一种位移轨迹反馈系统的制作方法

本实用新型涉及运动物体360度运动时的速度、轨迹检测技术领域，特别是涉及一种位移轨迹反馈系统。

背景技术：

目前，运动的物体的速度和轨迹检测，通常是通过电机所带的编码器或者GPS传感器或者激光雷达进行探测的，这种从电机上间接获取的数值容易出现误差，比如如果有打滑现象发生，则测出的数值偏小，如果有转向发生，测出的位移轨迹错误等，这样通过电机编码器这种间接的方式测出来的速度和轨迹路线会出现大范围误差，而通过GPS测出来的数值在精度上不够精确。而激光雷达对安装的位置有特殊要求，且激光雷达比较贵，经济效益不高。

因此，需要提供一种位移轨迹反馈系统以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种位移轨迹反馈系统，自动检测花轮的竖向位移、水平位移、转向角度，并根据检测到的数据自动计算出花轮的三轴分速度、合速度、运动轨迹，并计算出速度误差值和轨迹误差值，并输出这些误差值到控制器，控制器通过函数运算得出所需要的改变值并输出到运动控制器，从而使物体的运动发生变化，保证运动物体的速度和轨迹在允许的范围内。本实用新型的位移反馈系统，结构简单、实用成本低、便于检测速度位移数据。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种，包括花轮1、相对的内壁连接花轮1的转轴两端的∩型架5、安装在∩型架5顶面上的旋转轴、内嵌在旋转轴上且探测头朝向花轮1且每当探测到一个金属部分2出现时便产生一个信号的金属花轮磁检测传感器8、根据接收到的检测数据输出X轴速度、Y轴速度、Z轴速度、合速度、实时位移轨迹、速度误差以及位移误差信号的主控板11；

旋转轴上由下至上依次套有旋转角度检测编码器4、弹簧6、安装座7，弹簧6底端连接旋转角度检测编码器4、顶端连接安装座7底面，且旋转角度检测编码器4位于∩型架5顶面上，安装座7外壁上设置有高度检测编码器9和高度检测传感器10；

主控板11电连接旋转角度检测编码器4、金属花轮磁检测传感器8、高度检测编码器9，高度检测编码器9电连接高度检测传感器10；

花轮1包括绕其转轴设置的橡胶部分3以及等间隔的嵌设在橡胶部分3圆周上的多个所述金属部分2。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种位移轨迹反馈系统，利用设置在花轮∩型架上的金属花轮磁检测传感器检测花轮上两个相近的金属部分出现时产生信号的时间间隔来计算花轮的水平位移，利用高度检测传感器检测该时间间隔内花轮的竖向位移，利用旋转角度检测编码器检测花轮转过的角度，利用检测到的三数据自动计算出花轮的合速度，无需再使用独立的探测部件去感测花轮的速度和转向角度，从而节省了检测花轮速度系统的使用成本，且整个结构简单，使用成本低。

附图说明

图1是本实用新型的一种位移轨迹反馈系统的第一优选实施例的结构示意图；

图2是图1所示的花轮的电路结构框图；

图3是应用了本实用新型的位移轨迹反馈系统的无人车的运动示意图；

图4是无人车的电路工作流程示意图。

说明书附图中的数字标识对应的部件名称分别如下：

1-花轮；2-金属部分；3-橡胶部分；4-旋转角度检测编码器；5-∩型架；6-弹簧；7-安装座；8-金属花轮磁检测传感器；9-高度检测编码器；10-高度检测传感器；11-主控板；100-无人车；101-理论运动轨迹；102- 误差允许的轨迹；103-实际运动轨迹。

具体实施方式

下面结合图示对本实用新型的技术方案进行详述。

请参见图1所示，本实施例的位移轨迹反馈系统，包括花轮1、相对的内壁连接花轮1的转轴两端的∩型架5、安装在∩型架5顶面上的旋转轴、内嵌在旋转轴上且探测头朝向花轮1的金属花轮磁检测传感器 8、主控板11；

旋转轴上由下至上依次套有旋转角度检测编码器4、弹簧6、安装座7，弹簧6底端连接旋转角度检测编码器4、顶端连接安装座7底面，且旋转角度检测编码器4位于∩型架5顶面上，安装座7外壁上设置有高度检测编码器9和高度检测传感器10；

如图2所示，主控板11电连接旋转角度检测编码器4、金属花轮磁检测传感器8、高度检测编码器9，高度检测编码器9电连接高度检测传感器10；

花轮1包括绕其转轴设置的橡胶部分3以及等间隔的嵌设在橡胶部分3圆周上的多个所述金属部分2；

金属花轮磁检测传感器8每当探测到一个金属部分2出现时便产生一个信号，主控板11根据接收到的检测数据输出X轴速度、Y轴速度、Z轴速度、合速度、实时位移轨迹、速度误差以及位移误差信号。

假定：花轮1所包括的金属部分2的个数为N，检测部件的检测周期为T，花轮1的外径为D；那么在一个检测周期T内，金属花轮磁检测传感器8发出的信号为n1，n1是金属部分2出现的次数，高度检测传感器10检测到的花轮1的竖向位移为h，旋转角度检测编码器4检测到花轮1转过的角度为Ф；那么根据传输的数据，主控板11经过函数运算出以下数据：

XY平面上的总位移：L＝n1*360D²/4N；

X轴向位移为：Lx＝L*cosФ；

Y轴向位移为：Ly＝L*sinФ；

Z轴向位移为：Lz＝h；

速度Vx＝L*cosФ/T；

速度Vy＝L*sinФ/T；

速度Vz＝h/T；

合速度

然后，将数据直观化，建立并输出L-T坐标，X-Y-Z坐标，X-T坐标，Y-T坐标，Z-T坐标。并将理论数据也输出到以上坐标中，将误差直观化，从而计算出速度误差信号和轨迹误差信号。

最后，进行数据对比，将实时数据同理论数据比对，运算出实时速度误差数据和位移误差数据，再将实时误差数据通过主控板转化为模拟量后，以便输出纠偏信号给相关驱动部件，从而纠正花轮的运动速度和运动轨迹。

将利用了本实用新型的位移轨迹反馈系统的无人车100的运动情况作为一个具体的例子，详述本实用新型的位移轨迹反馈系统的具体工作情况：

请参看图3所示，利用了本实用新型的位移轨迹反馈系统的无人车 100，在管道内运动时，如果其运动的轨迹在误差允许的轨迹102的范围之内，那么就继续前进，不作驱动信号的调整，如果实际运动轨迹103 超出了误差允许的轨迹102，那么将会产生一个负反馈驱动信号给无人车的驱动系统，驱动该无人车100的运动做相应的调整以使得无人车100 的实际运动轨迹103在误差允许的轨迹102的范围之内。

请参看图4所示，无人车100的运动步骤如下：

S1：驱动系统驱动金属花轮沿着理论运动轨迹101进行转动和前进运动；

S2：S21、高度检测编码器对高度信号进行监测；S22、金属花轮磁检测传感器对金属部分2进行监测；S23、旋转角度检测编码器4对旋转角度进行监测，其中，步骤S21、S22、S23同步进行，步骤S2包括了步骤S21、S22、S23；

S3、主控板11根据步骤S2检测得到的角度信号、金属磁信号、高度信号计算出无人车100的实际运动轨迹103和实际的运动速度；

S4、将实际运动轨迹103和实际的运动速度与理论运动轨迹101和理论速度进行比较；

S5、产生轨迹和速度的误差信号；

S6、判断误差信号是不是在允许的范围之内，如果否，则执行步骤 S7，如果是，则回到步骤S1；

S7、将误差信号加入到金属花轮的驱动系统的驱动信号中，并回到步骤S1。

本实用新型提供的位移轨迹反馈系统，为运动的花轮提供实时的纠偏信号，从而保证花轮能够在预定的轨道内进行运动，而不至于偏离原轨道太远，该位移轨迹反馈系统，尤其适用于保障管道内的机器人的按照预定的轨道运行之用。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。