CN110949497A - 一种全轮360度转向的无人平台车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全轮360度转向的无人平台车,无人平台车由底盘、悬架机构、互联机构、转向机构和驱动机构组成。所述悬架机构由上拉杆、下拉杆、减震器组成,互联机构由左、右互联导杆、左、右三角杆和互联弹簧组成,转向机构由支架、转向电机、转向轴、转向臂和转向节等组成,驱动机构由轮毂、轮毂电机、制动盘、制动钳组成。驱动机构与转向机构相连并通过悬架机构与底盘连接。沿无人平台车前进方向的前后两组转向机构通过互联机构进行互联。本发明的无人平台车的每个车轮均能实现独立驱动、制动和通过转向电机实现360度转向,驱动、制动和转向全部采用线性控制;同时可以实现悬架互联,具有较高的机动性能与行驶稳定性,通用性高。
Description
技术领域
本发明涉及运输机械技术领域,具体涉及一种全轮360度转向的无人平台车。
背景技术
最近几十年来,汽车技术不断发展,自动驾驶技术已成为智能交通系统中用来减少交通问题的新兴研究热点。且由于节能减排的需要,电动汽车越来越普及。目前,汽车驱动方式还是采用单一发动机或单一电动机提供动力源,通过机械传动系统传递给汽车的各个驱动轮,动力分配依赖于机械传动机构,无法做到单个车轮驱动力的精确控制。另外现有汽车的转向方式一般采用前轮四连杆机构,即通过转向操纵机构传递扭矩使汽车的两个前轮同向偏转,再通过差速器差速。这种转向方式原理简单、技术成熟,但是在汽车中、高速行驶工况下易损坏侧向转向机构,且存在大侧向力导致导向杆卡死的问题;而且由于后轮不主动偏转,导致后轮的转向半径偏大,转向灵活性很低,易造成交通事故。
发明内容
为解决上述已有技术的不足,本发明提出一种全轮360度转向的无人平台车,增加车辆的操纵稳定性与转向灵活性。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种全轮360度转向的无人平台车,包括底盘、悬架机构、转向机构和驱动机构,底盘底端铰接悬架机构,悬架机构与转向机构固定连接,转向机构与驱动机构固定连接。
上述技术方案,还包括互联机构,沿无人平台车前进方向的前后两组转向机构通过互联机构进行互联。
上述技术方案,所述互联机构包括互联弹簧,互联弹簧两侧对称布置有三角杆和互联导杆,互联弹簧一端与三角杆的一个锐角端部铰接,三角杆的另一个锐角端部与底盘铰接,三角杆的钝角端部铰接互联导杆,互联导杆与转向系统的支架的侧板铰接。
上述技术方案,所述悬架机构包括减震器和一组平行的拉杆,减震器一端与底盘铰接,另一端与一拉杆铰接,拉杆两端分别与底盘侧板、转向机构的支架的侧板铰接。
上述技术方案,所述转向机构包括支架和镰刀形的转向臂,支架上固定转向轴座和转向电机,转向轴座中嵌套转向轴,转向轴下端与转向臂固定,转向臂下部固定转向节,转向电机的电机轴与转向轴通过齿轮啮合;转向轴座上还设有位置传感器。
上述技术方案,所述转向电机与转向电机控制器信号连接,转向电机控制器与位置传感器信号连接。
上述技术方案,所述驱动机构包括固定在转向节上的轮毂电机,轮毂电机的转子上固定制动盘,制动钳安装在转向节上,轮毂电机的转子与轮毂固定。
上述技术方案,所述轮毂电机与轮毂电机控制器信号连接。
本发明提出的一种全轮360度转向的无人平台车,带来的有益效果如下:
1、本发明的无人平台车,每个车轮均具有独立的驱动轮毂电机和转向电机,每个电机的转矩和旋转角度由相应的控制器独立控制,可根据行驶工况调节各轮毂电机的转矩以及通过控制转向电机实现车轮转向角度控制,进行整车横摆力矩的控制,提升车辆的操纵稳定性与转向灵活性。由于每个车轮的转向角度均独立可控,可以实现多种转向模式,包括原地转向、直线行驶、前轮转向、全轮转向等,提升了平台车的机动性。
2、本发明的无人平台车的底盘具有通用化、平台化的特点,可在其上部加装各类机械装置。用于常规载人以及搜救等各类特殊作业用途,全自动化驱动,还可以通过加装雷达、摄像头等传感器系统实现智能控制。
3、本发明的无人台车的横向互联机构可以提高车辆的行驶稳定性,增强车辆抗侧倾能力,使平台车更适于开发成特种车辆底盘。
4、本发明的无人平台车为全电气化驱动,传动效率高,控制精度及可靠性高,且转向与悬架结构简单可靠。
附图说明
图1是本发明无人平台车的装配示意图;
图2是本发明无人平台车的转向机构结构示意图;
图3是本发明的驱动与转向机构装配示意图;
图4是本发明无人平台车的驱动机构结构示意图;
图5是本发明的转向节结构图。
图中:1、底盘;2、减震器;3、转向机构;4、轮毂;5、下拉杆;6、上拉杆;7、制动钳;8、制动盘;9、轮毂电机;10、转向轴;11、支架;12、转向电机;13、转向轴座;14、转向臂;15、位置传感器;16、转向节;17、右互联导杆;18、右三角杆;19、互联弹簧; 20、左三角杆;21、左互联导杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的内容作进一步的说明,但是本发明的保护范围并不限于此。
参照图1,本发明所述无人平台车,包括底盘1、悬架机构、互联机构、转向机构3和驱动机构。所述底盘1侧面为“T”形,底盘1底端加工有若干铰支座用于连接悬架机构和互联机构,底盘1均匀连接四组悬架机构,悬架机构与转向机构3固定连接,转向机构3驱动机构固定连接,沿无人平台车前进方向的前后两组转向机构3通过互联机构进行互联。
所述悬架机构由减震器2、下拉杆5、上拉杆6组成,减震器2一端与底盘1铰接,另一端与下拉杆5铰接,下拉杆5一端与底盘1侧板铰接,另一端与转向机构3的支架11的侧板铰接,上拉杆6平行布置在下拉杆5的上方,两端分别与底盘1侧板、转向机构3的支架11 的侧板铰接。支架11、上拉杆6、下拉杆5和底盘1侧板构成平行四边形结构,可使驱动结构上下移动。
参照图2,所述转向机构3由转向轴10、支架11、转向电机12、转向轴座13、镰刀形的转向臂14和转向节16组成,支架11为E字形的三层结构,第一层结构上设有通孔,转向轴10穿过通孔嵌套在转向轴座13内部,转向轴10与转向轴座13同轴心;转向轴座13通过支架11的第二层结构和第三层结构固定,支架11的第二层结构还固定转向电机12,转向电机12的电机轴与转向轴10通过齿轮啮合;转向轴座13上还设有位置传感器15,用于检测车轮转角信息;位置传感器15与转向电机控制器信号连接,转向电机控制器与转向电机12 信号连接。转向轴10穿过转向轴座13与支架11下端的转向臂14固定;转向臂14下部固定转向节16(图4)。所述转向电机12为伺服电机。
参照图3,互联机构由右互联导杆17、右三角杆18、互联弹簧19、左三角杆20和左互联导杆21组成,互联机构的右互联导杆17、右三角杆18和左三角杆20、左互联导杆21在互联弹簧19两侧左右对称布置,以右侧结构为例:右互联导杆17的一端与转向系统3的支架11的侧板铰接,另一端与右三角杆18的一个钝角端部铰接,右三角杆18的一个锐角端部与底盘1铰接,另一个锐角端部与互联弹簧19的一端铰接,互联弹簧19的另一端与左三角杆20的一个锐角端部铰接。
参照图4,驱动机构由轮毂4、制动钳7、制动盘8和轮毂电机9组成,轮毂电机9的定子轴通过螺丝与键固定在转向节16上,轮毂电机9的转子上还固定制动钳7,制动钳7安装在转向节16上,轮毂电机9的转子与轮毂4固定。轮毂电机9与轮毂电机控制器信号连接。制动钳7与制动盘8配合,实现无人平台车的制动。
图5所示的两种转向节16结构是对称的,分别是左、右侧轮毂对应的转向节16。
参照上述图示中的结构及布置,本实施例具体工作过程如下:
本无人平台车的驱动机构与转向机构3通过悬架机构与底盘1连接,且驱动机构可以上下跳动。ECU向转向电机控制器发送指令,转向电机控制器控制转向电机12工作,转向电机12通过齿轮啮合的方式传递转向扭矩,使转向轴10、转向臂14及驱动机构转动,位置传感器15实时检测转向轴10的转向角度,并发送给转向电机控制器,转向电机控制器控制转向电机12工作,实现闭环控制。四个车轮皆为驱动轮,ECU向轮毂电机控制器发送指令,轮毂电机控制器根据指令,驱动轮毂电机9调节各驱动轮的驱动力,驱动轮工作,每个驱动轮由转向电机12驱动完成独立转向;四个轮子配合可实现直线行驶、前轮转向、全轮转向、原地转向等功能,具有结构简单、动力传递效率高、控制精确等特点。
进一步的,以右侧某车轮为例,当该车轮因路面不平上/下移动时,右侧悬架机构将推动右侧车身产生上/下移动趋势,而互联机构可以通过右互联导杆17将右侧车轮的上/下位移转换为左三角杆20、右三角杆18的左/右位移,再通过左互联导杆21转换为左侧车轮的下/上移动,从而使左侧车身产生上/下移动趋势,保持车身的横向平稳,互联弹簧19可以起到辅助减震器以及为互联系统提供缓冲的作用。
更进一步的,本实施例可实现对四个轮子组成的轮组进行同步动力驱动和转向驱动,当对更多其它轮组,例如对六轮、八轮驱动时,方案与上述一致,仅可通过增加上述的悬架、转向与驱动机构实现对多轮同步动力驱动和转向驱动功能。
以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:包括底盘(1)、悬架机构、转向机构和驱动机构,底盘(1)底端铰接悬架机构,悬架机构与转向机构(3)固定连接,转向机构(3)与驱动机构固定连接。
2.根据权利要求1所述的全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:还包括互联机构,沿无人平台车前进方向的前后两组转向机构(3)通过互联机构进行互联。
3.根据权利要求2所述的全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:所述互联机构包括互联弹簧(19),互联弹簧(19)两侧对称布置有三角杆和互联导杆,互联弹簧(19)一端与三角杆的一个锐角端部铰接,三角杆的另一个锐角端部与底盘(1)铰接,三角杆的钝角端部铰接互联导杆,互联导杆与转向系统(3)的支架(11)的侧板铰接。
4.根据权利要求1所述的全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:所述悬架机构包括减震器(2)和一组平行的拉杆,减震器(2)一端与底盘(1)铰接,另一端与一拉杆铰接,拉杆两端分别与底盘(1)侧板、转向机构(3)的支架(11)的侧板铰接。
5.根据权利要求1所述的全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:所述转向机构包括支架(11)和镰刀形的转向臂(14),支架(11)上固定转向轴座(13)和转向电机(12),转向轴座(13)中嵌套转向轴(10),转向轴(10)下端与转向臂(14)固定,转向臂(14)下部固定转向节(16),转向电机(12)的电机轴与转向轴(10)通过齿轮啮合;转向轴座(13)上还设有位置传感器(15)。
6.根据权利要求5所述的全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:所述转向电机(12)与转向电机控制器信号连接,转向电机控制器与位置传感器(15)信号连接。
7.根据权利要求1或5所述的全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:所述驱动机构包括固定在转向节(16)上的轮毂电机(9),轮毂电机(9)的转子上固定制动盘(8),制动钳(7)安装在转向节(16)上,轮毂电机(9)的转子与轮毂(4)固定。
8.根据权利要求7所述的全轮360度转向的无人平台车,其特征在于:所述轮毂电机(9)与轮毂电机控制器信号连接。
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