0024] 步驟2、計(jì)算得出左、右輔助輪轉(zhuǎn)速
[0025] 根據(jù)步驟1得到的測(cè)量元件數(shù)據(jù)(^和^，計(jì)算得出左輔助輪旋轉(zhuǎn)速度為ω' p右 輔助輪旋轉(zhuǎn)速度為κ。
[0026] 步驟3、得出驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速
[0027] 根據(jù)步驟2得到的左輔助輪旋轉(zhuǎn)速度為ω' d右輔助輪旋轉(zhuǎn)速度為ω' R，再根 據(jù)輔助輪和驅(qū)動(dòng)輪的半徑關(guān)系，可得到左右驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，如下式（1):
[0028] c〇L = c〇L, XrL, /rL............................................. (1)
[0029] ωΕ = ωΕ, XrE/ /rE
[0030] 步驟4、得出輪椅速度和里程信息
[0031] 根據(jù)步驟3得到的輪椅左、右驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度，再根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪半徑、輪間距等信 息，可計(jì)算出輪椅直行速度和自身旋轉(zhuǎn)速度，如下式（2):

【權(quán)利要求】
1. 一種車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，其包括車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪、輔助輪、測(cè)量 元件、彈性支架、車(chē)輛支架、輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)、輔助輪轉(zhuǎn)軸，彈性支架的一端固定安裝在車(chē)輛 支架上，彈性支架的另一端利用自身彈性壓在輔助輪轉(zhuǎn)軸上，輔助輪轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)輔助 輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)安裝在車(chē)輛支架上并可繞輔助輪轉(zhuǎn)軸合頁(yè)旋轉(zhuǎn)，輔助輪轉(zhuǎn)軸的另一端安裝有輔 助輪，彈性支架的彈性保持輔助輪與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪的隨動(dòng)性接觸，測(cè)量元件安裝在輔助輪轉(zhuǎn) 軸上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性支架 具有彈性，使輔助輪與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪保持接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量元件 是編碼器或霍爾傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器是 增量式編碼器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器是 絕對(duì)式編碼器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量元件 檢測(cè)輔助輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，用于測(cè)量輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)信息。
7. -種車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，所述測(cè)量方法采用如 權(quán)利要求1所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量方法包括以下步驟：步驟一，采 集得到輔助輪的轉(zhuǎn)數(shù)；步驟二，計(jì)算出輔助輪的旋轉(zhuǎn)速度；步驟三，根據(jù)輔助輪與驅(qū)動(dòng)輪的 半徑關(guān)系，得到驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度；步驟四，再通過(guò)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，計(jì)算出車(chē)輛的速度 和里程信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，所 述步驟一是以時(shí)間間隔通過(guò)采集測(cè)量元件數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車(chē)輛速度與里程輔助測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，所 述車(chē)輛是輪椅。
【文檔編號(hào)】G01C23/00GK104061943SQ201410255732
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】王景川, 高小斌, 陳衛(wèi)東 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)