CN113359765A - 可重构无人车功能模块重构装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可重构无人车功能模块重构装置，用于实现无人车单元或可重构无人车平台与不同功能模块的搭配更换，使无人车单元或可重构无人车平台快速演变成为其他不同功能的无人车，实现功能重构。该重构装置包括：路侧更换单元以及分别设置在无人车单元和功能模块上的对接机构；无人车单元和功能模块通过对接机构对接；路侧更换单元设置在路侧设定位置，当无人车单元或两个以上无人车单元构成的无人车平台接收到更换或上装功能模块的指令后，驶入路侧更换单元内部设定位置进行功能模块的更换或安装；路侧更换单元包括：罩体以及设置在罩体内部的执行机构；执行机构用于带动功能模块移动，实现功能模块与无人车单元的连接和分离。

Description

可重构无人车功能模块重构装置

技术领域

本发明涉及一种更换装置，具体涉及一种无人车功能模块重构装置，属于无人车技术领域。

背景技术

无人车可自主执行物流、运输、配送、巡逻、公交、零售、清扫、接驳、救援等功能型任务，是未来智能交通与智慧城市建设的核心要素。可以预见，在未来交通出行与人类生活中，大部分任务将由无人车替代人类完成，车辆将由传统的载运工具演变成为执行功能型任务的智慧载体，并对人类社会发展产生重大影响。与传统智能网联汽车相比，无人车以执行功能型任务为目的，不具有人类驾驶机构，颠覆传统汽车以人为中心的基本设计理念，构型创新且灵活多变，系统架构等基本特征发生革命性变化。因此，无人车的基础理论及关键技术必须实现原始突破，是智能汽车时代所带来的全新挑战，是国际国内的研究热点。

随着未来智能交通与智慧城市内涵的不断拓展，无人车的发展面临着执行任务繁杂多变、行驶环境立体多维、功能需求不断拓展、载体构型单一局限等重大挑战。显然，传统固定构型的无人车已难以应对上述挑战，无法满足未来智能交通与智慧城市中对新型智能载运工具的需要。可重构无人车技术彻底突破传统固定构型无人车形态约束，可以自主实现功能重构、拓扑重构等复杂功能，实现多无人车单元间的自主组合、对接、解体，全面拓展无人车的功能任务执行边界，有望成为未来颠覆性创新技术。

无人车单元如何进行功能模块的更换是其功能重构的基础。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可重构无人车功能模块重构装置，用于实现无人车单元或可重构无人车平台与不同功能模块的搭配更换，使无人车单元或可重构无人车平台快速演变成为其他不同功能的无人车，实现功能重构。

该可重构无人车功能模块重构装置包括：路侧更换单元以及分别设置在无人车单元和功能模块上的对接机构；

所述无人车单元和功能模块通过所述对接机构对接；

所述路侧更换单元设置在路侧设定位置，当无人车单元接收到更换或上装功能模块的指令后，驶入所述路侧更换单元内部设定位置进行功能模块的更换或安装；

所述路侧更换单元包括：罩体以及设置在罩体内部的执行机构；所述执行机构用于带动所述功能模块移动，实现所述功能模块与所述无人车单元的连接和分离。

作为本发明的一种优选方式：在所述罩体内左右两侧面分别设置有执行机构；

所述执行机构包括：一组以上插销、驱动一组以上所述插销同步移动的驱动机构；所述功能模块左右两侧面上设置有用于和插销配合的插槽，当所述插销与所述功能模块上的插槽插接后，带动所述功能模块移动。

作为本发明的一种优选方式：在所述罩体内部设置有功能模块的存放平台，用于两个以上功能模块的存放；

存放在所述存放平台上的功能模块通过功能模块传送机构传送至设定位置后，通过所述执行机构进行功能模块的安装。

作为本发明的一种优选方式：所述对接机构包括：设置在无人车单元上的对接台、锁定机构以及设置在功能模块上的对接槽；所述对接台设置在无人车单元的上表面，与设置在功能模块底面的对接槽配合实现功能模块和无人车单元的对接；所述锁定机构用于在功能模块安装完成后将功能模块锁定在无人车单元上。

作为本发明的一种优选方式：在驱动机构的作用下，所述插销能够横向左右运动和沿竖直方向上下移动。

作为本发明的一种优选方式：在所述罩体内设置有两个以上功能模块安装位，能够同时进行两台以上无人车单元功能模块的更换或安装。

作为本发明的一种优选方式：无人车单元进行功能模块安装的步骤为：

控制所述执行机构中的插销插入功能模块左右两侧对应侧的插槽内；然后控制执行机构中的驱动机构带动插销向下移动，进而带动功能模块下移，直至将功能模块上的对接槽与无人车单元上的对接台对接；然后通过无人车单元上的锁定机构将功能模块锁定在无人车单元上；最后控制驱动机构带动插销横向向外移动，从功能模块的插槽内脱离；由此完成功能模块的安装；

无人车单元进行功能模块移出的步骤为：

所述无人车单元首先控制其上的锁定机构解锁；然后控制执行机构中的驱动机构带动罩体内部两侧的插销横向运动使插销分别插入无人车单元上功能模块对应面的插槽，然后控制驱动机构带动插销向上移动，无人车单元上功能模块被随之抬起，与无人车单元分离后被移动至设定位置。

当所述无人车单元通过所述功能模块更换装置进行功能模块的安装时：

所述无人车单元接收到功能模块安装指令后，驶入所述路侧更换单元的罩体内部设定位置；待上装的功能模块位于所述罩体内部无人车单元的上方，然后采用所述安装步骤进行功能模块的安装，安装完功能模块的无人车单元直接驶离罩体。

当所述无人车单元通过功能模块更换装置进行功能模块的更换时：

所述无人车单元接收到功能模块更换指令后，驶入所述路侧更换单元的罩体内部设定位置，先在罩体内采用所述移出步骤移出其上安装的功能模块；

然后将待更换的功能模块移动至所述罩体内部无人车单元的上方，采用所述安装步骤进行功能模块的安装，由此完成功能模块的更换，更换完功能模块的无人车单元直接驶离罩体。

当两辆不同功能无人车单元通过功能模块更换装置进行功能模块互换时：

两辆上装有不同功能模块的无人车单元接收到功能模块互换指令后，依次先后进入路侧更换单元的罩体内部设定位置采用所述移出步骤移出其上安装的功能模块；功能模块移出后的无人车单元依次先后驶出罩体；

两辆无人车单元驶出罩体后变换次序再次分别驶入罩体内部设定位置，依次采用所述安装步骤进行功能模块的安装，由此完成两台无人车单元的功能互换。

有益效果：

基于该功能模块更换装置，无人车单元能够根据未来智能交通与智慧城市中的任务需求实现功能的自主动态重构，即无人车单元能够通过该更换装置进行功能模块的更换，从而进行功能重构，快速演变成为其他不同功能的无人车，以满足在不同环境下可重构无人车功能任务需求的变化。

附图说明

图1为无人车单元功能重构示意图；

图2为路侧更换单元的结构示意图；

图3为无人车单元上设置的连接单元示意图；

图4为上装有功能模块的无人车单元的结构示意图。

其中：1-路侧更换单元、2-无人车单元、3-功能模块、4-罩体，5-插销，6-对接台

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种可重构无人车功能模块重构装置，使无人车能够快速演变成为其他不同功能的无人车，实现功能重构，以满足在不同环境下可重构无人车功能任务需求的变化。

可重构无人车具有拓扑重构和功能重构能力，拓扑重构指两个以上无人车单元2依据使用需求对接或解体；功能重构指功无人车单元2或由两个以上无人车单元2构成的无人车平台根据任务需求，上装功能模块3，且可根据任务需求进行功能模块3的更换。

功能模块3是指设置在无人车单元1上用于执行功能任务的装置，如物流模块、运输模块、公交模块、零售模块、清扫模块、接驳模块、救援模块等，其为无人车单元2或无人车平台执行特定功能任务时所必须的功能机构。

本实施例提供的更换装置即用于无人车单元2或无人车平台功能模块的更换，无人车单元2或无人车平台能够根据任务需求，通过功能模块更换装置自主进行功能模块3的更换，以快速演变成为其他不同功能的无人车。

功能模块3与无人车单元2之间采用模块化和分离化设计，二者可通过更换装置自主实现连接和分离，为实现可重构无人车的功能重构提供基础。

具体的，功能模块更换装置包括：路侧更换单元1以及分别设置在无人车单元2和功能模块3上的对接机构；其中路侧更换单元1设置在路侧设定位置，当无人车单元2或无人车平台接收到更换或上装功能模块的指令后，驶入路侧更换单元1内部设定位置进行功能模块的更换或上装。

如图2所示，路侧更换单元1包括：罩体4以及设置在罩体4内部的执行机构；罩体4采用龙门框式结构，在罩体4内左右两侧面分别设置有执行机构。执行机构包括：四组插销5、驱动四组插销5同步运动的驱动机构以及功能模块传送轨道(或传送带)；在驱动机构的作用下，插销5具备横向左右运动和沿竖直方向上下运动的能力；功能模块3的左右两侧面上设置有用于和插销5配合的插槽，当插销5与功能模块3上的插槽插接后，能够带动功能模块3横向左右运动和沿竖直方向上下运动。路侧更换单元1中的执行机构由外部操控平台远程控制。

为方便功能模块的更换，在罩体4内部还设置有功能模块的存放平台，用于多个不同功能模块的存放；功能模块传送轨道用于将存放在该存放平台上的功能模块传送至位于罩体4内的无人车单元2或无人车平台的上方，然后通过执行机构实现功能模块的安装。

如图3所示，对接机构包括：设置在无人车单元2上的对接台6、锁定机构以及设置在功能模块上的对接槽；其中对接台6设置在无人车单元2的上表面，与设置在功能模块3底面的对接槽配合实现功能模块3和无人车单元2的对接。对接台6采用上窄下宽的梯形台，用于对接时的导向，对应的对接槽也为梯形槽。设置在无人车单元2上的锁定机构用于在功能模块3安装完成后将功能模块3锁定在无人车单元2上。

无人车单元2或无人车平台通过功能模块更换装置进行功能重构的情形为(下述以无人车单元2功能重构为例)：

(1)无人车单元2通过功能模块更换装置上装功能模块3：

无人车单元2接收到上装功能模块3的指令后，驶入路侧更换单元1的罩体4内部设定位置；控制罩体4内部功能模块传送轨道将待上装的功能模块传送至罩体4内无人车单元2的上方，然后控制执行机构中的插销5插入功能模块3左右两侧对应侧的插槽内；控制执行机构中的驱动机构带动插销5向下移动，进而带动功能模块3下移，直至将功能模块3上的对接槽与无人车单元2上的对接台对接；然后通过无人车单元2上的锁定机构将功能模块3锁定在无人车单元2上；最后控制驱动机构带动插销5横向向外移动，从功能模块3的插槽内脱离；由此完成功能模块3的上装，上装有功能模块3的无人车单元2直接驶离罩体4即可。

(2)无人车单元2通过功能模块更换装置更换功能模块3：

功能模块更换包括功能模块移出和功能模块上装两个步骤；

无人车单元2接收到功能模块3更换指令后，驶入路侧更换单元1的罩体4内部设定位置，先在罩体4移出其上安装的功能模块，功能模块移出步骤为：

无人车单元2首先控制其上的锁定机构解锁，实现功能模块3与无人车单元1之间的解锁；然后控制执行机构中的驱动机构带动罩体4内部两侧的插销5横向运动使插销5分别插入无人车单元2上功能模块对应面的插槽，然后控制驱动机构带动插销5向上移动，无人车单元2上功能模块3被随之抬起，与无人车单元2分离；分离后的功能模块3通过功能模块传送轨道被传送至存放平台存放；

然后控制罩体4内部功能模块传送轨道将待更换的功能模块传送至罩体4内无人车单元2的上方，采用与上述上装功能模块相同的步骤将所需的功能模块安装在无人车单元2上，由此实现无人车单元2上功能模块3的更换。功能模块更换完成后，无人车单元2直接驶离罩体4即可。

(3)两台不同功能无人车单元通过功能模块更换装置进行功能模块互换：

两台不同功能无人车单元2(即上装有不同功能模块的无人车单元2)先后进入路侧更换单元1的罩体4内部设定位置，进入罩体4内部的无人车单元2采用上述功能模块移出步骤移出其上的功能模块3(两台无人车单元2上的功能模块被移出后存放在罩体4内部存放平台的设定位置后)；功能模块3移出后的无人车单元2驶出罩体4；

两台无人车单元2驶出罩体4后变换次序分别再次驶入罩体4内部设定位置，依次进行功能模块3的上装，由此完成两台无人车单元的功能互换。

实施例2：

与上述实施例1的区别在于，在罩体4内设置有沿纵向设置有两个以上功能模块安装位，无人车单元2驶入罩体4内的功能模块安装位时，开始进行功能模块的上装或更换；由此能够同时进行两台以上无人车单元2功能模块的更换或上装。

同时，此时需要进行两台不同功能无人车单元功能模块更换时，两台无人车单元2上的功能模块被移出后无需存放至存放平台，直接通过执行机构将功能模块抬起，使其位于对应位置的无人车单元2上方即可，然后两台无人车单元2驶出罩体4后变换次序分别再次驶入罩体4内部，执行机构直接将功能模块3下移，直至无人车单元2上的对接台对接即可。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，包括：路侧更换单元以及分别设置在无人车单元和功能模块上的对接机构；

所述无人车单元和功能模块通过所述对接机构对接；

所述路侧更换单元设置在路侧设定位置，当无人车单元接收到更换或上装功能模块的指令后，驶入所述路侧更换单元内部设定位置进行功能模块的更换或安装；

所述路侧更换单元包括：罩体以及设置在罩体内部的执行机构；所述执行机构用于带动所述功能模块移动，实现所述功能模块与所述无人车单元的连接和分离。

2.如权利要求1所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，在所述罩体内左右两侧面分别设置有执行机构；

所述执行机构包括：一组以上插销、驱动一组以上所述插销同步移动的驱动机构；所述功能模块左右两侧面上设置有用于和插销配合的插槽，当所述插销与所述功能模块上的插槽插接后，带动所述功能模块移动。

3.如权利要求1所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，在所述罩体内部设置有功能模块的存放平台，用于两个以上功能模块的存放；

存放在所述存放平台上的功能模块通过功能模块传送机构传送至设定位置后，通过所述执行机构进行功能模块的安装。

4.如权利要求2所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，所述对接机构包括：设置在无人车单元上的对接台、锁定机构以及设置在功能模块上的对接槽；所述对接台设置在无人车单元的上表面，与设置在功能模块底面的对接槽配合实现功能模块和无人车单元的对接；所述锁定机构用于在功能模块安装完成后将功能模块锁定在无人车单元上。

5.如权利要求4所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，在驱动机构的作用下，所述插销能够横向左右运动和沿竖直方向上下移动。

6.如权利要求1或2或3所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，在所述罩体内设置有两个以上功能模块安装位，能够同时进行两台以上无人车单元功能模块的更换或安装。

7.如权利要求5所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，

无人车单元进行功能模块安装的步骤为：

控制所述执行机构中的插销插入功能模块左右两侧对应侧的插槽内；然后控制执行机构中的驱动机构带动插销向下移动，进而带动功能模块下移，直至将功能模块上的对接槽与无人车单元上的对接台对接；然后通过无人车单元上的锁定机构将功能模块锁定在无人车单元上；最后控制驱动机构带动插销横向向外移动，从功能模块的插槽内脱离；由此完成功能模块的安装；

无人车单元进行功能模块移出的步骤为：

所述无人车单元首先控制其上的锁定机构解锁；然后控制执行机构中的驱动机构带动罩体内部两侧的插销横向运动使插销分别插入无人车单元上功能模块对应面的插槽，然后控制驱动机构带动插销向上移动，无人车单元上功能模块被随之抬起，与无人车单元分离后被移动至设定位置。

8.如权利要求7所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，

当所述无人车单元通过所述功能模块更换装置进行功能模块的安装时：

所述无人车单元接收到功能模块安装指令后，驶入所述路侧更换单元的罩体内部设定位置；待上装的功能模块位于所述罩体内部无人车单元的上方，然后采用所述安装步骤进行功能模块的安装，安装完功能模块的无人车单元直接驶离罩体。

9.如权利要求7所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，

当所述无人车单元通过功能模块更换装置进行功能模块的更换时：

所述无人车单元接收到功能模块更换指令后，驶入所述路侧更换单元的罩体内部设定位置，先在罩体内采用所述移出步骤移出其上安装的功能模块；

然后将待更换的功能模块移动至所述罩体内部无人车单元的上方，采用所述安装步骤进行功能模块的安装，由此完成功能模块的更换，更换完功能模块的无人车单元直接驶离罩体。

10.如权利要求7所述的可重构无人车功能模块重构装置，其特征在于，

当两辆不同功能无人车单元通过功能模块更换装置进行功能模块互换时：

两辆上装有不同功能模块的无人车单元接收到功能模块互换指令后，依次先后进入路侧更换单元的罩体内部设定位置采用所述移出步骤移出其上安装的功能模块；功能模块移出后的无人车单元依次先后驶出罩体；

两辆无人车单元驶出罩体后变换次序再次分别驶入罩体内部设定位置，依次采用所述安装步骤进行功能模块的安装，由此完成两台无人车单元的功能互换。

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