CN112498480B - 一种对路面自适应的智能小车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能运输设备技术领域，具体涉及一种对路面自适应的智能小车，包括车架，车架的前端两侧对称设置有前行星齿轮组，前行星齿轮组通过前转接器连接有前伺服电机，前伺服电机上连接有前车轮，车架的后端两侧对称设置有后行星齿轮组，后行星齿轮组通过后转接器连接有后伺服电机，后伺服电机上连接有后车轮，车架的上层结构和下层结构之间连接有转向装置，转向装置上设置有陀螺仪，上层结构摆动可带动行星齿轮组转动，车轮随行星齿轮组转动而摆动并保持竖直向下状态。本发明能通过陀螺仪检测智能小车的倾斜状态，并通过转向装置、上层结构和行星齿轮组的联动，调整转接器的倾斜程度，从而使得车轮始终保持竖直向下状态，更好地适应路面。

Description

一种对路面自适应的智能小车

技术领域

本发明涉及智能运输设备技术领域，具体涉及一种对路面自适应的智能小车。

背景技术

近年来，随着人工智能、计算机科学等科学学科技术的不断发展，无人驾驶技术和智能小车在日常生活或工业生产中的应用越来越普遍，在工业现代化建设中也发挥着更加重要的作用。其中，智能小车是一个集环境感知、动态决策、智能控制等多功能于一体的移动式机器人，但在使用时，由于智能小车导向性能较差，不能根据实际情况对智能小车进行其他传感器的配置，降低了其部分实用性。而野外作业的工况对智能小车的自调整能力要求更高，智能小车在复杂路面的行进是野外作业的一种重要运动过程，而现有的智能小车模型车架在行进过程中自身调整性能较差，使得车架在行进过程中倾斜幅度过大，容易造成小车侧翻，从而影响行进安全性及运行性能，还会导致车内的零件受损。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种对路面自适应的智能小车，该智能小车的自身调整性能好，前车轮和后车轮能始终保持竖直向下状态，能更好地适应路面，有效避免在复杂路径下的倾斜、翻车等问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种对路面自适应的智能小车，包括车架、两个前行星齿轮组和两个后行星齿轮组，车架包括上层结构和下层结构，两个前行星齿轮组对称设置在车架前端两侧，前行星齿轮组转动连接在上层结构和下层结构前端，前行星齿轮组通过前转接器连接有前伺服电机，前伺服电机上连接有前车轮，两个后行星齿轮组对称设置在车架后端两侧，后行星齿轮组转动连接在上层结构和下层结构后端，后行星齿轮组通过后转接器连接有后伺服电机，后伺服电机上连接有后车轮，上层结构和下层结构之间连接有可带动上层结构向两侧摆动的转向装置，转向装置通过转向电机驱动，转向装置上设置有检测智能小车平衡状况的陀螺仪，上层结构摆动可带动前行星齿轮组和后行星齿轮组转动，前车轮随前行星齿轮组转动而摆动并保持竖直向下状态，后车轮随后行星齿轮组转动而摆动并保持竖直向下状态。

进一步的，上层结构包括顶板，顶板的前后两端均连接有上横梁；下层结构包括底盘，底盘的前后两端均连接有下横梁。

进一步的，转向装置包括前转向杆和后转向杆，前转向杆的一端转动连接在顶板前端的上横梁上，前转向杆的另一端转动连接在底盘前端的下横梁上；后转向杆的一端转动连接在顶板后端的上横梁上，后转向杆的另一端固定连接在转向电机的输出轴上。

进一步的，转向电机安装在底盘上，转向电机的输出轴穿过底盘后端的下横梁并与后转向杆的另一端固定连接。

进一步的，顶板前端的上横梁与顶板后端的上横梁之间连接有连接杆。

进一步的，陀螺仪安装在后转向杆上。

进一步的，前行星齿轮组包括前中心齿轮、前外齿轮、前第一行星齿轮、前第二行星齿轮，前中心齿轮转动连接在底盘前端的下横梁上，前第一行星齿轮和前第二行星齿轮均与前中心齿轮啮合，前外齿轮与前第一行星齿轮和前第二行星齿轮啮合，前外齿轮的外壁上设有前第一连接柄和前第二连接柄，前第一连接柄转动连接在顶板前端的上横梁上，前第二连接柄转动连接在前转接器上，前第一行星齿轮通过前第一连杆与前转接器铰接，前第二行星齿轮通过前第二连杆与前转接器铰接，前转接器连接前伺服电机，前伺服电机的输出轴上连接前车轮。

进一步的，后行星齿轮组包括后中心齿轮、后外齿轮、后第一行星齿轮、后第二行星齿轮，后中心齿轮转动连接在底盘后端的下横梁上，后第一行星齿轮和后第二行星齿轮均与后中心齿轮啮合，后外齿轮与后第一行星齿轮和后第二行星齿轮啮合，后外齿轮的外壁上设有后第一连接柄和后第二连接柄，后第一连接柄转动连接在顶板后端的上横梁上，后第二连接柄转动连接在后转接器上，后第一行星齿轮通过后第一连杆与后转接器铰接，后第二行星齿轮通过后第二连杆与后转接器铰接，后转接器连接后伺服电机，后伺服电机的输出轴上连接后车轮。

进一步的，顶板的前端设置有相机。

进一步的，底盘上设置有电源装置和微处理器，前伺服电机、后伺服电机、转向电机、陀螺仪和相机均通过电路与电源装置连接，陀螺仪和相机均通过电路与微处理器的输入端连接，前伺服电机、后伺服电机、转向电机均通过电路与微处理器的输出端连接。

总的说来，本发明具有如下优点：

本发明能通过陀螺仪检测智能小车的倾斜状态，并通过转向装置、上层结构和行星齿轮组的联动，调整转接器的倾斜程度，从而使得车轮始终保持竖直向下状态，更好地适应路面，有效避免在复杂路径下的倾斜、翻车等问题，消除安全隐患。

附图说明

图1是本发明前端的结构示意图。

图2是本发明后端的结构示意图。

图3是本发明前行星齿轮组的结构示意图。

图4是本发明使用时的结构示意图。

其中：1为顶板，2为底盘，3为上横梁，4为下横梁，5为前转向杆，6为后转向杆，7为前行星齿轮组，7-1为前中心齿轮，7-2为前外齿轮，7-3为前第一行星齿轮，7-4为前第二行星齿轮，7-5为前第一连接柄，7-6为前第二连接柄，7-7为前第一连杆，7-8为前第二连杆，8为前转接器，9为前伺服电机，10为前车轮，11为后行星齿轮组，12为后转接器，13为后伺服电机，14为后车轮，15为转向电机，16为连接杆，17为陀螺仪，18为相机，19为电源装置，20为微处理器，21为路面。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了方便理解，对本发明中的前后方向做出说明，如图1和图2所示，相机所在的方向为前端，陀螺仪所在的方向为后端。

如图1和图2所示，一种对路面自适应的智能小车，包括车架、两个前行星齿轮组和两个后行星齿轮组，车架包括上层结构和下层结构，两个前行星齿轮组对称设置在车架前端两侧，前行星齿轮组转动连接在上层结构和下层结构前端，前行星齿轮组通过前转接器连接有前伺服电机，前伺服电机上连接有前车轮，两个后行星齿轮组对称设置在车架后端两侧，后行星齿轮组转动连接在上层结构和下层结构后端，后行星齿轮组通过后转接器连接有后伺服电机，后伺服电机上连接有后车轮，上层结构和下层结构之间连接有可带动上层结构向两侧摆动的转向装置，转向装置通过转向电机驱动，转向装置上设置有检测智能小车平衡状况的陀螺仪，上层结构摆动可带动前行星齿轮组和后行星齿轮组转动，前车轮随前行星齿轮组转动而摆动并保持竖直向下状态，后车轮随后行星齿轮组转动而摆动并保持竖直向下状态。

如图1和图2所示，在本实施方式中，上层结构包括顶板，顶板的前后两端均连接有上横梁；下层结构包括底盘，底盘的前后两端均连接有下横梁。转向装置包括前转向杆和后转向杆，前转向杆的一端转动连接在顶板前端的上横梁上，前转向杆的另一端转动连接在底盘前端的下横梁上；后转向杆的一端转动连接在顶板后端的上横梁上，后转向杆的另一端固定连接在转向电机的输出轴上。转向电机安装在底盘上，转向电机的输出轴穿过底盘后端的下横梁并与后转向杆的另一端固定连接。转向电机的输出轴转动，可带动后转向杆向左侧或者右侧摆动，后转向杆摆动，可带动顶板后端的上横梁摆动，进而带动顶板和顶板前端的上横梁摆动。

如图1和图2所示，顶板前端的上横梁与顶板后端的上横梁之间连接有连接杆。在本实施方式中，连接杆有两根，一根连接杆连接在顶板前端上横梁的左端和顶板后端上横梁的左端之间，另一个连接杆连接在顶板前端上横梁的右端和顶板后端上横梁的右端之间，连接杆使得上横梁稳固地连接在顶板上。

如图2所示，陀螺仪安装在后转向杆上。陀螺仪用于检测智能小车的平衡状况，并将测量到的信息传送到微处理器中，陀螺仪属于现有技术。

如图1和图3所示，前行星齿轮组包括前中心齿轮、前外齿轮、前第一行星齿轮、前第二行星齿轮，前中心齿轮转动连接在底盘前端的下横梁上，前第一行星齿轮和前第二行星齿轮均与前中心齿轮啮合，前外齿轮与前第一行星齿轮和前第二行星齿轮啮合，前外齿轮的外壁上设有前第一连接柄和前第二连接柄，前第一连接柄转动连接在顶板前端的上横梁上，前第二连接柄转动连接在前转接器上，前第一行星齿轮通过前第一连杆与前转接器铰接，前第二行星齿轮通过前第二连杆与前转接器铰接，前转接器连接前伺服电机，前伺服电机的输出轴上连接前车轮。前伺服电机可驱动前车轮转动。

参考图1和图2，后行星齿轮组包括后中心齿轮、后外齿轮、后第一行星齿轮、后第二行星齿轮，后中心齿轮转动连接在底盘后端的下横梁上，后第一行星齿轮和后第二行星齿轮均与后中心齿轮啮合，后外齿轮与后第一行星齿轮和后第二行星齿轮啮合，后外齿轮的外壁上设有后第一连接柄和后第二连接柄，后第一连接柄转动连接在顶板后端的上横梁上，后第二连接柄转动连接在后转接器上，后第一行星齿轮通过后第一连杆与后转接器铰接，后第二行星齿轮通过后第二连杆与后转接器铰接，后转接器连接后伺服电机，后伺服电机的输出轴上连接后车轮。后伺服电机可驱动后车轮转动。

如图1所示，顶板的前端设置有相机。在本实施方式中，相机有两个，两个相机对称设置在顶板的前端，相机用于获取智能小车运行过程中前方的路况，并将路况信息传送到微处理器中。

如图1和图2所示，底盘上设置有电源装置和微处理器，前伺服电机、后伺服电机、转向电机、陀螺仪和相机均通过电路与电源装置连接，陀螺仪和相机均通过电路与微处理器的输入端连接，前伺服电机、后伺服电机、转向电机均通过电路与微处理器的输出端连接。

如图4所示，智能小车在运行过程中，会通过陀螺仪来测量智能小车的平衡信息，在智能小车运行的过程中，陀螺仪始终会通过自我调节，来使得陀螺仪的转子保持原有的平衡；当智能小车遇到不平整的路面时，智能小车会倾斜，使得智能小车的一侧相对高一点，另一侧相对低一点，此时，陀螺仪就会感应到智能小车的倾斜状况，并将获取的倾斜角度信息通过信号的方式传送到微处理器中，微处理器根据这个倾斜角度输出相应的电信号给转向电机，转向电机转动带动后转向杆摆动，后转向杆摆动带动顶板后端的上横梁摆动，进而带动顶板和顶板前端的上横梁摆动，顶板前端的上横梁摆动带动前外齿轮转动，前外齿轮转动带动前第一行星齿轮和前第二行星齿轮转动，进而通过前第一连杆和前第二连杆调整前转接器的倾斜程度，使得前车轮始终保持竖直向下；同样的，顶板后端的上横梁摆动带动后外齿轮转动，后外齿轮转动带动后第一行星齿轮和后第二行星齿轮转动，进而通过后第一连杆和后第二连杆调整后转接器的倾斜程度，使得后车轮始终保持竖直向下，保持前车轮和后车轮与路面充分接触，更好地适应路面。

总的说来，本发明能通过陀螺仪检测智能小车的倾斜状态，并通过转向装置、上层结构和行星齿轮组的联动，调整转接器的倾斜程度，从而使得车轮始终保持竖直向下状态，更好地适应路面，有效避免在复杂路径下的倾斜、翻车等问题，消除安全隐患。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：包括车架、两个前行星齿轮组和两个后行星齿轮组，车架包括上层结构和下层结构，两个前行星齿轮组对称设置在车架前端两侧，前行星齿轮组转动连接在上层结构和下层结构前端，前行星齿轮组通过前转接器连接有前伺服电机，前伺服电机上连接有前车轮，两个后行星齿轮组对称设置在车架后端两侧，后行星齿轮组转动连接在上层结构和下层结构后端，后行星齿轮组通过后转接器连接有后伺服电机，后伺服电机上连接有后车轮，上层结构和下层结构之间连接有可带动上层结构向两侧摆动的转向装置，转向装置通过转向电机驱动，转向装置上设置有检测智能小车平衡状况的陀螺仪，上层结构摆动可带动前行星齿轮组和后行星齿轮组转动，前车轮随前行星齿轮组转动而摆动并保持竖直向下状态，后车轮随后行星齿轮组转动而摆动并保持竖直向下状态；

上层结构包括顶板，顶板的前后两端均连接有上横梁；下层结构包括底盘，底盘的前后两端均连接有下横梁；

转向装置包括前转向杆和后转向杆，前转向杆的一端转动连接在顶板前端的上横梁上，前转向杆的另一端转动连接在底盘前端的下横梁上；后转向杆的一端转动连接在顶板后端的上横梁上，后转向杆的另一端固定连接在转向电机的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：转向电机安装在底盘上，转向电机的输出轴穿过底盘后端的下横梁并与后转向杆的另一端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：顶板前端的上横梁与顶板后端的上横梁之间连接有连接杆。

4.根据权利要求1所述的一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：陀螺仪安装在后转向杆上。

5.根据权利要求1所述的一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：前行星齿轮组包括前中心齿轮、前外齿轮、前第一行星齿轮、前第二行星齿轮，前中心齿轮转动连接在底盘前端的下横梁上，前第一行星齿轮和前第二行星齿轮均与前中心齿轮啮合，前外齿轮与前第一行星齿轮和前第二行星齿轮啮合，前外齿轮的外壁上设有前第一连接柄和前第二连接柄，前第一连接柄转动连接在顶板前端的上横梁上，前第二连接柄转动连接在前转接器上，前第一行星齿轮通过前第一连杆与前转接器铰接，前第二行星齿轮通过前第二连杆与前转接器铰接，前转接器连接前伺服电机，前伺服电机的输出轴上连接前车轮。

6.根据权利要求1所述的一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：后行星齿轮组包括后中心齿轮、后外齿轮、后第一行星齿轮、后第二行星齿轮，后中心齿轮转动连接在底盘后端的下横梁上，后第一行星齿轮和后第二行星齿轮均与后中心齿轮啮合，后外齿轮与后第一行星齿轮和后第二行星齿轮啮合，后外齿轮的外壁上设有后第一连接柄和后第二连接柄，后第一连接柄转动连接在顶板后端的上横梁上，后第二连接柄转动连接在后转接器上，后第一行星齿轮通过后第一连杆与后转接器铰接，后第二行星齿轮通过后第二连杆与后转接器铰接，后转接器连接后伺服电机，后伺服电机的输出轴上连接后车轮。

7.根据权利要求1所述的一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：顶板的前端设置有相机。

8.根据权利要求7所述的一种对路面自适应的智能小车，其特征在于：底盘上设置有电源装置和微处理器，前伺服电机、后伺服电机、转向电机、陀螺仪和相机均通过电路与电源装置连接，陀螺仪和相机均通过电路与微处理器的输入端连接，前伺服电机、后伺服电机、转向电机均通过电路与微处理器的输出端连接。

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