CN219564906U - 一种独立封装单元及工作系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于机器人技术领域，具体提供了一种独立封装单元及工作系统，独立封装单元能够随运输车同步运动，其包括箱体、行走机构和通讯模块，箱体具有存取工作子机的内腔；行走机构安装于所述箱体下部，以驱动箱体运动；通讯模块用于实现独立封装单元与运输车、工作子机之间的通讯。工作系统包括独立封装单元、运输车、工作子机、通信系统和指控系统。本申请中的独立封装单元、运输车及工作子机能够分别调度，以完成设定的任务。

Description

一种独立封装单元及工作系统

技术领域

本申请属于机器人技术领域，具体提供了一种独立封装单元及工作系统。

背景技术

在野外地质信息勘探、军事信息采集等领域，工作设备(例如摄像头、录音设备、雷达、采样设备等)一般需要搭载于运输载体(运输车或者飞行器、履带式机器人等)中，以到达设定区域。当工作设备的功能不同时，其所需要的运输载体体积也存在较大的差异。例如，仅搭载摄像头和通信组件的无人飞行器的体积可以做得非常小，其数量为多个，广泛分散布置于作业区域；而搭载雷达探测设备的运输运输车的体积就非常的大，其数量较少，在作业区域内的分散程度差。而运输载体的体积影响其携带的电池或燃料，进一步影响工作设备的作业范围大小。

发明人认为，在当前工作模式下，不同的工作设备分别对应不同运输载体单独运输。无法充分发挥不同运输载体的体积优势，整个工作系统所需要的载体较多，对于运输载体的利用率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种独立封装单元及工作系统，大体积的运输载体能够在搭载当前所需工作设备的同时，储运搭载更小体积的运输载体及适配的工作设备，实现多级工作设备及运输载体的嵌套运输。

为了解决现有技术中的上述问题，第一方面，本申请提供一种独立封装单元，其能够随运输车同步运动，并能够储运可独立运动的工作子机，所述独立封装单元包括箱体，行走机构和通讯模块，箱体具有存取工作子机的内腔，行走机构安装于所述箱体下部，以驱动所述箱体运动；通讯模块用于实现所述独立封装单元与所述运输车、所述工作子机之间的通讯；所述箱体处能够可拆卸的搭载工作设备，以完成设定的任务。

第二方面，本申请提供一种多级工作系统，包括多个第一方面所述的独立封装单元，还包括所述运输车、所述工作子机以及通信系统、指控系统，所述独立封装单元能够装载于运输车的设定位置以同步运动，并能够从所述运输车处脱离以独立运动。所述工作子机能够置入所述独立封装单元中以同步运动，并能够从所述独立封装单元脱离以独立运动，所述工作子机能够在脱离所述独立封装单元后完成设定工作任务。

通信系统包括分别安装于所述箱体、所述运输车以及所述工作子机处的通讯模块；指控系统能够通过所述通信系统控制所述运输车、所述工作子机和所述独立封装单元的运动。

进一步的，通信模块包括安装于所述运输车中的地面站，以及分别安装于所述独立封装单元及工作子机中的通信天线；指控系统为总控云端系统，所述独立封装单元、运输车、工作子机的控制系统分别作为子节点分布式接入指控系统中。

以上一个或多个技术方案的有益效果：

(1)本申请中，独立封装单元本身能够可拆卸的搭载工作设备，独立完成相应的功能；并且独立封装单元中的箱体还能够储运体积较小的工作子机，工作子机能够单独运动。即工作子机能够嵌套于独立封装单元中；提高了系统的集成化水平，为较小体积的运输载体提供了更远的运输距离。

(2)本申请中的独立封装单元能够作为小体积的载具，储运在更大体积的运输车中。进而使得运输车、独立封装单元及工作子机能够从大到下依次嵌套组成多级工作设备系统。

(3)本申请中指控系统作为总控云端大脑，独立封装单元、运输车、工作子机等子节点的接入方式是分布式接入的，便于系统扩展，便于组合实施不同难度的任务。

(4)独立封装单元具备与运输车及各工作子机相互通讯的能力，可以处理工作子机反馈的问题，提高自主能力。

附图说明

下面参照附图来描述本申请的部分实施例，附图中：

图1是本实用新型实施例中独立封装单元的轴测图；

图2是本实用新型实施例中独立封装单元的侧视图；

图3是本实用新型实施例中多个输送链的空间位置关系图；

图4是本实用新型实施例中独立封装单元的内部结构示意图；

图5是本实用新型实施例中运输车的轴测示意图；

图6是本实用新型实施例中通信系统与各部件通信的示意图；

图中：1、箱体；2、行走机构；3、工作子机；4、输送链；5、运输车；6、柜体；101、顶盖；102、设备舱；103、动力舱；104、转运舱；105、工作舱；106、升降板；107、电动推杆；108、升降口；201、第一竖板；202、行走轮；203、连杆；204、直线驱动件；205、第二竖板；401、第一托板；402、第二托板；403、转轴；404、驱动电机；405、驱动链。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本申请的优选实施例，并不表示本申请仅能通过该优选实施例实现，该优选实施例仅仅是用于解释本申请的技术原理，并非用于限制本申请的保护范围。基于本申请提供的优选实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

工作子机：本实施例中，指的是能够独立完成相应工作(例如录音、高空拍摄、投递物资)，但是需要经过运输车等其他设备进行长距离转运的装置。例如无人机和地面机器人等。

实施例1

相关技术方案中，工作子机3的转运依赖于运输车等。以飞行器为例：在飞行器执行任务时，其以运输车为中心分散在作业区域内。

如图1-图6所示，为了增加飞行器的作业范围，并且在运输车离开后能够使得多个飞行器具有指挥系统，在额外提供运输载体的情况下：本实施例提供一种独立封装单元，其能够随运输车同步运动，并能够储运可独立运动的工作子机3，独立封装单元包括箱体1，行走机构2和通讯模块，箱体1具有存取工作子机3的内腔，行走机构2安装于箱体1下部，以驱动箱体1运动；通讯模块用于实现独立封装单元与运输车、工作子机3之间的通讯；箱体1处能够可拆卸的搭载工作设备，以完成设定的任务。

因为可拆卸的搭载工作设备，使得独立封装单元能够独立完成设定的任务。并且在独立封装单元中箱体1能够存取工作子机3的情况下，便于实现工作子机3的嵌套转运。

作为其中一种具体的结构形式，箱体1可以为长方体结构。另外一些实施例中，在满足使用要求的情况下，箱体1的外轮廓也可以为圆柱形，或者正六棱柱等其他形状。

本实施例中，行走机构2能够发生形变，并使得箱体1能够在通过自身底壁支撑以及通过行走机构2支撑之间进行状态转换。为了实现箱体1底壁和行走机构2能够分别支撑箱体1的目的，可以在行走机构2与箱体1之间安装竖向升降机构。例如箱体1侧壁与升降气缸的缸体固定，升降气缸的活塞杆与行走机构2的上端固定，利用升降气缸带动行走机构2升降。另外，升降气缸也可以替换成电动推杆等。

本实施例中，行走机构2包括相互平行的两个竖板，其中一个竖板与箱体1的侧壁固定，另一个竖板处安装有行走轮202，行走轮202的转轴403垂直竖板；两个竖板之间设有多根相互平行的连杆203，连杆203的两端分别与竖板铰接，连杆203与竖板之间的铰接轴线水平；两个竖板之间安装有驱动件，以驱动竖板与连杆203之间发生变形，进而实现行走轮202相对于箱体1的升降。驱动件为直线驱动件204，直线驱动件204的两端分别与两个竖板铰接。此处的直线驱动件204可以采用电动推杆或者气缸。

作为其中一种具体的结构形式，箱体1在相对的两个侧壁处分别对称设置相应的行走机构2，箱体1侧壁处行走机构2的数量大于两个。

具体地，每个行走机构2包括两组平行四边形杆组，平行四边形杆组包括两根相互平行且处于同一竖直面的连杆203，连杆203的两端分别与相邻的竖板连接。

如图3所示，靠近箱体1的竖板为第一竖板201，远离箱体1设置的竖板为第二竖板205，连杆203的一端与第一竖板201铰接，另一端与第二竖板205铰接，且铰接轴线水平布置。

本实施例中，直线驱动件204可以采用电动推杆或者气缸等设备，由本领域技术人员自行选择即可。

当采用上述结构形式的行走机构2时，行走轮202、竖板、连杆203及直线驱动件204分别位于箱体1的侧面处。在行走轮202相对于箱体1底壁下降时，便于将行走机构2向着箱体1的两侧展开，增加箱体1两侧行走轮202之间的距离，进而增加整个独立封装单元在行走时的稳定性。相反的，行走轮202在相对于箱体1底壁上升时，便于将行走机构2朝向箱体1侧壁回收，使得独立封装单元在经过运输车或其他运输设备转运时，尽可能减少行走机构2的空间占用。

本实施例中，箱体1中能够存取的工作子机3为飞行器或者地面行走机器人或者能够同时进行飞行及地面行走的两栖机器人，箱体1中具有能够成摞堆叠飞行器的支撑结构，箱体1上端具有开口，开口处安装有能自动开闭的顶盖101。

为了实现开口处顶盖101的自动开闭，本实施例中，在箱体1上端设置有水平的滑轨(图中未示出)，滑轨处滑动连接有滑块(图中未示出)，滑块与顶盖固定连接，当滑块沿滑轨滑动时，能够实现开口处顶盖的开闭，以暴露或者关闭箱体1的内部空间。

为了驱动顶盖101沿滑轨的滑动，本实施例中，在顶盖101的下端固定齿条(图中未示出)，齿条的延伸方向与滑轨的延伸方向相互平行。在箱体1的开口处设置电机(图中未示出)，电机通过箱体1的侧壁固定，电机的输出轴与齿轮(图中未示出)同轴固定，齿轮与齿条啮合。通过电机的正反转，能够驱动齿条沿设定的方向往复直线运动，进而驱动顶盖101开闭。

另外一些结构形式中，还可以将顶盖101通过销轴铰接在箱体1的上端，然后在箱体1内部安装一个电动推杆，电动推杆的一端铰接在顶盖101的内壁面处，另一端与箱体1的内壁铰接。通过电动推杆的伸缩，能够实现顶盖101的开闭。

本实施例中，箱体为一种由多个横杆和纵杆拼接组成的框架结构，该框架结构可以采用金属材质，以形成稳固的骨架，在框架结构的相应侧面及底面处可以通过胶粘或者螺栓连接相应的板件，以组合形成箱体1的侧壁。

一些实施例中，箱体1侧面的板件可以开设缺口，进而使得行走机构2的竖板以及直线驱动件204直接连接在框架结构处。

当工作子机为飞行器时，其可以从箱体上方的开口进出箱体的内腔，此时工作子机通过支撑结构支撑，此处的支撑结构可以采用多种结构形式，例如箱体1内部设置一个水平的撑板，撑板能够在电动推杆或者钢丝绳拉动的情况下在箱体1内部升降，撑板的上表面用于支撑最下端的一个飞行器，多个飞行器依次成摞堆叠，下方的飞行器作为上方飞行器的支撑基础。撑板上升时能够将叠摞的飞行器从开口处依次从箱体1内腔输出，撑板下降时能够将叠摞的飞行器从开口处依次送入箱体1内腔。

作为一种具体地结构形式，在本实施例中，支撑结构包括多个竖向且闭环布置的输送链4，输送链4靠近箱体1内侧壁设置；输送链4中的链条处固定有多个托板，所述托板与链条的输送方向垂直，能够分别支撑叠摞储存于箱体1中的工作子机3。对于单个输送链4来说，其靠近箱体1内腔位置的托板沿竖向依次支撑不同的飞行器，输送链4的输送，会使得托板带动飞行器升降。

箱体1内部的托板沿竖向呈多层分布，每一层的托板分别固定在不同的链条处。如图3、4所示，给出了四条输送链4沿箱体1内部四角分布的结构示意图，每一层的托板分别固定在四个不同的输送链4外壁处。

本实施例中，托板在输送链4的外侧成对布置(图示的第一托板401和第二托板402)，成对布置的两个托板沿链条延伸方向的距离等于待支撑的工作子机3的厚度。飞行器的侧边部分能够卡入成对使用的两个托板之间，实现飞行器在竖向的限位。相对于仅利用托板在下部支撑飞行器的方式来说，在独立封装单元上下颠簸时，也能够有效实现飞行器在箱体1内腔中的定位。四条输送链4分成两组，每组输送链4中的链轮通过同一根转轴403驱动，该转轴403处固定套设从动链轮，在箱体1中安装驱动电机404，驱动电机404处同轴固定有主动链轮，主动链轮通过驱动链405与从动链轮连接。

上述提及，本实施例中的工作子机不仅局限于飞行器这一种，当工作子机为路面行走机器人时，其同样有相对于箱体进出的需求。本实施例中，内腔通过隔板分隔出上腔体和下腔体，上腔体用于容纳上述的支撑结构，下腔体的侧壁处布设有侧门(图中未示出)，当工作子机具有路面行走功能时，侧门能够使得工作子机进出下腔体，支撑结构下方的隔板处具有升降口108，所述升降口下方的下腔体中具有升降板106，升降板106能够将下腔体中的工作子机送入上腔体的支撑结构中。

具体地，为了实现升降板106的升降，可以在箱体的内腔中安装电动推杆107，电动推杆107的基座部分与箱体1的内壁固定，电动推杆107中可伸缩的推杆竖向朝下伸出并与升降板固定。电动推杆的伸缩能够带动升降板在箱体的内腔中进行升降。

本实施例中，下腔体中沿水平方向分隔出动力舱103和转运舱104，动力舱103用于容纳动力电池，转运腔104用于容纳所述升降板。

本实施例中，上腔体沿水平方向分隔出工作舱105和设备舱102，工作舱用于容纳支撑结构和工作子机，设备舱用于容纳控制模块和通讯模块。在内腔中具有充电机构，用于实现支撑结构处工作子机的充电。

上述的动力电池可以为箱体内腔中各用电部件进行供电，也可以为工作子机进行充电。

实施例2

本实施例提供一种多级工作系统，包括多个第一实施例中的独立封装单元，还包括运输车、工作子机3、通信系统和指控系统，独立封装单元能够装载于运输车5的柜体6中的设定位置以同步运动，并能够从运输车5处脱离以独立运动；工作子机3能够置入独立封装单元中以同步运动，并能够从独立封装单元脱离以独立运动；

通信系统包括分别安装于箱体1、运输车以及工作子机3处的通讯模块；指控系统能够通过通信系统控制运输车、工作子机3和独立封装单元的运动。

通信模块包括安装于运输车中的天线，以及分别安装于独立封装单元及工作子机3中的通信天线；指控系统为总控云端系统，独立封装单元、运输车、工作子机3的控制系统分别作为子节点分布式接入指控系统中。

如图1所示，分布式封装单元系统包含独立封装单元、指控系统、数据库、存储子机、通讯系统，这些设备和系统以分布式的形式挂载于通信系统上。分布式独立封装单元系统可包含一个或多个封装单元，多个存储子机，一个或多个数据库。

封装单元中密集存储多个子机，子机主要为涵道式陆空两栖飞行器。子机完成任务后落至地面，封装单元根据飞行器反馈的位置信息，自动前往寻找飞行器，完成对子机的回收工作，可以实现对子机的密集存储、运输、快速释放等功能。子机在执行任务时，可以和通信系统、指控系统进行时时交互通讯。

指控系统是分布式封装单元系统的云端大脑，实现对智能封装单元、存储子机的状态监控，实现任务指令的下发、收集、处理。

数据库用于记录指控系统的运行日志、指令信息、各设备状态信息以及处理后的任务信息。

控制系统装载于地面站内，地面站固定在运输车7内，通信网络的通信天线分别装载在运输车和封装单元上并组成了通信网络，通信网络的形式包含但不限于4G、5G、WiFi等通信方式。

工作原理：

在使用时，运输车到达指定地点后，独立封装单元自动驶出脱离，运输车驶离现场；独立封装单元自主运动至设定位置，释放工作子机3；工作子机3根据预设的目标，完成设定的任务；在独立封装单元的调度下，工作子机3依次返回独立封装单元；若工作子机3在执行任务过程中电量耗尽，则独立封装单元自行前往工作子机3的位置，以完成工作子机3的回收；当工作子机3全部回收完成后，独立封装单元自动开往运输车位置并驶入运输车；当独立封装单元全部装载完毕后，独立封装单元向运输车或后台的指控系统发出指令，运输车驶离现场。独立单元装载于运输车的柜体内，运输车具有自动驾驶/人工驾驶两种工作模式。当运输车到达指定地点时，柜体门自动打开，柜体门作为斜坡，连接地面与柜体，便于封装单元自动驶出。当所有的封装单元驶出后，柜体门关闭，运输车驶离现场。

在运输车驶离现场后，封装单元也可以作为现场指控中心，可以与各个子机之间进行通讯、控制，实时获取各子机反馈的信息并进行相关计算分析并作出相应的决策，反馈给子机执行相关操作。

当各工作子机完成任务后，在封装单元的统一调度指挥下，依次秩序返回封装单元，当所有子机收纳完成后，封装单元自动开往运输车位置，此时运输车的柜体门打开，封装元依次驶入柜体内。当所有的封装单元装载完毕后，封装单元像运输车或后台指控系统发出指令，确认其目前状态，运输车根据指控命令，驶离现场。

若各个子机在执行任务过程中电量耗尽，不能自行前往封装单元位置完成回收，则封装单元根据子机位置信息，自行前往子机所在位置，完成子机的回收功能。

至此，已经结合前文的优选实施例描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围并不仅限于上述优选实施例。在不偏离本申请技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述优选实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本申请的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种独立封装单元，其能够通过运输车转运，其特征在于，包括：

箱体，其具有存取工作子机的内腔；

行走机构，其安装于所述箱体下部，以带动箱体运动；

通讯模块，用于实现所述独立封装单元、所述运输车以及所述工作子机之间的通讯。

2.根据权利要求1所述的独立封装单元，其特征在于，所述行走机构能够发生形变，并使得所述箱体能够在通过自身底壁支撑以及通过行走机构支撑之间进行状态转换。

3.根据权利要求2所述的独立封装单元，其特征在于，所述行走机构包括相互平行的两个竖板，其中一个竖板与所述箱体的侧壁固定，另一个竖板处安装有行走轮，所述行走轮的转轴垂直所述竖板；

两个所述竖板之间设有多根相互平行的连杆，所述连杆的两端分别与所述竖板铰接，所述连杆与所述竖板之间的铰接轴线水平；

两个所述竖板之间安装有驱动件，以驱动所述竖板与所述连杆之间发生变形，进而实现行走轮相对于箱体的升降。

4.根据权利要求3所述的独立封装单元，其特征在于，所述驱动件为电动推杆。

5.根据权利要求1所述的独立封装单元，其特征在于，所述箱体中具有能够成摞堆叠所述工作子机的支撑结构，所述箱体上端具有开口，所述开口处安装有能够沿水平方向滑动以开闭所述开口的顶盖，当所述工作子机具有飞行功能时，所述顶盖能够为工作子机的启停提供支撑。

6.根据权利要求5所述的独立封装单元，其特征在于，所述内腔通过隔板分隔出上腔体和下腔体，所述上腔体用于容纳所述支撑结构，所述下腔体的侧壁处布设有侧门，当所述工作子机具有路面行走功能时，所述侧门能够使得工作子机进出所述下腔体，所述支撑结构下方的隔板处具有升降口，所述升降口下方的下腔体中具有升降板，所述升降板能够将下腔体中的工作子机送入上腔体的支撑结构中。

7.根据权利要求6所述的独立封装单元，其特征在于，所述下腔体中沿水平方向分隔出动力舱和转运腔，所述动力舱用于容纳动力电池，所述转运腔用于容纳所述升降板；

所述上腔体沿水平方向分隔出工作舱和设备舱，所述工作舱用于容纳所述支撑结构和工作子机，所述设备舱用于容纳控制模块和通讯模块。

8.根据权利要求5所述的独立封装单元，其特征在于，所述支撑结构包括多个竖向且闭环布置的输送链，所述输送链靠近所述箱体内侧壁设置；所述输送链中的链条处设有多个托板，能够分别支撑叠摞储存于所述箱体中的工作子机。

9.根据权利要求8所述的独立封装单元，其特征在于，所述托板在所述输送链的外侧成对布置，成对布置的两个托板沿链条延伸方向的距离等于待支撑的工作子机的厚度。

10.一种工作系统，包括权利要求1-9中任意一项所述的独立封装单元，其特征在于，还包括：

运输车，所述独立封装单元能够装载于运输车的设定位置以同步转运，并能够从所述运输车处脱离以独立运动；

工作子机，其能够置入所述独立封装单元中以同步转运，并能够从所述独立封装单元脱离以独立运动；

通信系统，包括分别安装于所述箱体、所述运输车以及所述工作子机处的通讯模块；

指控系统，其能够通过所述通信系统控制所述运输车、所述工作子机和所述独立封装单元的运动；所述指控系统为总控云端系统，所述独立封装单元、运输车、工作子机的控制系统分别作为子节点分布式接入指控系统中。