CN108583728A - 一种无人平台车及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人平台车及其工作方法，包括车身、车架系统、悬架系统、控制系统、转向系统、驱动系统、制动系统、电池组和车轮，车身与车架系统上端连接，车架系统由侧梁板、加强件、连接件一和连接件二组成，悬架系统与侧梁板侧面连接，悬架系统由悬架安装板、下叉臂、上叉臂、减震器、轮毂架和轮毂组成，驱动系统由轮毂电机、电机冷却管路和导线管路组成，转向系统一端与悬架安装板外侧铰接，另外一侧与轮毂架铰接，制动系统与轮毂架连接，车轮与轮毂连接，电池组与两侧梁板之间下端连接，实现了车架系统中各零部件之间的模块化拼装，方便了零部件检修更换；实现了悬架系统和驱动系统与车架系统之间的模块化装卸，方便相互更换，通过性高。
Description
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，具体地说，本发明涉及一种无人平台车及其工作方法。
背景技术
地面无人平台车是在地面上行驶的能执行特定任务的机器人，是机械化、信息化、智能化高度融合的机动平台，在战场作战环境中，具有无人员伤亡或被俘的优势，以及设备的无人化设计优势。地面无人平台车能代替人在高危险环境下完成人难以完成的多种特定任务，对人的生命安全保护具有重要意义，应用领域非常广泛。对此市面上也出现多种型号的无人平台车，目前以自重不同分为微小型、轻型、重型、大型等四种类型，各类型都有其优缺点：
(1)微小型和轻型地面无人平台车具有机动灵活、成本低廉的优势，但其受平台车自身重量限制，难以搭载较多任务载荷，自身防护能力弱，且速度较低，航程较短，主要用于侦察监测和拆弹排爆等作战任务。
(2)重型和大型地面无人平台车可搭载重量大、多种任务的载荷，主要用于攻击、远程侦察和扫雷等作战任务，但是其机动性相对较差，且价格高昂。
小型地面无人平台车则可以兼顾微小型、轻型和重型、大型地面无人平台车的优势，具有良好的战场机动性和足够的承载能力，可承担侦察、运输、攻击等较为广泛的作战任务。
但是目前的无人平台车的车架系统不是拼装组合式的，多数为焊接承载式的，零部件更换麻烦；另外悬架系统和驱动系统与车架系统不是成组式安装方式，在作战环境中一旦悬架系统和驱动系统被炸弹、导弹或者地雷击中，就会完全丧失机动性。
发明内容
本发明提供一种无人平台车及其工作方法，实现了车架系统中各零部件之间的模块化拼装，方便了零部件检修更换；实现了悬架系统和驱动系统与车架系统之间的模块化装卸，方便相互更换，通过性高。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种无人平台车，包括车身、车架系统、悬架系统、控制系统、转向系统、驱动系统、制动系统、电池组和车轮，所述车身与车架系统上端连接，所述车架系统由侧梁板、加强件、连接件一和连接件二组成，所述悬架系统设有六组，悬架系统与侧梁板侧面连接，所述侧梁板下端设有“U”型槽，所述加强件卡嵌与“U”型槽中，所述连接件一两端分别与侧梁板内壁接触，所述连接件二侧面与侧梁板内壁接触，连接件二下表面与连接件一接触，然后通过螺栓将侧梁板、加强件、连接件一和连接件二拧紧在一起，所述控制系统与连接件二连接，所述悬架系统由悬架安装板、下叉臂、上叉臂、减震器、轮毂架和轮毂组成，所述悬架安装板与侧梁板外壁通过螺栓连接，所述下叉臂内侧与悬架安装板下端铰接，下叉臂外侧与轮毂架下端通过销轴转动连接，所述上叉臂内侧与悬架安装板中间铰接，上叉臂外侧与轮毂架上端通过销轴转动连接，所述减震器上端与悬架安装板上端铰接，减震器下端与下叉臂中部铰接，所述驱动系统由轮毂电机、电机冷却管路和导线管路组成，所述轮毂电机与轮毂架中间固定连接，所述轮毂与轮毂电机的输出轴一端连接，所述电机冷却管路和导线管路都与轮毂电机连接，所述转向系统一端与悬架安装板外侧铰接，另外一侧与轮毂架铰接，所述制动系统与轮毂架连接，所述车轮与轮毂连接，所述电池组与两侧梁板之间下端连接。
优选的，所述加强件和连接件一都为“U”型结构，所述连接件二为“L”型结构。
优选的，所述悬架安装板上端设有折边一，下端设有折边二，所述折边一与侧梁板上端通过螺栓连接，所述折边二与侧梁板下端通过螺栓连接。
优选的，所述控制系统由六个控制器组成，每个控制器通过导线穿过导线管路分别与轮毂电机的控制单元连接。
优选的，所述转向系统由推杆电机、齿轮箱和推杆组成，所述推杆电机与齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的外壳与悬架安装板侧边铰接，所述推杆与齿轮箱的输出端连接，所述推杆与轮毂架铰接。
优选的，所述齿轮箱采用涡轮蜗杆齿轮箱。
优选的，一种无人平台车的工作方法，包括三种工作模式，
(1)第一种工作模式：斜向平行运动，左前车轮、左中车轮和左后车轮的转向系统中的推杆在控制器控制推杆电机的作用下同时伸长，右前车轮、右中车轮和右后车轮的转向系统中的推杆在控制器控制推杆电机的作用下同时收缩，使得实现斜向左直线运动；左前车轮、左中车轮和左后车轮的转向系统中的推杆在控制器控制推杆电机的作用下同时收缩，右前车轮、右中车轮和右后车轮的转向系统中的推杆在控制器控制推杆电机的作用下同时伸长，使得实现斜向右直线运动；
(2)第二种工作模式：小半径转弯，左前车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下收缩，左中车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下保持不动，左后车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下伸长，右前车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下伸长，右中车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下保持不动，右后车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下收缩，使得实现小半径转弯运动；
(3)第三种工作模式：中心转动，左前车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下收缩，左中车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下保持不动，左后车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下伸长，右前车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下收缩，右中车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下保持不动，右后车轮的推杆在控制器控制推杆电机的作用下伸长，使得实现中心转动运动。
采用以上技术方案的有益效果是：该无人平台车，所述车架系统由侧梁板、加强件、连接件一和连接件二组成，所述侧梁板下端设有“U”型槽，所述加强件卡嵌与“U”型槽中，所述连接件一两端分别与侧梁板内壁接触，所述连接件二侧面与侧梁板内壁接触，连接件二下表面与连接件一接触，然后通过螺栓将侧梁板、加强件、连接件一和连接件二拧紧在一起，实现了车架系统中各零部件之间的模块化拼装，相对与传统的焊接式车架，方便了零部件检修更换。
所述整个悬架系统通过悬架安装板与侧梁板外壁通过螺栓连接，实现了悬架系统及与悬架系统中的轮毂架相连接的转向系统、驱动系统和制动系统的安装，实现了悬架系统和驱动系统与车架系统之间的模块化装卸，在战场环境中，一旦悬架系统和驱动系统被炸弹、导弹或者地雷击中，将中间的悬架系统、转向系统、驱动系统和制动系统一起通过悬架安装板拆卸下来，然后安装在前端或者后端的位置，方便了相互更换，机动性强，通过性高。
所述电池组与两侧梁板之间下端连接，实现电池组的快速替换；所述两侧梁板组成的车架系统中间空间大，便于搭载军方各类作战武器及装备器材、物质或伤员，可扩展的功能形式多；所述加强件和连接件一都为“U”型结构，提高了车架系统底部的结构强度，提高了其承载性能；所述连接件二为“L”型结构，方便了控制系统中的控制器的安装。
所述悬架安装板上端设有折边一，下端设有折边二，所述折边一与侧梁板上端通过螺栓连接，所述折边二与侧梁板下端通过螺栓连接，通过折边一和折边二的连接方式，保证了悬架安装板连接的稳定。
所述控制系统由六个控制器组成，每个控制器通过导线穿过导线管路分别与轮毂电机的控制单元连接，所述转向系统由推杆电机、齿轮箱和推杆组成，所述推杆电机与齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的外壳与悬架安装板侧边铰接，所述推杆与齿轮箱的输出端连接，所述推杆与轮毂架铰接，实现了六轮独立转向、六轮独立驱动；所述齿轮箱采用涡轮蜗杆齿轮箱，传动比大，转向灵敏；两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大；蜗杆传动为多齿啮合传动，传动平稳、噪音很小。
一种无人平台车的工作方法，包括三种工作模式，(1)第一种工作模式：斜向平行运动；(2)第二种工作模式：小半径转弯；(3)第三种工作模式：中心转动，通过六轮独立转向和六轮独立驱动使得无人平台车具有较高的越障能力和很强的机动能力、脱困能力。
附图说明
图1是该无人平台车轴测图；
图2是该无人平台车左视图；
图3是车架系统、悬架系统、控制系统、转向系统、驱动系统、制动系统、电池组和车轮安装结构示意图；
图4是车架系统、悬架系统、控制系统、转向系统、驱动系统、制动系统、电池组和车轮安装结构俯视图；
图5是车架系统、悬架系统、控制系统、转向系统、驱动系统、制动系统、电池组和车轮安装结构侧视图；
图6是车架系统俯视图；
图7是车架系统侧视图；
图8是悬架系统、转向系统、驱动系统和制动系统安装结构示意图一；
图9是悬架系统、转向系统、驱动系统和制动系统安装结构示意图二；
图10是轮毂电机与轮毂架安装示意图；
图11是第一种工作模式工作示意图；
图12是第二种工作模式工作示意图；
图13是第三种工作模式工作示意图；
其中：
1、车身；2、车架系统；3、悬架系统；4、控制系统；5、转向系统；6、驱动系统；7、制动系统；8、电池组；9、车轮；20、侧梁板；20-1、“U”型槽；21、加强件；22、连接件一；23、连接件二；30、悬架安装板；30-1、折边一；30-2、折边二；31、下叉臂；32、上叉臂；33、减震器；34、轮毂架；35、轮毂；40、控制器；50、推杆电机；51、齿轮箱；52、推杆；60、轮毂电机；61、电机冷却管路；62、导线管路。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1至图13所示，本发明是一种无人平台车及其工作方法，实现了车架系统中各零部件之间的模块化拼装，方便了零部件检修更换；实现了悬架系统和驱动系统与车架系统之间的模块化装卸，方便相互更换，通过性高。
具体的说，如图1至图13所示，包括车身1、车架系统2、悬架系统3、控制系统4、转向系统5、驱动系统6、制动系统7、电池组8和车轮9，如图1、图2所示，所述车身1与车架系统2上端连接，如图3、图4、图5、图6、图7所示，所述车架系统2由侧梁板20、加强件21、连接件一22和连接件二23组成，所述悬架系统3设有六组，悬架系统3与侧梁板20侧面连接，所述侧梁板20下端设有“U”型槽20-1，所述加强件21卡嵌与“U”型槽20-1中，所述连接件一22两端分别与侧梁板20内壁接触，所述连接件二23侧面与侧梁板20内壁接触，连接件二23下表面与连接件一22接触，然后通过螺栓将侧梁板20、加强件21、连接件一22和连接件二23拧紧在一起，所述控制系统4与连接件二23连接，如图8、图9、图10所示，所述悬架系统3由悬架安装板30、下叉臂31、上叉臂32、减震器33、轮毂架34和轮毂35组成，所述悬架安装板30与侧梁板20外壁通过螺栓连接，所述下叉臂31内侧与悬架安装板30下端铰接，下叉臂31外侧与轮毂架34下端通过销轴转动连接，所述上叉臂32内侧与悬架安装板30中间铰接，上叉臂32外侧与轮毂架34上端通过销轴转动连接，所述减震器33上端与悬架安装板30上端铰接，减震器33下端与下叉臂31中部铰接，所述驱动系统6由轮毂电机60、电机冷却管路61和导线管路62组成，所述轮毂电机60与轮毂架34中间固定连接，所述轮毂35与轮毂电机60的输出轴一端连接，所述电机冷却管路61和导线管路62都与轮毂电机60连接，所述转向系统5一端与悬架安装板30外侧铰接，另外一侧与轮毂架34铰接，所述制动系统7与轮毂架34连接，所述车轮9与轮毂35连接，所述电池组8与两侧梁板20之间下端连接。
如图3、图7所示，所述加强件21和连接件一22都为“U”型结构，所述连接件二23为“L”型结构。
如图8、图9、图10所示，所述悬架安装板30上端设有折边一30-1，下端设有折边二30-2，所述折边一30-1与侧梁板20上端通过螺栓连接，所述折边二30-2与侧梁板20下端通过螺栓连接。
如图4所示，所述控制系统4由六个控制器40组成，每个控制器40通过导线穿过导线管路62分别与轮毂电机60的控制单元连接。
如图9所示，所述转向系统5由推杆电机50、齿轮箱51和推杆52组成，所述推杆电机50与齿轮箱51的输入端连接，所述齿轮箱51的外壳与悬架安装板30侧边铰接，所述推杆52与齿轮箱51的输出端连接，所述推杆52与轮毂架34铰接。
所述齿轮箱51采用涡轮蜗杆齿轮箱。
如图11、图12、图13所示，一种无人平台车的工作方法，包括三种工作模式，
(1)第一种工作模式：斜向平行运动，左前车轮、左中车轮和左后车轮的转向系统5中的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下同时伸长，右前车轮、右中车轮和右后车轮的转向系统5中的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下同时收缩，使得实现斜向左直线运动；左前车轮、左中车轮和左后车轮的转向系统5中的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下同时收缩，右前车轮、右中车轮和右后车轮的转向系统5中的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下同时伸长，使得实现斜向右直线运动；
(2)第二种工作模式：小半径转弯，左前车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下收缩，左中车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下保持不动，左后车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下伸长，右前车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下伸长，右中车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下保持不动，右后车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下收缩，使得实现小半径转弯运动；
(3)第三种工作模式：中心转动，左前车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下收缩，左中车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下保持不动，左后车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下伸长，右前车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下收缩，右中车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下保持不动，右后车轮的推杆52在控制器40控制推杆电机50的作用下伸长，使得实现中心转动运动。
以下用具体实施例对具体工作方式进行阐述：
该无人平台车，所述车架系统2由侧梁板20、加强件21、连接件一22和连接件二23组成，所述侧梁板20下端设有“U”型槽20-1，所述加强件21卡嵌与“U”型槽20-1中，所述连接件一22两端分别与侧梁板20内壁接触，所述连接件二23侧面与侧梁板20内壁接触，连接件二23下表面与连接件一22接触，然后通过螺栓将侧梁板20、加强件21、连接件一22和连接件二23拧紧在一起，实现了车架系统2中各零部件之间的模块化拼装，相对与传统的焊接式车架，方便了零部件检修更换。
所述整个悬架系统3通过悬架安装板30与侧梁板20外壁通过螺栓连接，实现了悬架系统3及与悬架系统3中的轮毂架34相连接的转向系统5、驱动系统6和制动系统7的安装，实现了悬架系统3和驱动系统6与车架系统2之间的模块化装卸，在战场环境中，一旦悬架系统3和驱动系统6被炸弹、导弹或者地雷击中，将中间的悬架系统3、转向系统5、驱动系统6和制动系统7一起通过悬架安装板30拆卸下来，然后安装在前端或者后端的位置，方便了相互更换，机动性强，通过性高。
所述电池组8与两侧梁板20之间下端连接，实现电池组8的快速替换；所述两侧梁板20组成的车架系统2中间空间大，便于搭载军方各类作战武器及装备器材、物质或伤员，可扩展的功能形式多；所述加强件21和连接件一22都为“U”型结构，提高了车架系统2底部的结构强度，提高了其承载性能；所述连接件二23为“L”型结构，方便了控制系统4中的控制器40的安装。
所述悬架安装板30上端设有折边一30-1，下端设有折边二30-2，所述折边一30-1与侧梁板20上端通过螺栓连接，所述折边二30-2与侧梁板20下端通过螺栓连接，通过折边一30-1和折边二30-2的连接方式，保证了悬架安装板30连接的稳定。
所述控制系统4由六个控制器40组成，每个控制器40通过导线穿过导线管路62分别与轮毂电机60的控制单元连接，所述转向系统5由推杆电机50、齿轮箱51和推杆52组成，所述推杆电机50与齿轮箱51的输入端连接，所述齿轮箱51的外壳与悬架安装板30侧边铰接，所述推杆52与齿轮箱51的输出端连接，所述推杆52与轮毂架34铰接，实现了六轮独立转向、六轮独立驱动；所述齿轮箱51采用涡轮蜗杆齿轮箱，传动比大，转向灵敏；两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大；蜗杆传动为多齿啮合传动，传动平稳、噪音很小。
一种无人平台车的工作方法，包括三种工作模式，(1)第一种工作模式：斜向平行运动；(2)第二种工作模式：小半径转弯；(3)第三种工作模式：中心转动，通过六轮独立转向和六轮独立驱动使得无人平台车具有较高的越障能力和很强的机动能力、脱困能力。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无人平台车，其特征在于：包括车身(1)、车架系统(2)、悬架系统(3)、控制系统(4)、转向系统(5)、驱动系统(6)、制动系统(7)、电池组(8)和车轮(9)，所述车身(1)与车架系统(2)上端连接，所述车架系统(2)由侧梁板(20)、加强件(21)、连接件一(22)和连接件二(23)组成，所述悬架系统(3)设有六组，悬架系统(3)与侧梁板(20)侧面连接，所述侧梁板(20)下端设有“U”型槽(20-1)，所述加强件(21)卡嵌与“U”型槽(20-1)中，所述连接件一(22)两端分别与侧梁板(20)内壁接触，所述连接件二(23)侧面与侧梁板(20)内壁接触，连接件二(23)下表面与连接件一(22)接触，然后通过螺栓将侧梁板(20)、加强件(21)、连接件一(22)和连接件二(23)拧紧在一起，所述控制系统(4)与连接件二(23)连接，所述悬架系统(3)由悬架安装板(30)、下叉臂(31)、上叉臂(32)、减震器(33)、轮毂架(34)和轮毂(35)组成，所述悬架安装板(30)与侧梁板(20)外壁通过螺栓连接，所述下叉臂(31)内侧与悬架安装板(30)下端铰接，下叉臂(31)外侧与轮毂架(34)下端通过销轴转动连接，所述上叉臂(32)内侧与悬架安装板(30)中间铰接，上叉臂(32)外侧与轮毂架(34)上端通过销轴转动连接，所述减震器(33)上端与悬架安装板(30)上端铰接，减震器(33)下端与下叉臂(31)中部铰接，所述驱动系统(6)由轮毂电机(60)、电机冷却管路(61)和导线管路(62)组成，所述轮毂电机(60)与轮毂架(34)中间固定连接，所述轮毂(35)与轮毂电机(60)的输出轴一端连接，所述电机冷却管路(61)和导线管路(62)都与轮毂电机(60)连接，所述转向系统(5)一端与悬架安装板(30)外侧铰接，另外一侧与轮毂架(34)铰接，所述制动系统(7)与轮毂架(34)连接，所述车轮(9)与轮毂(35)连接，所述电池组(8)与两侧梁板(20)之间下端连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人平台车，其特征在于：所述加强件(21)和连接件一(22)都为“U”型结构，所述连接件二(23)为“L”型结构。
3.根据权利要求1所述的一种无人平台车，其特征在于：所述悬架安装板(30)上端设有折边一(30-1)，下端设有折边二(30-2)，所述折边一(30-1)与侧梁板(20)上端通过螺栓连接，所述折边二(30-2)与侧梁板(20)下端通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种无人平台车，其特征在于：所述控制系统(7)由六个控制器(40)组成，每个控制器(40)通过导线穿过导线管路(62)分别与轮毂电机(60)的控制单元连接。
5.根据权利要求1所述的一种无人平台车，其特征在于：所述转向系统(5)由推杆电机(50)、齿轮箱(51)和推杆(52)组成，所述推杆电机(50)与齿轮箱(51)的输入端连接，所述齿轮箱(51)的外壳与悬架安装板(30)侧边铰接，所述推杆(52)与齿轮箱(51)的输出端连接，所述推杆(52)与轮毂架(34)铰接。
6.根据权利要求5所述的一种无人平台车，其特征在于：所述齿轮箱采用涡轮蜗杆齿轮箱。
7.一种无人平台车的工作方法，其特征在于：包括三种工作模式，
(1)第一种工作模式：斜向平行运动，左前车轮、左中车轮和左后车轮的转向系统(5)中的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下同时伸长，右前车轮、右中车轮和右后车轮的转向系统(5)中的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下同时收缩，使得实现斜向左直线运动；左前车轮、左中车轮和左后车轮的转向系统(5)中的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下同时收缩，右前车轮、右中车轮和右后车轮的转向系统(5)中的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下同时伸长，使得实现斜向右直线运动；
(2)第二种工作模式：小半径转弯，左前车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下收缩，左中车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下保持不动，左后车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下伸长，右前车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下伸长，右中车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下保持不动，右后车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下收缩，使得实现小半径转弯运动；
(3)第三种工作模式：中心转动，左前车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下收缩，左中车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下保持不动，左后车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下伸长，右前车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下收缩，右中车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下保持不动，右后车轮的推杆(52)在控制器(40)控制推杆电机(50)的作用下伸长，使得实现中心转动运动。
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