CN206749415U - 一种四旋翼智能汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四旋翼智能汽车，该智能汽车包括底盘、设置在底盘上的车身、行进机构、四旋翼飞行机构以及分别与行进机构、四旋翼飞行机构电连接的自动控制系统，行进机构包括设置在底盘两侧的车轮组件以及分别与车轮组件传动连接的车轮驱动组件、车轮转向组件，四旋翼飞行机构位于车身两侧，在自动控制系统的调控下，智能汽车自动切换行进机构及四旋翼飞行机构的运动状态，以适应不同的路况。与现有技术相比，本实用新型将智能汽车与无人机技术相结合，能够根据实时路况自动切换运动状态，简单便捷地实现地面四轮驱动避障前进和空中飞行前进，通行能力强，运动状态切换速度快，应用广泛。

Description

一种四旋翼智能汽车

技术领域

本实用新型属于智能汽车技术领域，涉及一种四旋翼智能汽车。

背景技术

随着智能化、自动化技术的飞速发展，现代汽车工业逐渐与电子计算机等最新科技成果相结合，于是便出现了智能汽车。智能汽车是在普通车辆的基础上增加了先进的传感器(雷达、摄像)、控制器、执行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，使车辆具备智能的环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。

目前，智能汽车存在的一个主要问题是越障能力较差，当行驶路径上出现较高的障碍物或较深的水沟时，便无法顺利通过，因而局限性较大。

申请公布号为CN 106183674 A的中国实用新型专利公开了一种智能汽车，车内加设旋翼控制器，车顶加设旋翼装置，多个螺旋桨由旋臂带动依序置于车顶成平行排列。飞行模式时，转臂器依序转动旋臂悬置于车外，各旋臂间保持适当距离，动力器转动螺旋桨向下推动空气使汽车离地，以旋翼控制器依旋翼机模式飞行。上述专利公布的技术方案中，通过在智能汽车的车顶加设旋翼装置，使智能汽车具有空中飞行的能力，便于越过障碍物或水沟，但该智能汽车在起飞时，需要将旋臂向车身外部完全展开，耗时较多，起飞速度慢，且旋臂展开后超出车宽很多，使整车体积变得过大，无法在公路上起飞，只能在周围空旷的地方才能有足够的空间展开旋臂，因而限制了其应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种越障能力强且应用范围广的四旋翼智能汽车。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种四旋翼智能汽车，该智能汽车包括底盘、设置在底盘上的车身、行进机构、四旋翼飞行机构以及分别与行进机构、四旋翼飞行机构电连接的自动控制系统，所述的行进机构包括设置在底盘两侧的车轮组件以及分别与车轮组件传动连接的车轮驱动组件、车轮转向组件，所述的四旋翼飞行机构位于车身两侧，在自动控制系统的调控下，所述的智能汽车自动切换行进机构及四旋翼飞行机构的运动状态，以适应不同的路况。

所述的车轮组件包括一前一后分别设置在底盘侧面的前车轮、后车轮，所述的车轮驱动组件与后车轮传动连接，所述的车轮转向组件与前车轮传动连接。智能汽车在路面上行进时，后车轮为驱动轮，前车轮通过车轮转向组件改变智能汽车的行驶方向。

作为优选的技术方案，所述的前车轮及后车轮上均设有防滑橡胶层。

所述的车轮驱动组件包括设置在底盘上的车轮驱动电机以及分别与车轮驱动电机、后车轮传动连接的传动齿轮；所述的车轮转向组件包括设置在底盘上的转向舵机以及分别与转向舵机、前车轮传动连接的连杆。车轮驱动电机通过传动齿轮将动力传递至后车轮，使智能汽车行进；转向舵机通过连杆控制前车轮的转向，以控制智能汽车的前进方向。

所述的底盘上还设有车轮减振组件，该车轮减振组件包括设置在底盘上的固定架、沿竖直方向设置在固定架上的固定支柱、滑动套设在固定支柱上的套筒以及与套筒固定连接的车轮安装板，所述的车轮组件设置在车轮安装板上，所述的固定支柱上设有分别与套筒的两端弹性连接的减振弹簧组。当地面崎岖不平时，减振弹簧组能够缓冲车轮组件受到的上下波动，以保证底盘及车身的平稳。

所述的固定架的顶端及底端分别与固定支柱的上下两端固定连接，所述的减振弹簧组包括一上一下分别套设在固定支柱上的上减振弹簧、下减振弹簧，所述的套筒设置在上减振弹簧与下减振弹簧之间。通过设置上减振弹簧、下减振弹簧，进一步提高智能汽车的减振能力，避免相关部件的损坏，保证了智能汽车行驶的平稳性及使用寿命。

所述的四旋翼飞行机构包括设置在底盘上的无刷电机固定座、设置在无刷电机固定座上的无刷电机、沿竖直方向设置并与无刷电机传动连接的旋翼转轴以及套设在旋翼转轴上的旋翼。无刷电机通过旋翼转轴带动旋翼转动，使智能汽车起飞并保持平稳飞行。

作为优选的技术方案，所述的无刷电机既可正转，又可反转。当无刷电机正转时，带动旋翼正向转动，使智能汽车起飞；当无刷电机反转时，带动旋翼反向转动，以增大车轮组件与地面的摩擦力，提高车轮组件的抓地能力，避免出现打滑现象。

所述的旋翼的外部还设有旋翼防护罩，该旋翼防护罩呈竖直圆筒状。竖直圆筒状的旋翼防护罩既能够防止智能汽车侧面的杂物进入旋翼的转动区域而损坏旋翼，同时又能为旋翼的转动提供竖向气道，保证智能汽车的顺利飞行。

所述的自动控制系统包括设置在车身内且分别与行进机构、四旋翼飞行机构电连接的单片机以及分别与单片机电连接的传感器、信号发射接收器。信号发射接收器用于与控制中心进行数据交换或信号传递，传感器能够实时监测智能汽车的运行状态及智能汽车周围的环境，并将监测结果实时传递至单片机中，单片机再对行进机构及四旋翼飞行机构下指令，以改变或维持智能汽车的运行状态。

作为优选的技术方案，所述的自动控制系统还包括继电器。

所述的传感器包括红外传感器、温度传感器、湿度传感器、超声波测距离传感器及陀螺仪。传感器设置在智能汽车的车身、底盘、行进机构及四旋翼飞行机构等各个方位，以便能够对周边环境进行全方位监测。传感器能够感应外部信号，并将信号传送至单片机，单片机根据收到的信号执行程序中相应的命令，转向舵机接到命令后带动前车轮转动，来控制智能汽车的前进方向，避开障碍物，最终到达目的地。当传感器检测到前方为无法前进的路面时，智能汽车自动开启飞行模式，以飞过障碍物。

所述的底盘的前端设有保险杠，所述的车身的顶部设有尾翼。车身上还设有与尾翼的底部传动连接的尾翼调节步进电机，通过尾翼调节步进电机的转动，带动尾翼转动，以调节尾翼与水平面之间的夹角。

所述的车身前端设有摄像头，智能汽车能够通过无线网络将摄像头拍摄到的照片实时传送至控制中心，起到航拍功能。

所述的智能汽车还包括蓄电池，以提供智能汽车运行所需的电能。

作为优选的技术方案，所述的蓄电池设置在车身内，且车身顶部设有可拆卸式外壳，便于蓄电池及自动控制系统的更换及维修。

所述的智能汽车还包括定位器，通过GPRS或GPS进行实时定位。

本实用新型在实际应用时，信号发射接收器接收控制中心传送来的目的地信息，并开始进入运行状态，车轮驱动电机转动，智能汽车开始行进；智能汽车在行进过程中，通过多种传感器感知外部信号，以此来判断行进的路况，当路况较好时，自动控制系统采取地面行进模式，控制智能汽车在地面上快速前进；当需要转弯时，转向舵机带动前车轮转动，实现转弯；当遇到弯度较大的转弯处时，旋翼反向旋转，以增大车轮组件与地面的摩擦力，提高车轮组件的抓地能力，避免出现打滑现象；当传感器检测到路况较坏以至于智能汽车无法通过时，自动控制系统自动切换到飞行模式，无刷电机开始高速运行，智能汽车开始起飞并进入飞行状态，以飞过沟壑或其他较大障碍物，同时车轮驱动电机停止工作，以此来节省电量；在飞行过程中，相关的传感器会继续检测路面情况，当飞行至较好路面时，智能汽车开始慢慢下降直至着陆，之后无刷电机停止工作，车轮驱动电机切换到工作状态，控制智能汽车快速前进，直至目的地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：

1)将智能汽车与无人机技术相结合，不仅具有智能汽车的自动驾驶功能和耗电量小的优点，还兼具无人机的超强通过性能和航拍等功能，因而同时解决了无人机耗电快、飞行时间短以及智能汽车越障性差、通过性差的问题，能够根据实时路况自动切换运动状态，简单便捷地实现地面四轮驱动避障前进和空中飞行前进，通行能力强；

2)占用体积小，且能够自动快速切换至飞行状态，并能够实现实时图传和通讯功能，适用于快递行业、安保行业、航拍和路拍行业，当运用到快递行业时，可根据收件人的定位将快递送达目的地，能够代替传统的快递配送员和无人机配送设备进行快件和外卖的配送，消耗更少的能量，配送更远的距离；当运用到安保行业时，能够自主循迹监测某一区域的安全状况；当运用到一些危险场所时，能够向人们反馈危险场所的状况，应用十分广泛。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中车轮减振组件的结构示意图；

图3为本实用新型中四旋翼飞行机构的结构示意图；

图中标记说明：

1—底盘、2—车身、3—前车轮、4—后车轮、5—车轮驱动电机、6—传动齿轮、7—固定架、8—固定支柱、9—套筒、10—车轮安装板、11—上减振弹簧、12—下减振弹簧、13—转向舵机、14—连杆、15—无刷电机、16—旋翼、17—旋翼防护罩、18—保险杠、19—尾翼、20—信号发射接收器、21—无刷电机固定座、22—旋翼转轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种四旋翼智能汽车，该智能汽车包括底盘1、设置在底盘1上的车身2、行进机构、四旋翼飞行机构以及分别与行进机构、四旋翼飞行机构电连接的自动控制系统，行进机构包括设置在底盘1两侧的车轮组件以及分别与车轮组件传动连接的车轮驱动组件、车轮转向组件，四旋翼飞行机构位于车身2两侧，在自动控制系统的调控下，智能汽车自动切换行进机构及四旋翼飞行机构的运动状态，以适应不同的路况。

其中，车轮组件包括一前一后分别设置在底盘1侧面的前车轮3、后车轮4，车轮驱动组件与后车轮4传动连接，车轮转向组件与前车轮3传动连接。车轮驱动组件包括设置在底盘1上的车轮驱动电机5以及分别与车轮驱动电机5、后车轮4传动连接的传动齿轮6；车轮转向组件包括设置在底盘1上的转向舵机13以及分别与转向舵机13、前车轮3传动连接的连杆14。

底盘1上还设有车轮减振组件，如图2所示，该车轮减振组件包括设置在底盘1上的固定架7、沿竖直方向设置在固定架7上的固定支柱8、滑动套设在固定支柱8上的套筒9以及与套筒9固定连接的车轮安装板10，车轮组件设置在车轮安装板10上，固定支柱8上设有分别与套筒9的两端弹性连接的减振弹簧组。固定架7的顶端及底端分别与固定支柱8的上下两端固定连接，减振弹簧组包括一上一下分别套设在固定支柱8上的上减振弹簧11、下减振弹簧12，套筒9设置在上减振弹簧11与下减振弹簧12之间。

如图3所示，四旋翼飞行机构包括设置在底盘1上的无刷电机固定座21、设置在无刷电机固定座21上的无刷电机15、沿竖直方向设置并与无刷电机15传动连接的旋翼转轴22以及套设在旋翼转轴22上旋翼16。旋翼16的外部还设有旋翼防护罩17，该旋翼防护罩17呈竖直圆筒状。

自动控制系统包括设置在车身2内且分别与行进机构、四旋翼飞行机构电连接的单片机以及分别与单片机电连接的传感器、信号发射接收器20。传感器包括红外传感器、温度传感器、湿度传感器、超声波测距离传感器及陀螺仪。

底盘1的前端设有保险杠18，车身2的顶部设有尾翼19。

智能汽车在实际应用时，信号发射接收器20接收控制中心传送来的目的地信息，并开始进入运行状态，车轮驱动电机5转动，智能汽车开始行进；智能汽车在行进过程中，通过多种传感器感知外部信号，以此来判断行进的路况，当路况较好时，自动控制系统采取地面行进模式，控制智能汽车在地面上快速前进；当需要转弯时，转向舵机13带动前车轮3转动，实现转弯；当遇到弯度较大的转弯处时，旋翼16反向旋转，以增大车轮组件与地面的摩擦力，提高车轮组件的抓地能力，避免出现打滑现象；当传感器检测到路况较坏以至于智能汽车无法通过时，自动控制系统自动切换到飞行模式，无刷电机15开始高速运行，智能汽车开始起飞并进入飞行状态，以飞过沟壑或其他较大障碍物，同时车轮驱动电机5停止工作，以此来节省电量；在飞行过程中，相关的传感器会继续检测路面情况，当飞行至较好路面时，智能汽车开始慢慢下降直至着陆，之后无刷电机15停止工作，车轮驱动电机5切换到工作状态，控制智能汽车快速前进，直至目的地。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四旋翼智能汽车，其特征在于，该智能汽车包括底盘(1)、设置在底盘(1)上的车身(2)、行进机构、四旋翼飞行机构以及分别与行进机构、四旋翼飞行机构电连接的自动控制系统，所述的行进机构包括设置在底盘(1)两侧的车轮组件以及分别与车轮组件传动连接的车轮驱动组件、车轮转向组件，所述的四旋翼飞行机构位于车身(2)两侧，在自动控制系统的调控下，所述的智能汽车自动切换行进机构及四旋翼飞行机构的运动状态，以适应不同的路况。

2.根据权利要求1所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的车轮组件包括一前一后分别设置在底盘(1)侧面的前车轮(3)、后车轮(4)，所述的车轮驱动组件与后车轮(4)传动连接，所述的车轮转向组件与前车轮(3)传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的车轮驱动组件包括设置在底盘(1)上的车轮驱动电机(5)以及分别与车轮驱动电机(5)、后车轮(4)传动连接的传动齿轮(6)；所述的车轮转向组件包括设置在底盘(1)上的转向舵机(13)以及分别与转向舵机(13)、前车轮(3)传动连接的连杆(14)。

4.根据权利要求1所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的底盘(1)上还设有车轮减振组件，该车轮减振组件包括设置在底盘(1)上的固定架(7)、沿竖直方向设置在固定架(7)上的固定支柱(8)、滑动套设在固定支柱(8)上的套筒(9)以及与套筒(9)固定连接的车轮安装板(10)，所述的车轮组件设置在车轮安装板(10)上，所述的固定支柱(8)上设有分别与套筒(9)的两端弹性连接的减振弹簧组。

5.根据权利要求4所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的固定架(7)的顶端及底端分别与固定支柱(8)的上下两端固定连接，所述的减振弹簧组包括一上一下分别套设在固定支柱(8)上的上减振弹簧(11)、下减振弹簧(12)，所述的套筒(9)设置在上减振弹簧(11)与下减振弹簧(12)之间。

6.根据权利要求1所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的四旋翼飞行机构包括设置在底盘(1)上的无刷电机固定座(21)、设置在无刷电机固定座(21)上的无刷电机(15)、沿竖直方向设置并与无刷电机(15)传动连接的旋翼转轴(22)以及套设在旋翼转轴(22)上的旋翼(16)。

7.根据权利要求6所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的旋翼(16)的外部还设有旋翼防护罩(17)，该旋翼防护罩(17)呈竖直圆筒状。

8.根据权利要求1所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的自动控制系统包括设置在车身(2)内且分别与行进机构、四旋翼飞行机构电连接的单片机以及分别与单片机电连接的传感器、信号发射接收器(20)。

9.根据权利要求8所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的传感器包括红外传感器、温度传感器、湿度传感器、超声波测距离传感器及陀螺仪。

10.根据权利要求1至9任一项所述的一种四旋翼智能汽车，其特征在于，所述的底盘(1)的前端设有保险杠(18)，所述的车身(2)的顶部设有尾翼(19)。