CN101823515B

CN101823515B - 气垫式步行车

Info

Publication number: CN101823515B
Application number: CN2010101090420A
Authority: CN
Inventors: 罗哲; 喻凡; 谢东; 马聪; 陈强
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2010-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2030-02-11
Also published as: CN101823515A

Abstract

一种交通运输技术领域的气垫式步行车，包括：机械足、车体、驱动电机、控制机构、密封气室、加压风机、风机电机和摄像头，机械足和驱动电机相连，密封气室分别与加压风机和机械足相连，风机电机和加压风机相连，摄像头、机械足、密封气室、驱动电机和风机电机分别与控制机构相连，机械足设置于车体底部，摄像头、加压风机和风机电机设置于车体上，控制机构、驱动电机和密封气室设置于车体内部。本发明转向灵活，避障越障能力强，接地比压小，能够在湿软路面上行驶，且机械足设计巧妙，便于控制能够应付复杂的突发工况，并能够对整体实现灵活控制。

Description

气垫式步行车

技术领域

本发明涉及的是一种交通运输技术领域的装置，尤其涉及的是一种气垫式步行车。

技术背景

常规车辆以车轮或者履带等作为行走机构，在一些特殊工况下存在着越障能力差、转弯半径大和行动不灵活等缺陷。多足步行机器人具有更高的机动性和避障越障能力，由于其立足点离散，可以通过控制算法在地面上选择最优的支撑点，因此能耗也较少。安装了适当的机械臂后可以在地形复杂的林场、采石场、矿山、战地侦察和警戒等路况下作业。如果在车辆中结合多足行走技术可以解决车辆在特殊路面上的行进问题，但即使是这样，因为接地比压较大，多足行走机构并不能直接在湿软路面上，而且每一个足的运动控制所需电机较多，控制复杂。

经对现有技术文献的检索发现，中国实用新型专利申请号：200720015759.2，名称：一种四足爬行机器人，该技术是在机身上装有单片机、电源、任务规划器和电机，由单片机控制着电源和任务规划器控制四个电机，四个电机分别控制着四条腿的一臂运动，使一臂在规定的角度内转动，在四个腿上分别还装有电机控制着二臂和三臂。该技术虽然能够实现步态行走，但是它需要电机驱动四条腿，结构较为复杂，稳定性也不够，而且没有考虑到在湿软地面的行走问题。

又如中国实用新型专利申请号：02276647.2，名称：一种气垫车，该技术包括传统汽车的发动机和车身，车身内安装有空压机，通过管路连接安装于车身下的气囊，汽车可通过气囊的浮力，在水面行驶。气囊底部由轮式履带进行包裹，轮式履带由很多独立的履带链节通过销轴连接而成，在每个链节的下端装有滚轮，履带两端固定于车身上。轮式履带用于陆地行驶，使汽车具有超强的越野攀爬能力，同时还保护气囊不会被划伤。汽车前进的动力由车身后部安装的螺旋桨来提供。螺旋桨与驱动机构和专项机构传动连接，驱动机构和转向机构又与发动机动力传动轴传动连接。该技术的支撑结构为气囊，驱动机构为螺旋桨和履带，结构不够精简，并且遇障避障能力不强，也不能很好的实现灵活控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气垫式步行车，可以实现在湿软路面上的行走，结构简单，转向灵活，同时能够实现灵活控制。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：机械足、驱动电机、密封气室、加压风机、风机电机、车体、摄像头和控制机构，其中：机械足和驱动电机相连，密封气室分别与加压风机和机械足相连，风机电机和加压风机相连，摄像头、机械足、密封气室、驱动电机和风机电机分别与控制机构相连，机械足设置于车体底部，摄像头、加压风机和风机电机设置于车体上，控制机构、驱动电机和密封气室设置于车体内部。

所述的机械足包括：腿部杆件、弹簧和气垫，其中：腿部杆件分别与车体和驱动电机相连，气垫分别与控制机构和腿部杆件相连，弹簧设置于腿部杆件和气垫之间。

所述的气垫上设有进气口和出气口，进气口和密封气室相连，出气口和大气相连，进气口和出气口分别与控制机构相连。

所述的控制机构包括：控制台、压力传感器、气压传感器和转速传感器，其中：压力传感器分别与控制台和气垫相连以传输压力信号，气压传感器分别与控制台和密封气室相连以传输气压信号，转速传感器分别与控制台、驱动电机和风机电机相连以传输速度信号，控制台分别与密封气室、驱动电机、风机电机和摄像头相连。

本发明工作时：出气口开启，气垫向外排气收缩并逐渐离开地面，当离开地面足够高时，出气口关闭，相对应的驱动电机工作，带动机械足向前或向后移动，当移动到合适的位置时，驱动电机停止工作，进气口开启，密封气室内的空气进入气垫，气垫充气膨胀，并接触地面，当气垫受到的支撑力达到预设值时，进气口关闭，机械足的动作完成。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明转向灵活，避障越障能力强，接地比压小，能够在湿软路面上行驶，至少六个机械足可以保证整个装置具有很高的稳定性，且机械足抬腿和落地的方式设计巧妙，便于控制能够应付复杂的突发工况，并能够对整体实现灵活控制。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的机械足的局部示意图；

图3是本发明控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：机械足1、驱动电机2、密封气室3、加压风机4、风机电机5、车体6、摄像头7、固定杆8和控制机构9，其中：机械足1和驱动电机2相连，密封气室3分别与加压风机4和机械足1相连，风机电机5和加压风机4相连，摄像头7、机械足1、密封气室3、驱动电机2和风机电机5分别与控制机构9相连，机械足1设置于车体6底部，摄像头7通过固定杆8设置在车体6上，以便摄像头7更好的探测路况，加压风机4和风机电机5设置于车体6上，控制机构10、驱动电机2和密封气室3设置于车体6内部。

所述的机械足1是六个，结构相同，每侧三个，对称设置于车体6的两侧，所述的驱动电机2是六个，结构相同。

如图2所示，所述的机械足1包括：腿部杆件10、弹簧11、球铰链12和气垫13，其中：腿部杆件10分别与车体6和驱动电机2相连，气垫13分别与控制机构9和腿部杆件10相连，弹簧11设置于腿部杆件10和气垫12之间，气垫13和腿部杆件10球铰链12相连，球铰链12能够让气垫13对于不同的地面有较好的适应性，腿部杆件10的端部垂直设有两根相互交叉固定的支撑杆，垂足是两根支撑杆的交叉点，弹簧11的一端和支撑杆的末端相连，另一端和气垫13相连，弹簧11在气垫13抬起时，能够保持气垫13的水平状态。

所述的气垫13是横截面为椭圆形的柱状体，上下底面为刚性材料制成，侧面为柔性材料制成。气垫13上设有进气口14和出气口15，进气口14和密封气室3相连，出气口15和大气相连，进气口14和出气口15分别与控制机构9相连，进气口14和进气管16相连，进气管16和密封气室3相连，出气口15和出气管17相连，出气管17和大气相连。

如图3所示，所述的控制机构9包括：控制台18、压力传感器19、气压传感器20和转速传感器21，其中：压力传感器19分别与控制台18和机械足1上的气垫13相连以传输压力信号，气压传感器20分别与控制台18和密封气室3相连以传输气压信号，转速传感器21分别与控制台18、风机电机5和驱动电机2相连以传输速度信号，控制台18分别与密封气室3、风机电机5、驱动电机2和摄像头7相连。

本实施例工作时：出气口15开启，气垫13通过出气管17向外排气，气垫13收缩并逐渐离开地面，当离开地面足够高时，出气口15关闭，相对应的驱动电机2工作，带动机械足1向前或向后移动，当移动到合适的位置时，驱动电机2停止工作，进气口14开启，密封气室3内的空气进入气垫13，气垫13充气膨胀，并接触地面，当气垫13受到的支撑力达到预设值时，进气口14关闭，机械足1的动作完成。

六个机械足1是独立控制的，对于不同的工况可以使用不同的运行方式。

车头的前端的摄像头7在控制机构9的控制下预瞄车辆前进道路上的路况信息，作为更改运行方式、紧急制动和转向的依据。

对于某些恶劣工况，可能六个机械足1跟地面的接触力要求相差很大，控制机构9通过对于机械足1上压力传感器19的信息和密封气室3内部气压传感器20的信息，来计算出是否需要开启进气口14，从而调节机械足1上负担的重量。当密封气室3压力小于设定值后，风机电机5开启，驱动加压风机4为密封气室3加压。

Claims

1.一种气垫式步行车，包括：车体和驱动电机，其特征在于，还包括：控制机构、机械足、密封气室、加压风机、风机电机和摄像头，其中：机械足和驱动电机相连，密封气室分别与加压风机和机械足相连，风机电机和加压风机相连，摄像头、机械足、密封气室、驱动电机和风机电机分别与控制机构相连，机械足设置于车体底部，摄像头、加压风机和风机电机设置于车体上，控制机构、驱动电机和密封气室设置于车体内部；

所述的机械足包括：腿部杆件、弹簧和气垫，其中：腿部杆件分别与车体和驱动电机相连，气垫分别与控制机构和腿部杆件相连，弹簧设置于腿部杆件和气垫之间；

所述的气垫上设有进气口和出气口，进气口和密封气室相连，出气口和大气相连，进气口和出气口分别与控制机构相连；

所述的腿部杆件的端部垂直设有两根相互交叉固定的支撑杆，垂足是两根支撑杆的交叉点，弹簧的一端和支撑杆末端相连，另一端和气垫相连。

2.根据权利要求1所述的气垫式步行车，其特征是，所述的机械足是六个，结构相同，每侧三个，对称设置于车体的两侧，所述的驱动电机是六个，结构相同。

3.根据权利要求1所述的气垫式步行车，其特征是，所述的控制机构包括：控制台、压力传感器、气压传感器和转速传感器，其中：压力传感器分别与控制台和气垫相连以传输压力信号，气压传感器分别与控制台和密封气室相连以传输气压信号，转速传感器分别与控制台、驱动电机和风机电机相连以传输速度信号，控制台分别与密封气室、驱动电机、风机电机和摄像头相连。

4.根据权利要求1所述的气垫式步行车，其特征是，所述的气垫和腿部杆件球铰链相连。

5.根据权利要求1所述的气垫式步行车，其特征是，所述的气垫是横截面为椭圆形的柱状体，上下底面为刚性材料制成，侧面为柔性材料制成。

6.根据权利要求1所述的气垫式步行车，其特征是，所述的进气口上设有进气管，进气管和密封气室相连。

7.根据权利要求1所述的气垫式步行车，其特征是，所述的出气口上设有出气管，出气管和大气相连。