PT83645B - Veiculo articulado nao tripulado - Google Patents

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Description

O presente invento refere-se a um veiculo de rastos adequ_a do para actuação sem tripulação em ambientes perigosos e capaz
Z de usar caminhos normalmente apenas acessíveis a peões.
ANTECEDENTES
A mobilidade de um veiculo não tripulado e extremamente
Z Z dependente do terreno podendo os obstáculos no percurso do veiculo píovocar fracassos de mobilidade tais como capotamento, der. rapagens totais, bloqueamentos frontais, ou dar lugar a que o veículo fique suspenso, sendo as duas ultimas causadas respectiz vamente por contacto do nariz e da parte inferior, do veiculo com □ terreno.
if'
A susceptibilidade a estes fracassos pode ser reduzida em z
certa medida, aumentando as dimensões do veiculo, tornando-se assim os obstáculos menos significativos mas, para se atingirem certos objectivos de mobilidade, por exemplo, conseguir que o veicula se desloque em qualquer parte em que um homem possa andar:, as dimensões excessivas não são praticáveis. Varias vezes têm sido sugeridas maquinas que andam para se conseguir grande mobilidade e e certamente verdade que vários animais com pernas são extremamente moveis e se se tentar copiar as suas capacidades sera razoavel considerar a utilização de mecanismos semelhan. tes. No entanto, o potencial de fracasso no respeitante a mobiZ z lidade e muito mais elevado do que em qualquer dos veiculos con vencionais, visto que cada pe tem que ser colocado com seguranz ça e movido de modo a produzir a desejada deslocação do veiculo. Podem usar-se esquemas de comando simples mas estes não produzem, em geral, a mobilidade dos animais com pernas. Por esta razão
X z as maquinas andantes não são praticas, embora sejam conhecidos dispositivos auxiliares da mobilidade que, de certo modo, seguem estes princípios.
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I |·
Veículos de rodas ou de rastos são mais apropriados para utilização não tripulada mas a largura necessária para □ funci£ namento estável dos veiculos convencionais impede-os de seguirem muitos percursos que são fáceis para um homem. As motocicletas z
tem grande mobilidade sob muitos aspectos mas são susceptiveis de muitas hipóteses de fracasso e so são uteis quando aliadas
Z Z z >
a operadores com a pericia necessária. Também são conhecidos vei, culos de rastos, muito pequenos, aptos a funcionar dentro de edi. ficios e a subir escadas, mas são incapazes de transportar uma carga elevada e são neutralizados por obstáculos bastante simples.
Veiculos de rastos largos de maiores dimensões são conhecidos como meios para ultrapassar obstáculos mais eficazmente, conferindo-lhes a cobertura inferior a toda a largura, proporcio. nada pelos dois rastos, caracteristicas semelhantes as de um veí culo sem parte inferior, tornando-se menos susceptiveis de fraz cassarem por ficarem suspensos. No entanto, estes veiculos neces sitam de uma largura considerável para condução eficaz, sendo o modo de condução normalmente empregado o da condução por derrapagem, em que os dois rastos paralelos, de accionamento independente, derrapam descrevendo uma trajectoria em torno de um eixo determinado pela diferença de velocidades dos dois rastos paralelos e pela distribuição da carga do veiculo sobre aquelas.
z presente invento propõe-se proporcionar um veiculo sem parte inferior fixa, estreito e que pode ser conduzido de formas alternativas.
INVENTO
Em conformidade, o presente invento consiste num veiculo articulado, com duas unidades independentes cada uma com um único rasto a toda a largura, de accionamento independente, sendo as duas unidades interligadas e articuladas em tandem por um mecanismo de articulação com uma articulação de guinada que permite a rotação relativa das duas unidades em torno de um eixo de
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guinada, e provido de meios de condução para comandar a referida rotação.
mecanismo de articulação pode ser activo, utilizando-se um actuador que inclui os meios de condução, através do qual se
A Z faz variar o angulo entre as duas unidades, com vertice no eixo de guinada. Alternativamente, o mecanismo de articulação pode ser passivo, ficando o eixo de guinada deslocado em relação ao eixo de cada unidade de modo a fazer-se a condução por efeito da diferença de velocidades dos rastos accionados independentemente, do que resulta um movimento relativo angular com vertice no eixo de guinada.
É conveniente que o mecanismo de articulação possa rodar de 1S09 de modo a permitir que as duas unidades possam encostar uma a outra e ser fixadas numa configuração em que os rastos fi quem paralelos entre si, permitindo a condução por derrapagem convencional, quando se pretenda uma base mais larga e um grau de viragem mais reduzido. Nas faces que se unem, as unidades estão providas de peças de engate destinadas a manter o conjunto na configuração de rastos paralelos.
A
De preferencia, o mecanismo de articulação permite a rotação em torno de um eixo de rolamento e um eixo de oscilação podendo a deflexão angular de cada um deles ser ou não limitada ou nalguns modos de funcionamento sujeita a comando por progra mação prévia.
Cada unidade tem um chassis e uma carrossaria dispostos in_ teiramente dentro do perimetro do rasto, no interior do qual se encontra montado o mecanismo de accionamento do rasto. A carrosz saria inclui também de um tejadilho que cobre os rastos e no qual se fixa o mecanismo de articulação. □ acesso ao mecanismos de accionamento pode ser conseguido por um sistema de gavetas, em que os vários componentes estão montados em corrediças trans versais ao eixo longitudinal central da unidade.
A altura maxima do obstáculo que pode ser ultrapassado por
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cada unidade e, evidentemente dependente do terreno abrangido por cada rasto, isto é da base do rasto. Num arranjo preferível o ras.
to desloca-se sobre apenas tres rolos de mudança de direcção, dos quais os dois inferiores definem a base do rasto e o terceiro sjj perior está disposto à frente da base do rasto. Esta configuração e preferível a configuração de quatro rolos de mudança de direcção dos veículos de rastos convencionais por proporcionar uma ba.
se de rasto maior e deslocar o centro de gravidade da unidade pa. ra a frente, o que permite que a unidade tenha também um bom com portamento em marcha atras. As unidades desta configuração podem ser convenientemente ligadas costas com costas.
EXEMPLOS ESPECÍFICOS DO INVENTO
Descrevem-se seguidamente concrétizaçães especificas, de acordo com o invento, apenas a titulo de exemplo, com referencia aos desenhos anexos, nos quais:
A Figura 1 é uma planta esquemática de duas unidades providas de um mecanismo de articulação passivo,
A Figura 2 e um alçado lateral das mesmas duas unidades vistas por II na Figura 1,
A Figura 3 e uma vista de topo de uma das mesmas unidades vista por III-III na Figura 1,
As Figuras 4, 5 e 6 são perspectivas esquemáticas das mesmas duas unidades funcionando em tandem em terreno nivelado e numa deslocação que envolve desnivelamento e rolamento·.
A Figura 7 e uma perspectiva esquemática das duas unidades na configuração com rastos paralelos, e
As Figuras 8 e 9 sao uma planta esquemática e um alçado la. teral, respectivamente de uma segunda concretização com um mecanismo de articulação activo.
veiculo articulado, representado nas Figuras 1, 2 e 3 compreende, duas unidades idênticas 1 e 2, tendo cada uma um rasto a toda a largura 3 accionado independentemente para a frente e para trás, e deslocando-se sobre dois rolos inferiores 4 que
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que o centro de gravidade se dois rolos 4.
estendem a toda a largura do rasto, e um rolo superior 5 que estende a toda a largura do rasto e compreendendo um carreto accionamento de rasto, colocado a frente da base do rasto definida pelos rolos inferiores 4 e localizado de forma a asegurar situe sensivelmente a meio entre os Os rolos 4 e 5 são suportados por um chassis (não representado) envolvidos por uma carrossaria localizada da periferia do rasto 3.
presentados) são montados no interior da carrossaria 6 suporta também um tejadilho 7 com uma face de topo 8.
As duas unidades 1 e 2 estão interligadas por um de articulação passiva 9 que inclui, para cada unidade culação de rolamento 10 ligada no do a rodar em torno de um eixo de
Os mecanismos de accionamento dentro a qual mecanismo uma arti centro da face de topo Θ de mo. rolamento R e tendo um braço lateralmente em relação ao bor (veja-se a Figura 3).
radial disposto para se prolongar do da face B quando numa posição não rodada
X extremo afastado do braço 11 esta ligado elasticamente a uma barra de amarração que se prolonga ao longo do flanco e se liga *
a carrossaria 6 por uma união esferica 13.
afastado do braço radial 11, adjacente encontra-se uma articulação 14 para com pode oscilar em torno do eixo P ali. Os outros extremos do braço de liga, mutuamente ligados num ponto de uma podendo rodar em torno do eixo de guiTambém, barra de amarração 12, pensação de desníveis 15 nhado com o braço radial Ção 15 de cada unidade articulação de guinada nada Y.
Peças engatáveis lado de cada carrossaria 6 das no extremo que
11.
estão e 1B sam engatar quando as unidades outra em torno do eixo de guinada Y.
Os meios electronicos de comando estão montadas respectivamente num unidades 1 e 2, e rodam em direcção se unem de maneira que pos.
% uma a do sensores, analisadores e actuadores (não representados) es localizados em cada tejadilho 7, os quais podem ser previstos
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Ref:
-7comando a distancia ou comando por computador pre-programatambém integrados nos meios de comando da deslocação 19 de r * maneira a tornar o veiculo autonomo.
para do, ambas as unidades
Em funcionamento, quando os rastos 3 de e 2 são accionados a mesma velocidade mas em em relação a respectiva carrossaria 6 (conforme indicado pelas aetas 20 na Figura 2), as duas unidades deslocam-se, ligadas em tandem, ao longo de do pela seta 21 das também representado
A aplicação de uma diferença de velocidades sentidos opostos uma trajectoria rectilinea no sentido indica. Figuras 1 e 2. Este modo de deslocação esta esquematicamente na Figura 4.
dade da frente (unidade 1 como se ve no desenho) do a positiva a uni quer aumentanquer diminuindo a a unidade da frente velocidade do rasto da unidade da frente, * r unidade de tras, fara ponteiros do relogio, do eixo Y e dirigindo uma diferença de unidade descaia no sentidirigindo assim o veiculo diferença de velocidades cujo velocidade do rasto da descair no sentido dos ra ra va do
1, rodando a direita.
em torno ocasionara contrário dos
Inversamente, que a parte da frente da *
ponteiros do relogio,
Depois de eliminada a como se ve na Figuassim o veiculo pavelocidades negatipara a esquerda.
as duas unidades podem continuar em trajectoria circular, raio depende da duração e grandeza da diferença de velocidades previamente aplicadas. Uma aplicação subsequente de uma diferença de velocidades semelhante no sentido inverso da lugar a que a unidade de tras descaia em sentido contrario ate ficar com a unidade da frente, apos o que uma diferença nula dades permite que as unidades prossigam em tandem numa ria rectilinia,
A alinhada permite à outra de veloci. trajectopartindo tangencialmente da trajectoria circular, articulação 14 de desnivel do mecanismo de compensação 9 que as unidades em tandem se desloquem relativamente uma em terreno em socalcos, como se mostra na Figura 5 e a articulação de rolamento 10 permite o rolamento relativo quando qualquer das unidades oscile lateralmente devido a obstáculos ou
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Rfef: Ρ0432
-8vertentes de inclinação variavel, como se representa na Figura 6. É também possivel outro modo de funcionamento, , no qual as duas unidades 1 e 2 rodam da configu. configuração de velocidatra na Figura 7 ração em tandem ate ficarem encostadas, tomando uma com rastos paralelos por aplicação de uma diferença des positiva à unidade da frente da frente descaia no sentido dos ate que as peças 17 e 18 engatem configuração, qualquer diferença rastos, agora paralelos, de condução em círculos z
esta ultima como se mos.
confere por derrapagem mais apertados característica com rampas íngremes
Evidentemente unidade
1, ocasionando que ponteiros de relogio z
Assim que o veiculo de velocidades entre
Z J.
ao veiculo as caracteristicas de 1805 esta nesta os dois z
convencional, proporcionando viragens e maior estabilidade lateral, sendo z
particularmente util quando se inclinadas o raio de é limitado quando o o eixo degúinada (afastando-se ra 1) por separação restrita ser a menor possivel, dentro veiculo se lateralmente.
viragem da configuração em afasta do lado em que para a esquerda como se entre as unidades 1 e 2 depara tandem | w C U C V c das limitações que permitam o fecho completo do lado do eixo de guinada, para minimizar a possibilidade de fracasso de mobilidade devido a obstrução por grandes obstáculos que se introduzam entre os dois rastos 3.
Nas Figuras 8 e 9, representa-se uma concretização alternativa com um raio de viragem igualmente curto tanto para a viragem
Ή Z A A a esquerda como a direita. Esta concretização e idêntica a das Figuras 1 e 2 em todos os aspectos, excepto no seu mecanismo de z
articulação 90 que e activo e, consequentemente, num modo de con. dução diferente.
A
As unidades 91 e 92 desta concretização tem cada uma um te. jadilho 93 sobre o qual esta montado um actuador rotativo 94 des. tinado a fazer rodar um braço de ligação 95 em torno de um eixo de guinada Y situado no plano longitudinal central da unidade.
A actuador 94 pode fazer rodar o braço 95 de um angulo de 905
Ey <r 1
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Ρ0432
Ref:
-9para cada lado do referido plano central.
Os extremos afastados do braço de ligação 95 de cada unida.
de 1 e 2 estão ligados por uma união universal 96 que permite a rotação relativa em torno de um eixo de compensação de desnível P e de um eixo de rolamento R mas que e completamente rígida em relação ao eixo de guinada Y.
z
A condução, nesta concretização, e conseguida por operação do actuador rotativo 94, rodando uma ou ambas as unidades 91 e 92 em relação ao conjunto de braços de ligação 95 por acção do z z respectivo actuador 94, percorrendo o veiculo a trajectoria curva desejada. Numa concretização alternativa (não representada) apenas a unidade da frente esta provida de um actuador rotativo 94, podendo a unidade de tras oscilar livremente em torno do eixo de guinada Y em relação ao braço de ligação 95 de forma a seguir atrelada a unidade da frente.
As unidades podem encostar-se de ambos os lados, devendo
Λ encontrar-se, de preferencia, montados dois pares de peças auto-engatantes 17, 18 em ambos os lados das unidades.
veiculo articulado de qualquer das concretizações pode ser usado para varias missões como, por exemplo, de sentinela, vigilância, abastecimento ou chamariz. Pode ser usado em ambientes perigosos em que a saude ou vida do homem corra riscos e pode ser também adaptado a uso sub-aquatico.

Claims (9)

  1. -REIVINDICAÇÕES1®. - Veiculo articulado caracterizado por compreender duas unidades (1, 2) cada uma provida de um rasto (3) a toda a largura da unidade accionavel independentemente, estando as duas unidades interligadas em tandem por um mecanismo de articulação (9, 90) que apresenta uma articulação de guinada (16, 92) que permite a rotação relativa das duas unidades em torno do eixo de guinada (Y), e por estar equipado com meios de condução (3,
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    Ref: P0432
    -1094) para comando da referida rotação.
  2. 2a. - Veiculo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o eixo de guinada (Y) se encontrar deslocado em relação ao eixo das duas unidades e por os rastos (3) serem accionados independentemente, compreendendo meios de condução que permitem a condução do veiculo por aplicação de velocidades diferentes aos dois rastos.
  3. 3S. - Veiculo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o eixo de guinada (Y) se encontrar sobre o eixo de uma das unidades e o mecanismo de articulação (90) apresentar um actuador com accionamento proprio (94) que inclui os meios de condução.
  4. 4a. - Veiculo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por a articulação de guinada (16, 94) poder rodar de 1809 per. mitindo que as duas unidades sejam colocadas lado a lado com os rastos paralelos.
    z
  5. 5a. - Veiculo de acordo com a reivindicação 4 caracterizado por as duas unidades estarem cada uma equipada com peças auto-engataveis (17, 18) para segurar as duas unidades uma a outra quando dispostas lado a lado com os rastos paralelos entre si.
  6. 6a. - Veiculo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o mecanismo de articulação (9, 90) incluir ainda uma arti culação de compensação de desnivelamento (14, 96) que permite a deslocação relativa das duas unidades em torno de um eixo (P).
  7. 7a. - Veiculo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o mecanismo de articulação compreender ainda uma articulação de rotação (10, 96) que permite a rotação relativa das duas unidades em torno de um eixo (R).
  8. 8a. - Veiculo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o rasto (3) de cada unidade (1, 2) estar provido de tres rolos de mudança de direcção dos quais dois rolos inferiores (4)
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    Ref: P0432
    -11definem uma base do rasto e o terceiro, superior, (5) esta colocado a frente da base do rasto, ficando o centro de gravidade da z
    unidade de veiculo situado sensivelmente a meio da distancia entre os dois rolos inferiores.
  9. 9S. - Veiculo de acordo com a reivindicação 8 caracterizado por as duas unidades (1, 2) ficarem ligadas costas com costas.
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