一种具备飞行能力的智能测量小车的制作方法

一种具备飞行能力的智能测量小车
[技术领域]
[0001]
本实用新型涉及测量领域，具体地说是一种具备飞行能力的智能测量小车。
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背景技术：
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[0002]
目前，常规测量中都需要测量人员携带测量设备到达目标位置，但实际工作中有很多测量项目，测量人员很难到达，或者需要额外花费很大的人力物力才能到达，测量人员冒很大的风险，比如：在高架桥的桥墩上测量，在河流湖泊的中央构筑物测量，在风力发电机的安装测量等；对人类生理所限和安全考虑有威胁的环境，比如：在高温、低压、极寒、强辐射、污染、有害气体等环境，在有潜在危险的滑坡、地震、爆炸等环境实施测量，不具备交通条件，需要额外提供其他保护，甚至无法开展测量工作。
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技术实现要素：
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[0003]
本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种具备飞行能力的智能测量小车，解决了不具备交通条件，测量人员无法到达，或者对测量人员安全存在威胁，或工作环境受限的问题。
[0004]
为实现上述目的设计一种具备飞行能力的智能测量小车，包括麦克纳姆轮4、双轴正交输出差速器14、伺服电机15、旋翼叶片1、标记模块7、自动整平装置9和360度棱镜3，所述伺服电机15沿矩形布局方式设置有四个，每个伺服电机15的输出端通过双轴正交输出差速器14分别连接麦克纳姆轮4、旋翼叶片1，并驱动麦克纳姆轮4、旋翼叶片1转动，所述麦克纳姆轮4、旋翼叶片1、双轴正交输出差速器14和伺服电机15组合后安装在底板5上，所述标记模块7为一个可升降及转动的电钻装置，所述标记模块7的钻头端在地面打孔以形成测量标记，所述标记模块7与自动整平装置9连接，并通过安装支架安装在底板5上，所述360度棱镜3通过棱镜杆11与自动整平装置9连接，所述360度棱镜3与标记模块7同轴布置。
[0005]
作为优选，所述双轴正交输出差速器14包括差速器壳体13、水平轴12和垂直轴2，所述差速器壳体13中安装有差速器，所述差速器壳体13的输入端连接伺服电机15，所述差速器壳体13的输出端切换连接水平轴12和垂直轴2，所述水平轴12连接并驱动麦克纳姆轮4，所述垂直轴2连接并驱动旋翼叶片1，所述麦克纳姆轮4在伺服电机15的驱动下转动使得小车行走，所述旋翼叶片1在伺服电机15的驱动下转动使得小车飞行。
[0006]
作为优选，所述差速器由环齿轮37、垂直齿轮38和齿轮架组成，所述环齿轮37垂直安装于伺服电机15的输出轴上，所述伺服电机15的输出轴与水平轴12连接，所述垂直齿轮38与垂直轴2连接，并与环齿轮37咬合。
[0007]
作为优选，所述标记模块7包括微型编码电推杆，所述微型编码电推杆包括壳体22、电机31和伸缩杆32，所述伸缩杆32通过壳体22连接在电机31上，并在电机31的带动下产生向下的推力，所述电机31安装在电钻圆柱形外壳21内顶部，所述电钻圆柱形外壳21内部水平安装双轴倾斜传感器27，所述双轴倾斜传感器27下方设有电钻电机28，所述电钻电机28输出端装设有钻头30，所述电钻电机28转动使得钻头30在地面打孔以形成测量标记。
[0008]
作为优选，所述电钻圆柱形外壳21上安装有阻尼装置8，所述阻尼装置8由空腔柱体23、推杆24和活塞25组成，所述活塞25与空腔柱体23内壁紧贴并在其中滑动，所述空腔柱体23端部开设有通孔26，并通过调整通孔26的直径以改变阻力的大小。
[0009]
作为优选，所述底板5上安装有无线通讯天线、单线激光雷达和gnss导航模组6，所述无线通讯天线与无线通讯模块连接，所述无线通讯天线用于接收或发送数据给远端设备，所述单线激光雷达用于探测前进方向是否有障碍物以避障。
[0010]
作为优选，所述自动整平装置9包括双轴正交电机驱动微动平台，所述双轴正交电机驱动微动平台包括横向移动框35、横向移动驱动电机20、纵向移动框16和纵向移动驱动电机19，所述横向移动框35安装在基框33上，所述横向移动驱动电机20的输出端连接横向移动框35，并驱动横向移动框35在横向导轨34上沿横向滑动，所述横向移动框35上连接有横向弹簧36，所述横向弹簧36用于使横向移动框35回到初始位置；所述纵向移动框16安装在横向移动框35上，所述纵向移动驱动电机19的输出端连接纵向移动框16，并驱动纵向移动框16在纵向导轨17上沿纵向滑动，所述纵向移动框16上连接有纵向弹簧18，所述纵向弹簧18用于使纵向移动框16回到初始位置，所述标记模块7与纵向移动框16相连接，并在横向移动框35、纵向移动框16的带动下沿横向和纵向滑动。
[0011]
作为优选，所述底板5上通过电池仓安装有锂电池10，所述锂电池10为伺服电机15、无线通讯模块、双轴倾斜传感器27、双轴正交电机驱动微动平台、单线激光雷达、控制器和触摸屏供电。
[0012]
本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：
[0013]
(1)本实用新型既可以在地面自主行走，按照设置或者遥控方式完成测量任务；又同时具备飞行能力，在不具备交通条件，人员和设备无法直接到达的情况下，可以飞行到待测量区域，降落之后，再自主行走，按照设置或者遥控方式完成测量任务；
[0014]
(2)本实用新型双轴正交输出差速器是一个能由同一个伺服电机分别输出两种转速和扭矩的装置，其在小车行走时，通过控制切换为将伺服电机的转动通过差速器输出为水平轴低转速大扭矩的转动，驱动麦克纳姆轮转动，使得小车行走；在小车飞行时，通过控制切换为伺服电机的转动通过差速器输出垂直轴为高转速小扭矩的转动，驱动旋翼叶片高速转动，使得小车具有飞行功能；
[0015]
(3)本实用新型小车由四个麦克纳姆轮驱动自行走，其双轴正交驱动微动平台，可快速完成精确对中作业；
[0016]
(4)本实用新型标记模块包是一个可控制升降及转动的电钻，既可以在水泥、沥青等硬质地面打孔标记，在地面有水、泥土等物质时，采用喷绘方式无法实现标记，电钻也可以通过打孔能完成有效标记；
[0017]
(5)本实用新型电钻内安装的微型编码电推杆，能实现钻头伸缩，推杆给钻头施加向下的力，以实现在硬质地面打孔，电推杆带有编码功能，能实时测量出钻头伸出长度，从而计算出与电钻同轴的测量设备中心到地面的真实距离；
[0018]
(6)本实用新型电钻圆周安装四个阻尼装置，作用是避免小车行走时电钻与测量设备剧烈晃动，整平时能快速完成整平工作，且通过该表阻尼装置上的小孔，可以调整阻力的大小；
[0019]
(7)本实用新型小车强固型三防设计，抗电磁干扰，能胜任高温、低压、极寒、强辐
射、污染、有害气体等环境，有潜在危险的滑坡、地震、爆炸等情况人类不适合或不能完成的测量任务；
[0020]
(8)本实用新型小车主要部件由碳纤维材料加工而成，强度高，重量轻，降低小车自重，从而达到降低飞行时的荷载；
[0021]
综上，本实用新型解决了不具备交通条件，测量人员无法到达，或者对测量人员安全存在威胁，或工作环境受限的问题，值得推广应用。
[附图说明]
[0022]
图1是本实用新型的正面结构示意图；
[0023]
图2是本实用新型的俯视结构示意图；
[0024]
图3是本实用新型双轴正交输出差速器的结构示意图；
[0025]
图4是本实用新型标记模块处的结构示意图；
[0026]
图5是本实用新型自动整平装置处的结构示意图；
[0027]
图6是本实用新型差速器壳体处的结构示意图；
[0028]
图中：1、旋翼叶片 2、垂直轴3、360度棱镜 4、麦克纳姆轮 5、底板6、gnss导航模组 7、标记模块 8、阻尼装置 9、自动整平装置 10、锂电池 11、棱镜杆 12、水平轴 13、差速器壳体 14、双轴正交输出差速器 15、伺服电机 16、纵向移动框 17、纵向导轨 18、纵向弹簧 19、纵向移动驱动电机 20、横向移动驱动电机 21、电钻圆柱形外壳 22、壳体23、空腔柱体 24、推杆 25、活塞 26、通孔 27、双轴倾斜传感器 28、电钻电机 29、联轴器 30、钻头 31、电机 32、伸缩杆 33、基框 34、横向导轨 35、横向移动框 36、横向弹簧 37、环齿轮 38、垂直齿轮 39、轴套40、轴紧锁装置。
[具体实施方式]
[0029]
如附图所示，本实用新型提供了一种具备飞行能力的智能测量小车，包括麦克纳姆轮4、双轴正交输出差速器14、伺服电机15、旋翼叶片1、标记模块7、自动整平装置9和360度棱镜3，伺服电机15沿矩形布局方式设置有四个，每个伺服电机15的输出端通过双轴正交输出差速器14分别连接麦克纳姆轮4、旋翼叶片1，并驱动麦克纳姆轮4、旋翼叶片1转动，四个麦克纳姆轮4、旋翼叶片1、双轴正交输出差速器14和伺服电机15组合后安装在底板5上，标记模块7为一个可升降及转动的电钻装置，标记模块7的钻头端在地面打孔以形成测量标记，标记模块7与自动整平装置9连接，并通过安装支架安装在底板5上，360度棱镜3通过棱镜杆11与自动整平装置9连接，并保证360度棱镜3与标记模块7同轴布置。通过在小车上安装360度棱镜3，首先，远程控制让本实用新型小车飞行到待测量区域，然后再根据设置和路径规划，驱动智能小车行走，自主完成相应的任务，从而解决不具备交通条件，测量人员无法到达，或者对测量人员安全存在威胁，或工作环境受限的问题。
[0030]
下面结合具体实施例对本实用新型作以下进一步说明：
[0031]
本实用新型包括麦克纳姆轮小车、飞行模块、整平对中模块、标记模块、电子及控制模块。
[0032]
其中，飞行模块，主要由双轴正交输出差速器14、伺服电机15和旋翼叶片1组成。双轴正交输出差速器(如附图3)是一个能由同一个伺服电机15分别输出两种转速和扭矩的装
置，双轴正交输出差速器14包括差速器壳体13、水平轴12和垂直轴2，差速器壳体13之中安装有核心组件差速器(如附图6)，差速器由环齿轮37、垂直齿轮38和齿轮架组成，环齿轮37垂直安装于伺服电机15的输出轴上，伺服电机15的输出轴与水平轴12连接，垂直齿轮38与垂直轴2连接，并与环齿轮37咬合；差速器壳体13的输入端连接伺服电机15，差速器壳体13的输出端切换连接水平轴12和垂直轴2，水平轴12连接并驱动麦克纳姆轮4，垂直轴2连接并驱动旋翼叶片1，麦克纳姆轮4在伺服电机15的驱动下转动使得小车行走，旋翼叶片1在伺服电机15的驱动下转动使得小车飞行。在小车行走时，通过控制切换为将伺服电机15的转动通过差速器输出为水平轴12低转速大扭矩的转动，驱动麦克纳姆轮4转动，使得小车行走；在小车飞行时，通过控制切换为伺服电机15的转动通过差速器输出垂直轴14为高转速小扭矩的转动，驱动旋翼叶片14高速转动，使得小车具有飞行功能。
[0033]
整平对中模块包括仪器安装杆/座、自动整平装置、双轴正交电机驱动微动平台。自动整平装置9(如附图5)包括双轴正交电机驱动微动平台，双轴正交电机驱动微动平台包括横向移动框35、横向移动驱动电机20、纵向移动框16和纵向移动驱动电机19，横向移动框35安装在基框33上，横向移动驱动电机20的输出端连接横向移动框35，并驱动横向移动框35在横向导轨34上沿横向滑动，横向移动框35上连接有横向弹簧36，横向弹簧36用于使横向移动框35回到初始位置；纵向移动框16安装在横向移动框35上，纵向移动驱动电机19的输出端连接纵向移动框16，并驱动纵向移动框16在纵向导轨17上沿纵向滑动，纵向移动框16上连接有纵向弹簧18，纵向弹簧18用于使纵向移动框16回到初始位置，标记模块7与纵向移动框16相连接，并在横向移动框35、纵向移动框16的带动下沿横向和纵向滑动。
[0034]
标记模块7是一个可控制升降及转动的电钻，包括电机、钻头、微型电推杆、双轴倾斜传感器。其中，如附图4所示，微型编码电推杆由壳体22、电机31和伸缩杆32组成，伸缩杆32通过壳体22连接在电机31上，并在电机31的带动下产生向下的推力，电机31安装在电钻圆柱形外壳21内顶部，电钻圆柱形外壳21内部水平安装双轴倾斜传感器27，双轴倾斜传感器27下方设有电钻电机28，电钻电机28输出端装设有钻头30，电钻电机28转动使得钻头30在地面打孔以形成测量标记。具体地，微型编码电推杆产生向下的推力，根据推杆伸出的长度可以获得测量设备高程中心到地面的真实距离。在电钻圆柱形外壳21内部水平安装双轴倾斜传感器27，测量出与测量设备中心同轴的电钻倾斜值，来判断测量设备是否完成整平。电钻电机28转动使得钻头30在地面打孔，形成测量标记。在电钻圆柱形外壳21安装四个阻尼装置8，阻尼装置8由带通孔26的空腔柱体23、推杆24和活塞25组成，活塞25与空腔柱体23内壁紧贴并在其中滑动，空腔柱体23端部开设有通孔26，并通过调整通孔26的直径，改变阻力的大小，阻尼装置8作用是避免小车行走时电钻与测量设备剧烈晃动，整平时能快速完成整平工作。
[0035]
电子及控制模块包括锂电池10、电路板和gnss导航模组6、单线激光雷达、无线通讯模组、远程控制器、操作交互触摸屏。具体地，底板5上安装有无线通讯天线、单线激光雷达和gnss导航模组6，无线通讯天线与无线通讯模块连接，无线通讯天线用于接收或发送数据给远端设备，单线激光雷达用于探测前进方向是否有障碍物以避障。锂电池10通过电池仓安装于底板5上，为伺服电机15、电路板、无线通讯模块、双轴倾斜传感器27、双轴正交电机驱动微动平台、单线激光雷达、控制器和触摸屏供电。
[0036]
本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实
质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。