CN109911055A - 无人越障车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人越障车，包括车架以及通过悬架安装在车架上的车轮，所述悬架包括分别位于车架前后并且相对车架摆动连接的前悬架和后悬架，以及位于车架中间底部相对车架角度固定的中间悬架；所述前悬架和后悬架分别通过前叉架和后叉架与车架铰接，所述前叉架和后叉架与车架之间分别设置有摆动驱动件。本发明的无人越障车可以调整车架的离地间隙以及前后车桥之间的轴距，以适应不同的越障地形，提高了无人越障车的通过性以及在复杂地形通过的平稳性，传动效率高，具有良好的机动能力和灵活性。

Description

无人越障车

技术领域

本发明属于特种车辆，具体涉及一种无人越障车。

背景技术

无人越障车主要用于自然灾害、恐怖袭击、矿难火灾等特殊场景作业，在以上环境中往往由于地形、环境等因素的限制使常规作业设备难以靠近，特殊环境的危险性和作业的紧迫性也给现场的工作人员带来巨大的危机。所用机器人及无人车是解决这一问题的有效手段。

机动性能与越障性能是无人地面车辆的基本性能。现有的无人越障车可分为轮式、腿式、履带式，其中轮式的效率高机动性强，但地形适应能力及越障能力低；腿式适应能力最强，但效率也最低；履带式有良好的爬坡能力和一定的越障能力，但效率比较低，机动灵活性差。因此如何提高无人越障车在机动、越障、效率等方面的综合性能是我们亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于：

无人越障车，包括车架1以及通过悬架安装在车架1上的车轮6，

所述悬架包括分别位于车架1前后并且相对车架摆动连接的前悬架2和后悬架3，以及位于车架1中间底部相对车架角度固定的中间悬架4；

所述前悬架2和后悬架3分别通过前叉架21和后叉架31与车架1铰接，所述前叉架21和后叉架31与车架1之间分别设置有摆动驱动件。

进一步的，所述前悬架2和后悬架3均采用等长双摆臂独立悬架，均包括减震器201、上摆臂202、下摆臂203以及连接盘204，所述车轮6安装在连接盘204上，并通过平行的上摆臂202和下摆臂203连接到前叉架21或后叉架31上，所述连接盘204、上摆臂202和下摆臂203之间构成平行四边形连杆机构，所述减震器201连接在连接盘204和前叉架21或后叉架31之间。

进一步的，所述前悬架2和后悬架3分别具有两组沿车架纵向对称的车轮6。

进一步的，所述车轮6采用电动驱动，所述安装盘204上安装有伺服电机61和减速机62，所述减速机62的输入端与伺服电机61传动连接，所述减速机62的输出端与车轮6的车轮驱动轴63对接。

进一步的，所述前悬架2或/和后悬架3的车轮驱动轴63与减速机62的输出端之间设有离合器64。

进一步的，所述车架1上还设有驱动伺服电机61的驱动系统5，包括工控机53、电池52以及分别连接到每个车轮的伺服电机的驱动器51。

进一步的，所述摆动驱动件采用电动或液压驱动的直线推杆，所述直线推杆的两端分别铰接在前叉架21与车架1之间以及后叉架31与车架1之间的非铰接位置。

在本发明的无人越障车中，所述前悬架2和后悬架3对称分布在车架1的前后。

进一步的，所述前悬架2和后悬架3的摆动方向与行走方向相同。

本发明具有如下有益效果：

(1)无人越障车前、后悬架安装在由直线推杆驱动的前、后叉架上，可实现前、后悬架主动抬起和下沉动作，可以调整车架的离地间隙以及前后悬架的车桥之间的轴距，以适应不同的越障地形，提高了无人越障车的通过性。

(2)前、后悬架采用等长双摆臂独立悬架，车架的各个车轮采用独立悬挂，提高了车架在复杂地形通过的平稳性。

(3)车轮的驱动形式为电机通过减速机直接驱动，中间无其他传动机构，传动效率高。

(4)无人车采用纯电动驱动，可实现六轮分布式驱动，通过伺服电机对车轮之间的单独控制实现车辆的转向和制动，提高无人越障车的机动能力和灵活性。

(5)通过离合器的离合控制，可以实现无人车六轮全驱、前后悬架四轮驱动以及前后悬架两轮驱动三种驱动模式，适应不同的行驶工作场合。

(6)通过不同车轮的伺服电机的转速和转向控制可实现无人车整体原地转向。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的无人越障车的主视图。

图2为实施例中的无人越障车的俯视图。

图3为实施例中的前悬架的结构示意图。

图4、图5和图6为实施例中的无人越障车上台阶的过程示意图。

图6、图7和图8为实施例中的无人越障车下台阶的过程示意图。

图9、图10为实施例中的无人越障车过沟的过程示意图。

图11、图12和图13为实施例中的无人越障车的三个驱动状态示意图。

图14为实施例中的无人越障车的原地转向状态示意图。

图中标号：1-车架，2-前悬架，201-减震器，202-上摆臂，203-下摆臂，204-连接盘，21-前叉架，22-前推杆，3-后悬架，31-后叉架，32-后推杆，4-中间悬架，5-驱动系统，51-驱动器，52-电池，53-工控机，6-车轮，61-伺服电机，62-减速机，63-车轮驱动轴，64-离合器。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，图示中的无人越障车为本发明的优选方案，具体包括车架1、前悬架2、后悬架3、中间悬架4、驱动系统5以及车轮6；其中六组车轮6采用前中后布置的放置分别通过前悬架2、中间悬架4和后悬架3设置在车架1底部，组成一个无人越障车的六轮行走底盘，其中，前悬架2和后悬架3均可相对车架1进行摆动角度调整，便于无人越障车主动适应不同地形，中间悬架4相对车架1为常规安装方式，不可调整摆动的角度，但仍然具有常规悬架所具备的减震以及其他功能，驱动系统5固定在车架1上，用于驱动无人越障车行走以及调整越障姿态。

具体的，前悬架2通过前叉架21与车架1前端铰接，后悬架3通过后叉架31与车架1后端铰接，前叉架21和后叉架31分别与车架1的前端中部和后端中部通过铰接座连接，使得前悬架2和后悬架3在车架1的前后位置对称分布，并且前叉架21和后叉架31相对车架的摆动方向与前悬架2以及后悬架3上的车轮的直线行驶方向相同，并且在铰接处安装轴承，提高铰接摆动的摆动效率。在前叉架21和车架1之间、后叉架31和车架1之间分别设置前推杆22和后推杆32，通过前推杆22和后推杆32作为前悬架2和后悬架3的摆动驱动件，调节前悬架2和后悬架3与车架1之间的摆动角度。

前推杆22的两端分别铰接在前叉架21与车架1前侧之间的非铰接位置，后推杆32的两端分别铰接在后叉架31与车架1后侧之间的非铰接位置，本实施例中的前推杆22和后推杆32采用电动直线推杆，由直线电机或者电机+丝杆组件传动实现伸缩调整，在实际应用中，也可以根据无人越障车的驱动动力源采用液压驱动的直线推杆。

本实施例中的前悬架2和后悬架3均采用等长双摆臂独立悬架，以下以图3中的前悬架2为例详细说明该悬架的具体结构。如图3中所示，前悬架2包括减震器201、上摆臂202、下摆臂203以及连接盘204，安装盘204为车轮的安装结构，并通过安装盘204与悬架连接，其中车轮6安装在连接盘204上，上摆臂202和下摆臂203为长度相等并且平行布置的连杆，一端分别铰接在连接盘204的内侧，另一端分别铰接到前叉架21上，连接盘204、上摆臂202和下摆臂203之间构成平行四边形连杆机构，减震器201分别连接在连接盘204和前叉架21或后叉架31之间。前悬架2沿车架纵向对称设置有两组同轴的车轮6。

车轮6均采用电机驱动，包括固定安装在连接盘204上的伺服电机61和减速机62，连接盘204的外侧用螺栓固定安装减速机62，减速机输入端安装伺服电机61，输入轴与伺服电机61电机轴传动连接，减速机62的输出轴与车轮6的车轮驱动轴63对接，直接实现动力高效输出到车轮上，每组车轮6均通过单独的伺服电机61和减速机62驱动，控制伺服电机61的转速实现无人越障车的加速、减速以及反向行驶，可不用掉头实现双向越障，分别控制左右两侧车轮的转速差则可以实现无人越障车的转向，节省了转向系统以及制动系统的安装空间。

为了更好地实现对车轮6的伺服电机进行控制，在车架1上设置的驱动系统5具体包括工控机53、电池52以及分别连接到每个车轮的伺服电机的驱动器51，电池52对各个伺服电机61供电，工控机53接收外部控制信号并分别通过多个驱动器51分别控制对应的伺服电机61的转速，同时工控机53还对前推杆22和后推杆32进行伸缩控制。有关工控机控制电机转速以及电动推杆的控制技术为常用工业控制技术，本实施例在此不对其具体控制方案进行赘述。

无人越障车可以通过同时控制前推杆22和后推杆32同时收缩带动前叉架21和后叉架31及安装的车轮向下运动，从而抬起车架1提高了整车的离地间隙，挺高越障车的通过性能。

以下结合图4-6和图6-8说明本实施例中的无人越障车翻越垂直障碍的过程。通过控制前推杆伸出带动前悬架，使前轮主动抬起，让前车轮能顺利的搭载需要翻越的垂直障碍上，再通过前推杆收缩同时控制车轮向前行走，使前悬架和后悬架作为支撑点将整车抬起，越过垂直障碍；从垂直障碍上下来时也可通过前部推杆的驱动使前悬架主动下沉着地，再继续向前行驶至中间悬架悬空时，通过后推杆伸长可带动车身缓慢向下运动至中间悬架着地，使越障车平稳下坑。

如图9、10所示，在通过壕沟时，可通过主动改变前后悬架的车桥轴距的方法，让行驶过程中始终有两组悬架接触地面，实现无人越障车平稳通过壕沟。

再次参见图3，本实施例在前悬架2和后悬架3的车轮驱动轴63与减速机62的输出端之间设有离合器64。无人车可实现六轮全驱、四轮驱动和两轮驱动多种行驶模式。如图11所示，控制前、后悬架将无人车的六轮贴地实现全轮驱动模式，该模式下整车有较大地面附着力和接地比压，可适应大坡度路面与松软路面的行驶；如图12所示，利用前、后悬架下沉动作使中间悬架的车轮离地，仅前、后悬架的车轮贴地，可转换为四轮驱动，该模式下四轮可同时输出最大扭矩，适用于越野路面行驶；如图13所示，在中间悬轮离地的姿态下，断开前轮或后轮的离合器64，可使前悬架的车轮或后悬架的车轮为随动状态，实现两轮驱动，该模式适用于铺装路面的高速行驶。可以根据实际情况只在前悬架2或者后悬架3的车轮轴上设置离合器64，也可以前悬架2和后悬架3的车轮轴上均设置离合器64，将所有车轮的离合器断开的状态下，可以对无人车进行拖行。

另外如如图14所示，无人车在原地转向时，在图11的六轮贴地状态下，将前悬架2的车轮和后悬架3的车轮离合器断开，使前、后轮可随动，中间悬架的左右两轮正反向驱动，实现整车原定转向动作，保证整车在狭窄空间的机动性。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.无人越障车，其特征在于：包括车架(1)以及通过悬架安装在车架(1)上的车轮(6)，

所述悬架包括分别位于车架(1)前后并且相对车架摆动连接的前悬架(2)和后悬架(3)，以及位于车架(1)中间底部相对车架角度固定的中间悬架(4)；

所述前悬架(2)和后悬架(3)分别通过前叉架(21)和后叉架(31)与车架(1)铰接，所述前叉架(21)和后叉架(31)与车架(1)之间分别设置有摆动驱动件。

2.根据权利要求1所述的无人越障车，所述前悬架(2)和后悬架(3)均采用等长双摆臂独立悬架，均包括减震器(201)、上摆臂(202)、下摆臂(203)以及连接盘(204)，所述车轮(6)安装在连接盘(204)上，并通过平行的上摆臂(202)和下摆臂(203)连接到前叉架(21)或后叉架(31)上，所述连接盘(204)、上摆臂(202)和下摆臂(203)之间构成平行四边形连杆机构，所述减震器(201)连接在两侧的连接盘(204)和前叉架(21)或后叉架(31)之间。

3.根据权利要求2所述的无人越障车，所述前悬架(2)和后悬架(3)分别具有两组沿车架纵向对称的车轮(6)。

4.根据权利要求3所述的无人越障车，所述车轮(6)采用电动驱动，所述安装盘(204)上安装有伺服电机(61)和减速机(62)，所述减速机(62)的输入端与伺服电机(61)传动连接，所述减速机(62)的输出端与车轮(6)的车轮驱动轴(63)对接。

5.根据权利要求4所述的无人越障车，所述前悬架(2)或/和后悬架(3)的车轮驱动轴(63)与减速机(62)的输出端之间设有离合器(64)。

6.根据权利要求5所述的无人越障车，所述车架(1)上还设有驱动伺服电机(61)的驱动系统(5)，包括工控机(53)、电池(52)以及分别连接到每个车轮的伺服电机的驱动器(51)。

7.根据权利要求1所述的无人越障车，所述摆动驱动件采用电动或液压驱动的直线推杆，所述直线推杆的两端分别铰接在前叉架(21)与车架(1)之间以及后叉架(31)与车架(1)之间的非铰接位置。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的无人越障车，所述前悬架(2)和后悬架(3)对称分布在车架(1)的前后。

9.根据权利要求8所述的无人越障车，所述前悬架(2)和后悬架(3)的摆动方向与行走方向相同。