一种无人车底盘系统及无人机移动机库的制作方法

1.本实用新型涉及无人车底盘技术领域，具体涉及一种无人车底盘系统及无人机移动机库。


背景技术：

2.基于目前有限的无线充电及通信技术，无人机无法长时间在外独立工作，且无人机自身收集信息或图像的效率低下。
3.在以往的无人机巡逻过程中，无人机一般与固定地面站进行交互，需要提前布置地面站，且两者之间信息传递距离远、信息收集效率低，使得巡线成本偏高。
4.现有技术中，可在无人车上设置停机坪，用于承载无人机，即通过移动式无人机机库来解决上述问题。但目前的无人车由于自身结构设计原因，越障能力较弱，且在越障过程中无人车车体稳定性较差，不利于无人车和无人机的整体性能稳定。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种无人车底盘系统及无人机移动机库，所述无人车底盘系统来解决目前无人车越障能力弱、越障过程中无人车车体稳定性差的问题。
6.为了实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种无人车底盘系统，包括底盘、轮毂电机系统以及独立悬架系统；
7.所述轮毂电机系统包括前轮毂电机机构、第一后轮毂电机机构以及第二后轮毂电机机构；所述第一后轮毂电机机构包括两个关于所述底盘对称分布的第一后轮毂电机，所述第二后轮毂电机机构包括两个关于所述底盘对称分布的第二后轮毂电机；
8.所述独立悬架系统包括四个匹配的独立悬架，所述第一后轮毂电机、所述第二后轮毂电机分别与相应的独立悬架连接。
9.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述独立悬架为横臂式悬架，所述横臂式悬架包括减震杆和横杆机构；所述减震杆的底端铰接于所述第一后轮毂电机以及所述第二后轮毂电机靠近所述底盘的一侧、而顶端铰接于无人车的车架上；所述横杆机构的第一端铰接于所述第一后轮毂电机以及所述第二后轮毂电机靠近所述底盘的一侧、而第二端铰接于所述底盘上。
10.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述无人车底盘系统还包括越障板，所述越障板的一端与所述第一后轮毂电机的中心轴转动连接、而另一端与所述第二后轮毂电机的中心轴转动连接，且所述越障板的中间部位通过铰接件铰接于所述底盘上。
11.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述前轮毂电机机构包括两个关于所述底盘对称分布的前轮毂电机，所述前轮毂电机固定连接于所述底盘上。
12.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述无人车底盘系统还包括铰座，所述减震杆的顶端通过所述铰座铰接于所述无人车的车架上，所述横杆机构的第二端通过所
述铰座铰接于所述底盘上。
13.本实用新型一实施方式还提供一种无人机移动机库，包括无人车车体和机库，所述机库设于所述无人车车体上；所述无人车车体包括如上任一项所述的无人车底盘系统。
14.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述无人车车体还包括无人车控制系统，所述无人车控制系统包括电机编码器和信号控制线，所述电机编码器设于所述底盘的前端、且通过所述信号控制线分别与所有轮毂电机信号连接。
15.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述无人车车体还包括电力系统，所述电力系统包括锂电池和轮毂电机电力输送线，所有轮毂电机分别通过所述轮毂电机电力输送线与所述锂电池电连接。
16.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述电力系统还包括变压器，所有轮毂电机通过所述变压器分别连接至所述锂电池。
17.作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述无人车控制系统还包括中央控制器，设于所述无人车车体的夹层中；所述中央控制器与所述电机编码器信号连接，用于传输轮毂电机控制信号。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
19.无人车的底盘系统中，设有轮毂电机系统和独立悬架系统；轮毂电机系统包括分别对称设置的两个前轮毂电机、两个第一后轮毂电机以及两个第二后轮毂电机；其中，两个第一后轮毂电机、两个第二后轮毂电机分别与四个匹配的独立悬架连接；由此，当四个后轮毂电机相对于无人机车体做独立的竖直升降运动时，独立悬架可用来调节无人机车体的运动状态，从而提升无人机车体的越障能力，使其快速稳定地实现越障。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型实施例中无人机移动机库的右前整体结构示意图；；
22.图2为本实用新型实施例中无人机移动机库的左后整体结构示意；
23.图3为本实用新型实施例中无人机移动机库底部的结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例中无人车结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例中无人车后视结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例中可拆卸无人机机库的内部装置图；
27.图7为本实用新型实施例中机舱盖的连接示意图；
28.图8为本实用新型实施例中无人机机库和无人车的连接方式示意图；；
29.图9为本实用新型实施例中控制系统逻辑图；
30.图10为本实用新型实施例中控制系统接线图；
31.图11为本实用新型实施例中无人车俯视角度的结构示意图。
32.其中附图中所涉及的标号如下：
[0033]1‑
机舱盖；2
‑
可拆卸式机库外壳；3
‑
无人车车壳；4
‑
显示屏；5
‑
前摄像头；6
‑
待机按
钮；7
‑
复位按钮；8
‑
制动按钮；9
‑
电源开关；10
‑
轮毂电机；11
‑
越障板；12
‑
独立悬架；1201
‑
独立悬架固定铰座；1202
‑
独立悬架减震杆；1203
‑
独立悬架横杆；13
‑
车后盖；14
‑
机库门；15
‑
曲轴；16
‑
激光雷达；17
‑
gps；18
‑
停机坪升降装置；19
‑
停机坪；20
‑
无线通信模块；21
‑
充电器；22
‑
后摄像头；23
‑
轮毂电机输电线；24
‑
轮毂电机编码器；25
‑
车架；26
‑
盖板；27
‑
陀螺仪；28
‑
锂电池；29
‑
控制器；30
‑
底盘；31
‑
机舱盖开合系统；3101
‑
驱动电机；3102
‑
主动轮；3103
‑
皮带；3104
‑
张紧轮；3105
‑
从动轮；3106
‑
铰座；32
‑
停机坪升降系统；3201
‑
停机坪支架；3202
‑
丝杠；3203
‑
滑轨；3204
‑
基座；33
‑
充电系统。
具体实施方式
[0034]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施方式及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]
下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0036]
如图5所示，本实用新型一实施例提供了一种无人车底盘系统，包括底盘、轮毂电机系统以及独立悬架系统；
[0037]
轮毂电机系统包括前轮毂电机机构、第一后轮毂电机机构以及第二后轮毂电机机构；第一后轮毂电机机构包括两个关于底盘对称分布的第一后轮毂电机，第二后轮毂电机机构包括两个关于底盘对称分布的第二后轮毂电机；
[0038]
独立悬架系统包括四个匹配的独立悬架，第一后轮毂电机、第二后轮毂电机分别与相应的独立悬架连接。
[0039]
具体的，无人车的底盘系统中，设有轮毂电机系统和独立悬架系统；轮毂电机系统包括分别对称设置的两个前轮毂电机、两个第一后轮毂电机以及两个第二后轮毂电机；其中，两个第一后轮毂电机、两个第二后轮毂电机分别与四个匹配的独立悬架连接；由此，当四个后轮毂电机相对于无人机车体做独立的竖直升降运动时，独立悬架可用来调节无人机车体的运动状态，从而提升无人机车体的越障能力，使其快速稳定地实现越障。
[0040]
进一步的，独立悬架为横臂式悬架，横臂式悬架包括减震杆和横杆机构；减震杆的底端铰接于第一后轮毂电机以及第二后轮毂电机靠近底盘的一侧、而顶端铰接于无人车的车架上；横杆机构的第一端铰接于第一后轮毂电机以及第二后轮毂电机靠近底盘的一侧、而第二端铰接于底盘上。
[0041]
由此，独立悬架在起到支撑作用的同时，还可对无人车车体起到减震效果。
[0042]
进一步的，无人车底盘系统还包括越障板，越障板的一端与第一后轮毂电机的中心轴转动连接、而另一端与第二后轮毂电机的中心轴转动连接，且越障板的中间部位通过铰接件铰接于底盘上。
[0043]
在实际使用中，越障板用于将第一后轮毂电机、第二后轮毂电机两者的中心轴约束在同一直线上，从而可在越障等行进过程中随时保证无人车车体的稳定。
[0044]
进一步的，前轮毂电机机构包括两个关于底盘对称分布的前轮毂电机，前轮毂电
机固定连接于底盘上。
[0045]
在实际使用中，无人车车体前端的部件较少，前轮毂电机固定连接于底盘。
[0046]
进一步的，无人车底盘系统还包括铰座，减震杆的顶端通过铰座铰接于无人车的车架上，横杆机构的第二端通过铰座铰接于底盘上。
[0047]
由此，独立悬架各部件可方便地旋转、实现调节作用。
[0048]
本实用新型实施例还提供一种无人机移动机库，包括无人车车体和机库，机库设于无人车车体上；无人车车体包括如上任一项的无人车底盘系统。
[0049]
在实际使用中，上述无人车底盘系统设于无人机移动机库的无人车中，用于提升无人车的越障能力及越障稳定性。
[0050]
进一步的，无人车车体还包括无人车控制系统，无人车控制系统包括电机编码器和信号控制线，电机编码器设于底盘的前端、且通过信号控制线分别与所有轮毂电机信号连接。
[0051]
由此，每个轮毂电机可独立转动，使得无人车差速转向。
[0052]
进一步的，无人车车体还包括电力系统，电力系统包括锂电池和轮毂电机电力输送线，所有轮毂电机分别通过轮毂电机电力输送线与锂电池电连接。
[0053]
在实际使用中，无人车上设有锂电池，由此为所有轮毂电机供电。
[0054]
进一步的，电力系统还包括变压器，所有轮毂电机通过变压器分别连接至锂电池。
[0055]
此外，还设有变压器，先变压后再输电给轮毂电机。
[0056]
进一步的，无人车控制系统还包括中央控制器，设于无人车车体的夹层中；中央控制器与电机编码器信号连接，用于传输轮毂电机控制信号。
[0057]
由此，中央控制器统一控制各轮毂电机，使得每个轮毂电机独立转动、保证无人车差速转向。
[0058]
本实用新型的具体实施例中，提供一种无人机移动机库，无人机移动机库具有省去在地面站布置时间，减少成本，提升工作效率，控制范围大，数据传输稳定等特点。
[0059]
具体的，无人机移动机库包括：
[0060]
1.可拆卸式无人机机库
[0061]
1.1无人机停机坪，无人机停机坪为无人机起飞和降落的平台，安装在可拆卸式无人机机库中央，由两端丝杠螺杆连接能够在竖直方向上升下降；
[0062]
1.2充电系统，充电系统安装在可拆卸无人机机库底部，无人机进入机库后可随停机坪降至底部进行无线充电。充电系统能源来自于无人车车体的锂电池；
[0063]
1.3机盖系统，机盖系统由两侧机盖、双曲轴、驱动电机、皮带轮组成。驱动电机带动皮带轮转动曲轴，带动机盖开合。
[0064]
2.无人车车体
[0065]
2.1传感器系统，传感器系统由gps，陀螺仪，激光雷达，前后摄像头组成。激光雷达和gps通过可拆卸式无人机机库安装在无人车的顶端，能够升高或收缩回壳体中。前后摄像头分别被安装在无人车车体的前后两端的车壳上。陀螺仪安装在无人车车体内部。
[0066]
2.2底盘系统，底盘系统由车梁，底盘，独立式悬架，轮毂电机组成。轮毂电机连接在独立式悬架上，电机可以相对于无人机车体做独立的竖直升降运动。
[0067]
2.3控制系统，控制系统由控制器，电机编码器，电源开关，制动按钮，复位按钮，待
机按钮组成。电源开关、制动按钮、复位按钮、待机按钮安装在无人车的操作面板上；中央控制器安装在车体的夹层中；电机编码器安装在底盘前端，由中央控制器输入信息并通过数据线输送信号至底盘六个轮毂电机上，每个轮毂电机独立转动能够使无人车差速转向。
[0068]
2.4电力系统，电力系统由车载锂电池、充电器、轮毂电机电力输送线组成。车载锂电池和充电器安放在底盘中后端，充电器接口可接充电桩插头；轮毂电机电力输送线由锂电池一端分别连接六个轮毂电机。
[0069]
优选地，无人机移动机库的无人车车体含有可装配的车壳，在可拆卸式无人机机库装配完成后安装车壳，以保护无人机移动车库。
[0070]
优选地，无人机移动机库的无人车车体的车架由铝合金型材和车底盘拼接而成，具有可拆卸、易组装、质轻等优点。车架上的凹槽用于使用标准紧固件连接各部分，如可拆卸式无人机机库、无人车车壳等。
[0071]
优选地，无人机移动机库的车架和底盘，由车架铝合金型材端面螺纹孔进行螺栓紧密连接。
[0072]
优选地，无人机移动机库的无人车锂电池可从车后侧拆卸，便于更换；车后盖处的充电器上有插口能够接充电桩充电。
[0073]
优选地，无人机移动车库的传感器系统在物理层上直接连在无人车车体的控制器上，传感器系统的gps和激光雷达的接线需要从无人车车体的控制器穿过可拆卸式无人机机库底部预留的接线孔。
[0074]
优选地，底盘的独立悬架为横臂式悬架，中轮轮毂与后轮轮毂分别与越障板两侧沟槽连接，越障板铰接于车体。在悬架和的越障板的约束下同侧的两个轮毂电机可以交替在竖直方向上升降。
[0075]
优选地，可拆卸式机库的机舱盖由皮带轮传动驱动，控制机舱盖运动的曲轴和连杆均一端铰接在可拆卸式无人机机库外壳内部，另一端连接在机舱盖上。曲轴同机舱盖铰接并控制机舱盖的开合，连杆同机舱盖上的凹槽转动滑动连接。在机舱盖开合时机舱盖能够在自重的作用下末端始终靠近机库外壳。
[0076]
优选地，可拆卸式机库的停机坪可以在机库内部竖直升降，停机坪两侧连接丝杠和滑轨，工作时两侧丝杠同时转动停机坪平稳升降。
[0077]
优选地，可拆卸式机库的充电系统的供电线通过机库预留的接线孔与无人车的锂电池相连。
[0078]
优选地，无人机移动机库的gps定位系统采用差分定位算法，获取无人车的单点定位后与地面基站的定位作为对比，比较分析后获取更为精准的定位信息。
[0079]
优选地，可拆卸式机库机舱盖上装有集成sbus接发器的无线通信模块，依照rtsp\udp协议能够收发与地面站间4g/5g信号或与无人机进行信号图传。
[0080]
由此，与现有技术相比，上述实施例具有以下的优点和积极效果：
[0081]
将无人机机库放置在可自主移动的无人车上，并且集成了智能巡游所需传感器、控制器、运动部件，可承载无人机快速到达现场，为无人机提供充电、信息传输及分析、远程控制、机
‑
车自主联动等支持，同时信息反馈给地面站客户端，扩大地面站的控制范围，减少操作难度，更有利于人机交互。
[0082]
以下结合附图对上述具体实施方式作进一步详细说明，无人机移动机库包括：
[0083]
机舱盖1，设置在机舱顶部，左右机舱盖对称，靠近中线端各连接四根弯曲杆。参考图6，近中线一根曲杆15可由驱动电机3101经主动轮3102沿皮带传递扭矩至从动轮3105，从动轮3105与曲杆15固定连接。张紧轮3104、主动轮3102和从动轮3105均铰接于机舱外壳2内壁，曲杆15铰接于机座3106，机座3106固定连接在机舱外壳2内壁；
[0084]
停机坪19，在无人机移动机库的机库外壳内，该平台通过支架3201由机舱外壳2内两侧的丝杠3202和导轨3203连接，同时转动两侧丝杠停机坪19可在机库底部至顶部竖直升降；
[0085]
参看图1，无人车控制面板由显示屏4、前摄像头5、待机按钮6、复位按钮7、制动按钮8和电源开关9组成；
[0086]
参看图1
‑
2，机库上装有传感器系统中的激光雷达16和gps17，在不工作时可缩回机壳2内。
[0087]
机舱盖1上装有集成了sbus接收器的无线通信模块20，依照rtsp\udp协议能够收发与地面站间4g/5g信号或与无人机进行信号图传；
[0088]
参看图3，底盘30下方的轮毂电机输电线23由轮毂电机10的电力输送线及控制线组成。输电线23的一端接电机编码器24以及变压器；
[0089]
参看图4，盖板26通过铝合金型材25拼接时的封闭凹槽固定在车架上，盖板26中央留有接线孔，底盘30上的控制器29可接线穿过接线孔为可拆卸式机库提供支持；
[0090]
参看图4，盖板26上安装有陀螺仪27；
[0091]
参看图4，底盘30上放置轮毂电机编码器24、控制器29、锂电池28、充电器21；
[0092]
参看图4
‑
5，无人车车体由底盘30、6个轮毂电机10、越障板11、独立悬架12、铝合金型材25拼接而成的车架、盖板26组成。
[0093]
铝合金型材25四个侧面均有凹槽能够进行紧固件连接，在装配时可使用图7所示的连接方式通过直角中间件固定互相垂直的两根型材。铝合金型材25端面中心孔攻丝后可连接螺杆，如图4所示车架与底盘30通过上述螺杆连接方式结合；
[0094]
参看图5，独立悬架12由一个减震杆1202和两根横杆1203组成。减震杆1202通过铰座1201铰接车架，横杆1203通过铰座1201铰接底盘30。独立悬架各杆均铰接于轮毂10内侧；
[0095]
参看图4，每侧中后轮毂电机10轴端均由越障板11通过轴
‑
槽约束在同一水平面上，越障板11中央铰接在无人车车体上，中后轮毂电机越障时其中心轴做互为相反的竖直方向的移动；
[0096]
参看图4，前端轮毂电机10固定连接在底盘30上；
[0097]
参看图6，无人机充电系统33水平安装在停机坪下方、机库外壳2上，充电系统33的接线穿过上述盖板26；
[0098]
参看图7，无人车通过紧固件将可拆卸式机库固定在车架上，车架端铝合金型材25的凹槽内放置螺栓固定或焊接中间件，机库端机库外壳2底部留有螺纹孔可通过螺杆螺母固定中间件；
[0099]
参看图8，可拆卸机库的机舱盖1两侧分别与两根曲杆15相连，下方曲杆15与机舱盖1铰接，上方曲杆15与机舱盖1通过凹槽滑动连接；
[0100]
参看图9，地面站按照设想由摇杆、键盘、紧急按钮和显示屏组成，无线通信模块通过架构的4g/5g网络依照rtsp、udp协议，通过图像传输和数据传输模块将实时图像和信息
显示在显示屏上。工作人员通过上述输入端向无人车传递指令。
[0101]
图中所示无人车控制系统接收传感器的信息获得自身物理信息如定位、环境等，构建slam地图。无人车接收地面站指令并智能化决策，可以控制无人机起飞降落、充电、机舱开合以及无人车底盘运动。通过sbus传输图像和无人机信息；
[0102]
参看图10，无人机移动机库的控制器的传感器系统由陀螺仪、前后摄像头、机库上的激光雷达和gps组成。
[0103]
无人机移动机库的控制面板由电源开关、制动按钮、复位按钮、待机按钮组成。输出端由充电系统、底盘系统、机舱盖、停机坪系统以及显示屏组成。无人车通过无线通信模块与无人机及地面站相连。
[0104]
上述实施例中，无人车作为地面辅助系统的一部分，能够为无人机提供电力支持，在4g/5g无线通信模块的作用下运用边缘计算的算法构建信息处理模块，向地面指挥系统反馈问题及状态，能够大大减少无人机系统的操作难度。其次，无人车作为无人机的载体能够在用户端规划路线后帮助无人机快速到达现场，扩大了无人机工作区域的范围，地面站可以控制多个无人机 无人车系统，有效降低成本。
[0105]
上述实施例中的机
‑
车联动系统，区别于传统的直接与固定地面站交互的形式，通过无线网络将：
[0106]
1.由无人机至地面站/客户端方向的采集模块、传输模块、信息处理模块、信息反馈显示模块
[0107]
2.由地面站/客户端至无人机方向的运动控制模块、机盖开合、充电系统、停机坪系统
[0108]
3.无人机自身传感器系统以及无线通信模块
[0109]
集成到无人车上，无人机采集的信息可在无人车上经过分析直接远程反馈给地面站/客户端并能做智能决策，即无人操作时也可自主做到机
‑
车联动。
[0110]
由此可以大大降低巡线成本，同时缩短信息传递距离，提高信息收集的效率，降低对巡线通信基站有效覆盖范围的要求。
[0111]
由此，上述实施例中的无人机移动机库，具有以下功能及优点：
[0112]
1.有效解决无人机续航短，巡逻范围有限等问题，无人车的加装可以提升无人机的工作范围，减省能耗。
[0113]
2.地面信息和天空信息可以同时获取，提升地面站人员对事物判断的依据。
[0114]
3.移动控制台可以省去在地面布置时间，减少成本，提高工作效率。
[0115]
4.通过4g/5g网络，实现移动控制台对多个无人机之间的控制通信和监控通信，极大扩大无人机的控制台的控制范围；同时图像传输模块处理航拍信息，数据传输模块处理状态信息，进行点对点的数据/图像的实时传输，保障远程控制中数据和图像接收过程中的稳定性。
[0116]
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0117]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具
体说明，并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。