CN115892263B - 一种多功能无人破障车及多功能无人破障车的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能无人破障车，属于破障车技术领域，包括车体、行走系统、破障系统和标识系统，所述行走系统包括多能驱动机构、旋转轮机构和履带机构，所述多能驱动机构与所述旋转轮机构连接，所述破障系统包括液压驱动机构、万向活动机构和破障机构，所述标识系统包括标识灯、标识存储机构和标识排出机构，所述标识存储机构包括标识存储槽，所述多功能无人破障车还包括隐蔽系统，所述隐蔽系统包括发烟罐、烟罐存储机构和烟罐排出机构。本发明还公开了一种多功能无人破障车的控制方法，属于破障车技术领域。采用本发明，能够适应多种地形，能够实现无人自动破障，而且作业功能多样，有利于执行复杂环境中的破障任务。

Description

一种多功能无人破障车及多功能无人破障车的控制方法

技术领域

本发明涉及破障车技术领域，尤其涉及一种多功能无人破障车及多功能无人破障车的控制方法。

背景技术

在灾后应急救援中，救援人员常常需要进行滑坡塌方的处理、道路的清通、障碍物的破碎切割等操作，由于灾后地形的复杂，这些操作需要大量的人力物力才能完成。为了减轻救援人员的负担，提升救援效率，有关业者设计了破障车来完成上述操作。但现有破障车多为四轮驱动结构，攀爬的能力较差，缺乏良好的机动性，为了保证破障车能够正常运作，大多数情况都是救援人员跟随着破障车一起进入作业地带进行作业，不能真正节省人力，而且现有破障车在配置上缺乏现代测距、侦察、导航等机构，其作业功能单一，对于地形复杂的场景尚缺乏有效的破障手段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多功能无人破障车，能够适应多种地形，能够实现无人自动破障，而且作业功能多样，有利于执行复杂环境中的破障任务。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种多功能无人破障车的控制方法，能够实现自动破障，而且能够提高破障车的地形翻越能力，而且具有多种辅助功能，能够执行复杂环境中的破障任务。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能无人破障车，包括车体、行走系统、破障系统和标识系统，所述行走系统包括多能驱动机构、旋转轮机构和履带机构，所述多能驱动机构与所述旋转轮机构连接，所述旋转轮机构包括主动轮和从动轮，所述履带机构设于所述车体的下部，所述履带机构包括履带和托带轮，所述履带环绕于所述主动轮和所述从动轮之间，所述托带轮的底部与所述履带相抵接。

所述破障系统包括液压驱动机构、万向活动机构和破障机构，所述万向活动机构包括万向节和活动臂，所述液压驱动机构与所述活动臂连接，所述破障机构设于所述活动臂的末端，所述破障机构包括机械钳和/或机械锯。

所述标识系统包括标识灯、标识存储机构和标识排出机构，所述标识灯存储于所述标识存储机构中，所述标识排出机构包括标识滑轨，所述标识滑轨的出口设于所述车体的两侧并位于所述车体的一端，所述标识灯能够从所述标识滑轨中排出。

作为上述方案的改进，所述破障系统还包括收纳槽，所述收纳槽设于所述车体的两侧，所述万向活动机构设于所述车体的两侧并分别与所述收纳槽相对应，所述机械钳和所述机械锯分别设于两侧的所述万向活动机构上，所述万向活动机构包括多个活动臂，多个所述活动臂的首尾相互连接，所述活动臂能够相互折叠并收纳于所述收纳槽中。

作为上述方案的改进，所述标识存储机构包括标识存储槽，所述标识存储机构还包括多个限位片，所述标识灯放置于相邻两个所述限位片之间，所述标识滑轨倾斜设置并设于所述车体的两侧，所述标识滑轨的一端与所述标识存储槽连通，所述标识排出机构还包括标识推动器，所述标识推动器能够推动所述标识灯。

作为上述方案的改进，所述多功能无人破障车还包括隐蔽系统，所述隐蔽系统包括发烟罐、烟罐存储机构和烟罐排出机构，所述烟罐存储机构包括烟罐存储通道，所述发烟罐放置于所述烟罐存储通道中，所述烟罐排出机构包括烟罐推动器和烟罐滑轨，所述烟罐滑轨的一端与所述烟罐存储通道连通，另一端朝着所述车体的外侧伸出，所述烟罐推动器能够推动所述发烟罐。

作为上述方案的改进，所述隐蔽系统还包括点火机构，所述点火机构包括点火器，所述点火器设于所述烟罐存储通道的下方，所述烟罐存储通道下方还设有供氧通道，所述供氧通道与所述点火器连通，所述发烟罐的底部设有引燃点，所述烟罐存储通道的侧壁设有沿着所述烟罐存储通道长度方向设置的导行槽。

作为上述方案的改进，所述多功能无人破障车还包括监测系统，所述监测系统包括视觉处理机构、测距机构、气象监测机构和触觉处理机构，所述视觉处理机构设于所述车体中靠近所述标识滑轨的一侧，所述测距机构设于所述车体中远离所述标识滑轨的一侧，所述气象监测机构设于所述车体顶部，所述触觉处理机构设于所述破障机构上。

作为上述方案的改进，所述多功能无人破障车还包括多功能系统，所述多功能系统包括抗干扰机构和导航机构，所述多能驱动机构包括蓄电池、电机和/或内燃机，所述电机和/或内燃机与所述主动轮连接以驱动所述主动轮，所述抗干扰机构包括滤波器和金属屏蔽体，所述导航机构用于夜间导航。

作为上述方案的改进，所述多功能无人破障车还包括控制系统和用于接收并处理数据的信息处理系统，所述控制系统包括工控机、用于发送任务指令并反馈信号的运动控制板和用于人机交互的交互机，所述工控机与所述交互机连接，所述信息处理系统分别与所述视觉处理机构、所述测距机构、所述气象监测机构和所述触觉处理机构通信连接。

本发明还提供了一种多功能无人破障车的控制方法，包括以下步骤：

a）工控机发出破障指令，运动控制板接收破障指令并通过输出端控制多能驱动机构带动车体按照指定路线进行破障作业，所述视觉处理机构、所述测距机构、所述气象监测机构和所述触觉处理机构实时检测数据并将数据传送至所述运动控制板的反馈输入端，信息处理系统实时处理接收到的数据并将数据实时显示在交互机中；

b）所述测距机构实时检测障碍物的空间位置、障碍物与车体的之间的距离以及障碍物与车体之间的角度并发送至所述运动控制板，安装于电机上的光电编码器将测得的电机转角和转速信号发送至所述运动控制板，所述工控机通过所述运动控制板控制所述电机转动以带动所述车体移动至障碍物的位置；

c）所述运动控制板控制所述破障系统进行作业，液压驱动机构驱动活动臂进行移动，使破障机构与障碍物接触，触觉处理机构将检测到的障碍物的软硬度和接触力大小传送至所述运动控制板，视觉传感器将实时监测到的作业环境和障碍物形状图像传送至所述运动控制板，所述信息处理系统将数据通过所述无线传输系统实时显示在所述交互机中，所述运动控制板根据检测到的障碍物形状驱动所述破障机构对障碍物进行清除；

d）障碍物清理完毕后，驱动所述破障系统收回至收纳槽中，控制标识存储机构的限位片抽离存储槽，随后驱动标识推动器推动标识灯从标识滑轨滑落，所述标识灯在所述车体旁形成具有宽度和长度的安全标识区域，之后驱动所述限位片复位以固定剩余的所述标识灯；

e）当所述多功能无人破障车处于夜间作业状态时，所述工控机控制启动导航系统对所述车体的行进进行自动导航。

作为上述方案的改进，还包括以下步骤：

f）在所述破障系统进行破障作业前，所述工控机记录所述视觉处理机构和所述测距机构检测得到的数据，随后控制点火机构对烟罐进行点火，同时烟罐推动器对烟罐进行推动，使所述烟罐从烟罐滑轨滑落，所述烟罐能够排出烟雾以使所述车体周围形成隐蔽区域，之后所述运动控制板控制所述破障系统对障碍物进行清除；

所述视觉处理机构、所述测距机构、所述气象监测机构和所述触觉处理机构实时监测数据并将数据传送至所述运动控制板的反馈输入端的步骤还包括：

g）温湿度传感器将作业环境的风力、风向、温度和湿度信息传送至所述运动控制板的输入端，所述信息处理系统实时处理接收到的数据并将数据通过所述无线传输系统实时显示在所述交互机中；

所述运动控制板根据检测到的障碍物形状驱动所述破障机构对障碍物进行清除的步骤还包括：

h）当所述视觉处理机构检测到障碍物的形状为块状时，所述运动控制板控制位于所述车体一侧的机械锯对障碍物进行清理，当所述视觉处理机构检测到障碍物的形状为线条状时，所述运动控制板控制位于所述车体另一侧的机械钳对障碍物进行清理。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明多功能无人破障车设有车体、行走系统、破障系统和标识系统，所述行走系统包括多能驱动机构、旋转轮机构和履带机构，所述旋转轮机构包括主动轮和从动轮，所述多能驱动机构能够驱动所述主动轮旋转，从而带动所述从动轮和所述履带机构旋转，使用所述履带机构，能够使所述多功能无人破障车能够适应较多地形，而且利用所述破障系统能够对障碍物进行清除，除此之外，所述破障系统包括液压驱动机构、万向活动机构和破障机构，当所述车体陷入泥潭或地坑时，所述万向活动机构中的活动臂能够伸出并接触地面，利用所述液压驱动机构将所述车体顶起，以帮助所述车体脱离泥潭或地坑，从而提高多种复杂地形的行走能力。此外，所述标识系统包括标识灯、标识存储机构和标识排出机构，在清理完障碍物之后，所述标识排出机构能够推动所述标识灯从所述标识存储机构中排出，以在清理完障碍物之后的区域中形成标识区域，以便于后续对清碍区域的排查和进一步推进，因此利用本发明多功能无人破障车，能够有利于执行多种复杂环境中的破障任务。

附图说明

图1是本发明多功能无人破障车的结构示意图；

图2是本发明多功能无人破障车拆除破障系统后的结构示意图；

图3是本发明破障系统的结构示意图；

图4是本发明标识系统的结构示意图；

图5是本发明隐蔽系统的结构示意图；

图6是本发明控制系统与行走系统、破障系统、标识系统和隐蔽系统之间的连接结构示意图；

图7是本发明多功能无人破障车的控制方法在破障时的控制流程示意图；

图8是本发明多功能无人破障车的控制方法在夜间作业时的控制流程示意图；

图9是本发明多功能无人破障车的控制方法在陷入泥潭或地坑时的控制流程示意图；

图10是本发明多功能无人破障车的控制方法在启用隐蔽功能时的控制流程示意图；

图11是本发明多功能无人破障车的控制方法在检测气象时的控制流程示意图；

图12是本发明多功能无人破障车的控制方法在破障时的控制流程示意图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1、图2和图3，本发明实施例公开了一种多功能无人破障车，包括车体1、行走系统2、破障系统3和标识系统4，所述行走系统2包括多能驱动机构21、旋转轮机构22和履带机构23，所述多能驱动机构21能够利用石油或电力驱动，所述多能驱动机构21与所述旋转轮机构22连接，所述旋转轮机构22包括主动轮221和从动轮222，所述多能驱动机构21与所述主动轮221传动连接，所述履带机构23设于所述车体1的下部，所述履带机构23包括履带231和托带轮232，所述履带231环绕于所述主动轮221和所述从动轮222之间，所述托带轮232的底部与所述履带231相抵接，利用所述托带轮232能够将所述履带231张紧。利用所述主动轮221、所述从动轮222和所述履带231，能够使所述车体1具有一定的攀爬行走能力，适用于地形较复杂的破障场景。

为了能够实现破障，所述破障系统3包括液压驱动机构31、万向活动机构32和破障机构33，所述万向活动机构32包括万向节321和活动臂322，所述万向节321能够为所述活动臂322提供多向转动，以使所述活动臂322和所述破障机构33能够从多个角度对障碍物进行破除，所述液压驱动机构31与所述活动臂322连接，所述液压驱动机构31能够驱动所述活动臂322，所述破障机构33设于所述活动臂322的末端，所述破障机构33包括机械钳和/或机械锯，在破障时，所述活动臂322进行摆动，以使所述机械钳或所述机械锯能够与障碍物接触并对障碍物进行破坏。另外，为了便于后续的清障操作，所述标识系统4包括标识灯41、标识存储机构42和标识排出机构43，所述标识灯41存储于所述标识存储机构42中，所述标识排出机构43包括标识滑轨432，所述标识滑轨432的出口设于所述车体1的两侧并位于所述车体1的一端，当一片区域的清障工作完成后，所述标识排出机构43能够推动所述标识灯41从所述标识滑轨432中排出，所述标识灯41能够在所述车体1的前端形成具有一定宽度和长度的安全标识区域，为后续的清障作业提供参考。

本发明实施例的有益效果如下：

本发明实施例多功能无人破障车设有车体1、行走系统2、破障系统3和标识系统4，所述行走系统2包括多能驱动机构21、旋转轮机构22和履带机构23，所述旋转轮机构22包括主动轮221和从动轮222，所述多能驱动机构21能够驱动所述主动轮221旋转，从而带动所述从动轮222和所述履带机构23旋转，使用所述履带机构23，能够使所述多功能无人破障车能够适应较多地形，而且利用所述破障系统3能够对障碍物进行清除，除此之外，所述破障系统3包括液压驱动机构31、万向活动机构32和破障机构33，当所述车体1陷入泥潭或地坑时，所述万向活动机构32中的活动臂322能够伸出并接触地面，利用所述液压驱动机构31将所述车体1顶起，以帮助所述车体1脱离泥潭或地坑，从而提高多种复杂地形的行走能力。此外，所述标识系统4包括标识灯41、标识存储机构42和标识排出机构43，在清理完障碍物之后，所述标识排出机构43能够推动所述标识灯41从所述标识存储机构42中排出，以在清理完障碍物之后的区域中形成标识区域，以便于后续对清碍区域的排查和进一步推进，因此利用本发明多功能无人破障车，能够有利于执行多种复杂环境中的破障任务。

为了减小所述多功能无人破障车的整体体积，所述破障系统3还包括收纳槽34，所述收纳槽34设于所述车体1的两侧，所述收纳槽34凹陷于所述车体1，所述收纳槽34中靠近所述车体1外侧的一侧设有凹槽341，所述凹槽341与所述活动臂322的位置相对应，所述车体1陷入泥潭或地坑时，所述活动臂322伸出并接触地面时，所述凹槽341为所述活动臂322提供避让空间，使所述活动臂322能够在所述凹槽341位置上下移动。当所述万向活动机构32设于所述车体1的两侧并分别与所述收纳槽34相对应，所述机械钳和所述机械锯分别设于两侧的所述万向活动机构32上，所述万向活动机构32包括多个活动臂322，多个所述活动臂322的首尾相互连接，多个所述活动臂322能够在所述万向节321上自由活动，在清障完毕后，所述活动臂322能够相互折叠并收纳于所述收纳槽34中，从而能够减少所述破障系统3的占用体积。

参见图4，所述标识存储机构42包括标识存储槽421，所述标识存储槽421设于所述车体1上，所述标识存储机构42还包括多个限位片422，所述限位片422均匀分布于所述标识存储槽421中并朝上凸出于所述标识存储槽421的底面，所述限位片422能够对所述标识存储槽421的空间进行分隔，相邻两个所述限位片422能够围成容纳空间423，所述标识灯41放置于所述容纳空间423中，所述标识滑轨432倾斜设置并设于所述车体1的两侧，以便于将所述标识灯41排出，所述标识滑轨432的一端与所述标识存储槽421的一端连通，所述标识排出机构43还包括标识推动器431，所述标识推动器431设于所述标识存储槽421中远离所述标识滑轨432的一端，在使用时，所述限位片422升起，从而解除对所述标识灯41的限位，随后所述标识推动器431推动所述标识灯41，使所述标识灯41能够从所述标识滑轨432滑落到地面，多个所述标识灯41依次滑落，能够在底面上形成具有一定宽度和一定长度的安全标识区域。

参见图5，为了提供伪装和隐藏功能，以便于在特殊环境中作业，所述多功能无人破障车还包括隐蔽系统5，所述隐蔽系统5包括发烟罐51、烟罐存储机构52和烟罐排出机构53，所述烟罐存储机构52包括烟罐存储通道521，所述发烟罐51放置于所述烟罐存储通道521中，所述烟罐排出机构53包括烟罐推动器531和烟罐滑轨532，所述烟罐推动器531能够将所述发烟罐51推动至所述烟罐滑轨532中，所述烟罐滑轨532设于所述车体1的中部，所述烟罐滑轨532的一端与所述烟罐存储通道521连通，另一端朝着所述车体1的外侧伸出，所述烟罐推动器531设于所述烟罐存储通道521中远离所述烟罐滑轨532的一端，在使用时，将所述发烟罐51点燃的同时，所述烟罐推动器531能够推动所述发烟罐51，将其推至所述烟罐滑轨532中，使发烟罐51落入地面。而所述发烟罐51点燃后能够发出烟雾，将所述车体1隐藏起来，以便进行隐蔽作业。

另外，所述隐蔽系统5还包括点火机构54，所述点火机构54包括点火器541，所述点火器541设于所述烟罐存储通道521和所述烟罐滑轨532之间，所述发烟罐51在进入所述烟罐滑轨532之前会被点燃，所述点火器541设于所述烟罐存储通道521的下方，为了能够顺利被点燃，所述烟罐存储通道521下方还设有供氧通道522，所述供氧通道522与所述点火器541连通，所述供氧通道522能够为所述发烟罐51的点燃提供阻燃剂，所述发烟罐51的底部设有引燃点511，所述点火器541能够对所述引燃点511进行点燃，所述烟罐存储通道521的侧壁设有沿着所述烟罐存储通道521长度方向设置的导行槽523，利用所述导行槽523，所述发烟罐51的侧部能够沿着所述导行槽523滑动，而且能够使所述引燃点511保持在所述烟罐存储通道521的下方，以便于所述点火器541将所述引燃点511进行点燃。

参见图6，所述多功能无人破障车还包括监测系统6，所述监测系统6包括视觉处理机构61、测距机构62、气象监测机构63和触觉处理机构64，所述视觉处理机构61设于所述车体1中靠近所述标识滑轨432的一侧，所述视觉处理机构61由高性能深度相机、嵌入式深度视觉处理器组成，能够对作业环境进行视频监控，而且能够对障碍物的形状进行识别，所述测距机构62设于所述车体1中远离所述标识滑轨432的一侧，所述测距机构62能够实现对障碍物空间位置、分布、距离等参数的精确计算，从而驱动所述车体1前往障碍物所在的位置，所述气象监测机构63包括气象仪，能够检测实现对温度、湿度、风向、风力等参数，为定制作业方案提供实时、准确的气象参数，所述气象仪设于所述车体1顶部，所述触觉处理机构64设于所述破障机构33上，所述触觉处理机构64能够识别障碍物的硬度，以便于确定对障碍物的处理方式。

所述多功能无人破障车还包括多功能系统7，所述多功能系统7包括无线传输系统、抗干扰机构和导航机构71，所述无线传输系统能够将数据在人机交互的终端进行显示，而人机交互的终端也能通过所述无线传输系统对所述多功能无人破障车进行控制，所述多能驱动机构21包括蓄电池、电机和/或内燃机，所述电机和/或内燃机与所述主动轮221连接以驱动所述主动轮221，能够为所述主动轮221提供化学能和/或电能，所述无线传输系统包括相互连接的嵌入式处理器和通信接口，以便于进行数据和信号的传输，而所述抗干扰机构包括滤波器和金属屏蔽体，能够为所述多功能无人破障车的控制系统提供较强的抗干扰能力，以便于在信号干扰较强烈的环境进行作业。所述导航机构71用于夜间导航，以便于进行夜间作业。

所述多功能无人破障车还包括控制系统8和用于接收并处理数据的信息处理系统9，所述控制系统8包括工控机81、用于发送任务指令并反馈信号的运动控制板82、用于通信的通信模块和用于人机交互的交互机83，所述工控机81与所述行走系统2、所述破障系统3、所述标识系统4、所述隐蔽系统5、所述监测系统6和所述多功能系统7通信连接，所述工控机81能够控制所述行走系统2、所述破障系统3、所述标识系统4、所述隐蔽系统5、所述监测系统6和所述多功能系统7的协作配合，所述工控机81通过所述无线传输系统与所述交互机83连接，操作人员能够在所述交互机83中看到所述工控机81中收集和处理的数据，同时能够通过所述交互机83无线控制所述工控机81。所述信息处理系统9分别与所述视觉处理机构61、所述测距机构62、所述气象监测机构63和所述触觉处理机构64通信连接，以处理所述视觉处理机构61、所述测距机构62、所述气象监测机构63和所述触觉处理机构64所收集到的数据信息。

参见图7-图9，本发明实施例还公开了一种多功能破障车的控制方法，包括以下步骤：

S101，系统进行初始化。具体地，检查行走系统2、破障系统3、标识系统4和隐蔽系统5是否处于正常工作状态，检查无线传输系统和监测系统6是否处于正常通信状态；

S102，如果上述各系统能够正常工作，则控制所述监测系统6中的视觉处理机构61、测距机构62、气象监测机构63和触觉处理机构64开启。

上述步骤属于系统初始化过程，能够在清障前对系统进行自检，以保证清障作业的顺利进行。

S103，工控机81发出破障指令，所述监测系统6进行实时检测数据并显示数据。具体地，工控机81发出破障指令，运动控制板82接收破障指令并通过输出端控制多能驱动机构21带动车体1按照指定路线进行破障作业，所述视觉处理机构61、所述测距机构62、所述气象监测机构63和所述触觉处理机构64实时检测数据并将数据传送至所述运动控制板82的反馈输入端，信息处理系统9实时处理接收到的数据并将数据通过无线传输系统实时显示在用于进行人机交互的交互机83中。

所述工控机81与所述运动控制板82均具有无线/有线通信通道，所有伺服电机的驱动器通过总线接入所述运动控制板82，所述运动控制板82能够给所有的伺服电机发送任务指令，另外，所述视觉处理机构61、所述测距机构62、所述气象监测机构63和所述触觉处理机构64的传感器的数据输出端能够分别接入所述运动控制板82的反馈输入端，从而使所述运动控制板82具有反馈信号的功能。

S104，所述运动控制板82控制所述车体1移动至障碍物的位置。具体地，所述测距机构62实时检测障碍物的空间位置、障碍物与车体1的之间的距离以及障碍物与车体1之间的角度并发送至所述运动控制板82，安装于电机上的光电编码器将测得的电机转角和转速信号发送至所述运动控制板82，从而形成闭环速度反馈控制，以便于控制车速，所述信息处理系统9实时处理所述测距机构62和所述光电编码器所测得的数据并输入工控机81中，所述工控机81通过所述运动控制板82控制所述电机转动以带动所述车体1移动至障碍物的位置。

S105，所述运动控制板82控制所述破障系统3进行作业。具体地，所述破障系统3的液压驱动机构31驱动所述破障系统3的活动臂322进行移动，使所述活动臂322末端的破障机构33与障碍物接触，安装于所述破障机构33上的触觉处理机构64将检测到的障碍物的软硬度和接触力大小传送至所述运动控制板82，安装于所述视觉处理机构61中的视觉传感器将实时监测到的作业环境和障碍物形状图像传送至所述运动控制板82，所述信息处理系统9能够实时处理接收到的数据并将数据通过所述无线传输系统实时显示在所述交互机83中，所述运动控制板82根据检测到的障碍物形状驱动所述破障机构33对障碍物进行清除。结合所述触觉处理机构64检测到的障碍物的软硬度和接触力大小以及所述视觉处理机构61中的视觉传感器将实时监测到的作业环境和障碍物形状图像，能够使所述破障机构33综合给出最佳的破障方案，加快清障的效率。

S106，清障完毕后，控制所述标识灯41形成安全标识区域。具体地，障碍物清理完毕后，所述运动控制板82驱动所述破障系统3收回至收纳槽34中，同时为了能够对该区域进行标记，便于后续对清障区域进行排查，所述运动控制板82继续控制标识存储机构42的限位片422抽离存储槽，随后驱动标识排出机构43的标识推动器431推动标识灯41从标识滑轨432滑落，所述标识灯41从所述车体1的两侧同时滑落，以形成具有宽度和长度的安全标识区域，之后所述运动控制板82驱动所述限位片422复位以固定剩余的所述标识灯41。

S201，在夜间作业时，启动导航机构71进行自动导航。具体地，如果所述多功能无人破障车处于夜间作业状态时，所述工控机81控制启动导航机构71对所述车体1的行进进行自动导航，从而使所述多功能无人破障车在夜间环境下无需照明系统也能完成破障作业。

S301，当所述多功能无人破障车陷入泥潭或地坑时，驱动所述车体1脱离泥潭或地坑。具体地，当旋转轮机构22持续旋转而所述测距机构62检测到障碍物的空间位置或障碍物与车体1的之间的距离未发生变化时，所述工控机81判断所述车体1陷入泥潭中或地坑中，无法继续前进，此时所述运动控制板82控制所述活动臂322伸出并使所述破障机构33朝下顶住地面以使所述车体1上升，履带机构23能够离地，随后所述运动控制板82控制所述活动臂322摆动以使履带机构23能够与泥潭边缘或地坑边缘接触，即与地面接触，经过多次摇摆后，所述履带机构23能够产生足够的驱动力带动所述车体1移动，所述测距机构62检测到障碍物的空间位置或障碍物与车体1的之间的距离能够持续发生变化时，所述工控机81判断所述车体1恢复正常状态，所述运动控制板82控制所述活动臂322收回至所述收纳槽34中。所述活动臂322不仅可以用于破障，也可以用于使所述车体1脱离严苛的环境，从而提高其在复杂环境中的破障能力和破障效率。

另外，参见图10，当所述多功能无人破障车需要进行隐蔽作业时，具体操作步骤如下：

S401，在所述破障系统3进行破障作业前，所述工控机81记录所述视觉处理机构61和所述测距机构62检测得到的数据，从而记录好障碍物的位置、分布以及与所述车体1之间的距离，避免后续形成隐蔽区域后无法对障碍物进行识别。

S402，随后所述运动控制板82控制隐蔽系统5中的点火机构54对烟罐存储通道521中的烟罐进行点火，同时所述烟罐排出机构53中的烟罐推动器531对发烟罐51进行推动，使所述发烟罐51从烟罐滑轨532滑落，所述发烟罐51能够排出烟雾以使所述车体1周围形成隐蔽区域，之后所述运动控制板82控制所述破障系统3对障碍物进行清除。

参见图11，所述视觉处理机构61、所述测距机构62、所述气象监测机构63和所述触觉处理机构64实时监测数据并将数据传送至所述运动控制板82的反馈输入端的步骤还包括：

S501，对环境的气象参数进行收集。具体地，安装于气象监测机构63中的温湿度传感器将作业环境的风力、风向、温度和湿度信息传送至所述运动控制板82的输入端，所述信息处理系统9实时处理接收到的数据并将数据通过所述无线传输系统实时显示在所述交互机83中。所述气象监测机构63能够实现对温度、湿度、风向、风力等参数的收集，为定制作业方案提供实时、准确的气象环境参考。

参见图12，所述运动控制板82根据检测到的障碍物形状驱动所述破障机构33对障碍物进行清除的步骤还包括：

S601，当所述视觉处理机构61检测到障碍物的形状为块状时，所述运动控制板82控制位于所述车体1一侧的机械锯对障碍物进行清理；

S602，当所述视觉处理机构61检测到障碍物的形状为线条状时，所述运动控制板82控制位于所述车体1另一侧的机械钳对障碍物进行清理。

根据障碍物的形状使用不同的操作工具对障碍物进行清理，能够使所述破障机构33具有更高的破障效率，加快破障速度。

本发明多功能无人破障车的控制方法具有多种功能，能够解决现有破障车破障手段单一无法执行复杂任务的问题，而且其自动化程度高，集成的传感器模块实现了系统的视觉、触觉闭环反馈，能够实现复杂环境下的无人自主作业。

以上是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多功能无人破障车，其特征在于，包括车体、行走系统、破障系统和标识系统，所述行走系统包括多能驱动机构、旋转轮机构和履带机构，所述多能驱动机构与所述旋转轮机构连接，所述旋转轮机构包括主动轮和从动轮，所述履带机构设于所述车体的下部，所述履带机构包括履带和托带轮，所述履带环绕于所述主动轮和所述从动轮之间，所述托带轮的底部与所述履带相抵接；

所述破障系统包括液压驱动机构、万向活动机构和破障机构，所述万向活动机构包括万向节和活动臂，所述液压驱动机构与所述活动臂连接，所述破障机构设于所述活动臂的末端，所述破障机构包括机械钳和机械锯；

所述标识系统包括标识灯、标识存储机构和标识排出机构，所述标识灯存储于所述标识存储机构中，所述标识排出机构包括标识滑轨，所述标识滑轨的出口设于所述车体的两侧并位于所述车体的一端，所述标识灯能够从所述标识滑轨中排出；

所述标识存储机构包括标识存储槽，所述标识存储机构还包括多个限位片，所述标识灯放置于相邻两个所述限位片之间，所述标识滑轨倾斜设置并设于所述车体的两侧，所述标识滑轨的一端与所述标识存储槽连通，所述标识排出机构还包括标识推动器，所述标识推动器能够推动所述标识灯；

所述限位片均匀分布于所述标识存储槽中并朝上凸出于所述标识存储槽的底面；所述标识推动器设于所述标识存储槽中远离所述标识滑轨的一端；

所述多功能无人破障车还包括隐蔽系统，所述隐蔽系统包括发烟罐、烟罐存储机构和烟罐排出机构，所述烟罐存储机构包括烟罐存储通道，所述发烟罐放置于所述烟罐存储通道中，所述烟罐排出机构包括烟罐推动器和烟罐滑轨，所述烟罐滑轨的一端与所述烟罐存储通道连通，另一端朝着所述车体的外侧伸出，所述烟罐推动器能够推动所述发烟罐；

所述隐蔽系统还包括点火机构，所述点火机构包括点火器，所述点火器设于所述烟罐存储通道的下方，所述烟罐存储通道下方还设有供氧通道，所述供氧通道与所述点火器连通，所述发烟罐的底部设有引燃点，所述烟罐存储通道的侧壁设有沿着所述烟罐存储通道长度方向设置的导行槽。

2.根据权利要求1所述的多功能无人破障车，其特征在于，所述破障系统还包括收纳槽，所述收纳槽设于所述车体的两侧，所述万向活动机构设于所述车体的两侧并分别与所述收纳槽相对应，所述机械钳和所述机械锯分别设于两侧的所述万向活动机构上，所述万向活动机构包括多个活动臂，多个所述活动臂的首尾相互连接，所述活动臂能够相互折叠并收纳于所述收纳槽中。

3.根据权利要求1所述的多功能无人破障车，其特征在于，所述多功能无人破障车还包括监测系统，所述监测系统包括视觉处理机构、测距机构、气象监测机构和触觉处理机构，所述视觉处理机构设于所述车体中靠近所述标识滑轨的一侧，所述测距机构设于所述车体中远离所述标识滑轨的一侧，所述气象监测机构设于所述车体顶部，所述触觉处理机构设于所述破障机构上。

4.根据权利要求1所述的多功能无人破障车，其特征在于，所述多功能无人破障车还包括多功能系统，所述多功能系统包括抗干扰机构和导航机构，所述多能驱动机构包括蓄电池、电机和/或内燃机，所述电机和/或内燃机与所述主动轮连接以驱动所述主动轮，所述抗干扰机构包括滤波器和金属屏蔽体，所述导航机构用于夜间导航。

5.根据权利要求3所述的多功能无人破障车，其特征在于，所述多功能无人破障车还包括控制系统和用于接收并处理数据的信息处理系统，所述控制系统包括工控机、用于发送任务指令并反馈信号的运动控制板和用于人机交互的交互机，所述工控机与所述交互机连接，所述信息处理系统分别与所述视觉处理机构、所述测距机构、所述气象监测机构和所述触觉处理机构通信连接。

6.一种用于控制如权利要求1-5任一项所述的多功能无人破障车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）工控机发出破障指令，运动控制板接收破障指令并通过输出端控制多能驱动机构带动车体按照指定路线进行破障作业，视觉处理机构、测距机构、气象监测机构和触觉处理机构实时检测数据并将数据传送至所述运动控制板的反馈输入端，信息处理系统实时处理接收到的数据并将数据实时显示在交互机中；

b）所述测距机构实时检测障碍物的空间位置、障碍物与车体的之间的距离以及障碍物与车体之间的角度并发送至所述运动控制板，安装于电机上的光电编码器将测得的电机转角和转速信号发送至所述运动控制板，所述工控机通过所述运动控制板控制所述电机转动以带动所述车体移动至障碍物的位置；

c）所述运动控制板控制破障系统进行作业，液压驱动机构驱动活动臂进行移动，使破障机构与障碍物接触，所述触觉处理机构将检测到的障碍物的软硬度和接触力大小传送至所述运动控制板，视觉传感器将实时监测到的作业环境和障碍物形状图像传送至所述运动控制板，所述信息处理系统将数据通过无线传输系统实时显示在所述交互机中，所述运动控制板根据检测到的障碍物形状驱动所述破障机构对障碍物进行清除；

d）障碍物清理完毕后，驱动所述破障系统收回至收纳槽中，控制标识存储机构的限位片抽离存储槽，随后驱动标识推动器推动标识灯从标识滑轨滑落，所述标识灯在所述车体旁形成具有宽度和长度的安全标识区域，之后驱动所述限位片复位以固定剩余的所述标识灯；

e）当所述多功能无人破障车处于夜间作业状态时，所述工控机控制启动导航系统对所述车体的行进进行自动导航；

f）在所述破障系统进行破障作业前，所述工控机记录所述视觉处理机构和所述测距机构检测得到的数据，随后控制点火机构对烟罐进行点火，同时烟罐推动器对所述烟罐进行推动，使所述烟罐从烟罐滑轨滑落，所述烟罐能够排出烟雾以使所述车体周围形成隐蔽区域，之后所述运动控制板控制所述破障系统对障碍物进行清除。

7.根据权利要求6所述的多功能无人破障车的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述视觉处理机构、所述测距机构、所述气象监测机构和所述触觉处理机构实时监测数据并将数据传送至所述运动控制板的反馈输入端的步骤还包括：

g）温湿度传感器将作业环境的风力、风向、温度和湿度信息传送至所述运动控制板的输入端，所述信息处理系统实时处理接收到的数据并将数据通过所述无线传输系统实时显示在所述交互机中；

所述运动控制板根据检测到的障碍物形状驱动所述破障机构对障碍物进行清除的步骤还包括：

h）当所述视觉处理机构检测到障碍物的形状为块状时，所述运动控制板控制位于所述车体一侧的机械锯对障碍物进行清理，当所述视觉处理机构检测到障碍物的形状为线条状时，所述运动控制板控制位于所述车体另一侧的机械钳对障碍物进行清理。