CN115009392A - 一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,包括运载承载组件、运载保护箱、车体、运载控制组件;运载保护箱用于保护车体,运载承载组件设置在箱盖上;车体包括:驱动总成、减振装置、横向稳定装置、轻质柔性承重机构;轻质柔性承重机构置于车体中间,搭载横向稳定装置,左右两侧依次连接减振装置、驱动总成;驱动总成包括动力电池包和两个驱动轮;运载控制组件包括:控制信号采集单元和控制器,控制信号采集单元和控制器内置于轻质柔性承重机构内。本发明能够实现自平衡运载、自适应巡航功能,能够解放士兵或者用户的双手和背部背负空间,提供额外运载能力,亦可充当移动电源,为单兵作战和部队协同提供一种运载工具。
Description
技术领域
本发明涉及一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统。
背景技术
随着现代军事技术的飞速发展,士兵在执行任务过程中需要携带的装备和补给不断增多,负重问题愈加凸显,如何提高士兵的负重能力一直是一个重要问题。国家安全在面对威胁时,部队必须能在各种复杂的地形上快速机动,提高小单位的杀伤力,并使分布式行动成为可能,同时避免受伤和过度疲劳。近年来各国政府和不同组织机构一直在投入资源研发军用机械外骨骼或全地形机器人,从而增强士兵在单兵行动下的运载能力。然而,目前此类产品距离真正投入实际应用尚有一定距离。因此,亟需一种单兵助力运载系统。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题,本发明提出一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,能够实现自平衡运载、自适应巡航功能,能够解放士兵或者用户的双手和背部背负空间,提供额外运载能力,亦可充当移动电源,为单兵作战和部队协同提供一种运载工具。
本发明解决上述问题的技术方案是:一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特殊之处在于:
包括运载承载组件、运载保护箱、车体、运载控制组件;
所述运载保护箱包括箱盖和箱体,箱盖设置在箱体上;运载保护箱用于保护车体,运载承载组件设置在箱盖上;
车体包括:驱动总成、减振装置、横向稳定装置、轻质柔性承重机构;所述轻质柔性承重机构置于车体中间,搭载横向稳定装置,左右两侧依次连接减振装置、驱动总成;
驱动总成包括动力电池包和两个驱动轮;动力电池包用于向驱动轮、运载控制组件供能;
运载控制组件包括:控制信号采集单元和控制器,控制信号采集单元和控制器内置于轻质柔性承重机构内,所述控制信号采集单元用于采集车辆行进状态,侦测四周环境,以电信号的形式传输至所述控制器,控制器控制两个驱动轮以控制车体的行进,实现运载系统依据勘测的周边环境和道路条件自适应巡航,达到自平衡运载。
进一步地,所述运载承载组件包括两根平行的承载杆、L型连接杆和手柄,两个平行的承载杆中部固定在箱盖上;承载杆的端部与L型连接杆的一端套接后通过螺栓固定,承载杆与L型连接杆的相对距离可调;手柄为L型结构,其一边为手持端,另一边伸入L型连接杆的另一端内后通过螺栓固定,手柄与L型连接杆之间的距离可调。
进一步地,所述驱动轮包括轮毂电机、全地形轮胎和内置制动装置,所述轮毂电机集成于所述全地形胎的轮毂内,内置制动装置集成于全地形轮胎的轮毂内。
进一步地,所述减振装置包括导向机构、弹性元件;
所述导向机构包括:两个上横臂和两个下横臂;两个上横臂对称设置在轻质柔性承重机构的左右两侧,上横臂的一端与轻质柔性承重机构销轴连接,另一端与其对应的驱动轮球轴连接;两个下横臂对称设置在轻质柔性承重机构的左右两侧,下横臂的一端与轻质柔性承重机构销轴连接,另一端与其对应的驱动轮球轴连接。
进一步地,所述弹性元件包括:螺旋弹簧和筒式减振器,螺旋弹簧和筒式减振器串接后设置在轻质柔性承重机构与下横臂之间。
进一步地,所述横向稳定装置包括:两个转向拉杆、转向连接杆和转向阻尼器,两个转向拉杆对称设置在轻质柔性承重机构的左右两侧,转向拉杆的一端与转向连接杆关节轴承连接,另一端与其对应的驱动轮球绞连接;转向阻尼器一端与转向连接杆球轴连接,另一端和轻质柔性承重机构销轴连接。
进一步地,所述控制信号采集单元包括车速传感器、压力传感器、横摆角速度传感器、纵、横向加速度传感器、雷达和摄像头。
进一步地,所述箱体的前侧和/或后侧设有钩环,用于连接绳索。
进一步地,所述的动力电池包设置在所述轻质柔性承重机构内部。
进一步地,所述控制信号采集单元和控制器内置于轻质柔性承重机构内,分别位于动力电池包的前后两侧。
本发明的优点:
(1)提高单兵运载能力。本发明提出的可实现自主平衡的单兵助力运载系统可以解放使用者负重能力,将负载都转移到运载系统,让使用者的行动能力得到提升,解放使用者的双手和背部背负空间,提供额外运载能力。
(2)自平衡运载、自适应巡航。本发明通过控制信号采集单元采集信号传输至控制器,以控制运载的行进,通过驱动总成实现自平衡运载、自适应巡航功能。
(3)通过性、机动性强。本发明通过轻质柔性承重机构连接减振装置、横向稳定装置、驱动总成可以实现运载系统在复杂路面、坎坷不平地段、复杂外部环境中具备较高的通过性和机动性。
(4)灵活性强。本发明通过折叠机构和可调手柄高度可以实现车体的快速折叠与展开,方便操作。运载保护箱带有钩环能够自由连接,可在运载保护箱中安装降落伞,实现空投。
附图说明
图1为本发明提出的可实现自主平衡的单兵助力运载系统的示意图。
图2为本发明提出的可实现自主平衡的单兵助力运载系统的车体的示意图。
图3为本发明提出的可实现自主平衡的单兵助力运载系统的驱动轮的示意图。
图4为本发明提出的可实现自主平衡的单兵助力运载系统的驱动轮的部分结构示意图。
其中:1-手柄,2-箱体,3-车体,4-钩环,5-动力电池包,6-上横臂,7-驱动轮,8-轻质柔性承重机构,9-控制信号采集单元,10-转向阻尼器,11-下横臂,12-筒式减振器,13-螺旋弹簧,14-全地形轮胎,15-轮毂电机,16-制动装置,17-箱盖,18-控制器,19-转向拉杆,20-连接杆,21-承载杆,22-转向连接杆。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
如图1所示,可实现自主平衡的单兵助力运载系统包含:运载承载组件、运载保护箱2、车体3、运载控制组件。
其中所述的运载承载组件是一种折叠机构,能根据具体使用情况实现伸缩、折叠和展开功能,所述的运载承载组件在本次发明中类似担架形状,工作时可用手推,也可系于腰间解放双手,用于承载装备,可根据具体使用情况更改。
具体地,参见图1,所述运载承载部件,包括:手柄1、连接杆20、承载杆21。承载杆21与箱盖17固定连接,承载杆21、连接杆20和手柄1都带有螺栓孔,连接杆20一端套进承载杆21,并能够人为改变嵌入长度,通过螺栓孔螺栓固定,相同的,手柄1能够套进连接杆20,控制长度通过螺栓等固定,使用时能够根据具体使用情况改变长度和高度,不使用时能够自由拆卸,灵活性强。
如图1所示,运载保护箱包括:箱盖17、箱体2。箱盖17设置在箱体2上。运载承载组件固定在所述箱盖17上。所述箱体2的前侧和/或后侧带有钩环4,能够连接绳索等。所述运载保护箱起到搭载运载承载组件和保护车体3的作用。
如图2所示,所述车体3包括:驱动总成、减振装置、横向稳定装置10、轻质柔性承重机构8。其中所述的轻质柔性承重机构8置于车体中间,搭载横向稳定装置,左右两侧依次连接减振装置、驱动总成。
具体地,如图2所示,驱动总成包括动力电池包5和两个驱动轮7,所述的动力电池包5设置在所述轻质柔性承重机构8内部,两个所述驱动轮7分别置于轻质柔性承重机构8的两侧。
具体地,如图3所示驱动轮7包括轮毂电机15、全地形轮胎14和内置制动装置16,所述轮毂电机15集成于所述全地形胎14的轮毂内,内置制动装置16集成于全地形轮胎14的轮毂内。动力电池包5用于向车体两侧的驱动轮7供能,保证车体的运动,同时还向运载控制组件9提供能量,保证控制信号采集单元9和控制器18的正常工作,同时还可以作为一种移动电源,为士兵或者使用者在需要电源的情况下提供便利。
具体地,如图2所示,减振装置包括导向机构、弹性元件。其中所述的导向机构包括两个上横臂6和两个下横臂11;两个上横臂6对称设置在轻质柔性承重机构8的左右两侧,上横臂6的一端与轻质柔性承重机构8销轴连接,另一端与其对应的驱动轮7球轴连接;两个下横臂11对称设置在轻质柔性承重机构8的左右两侧,下横臂11的一端与轻质柔性承重机构8销轴连接,另一端与其对应的驱动轮7球轴连接。
其中所述的弹性元件包括:螺旋弹簧13和筒式减振器12,螺旋弹簧13和筒式减振器12串接后设置在轻质柔性承重机构8、下横臂11之间。
图2中,减振装置中的减振装置与弹性元件只是选用实施方式之一,用于吸收所述可实现自主平衡的单兵助力运载系统在行进过程中所产生的振动。全地形轮胎14及减振装置可以各自独立上下活动以缓和车体2姿态的改变,确保运载系统行进姿态的协调稳定,能够避免车体2发生侧翻。吸收车体2在行进过程中的冲击力,以对车体2上的结构和零部件进行保护。
如图2、图4所示,横向稳定杆固定于减振装置上。横向稳定装置包括转向拉杆19、转向连接杆22和转向阻尼器10,转向拉杆19一端与驱动轮7球铰连接,一端与转向连接杆22关节轴承连接,转向阻尼器10一端与转向连接杆22球轴连接,另一端和轻质柔性承重机构8销轴连接。所述的横向稳定杆10只是选用实施方式之一,用于横向稳定和转弯稳定,保证可实现自主平衡的单兵助力运载系统在行进过程中止车身在转弯时发生过大的横向侧倾,使车体2保持平衡。减少车体2横向侧倾程度和改善平顺性。
如图2所示,运载控制组件包括:控制信号采集单元9和控制器18。其中所述控制信号采集单元9包括:车速传感器、压力传感器、横摆角速度传感器、纵、横向加速度传感器、雷达和摄像头等。所述控制信号采集单元9和控制器18内置于轻质柔性承重机构8内,分别在动力电池包5前后两侧。所述控制信号采集单元9用于采集车辆行进状态,侦测四周环境,以电信号的形式传输至所述控制器18。
在工作中,使用者将需要运载的负重固定在运载承载组件上,同时所述的运载承载组件是一种折叠机构,可根据所需要运载的负重以及使用者的使用方便进行伸缩、折叠。使用者可以手推工作,可以将把手系于腰间解放双手,亦可使用远程遥控器向控制器18输入控制信号,从而控制运载的行进;再进而利用驱动总成提供电能,驱动运载系统。在使用完毕后,操作运载承载组件1进行折叠收缩,以节约收纳空间。
由此,相比于现有技术而言,通过运载系统可解放使用者的负重能力,将负载转移到了运载系统上,让使用者的行动能力得到明显提升。通过控制信号采集单元9采集的采集车辆行进状态,侦测四周环境信号传输至控制器18,由控制器18控制两个驱动轮7以控制车体的行进,通过控制器18对两个轮毂电机15的输出可实现运载系统依据勘测的周边环境和道路条件自适应巡航,达到自平衡运载,通过不需要使用者亲自接触,能够实现在恶劣环境当中实现负载的运载功能。通过驱动总成提供电能可以驱动运载系统移动;通过轻质柔性承重机构8和减振装置可以强化运载系统在复杂路面条件下的减震缓冲和侧坡平衡能力;通过折叠机构可以实现车体的快速折叠与展开,方便快捷。
以上所述仅为本发明的实施例,并非以此限制本发明的保护范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的系统领域,均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
包括运载承载组件、运载保护箱、车体(3)、运载控制组件;
所述运载保护箱包括箱盖(17)和箱体(2),箱盖(17)设置在箱体(2)上;运载保护箱用于保护车体(3),运载承载组件1设置在箱盖(17)上;
车体(3)包括:驱动总成、减振装置、横向稳定装置、轻质柔性承重机构(8);所述轻质柔性承重机构(8)置于车体中间,搭载横向稳定装置,左右两侧依次连接减振装置、驱动总成;
驱动总成包括动力电池包(5)和两个驱动轮(7);动力电池包(5)用于向驱动轮(7)、运载控制组件供能;
运载控制组件包括:控制信号采集单元(9)和控制器(18),控制信号采集单元(9)和控制器(18)内置于轻质柔性承重机构(8)内,所述控制信号采集单元(9)用于采集车辆行进状态,侦测四周环境,以电信号的形式传输至所述控制器(18),控制器(18)控制两个驱动轮(7)以控制车体的行进,实现运载系统依据勘测的周边环境和道路条件自适应巡航,达到自平衡运载。
2.根据权利要求1所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述运载承载组件包括两根平行的承载杆(21)、L型连接杆(20)和手柄(1),两个平行的承载杆(21)中部固定在箱盖(17)上;承载杆(21)的端部与L型连接杆(20)的一端套接后通过螺栓固定,承载杆(21)与L型连接杆(20)的相对距离可调;手柄(1)为L型结构,其一边为手持端,另一边伸入L型连接杆(20)的另一端内后通过螺栓固定,手柄(1)与L型连接杆(20)之间的距离可调。
3.根据权利要求2所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述驱动轮(7)包括轮毂电机(15)、全地形轮胎(14)和内置制动装置(16),所述轮毂电机(15)集成于所述全地形胎(14)的轮毂内,内置制动装置(16)集成于全地形轮胎(14)的轮毂内。
4.根据权利要求3所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述减振装置包括导向机构、弹性元件;
所述导向机构包括:两个上横臂(6)和两个下横臂(11);两个上横臂(6)对称设置在轻质柔性承重机构(8)的左右两侧,上横臂(6)的一端与轻质柔性承重机构(8)销轴连接,另一端与其对应的驱动轮(7)球轴连接;两个下横臂(11)对称设置在轻质柔性承重机构(8)的左右两侧,下横臂(11)的一端与轻质柔性承重机构(8)销轴连接,另一端与其对应的驱动轮(7)球轴连接。
5.根据权利要求4所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述弹性元件包括:螺旋弹簧(13)和筒式减振器(12),螺旋弹簧(13)和筒式减振器(12)串接后设置在轻质柔性承重机构(8)与下横臂(11)之间。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述横向稳定装置包括:两个转向拉杆(19)、转向连接杆(22)和转向阻尼器(10),两个转向拉杆(19)对称设置在轻质柔性承重机构(8)的左右两侧,转向拉杆(19)的一端与转向连接杆(22)关节轴承连接,另一端与其对应的驱动轮(7)球铰连接;转向阻尼器(10)一端与转向连接杆(22)球轴连接,另一端和轻质柔性承重机构(8)销轴连接。
7.根据权利要求1所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述控制信号采集单元(9)包括车速传感器、压力传感器、横摆角速度传感器、纵、横向加速度传感器、雷达和摄像头。
8.根据权利要求1所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述箱体(2)的前侧和/或后侧设有钩环(4),用于连接绳索。
9.根据权利要求1所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述的动力电池包(5)设置在所述轻质柔性承重机构(8)内部。
10.根据权利要求9所述的一种可实现自主平衡的单兵助力运载系统,其特征在于:
所述控制信号采集单元(9)和控制器(18)内置于轻质柔性承重机构(8)内,分别位于动力电池包(5)的前后两侧。
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