CN111021442A

CN111021442A - 多功能无人清障车

Info

Publication number: CN111021442A
Application number: CN201911376142.7A
Authority: CN
Inventors: 李友为; 陈元浩; 李鹏宇; 孙行龙; 费涛; 刘禹; 于振鹏; 丁雅楠
Original assignee: HARBIN FIRST MACHINERY GROUP Corp Ltd
Current assignee: HARBIN FIRST MACHINERY GROUP Corp Ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-04-17

Abstract

多功能无人清障车，属于履带工程车辆技术领域。本发明解决了现有的灾害救援设备存在的缺陷和问题。本发明包括辅助系统、电液混合传动系统、行动系统、车体系统、作业及液压系统、电气及控制系统、主动安全系统和遥控系统，动力辅助系统、电液混合传动系统安装在车体系统上，行动系统对称布置于车体两端，作业及液压系统安装在车体系统的两侧，主动安全系统和遥控系统在履带工程车辆上的集成。本发明能够弥补现有应急抢险能力的不足，将有效扩大公共安全保障体系的覆盖范围。

Description

多功能无人清障车

技术领域

本发明涉及一种多功能无人清障车，属于履带工程车辆技术领域。

背景技术

在一些自然灾害或人为灾害的救援过程中，经常需要在危险的情况下进行作业，在这些灾害发生的时候，会产生核泄漏、化学污染、毒气泄露、爆炸等可能危害人员生命安全的事情发生。目前的危险环境下作业大多是人工操作清障车，或者是小型无线遥控设备如小型探雷器和消防机器人等，现有的灾害救援过程中存在以下几种缺点：

1.当危险环境的情况下，采用人工操作机器进行救援会危及救援者的生命，且灾害现场视线不好，无法及时预知危险情况，损耗大量人力物力的同时不利于救援工作的施展。

2.现有的远程遥控救援设备均属于小型遥控设备，无法完成如地震救援，山体滑坡救援，泥石流灾害的救援任务。

综上所述，亟需一种大型大吨位的可远程操控的清障车来解决以上问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的灾害救援设备存在的缺陷和问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键和重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

多功能无人清障车，包括动力辅助系统、电液混合传动系统、行动系统、车体系统、作业及液压系统、电气及控制系统、主动安全系统和遥控系统，动力辅助系统、电液混合传动系统安装在车体系统上，行动系统对称布置于车体两端，作业及液压系统安装在车体系统的两侧，主动安全系统和遥控系统在履带工程车辆上的集成。

进一步的，所述动力辅助系统主要用于为车辆提供动力，包括发动机、冷却系统、空气供给系统、燃油供给系统、排气系统等组成。

进一步的，所述电液混合传动系统采用工程机械底盘的成熟技术和产品，包括液压泵、液压阀、液压马达。

进一步的，所述行动系统采用工程机械底盘的成熟技术和产品，包括主动轮、负重轮、诱导轮及履带调整器、托带轮、履带。

进一步的，所述车体系统采用以作业系统支架为主要支撑，在薄壳车体上进行局部加强的结构形式。

进一步的，所述作业及液压系统包括模块化属具及快换装置、多功能作业臂、抓取作业臂、高效液压系统。

进一步的，所述电气及控制系统采用直连、程序控制及保险丝三种方式，对各类控制器、电磁阀、传感器及其他用电设备进行配电。

进一步的，所述主动安全系统包括环境探测设备、障碍探测设备、监视设备、控制设备等。环境探测设备主要包括多个模块化传感器；障碍探测设备包括毫米波雷达、红外阵列、超声阵列等；监视设备包括摄像机、云台摄像机、视频录像机、交换机等。控制设备，包括图传设备、RTK主站、导航设备和数据采集系统。

进一步的，所述遥控系统由无线局域网、车载遥控装置(指令接收器、图像发射器)、手持式遥控器(指令发射器、图像接收器、显示屏)、VR集成控制系统(处理器、VR显示器、LightHouse定位基站、Tracker追踪器)等组成。无线局域网的组建主要是为了实现手持式遥控器和清障车之间的视频以及数据通信，采用基于IEEE802.11b协议的无线局域网(WLAN)。手持式遥控器配有图像显示屏、数据显示屏、电量显示屏、十字摇杆、一字摇杆、钥匙开关、旋转开关、拨动开关、按扭开关、急停开关、指示灯、数据接口等。VR集成控制系统由处理器、VR显示器、LightHouse定位基站、Tracker追踪器组成。

本发明的有益效果是：

1.通过多项关键技术攻关与突破，研究成果能够促进应急装备制造业的转型升级，引导更多企业关注和进入面向特定环境的智能化工程抢险装备垂直领域，探索新的公共安全保障装备研制与服务模式，有效推动行业的创新发展。

2.将形成的环境感知能力、机动能力、作业能力、交互控制能力的装备研制技术、方法，对于促进高新技术在公共安全领域的产业化发展和普及应用具有重要价值和意义。

3.能够弥补现有应急抢险能力的不足，将有效扩大公共安全保障体系的覆盖范围。与现有同类装备相比具有明显优势，提高应急抢险作业范围和作业效率，缩短响应和处置时间，减轻灾害对环境的影响程度，减小对环境造成多次破坏和污染的可能性，生态效益显著。

4.随着技术装备的应用示范和产品的推广，将能够为装备制造企业带来巨大的经济效益。

附图说明

图1是多功能无人清障车的外形图；

图2是本发明主动安全及遥控系统组成图。

图中1-动力辅助系统，2-电液混合传动系统，3-行动系统，4-车体系统，5-作业及液压系统，6-电气及控制系统，7-主动安全系统，8-遥控系统，9-模块化传感器，10-毫米波雷达，11-摄像机，12-云台摄像机，13-视频录像机，14-交换机，15-图传设备，16-RTK主站，17-导航设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在一下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明的概念。

具体实施方式一：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，包括动力辅助系统1、电液混合传动系统2、行动系统3、车体系统4、作业及液压系统5、电气及控制系统6、主动安全系统7和遥控系统8，动力辅助系统1、电液混合传动系统2安装在车体系统4上，行动系统3对称布置于车体两端，作业及液压系统5安装在车体系统4的两侧。主动安全系统8和遥控系统8在履带工程车辆上的集成。

具体实施方式二：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述动力辅助系统1主要用于为车辆提供动力。发动机提供动力输出，冷却系统为动力辅助系统散热，空气供给系统为发动机提供洁净空气、燃油供给系统为发动机提供燃油、排气系统排出发动机废气。

具体实施方式三：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述电液混合传动系统2采用工程机械底盘的成熟技术和产品，主要采用静液压传动的形式，辅以电气控制液压系统，发动机的功率经液压泵、液压阀、液压马达最终驱动车辆行驶。

具体实施方式四：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述行动系统3采用工程机械底盘的成熟技术和产品，包括主动轮、负重轮、诱导轮及履带调整器、托带轮、履带。对称布置于车体两侧。

具体实施方式五：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述车体系统4用于保护内部零部件，为满足涉水深度、密封和防腐要求，进行优化设计。

具体实施方式六：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述作业及液压系统5，模块化属具及快换装置设置两种快速接头。增加液压阀块柔性对接机构，可连接多种液压作业属具，多功能作业臂通过基础作业臂配合快换装置可实现多种作业属具的速换从而实现多种作业功能、集成式作业装置、高效液压系统为作业系统等提供驱动。

具体实施方式七：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述电气及控制系统6采用整车架构一条信息系统CAN总线，通过总线将发动机控制器、采集控制器、作业控制器、整车控制器、车载遥控接收装置及BMS等相连，根据遥控系统指令进行通讯作业。

具体实施方式八：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述主动安全系统7包括环境探测设备、障碍探测设备、监视设备、控制设备。环境探测设备采用模块化传感器9，对危险环境的温度、湿度、气体组成情况(氧气、有毒气体、可燃气体含量等)进行检测，并将数据通过RS485上传到数据采集系统。障碍探测设备，通过毫米波雷达10、红外阵列、超声阵列等，实现对障碍物和作业目标的探测，毫米波雷达10用于探测前向1-200m的障碍物，红外阵列用于探测近距离障碍物，超声设备用于近距离点位探测，增加探测准确度。监视设备，摄像机11用于监视前向地面及作业面状况，后向地面及作业面状况，左右侧环境。云台摄像机12用于监视左右侧情况，同时为前后向作业面提供辅助观察。通过车载计算机系统进行数据的融合、综合分析及处理，形成对空间环境相对完整的描述及保护逻辑。控制设备针对避障、危险因素探测等需求，需要开发数据采集和分析软件硬件设备能够接入避障用传感器采集其数据，实现对雷达、红外、超声等设备的数据解析，形成障碍物信息，将相关信息反馈至车载控制器，同时将数据信息反馈至控制端计算机系统。该设备将采集到的所有传感器信息进行融合处理，形成具备指导性的设备行为干预信息，通过设备自动运行以及控制端操作等方式实现对设备的姿态控制。

具体实施方式九：结合图1-图2说明本实施方式，本实施方式的多功能无人清障车，所述遥控系统8由操作者穿戴VR显示器，对作业场景及车辆状态进行实时观测，并根据工作任务对遥控器进行操作。车载遥控装置接收操作指令，与作业控制器通讯，驱动各执行部件工作，进而实现基于VR的作业控制。无线局域网采取级联中继的方式布置无线接入点(AP)实现数据的持续延伸，保证手持式遥控器和多功能无人清障车之间的可靠通讯。当某一位置通讯信噪比超出阈值时，布置机构工作，在浮力作用下将牵拉线缆引出至无线接入点(AP)浮于水面。待信号稳定后，清障车继续前进。手持式遥控器的图像显示屏用于查看视频影像；数据显示屏用于查看车况数据(温度、油量、车速等)，同时还显示自检状态、故障预判和先导状态。通过背负式处理器进行控制模型及算法处理，构建清障车本体与作业工具的运动模型，并利用数据融合、图像缝合等技术对相机拍摄照片及生成的网格地图进行处理，在VR显示器上呈现作业场景；通过对Tracker追踪器进行开发，实现遥控器在虚拟与现实环境中的位置、形状一一映射；通过穿戴VR显示器，对作业场景及车辆状态进行实时观测，并根据工作任务对遥控器进行操作，提高操作人员的沉浸感。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims

1.多功能无人清障车，其特征在于：包括动力辅助系统(1)、电液混合传动系统(2)、行动系统(3)、车体系统(4)、作业及液压系统(5)、电气及控制系统(6)、主动安全系统(7)和遥控系统(8)，动力辅助系统(1)、电液混合传动系统(2)在车体系统(4)上，行动系统(4)对称布置在车体两端，作业及液压系统安装(5)在车体系统(4)的两侧，主动安全系统(7)和遥控系统(8)集成在履带工程车辆上。

2.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述动力辅助系统(1)主要用于为车辆提供动力，包括发动机、冷却系统、空气供给系统、燃油供给系统、排气系统等组成。

3.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述电液混合传动系统(2)采用工程机械底盘的成熟技术和产品，包括液压泵、液压阀、液压马达。

4.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述行动系统(3)采用工程机械底盘的成熟技术和产品，包括主动轮、负重轮、诱导轮及履带调整器、托带轮、履带。

5.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述车体系统(4)采用以作业系统支架为主要支撑，在薄壳车体上进行局部加强的结构形式。

6.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述作业及液压系统(5)包括模块化属具及快换装置、多功能作业臂、抓取作业臂、高效液压系统。

7.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述电气及控制系统(6)采用直连、程序控制及保险丝三种方式，对各类控制器、电磁阀、传感器及其他用电设备进行配电。

8.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述主动安全系统(7)包括环境探测设备、障碍探测设备、监视设备、控制设备等。环境探测设备主要包括多个模块化传感器；障碍探测设备包括毫米波雷达、红外阵列、超声阵列等；监视设备包括摄像机、云台摄像机、视频录像机、交换机等。控制设备，包括图传设备、RTK主站、导航设备和数据采集系统。

9.根据权利要求1所述的多功能无人清障车，其特征在于：所述遥控系统(8)由无线局域网、车载遥控装置(指令接收器、图像发射器)、手持式遥控器(指令发射器、图像接收器、显示屏)、VR集成控制系统(处理器、VR显示器、LightHouse定位基站、Tracker追踪器)等组成。无线局域网的组建主要是为了实现手持式遥控器和清障车之间的视频以及数据通信，采用基于IEEE802.11b协议的无线局域网(WLAN)。手持式遥控器配有图像显示屏、数据显示屏、电量显示屏、十字摇杆、一字摇杆、钥匙开关、旋转开关、拨动开关、按扭开关、急停开关、指示灯、数据接口等。VR集成控制系统由处理器、VR显示器、LightHouse定位基站、Tracker追踪器组成。