CN111021783A - 一种功能可扩展的房屋结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功能可扩展的房屋结构。包括房屋主体（20），房屋主体（20）内设置有电梯井（21），电梯井（21）内设置有运载电梯（22），电梯井（21）两侧还设置有多功能阳台（23），多功能阳台（23）与电梯井（21）间经层门（24）连通；运载电梯（22）的轿厢分别设置轿厢前门，轿厢左侧门和轿厢右侧门；多功能舱（1）与能够自动驾驶的自动运载体系（35）可拆分连接。本发明提供的房屋结构，能够兼顾业主对房屋多方面的使用需求，提升了住房的功能性。

Description

一种功能可扩展的房屋结构
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别是一种功能可扩展的房屋结构。
背景技术
随着土地资源日益紧张，家庭住房面积不断被压缩，导致很多时候一套房屋往往不能够兼顾业主全面的使用需求。以普通三居室为例，其三个房间的一般使用习惯为：主卧一间，小孩房一间，客房一间；如果业主还有书房需求，就会出现使用需求取舍，难以完全兼顾业主需求。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种功能可扩展的房屋结构。本发明提供的房屋结构，能够兼顾业主对房屋多方面的使用需求，提升了住房的功能性。
本发明的技术方案：一种功能可扩展的房屋结构，包括房屋主体，房屋主体内设置有电梯井，电梯井内设置有运载电梯，电梯井两侧还设置有多功能阳台，多功能阳台与电梯井间经层门连通；运载电梯的轿厢分别设置轿厢前门，轿厢左侧门和轿厢右侧门；多功能舱与能够自动驾驶的自动运载体系可拆分连接。
前述的功能可扩展的房屋结构中，与层门相对的多功能阳台墙面设有电插头，电插头与多功能舱可拆分连接。
前述的功能可扩展的房屋结构中，所述的自动运载体系包括甲板，甲板顶部与多功能舱底部可拆分连接，甲板底部与能够自动驾驶的底盘可拆分连接；所述甲板一端的两侧均设有起落架，另一端设有后座，后座底部设有后轮；所述的甲板底部设有车销；所述的底盘后端设有车钩，底盘上还设有姿态修正模块；所述的底盘能够穿过两起落架的间距，经车钩、车销的耦合/脱离与甲板可拆分连接。
前述的功能可扩展的房屋结构中，所述后座的后侧面设有接头定位模块。
前述的功能可扩展的房屋结构中，所述接头定位模块包括：
用于采集墙面电插头位置信息的定位摄像单元；
用于多功能舱与墙面电插头之间的对接定位检测的定位单线激光雷达；
用于测量多功能舱与墙面电插头之间距离的定位毫米波雷达。
前述的功能可扩展的房屋结构中，与层门相对的多功能阳台墙面还设有一对反射板Ⅲ，所述的电插头位于两反射板Ⅲ的中部。
前述的功能可扩展的房屋结构中，所述底盘底部还设有对接微调机构，对接微调机构包括升降支撑机构，升降支撑机构下部的四角设有麦克纳姆轮，每个麦克纳姆轮单独由一个微调驱动电机驱动。
前述的功能可扩展的房屋结构中，所述的姿态修正模块包括：
设置于底盘上的惯性导航单元，
设置于底盘两侧的侧摄像头单元和侧毫米波雷达，
设置于底盘后端的后单线激光雷达和后毫米波雷达，
设置于底盘前端的前单线激光雷达和前毫米波雷达。
前述的功能可扩展的房屋结构中，所述后座的前侧面设有反射板Ⅰ；所述起落架的前侧面设有反射板Ⅱ。
前述的功能可扩展的房屋结构中，所述底盘的前端还设有举升机构，举升机构上设有能被举升的前摄像单元、实时卫星定位***和三维激光雷达。
有益效果
与现有技术相比，本发明在房屋主体的电梯井两侧设置多功能阳台，电梯井与多功能阳台间经层门连通；多功能阳台上可以放置由自动运载体系运送来的、根据业主需求定制的多功能舱，多功能舱也可通过自动运载体系运走；如，针对三居室住房，由于客房会出现长期空置现象，使用频率较低，三居室就可以设置为功能相对固定的房间，即可设置为主卧一间，小孩房一间，书房一间；而客房就可使用多功能舱替代；当业务使用完后，多功能舱即能运走。除此外，多功能舱可根据业主需求进行定制，如可定制成娱乐室，厨房等；当无需求时，多功能阳台空出，作为正常阳台使用。通过该结构，充分提升了阳台的功能性，进而整体上提升了房屋的功能性，解决了难以兼顾业主需求的矛盾。
本发明将自动运载体系设置为甲板底部与能够自动驾驶的底盘可拆分连接的结构，运载多功能舱时，甲板顶部与多功能舱底部可拆分连接；通过该结构，更有利于模块化设计，更加有利于多功能舱的定制设计。本发明以甲板作为中间连接结构，实现了底盘和多功能舱的分离使用，继而实现了底盘的共用，有效节约了资源；且通过甲板与不同定制功能的多功能舱匹配连接使用，从技术上实现了多功能舱的定制功能，更好地提升了业主房屋的功能性。
本发明在甲板前端的两侧均设有起落架，甲板底部设有车销；底盘后端设有车钩，且底盘能够穿过两起落架的间距，经车钩、车销的耦合/脱离与甲板可拆分连接；该结构使得甲板在于底盘连接后，底盘基本处于甲板底板，整车结构更加紧凑，进而降低了整车行驶的占地面积，使得车体的行驶及控制更加灵活；也因此，该结构的车体对城市道路等相对拥挤、窄小的路况具有更强的适应性。
本发明在后座和起落架的前侧面分设有反射板Ⅰ和反射板Ⅱ，在与层门相对的多功能阳台墙面还设有一对反射板Ⅲ；通过该结构，能够增强雷达波的反射效果，进而能够使姿态修正模块采集到更清晰准确的环境信号，提升了姿态修正模块修正底盘姿态的准确性，进而提高底盘与甲板对接的成功率和多功能舱与电插头等接头对接的成功率。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是图2的A-A截面视图；
图4是多功能舱、甲板和底盘分装的结构示意图；
图5是多功能舱、甲板和底盘组装的前轴侧图；
图6是多功能舱、甲板和底盘组装的前轴侧图；
图7是多功能舱与甲板组装的结构示意图；
图8是底盘的前轴测图；
图9是底盘的后轴测图；
图10是起落架的结构示意图；
图11是对接微调机构的结构示意图；
图12是麦克纳姆轮与微调驱动电机连接的结构示意图。
附图标记：1-多功能舱，2-甲板，3-底盘，4-起落架，5-后座，6-后轮，7-车销，8-车钩，9-姿态修正模块，901-惯性导航单元，902-侧摄像头单元，903-侧毫米波雷达，904-后单线激光雷达,905-后毫米波雷达，906-前单线激光雷达，907-前毫米波雷达，10-反射板Ⅰ，11-反射板Ⅱ，12-举升机构，13-前摄像单元，14-实时卫星定位***，15-三维激光雷达，16-横向支撑臂，17-纵向支撑臂，18-电动推杆Ⅰ，19-电动推杆Ⅱ，20-房屋主体，21-电梯井，22-运载电梯，23-多功能阳台，24-层门，25-电插头，26-水管接头，27-定位摄像单元，28-定位单线激光雷达，29-定位毫米波雷达，30-反射板Ⅲ，31-升降支撑机构，32-麦克纳姆轮，33-微调驱动电机,34-阳台门，35-自动运载体系。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种功能可扩展的房屋结构,参见图1，包括房屋主体20，房屋主体20内设置有电梯井21，电梯井21内设置有运载电梯22，电梯井21两侧还设置有多功能阳台23，多功能阳台23与电梯井21间经层门24连通；运载电梯22的轿厢分别设置轿厢前门，轿厢左侧门和轿厢右侧门；多功能舱1与能够自动驾驶的自动运载体系35可拆分连接；所述的多功能舱1底部设有平移机构，平移机构用于将多功能舱1平移入电梯，当多功能舱1被运送到指定位置后，平移机构再将多功能舱1平移到多功能阳台23上，平移机构的结构参见图12。
实施例2。一种功能可扩展的房屋结构,参见图2-12，包括房屋主体20，房屋主体20内设置有电梯井21，电梯井21内设置有运载电梯22，电梯井21两侧还设置有多功能阳台23，多功能阳台23与电梯井21间经层门24连通；运载电梯22的轿厢分别设置轿厢前门，轿厢左侧门和轿厢右侧门；多功能舱1与能够自动驾驶的自动运载体系35可拆分连接。
本发明工作步骤如下：
a.多功能舱1被自动运载体系35运载到运载电梯22前；
b.轿厢前门打开，多功能舱1被自动运载体系35运载到运载电梯22内，轿厢前门关闭；
c.运载电梯22沿着电梯井21将多功能舱1运载到相应楼层，使轿厢左/右侧门与对应的层门24对齐；
d.层门24和轿厢左/右侧门同时打开，自动运载体系35运载多功能舱1穿过层门24来到多功能阳台23上；
e.在多功能阳台23上将多功能舱1放置好后，自动运载体系35与多功能舱1分离，独自进入运载电梯22离开多功能阳台23；此时多功能舱1舱门刚好与多功能阳台23上的阳台门34对齐，方便业主进入多功能舱1；
f.用户使用完多功能舱1后，自动运载体系35再来到多功能阳台23将多功能舱1运走。
与层门24相对的多功能阳台23墙面设有电插头25，电插头25与多功能舱1可拆分连接。可拆分连接的电插头25通过常规的公母头插头结构即可；通过该结构，可以直接将家庭用电接入多功能舱1，保证持续的电力供应。此外，墙面也可按需求增设水管接头26，确保相应功能的多功能舱1(如定制的厨房功能舱)能与家庭生活用水接通。
前述的自动运载体系35包括甲板2，甲板2顶部与多功能舱1底部可拆分连接，甲板2底部与能够自动驾驶的底盘3可拆分连接；所述甲板2一端的两侧均设有起落架4，另一端设有后座5，后座5底部设有后轮6；所述的甲板2底部设有车销7；所述的底盘3后端设有车钩8，底盘3上还设有姿态修正模块9；所述的底盘3能够穿过两起落架4的间距，经车钩8、车销7的耦合/脱离与甲板2可拆分连接。
自动运载体系35运载多功能舱1时，将定制有相应功能的多功能舱1固定在甲板2上(采用常规固定即可)，之后底盘3自动驾驶至甲板2附近；之后姿态修正模块9根据到采集的甲板2周围的环境信号不断对底盘3的姿态修正，使底盘3后端对准两起落架4间并穿过，穿过后车钩8与车销7耦合完成对接，之后收起起落架4，即可进行运载；到达目的地后，放下起落架4，车钩8释放车销7，即可完成分离；分离后底盘3即可自动驶离多功能阳台23。
前述后座5的后侧面设有接头定位模块。
多功能舱1被运至多功能阳台23后，通过该模块，可实现电插头25和/或水管接头26精确对接。
前述接头定位模块包括：
用于采集墙面电插头25和/或水管接头26位置信息的定位摄像单元27；
用于多功能舱与墙面电插头25和/或水管接头26之间的对接定位检测的定位单线激光雷达28；
用于测量多功能舱与墙面电插头25和/或水管接头26之间距离的定位毫米波雷达29。
通过定位摄像单元27、定位单线激光雷达28和定位毫米波雷达29的信息采集，***即可微调墙面电插头25和/或水管接头26与多功能舱之间的位置关系最终实现相应接头的精准对接。
与层门24相对的多功能阳台23墙面还设有一对反射板Ⅲ30，所述的电插头25和/或水管接头26位于两反射板Ⅲ30的中部。反射板Ⅲ30能够增强定位毫米波雷达29的反射，更有利于定位毫米波雷达29对相应接头的定位，且将相应接头设置中部，使得***对位置的计算更加简便，减少运算量。
前述底盘3底部还设有对接微调机构，对接微调机构包括升降支撑机构31，升降支撑机构31下部的四角设有麦克纳姆轮32，每个麦克纳姆轮32单独由一个微调驱动电机33驱动。考虑到便于自动运载体系35进/出运载电梯22，及在狭小的多功能阳台23空间便于调整多功能舱1姿态实现与电插头25和/或水管接头26的对接，而设置该机构；使用时，升降支撑机构31升高，使麦克纳姆轮32撑地将底盘3车轮撑离地面；此时调节每个微调驱动电机33转速驱动麦克纳姆轮32以相同或不同速度运动，实现底盘的前、后、左、右的移动或转动，以此实现多功能舱1的姿态微调(适用于在阳台对接电插头25和/或水管接头26时)，和自动运载体系35的平移(适用于进出轿厢前门时)。
前述的姿态修正模块9包括：
设置于底盘3上的惯性导航单元901，用于提供姿态信息；惯性导航单元901能与实时卫星定位***和激光雷达数据进行互补，当存在非平面及具有高度差的场景时可以为实时卫星定位***提供额外的Z轴方向上的数据支撑。
设置于底盘3两侧的侧摄像头单元902和侧毫米波雷达903，侧摄像头单元902用于采集图像数据，侧毫米波雷达903用于测量侧边障碍物距离信息。侧毫米波雷达903为多普勒效应传感器，对具有速度的移动物体较为敏感，同时对金属材质物体敏感度大于非金属物体，毫米波雷达主要输出障碍物距离信息；侧摄像头单元902主要作用是采集图像数据，通过对所采集的图像数据进行分割和处理，同时结合毫米波雷达和激光雷达对障碍物进行分类和预测，从而检测出侧方位可能存在的障碍物，同时计算出障碍物离车身的距离。
设置于底盘3后端的后单线激光雷达904和后毫米波雷达905，后单线激光雷达904用于多功能舱与底盘之间的对接定位检测，后毫米波雷达905用于测量后方障碍物距离信息。后单线激光雷达904利用发射的单线激光线束反射的原理，通过反射时间计算相对距离，辅助障碍物的近距离检测。
设置于底盘3前端的前单线激光雷达906和前毫米波雷达907。前毫米波雷达907用于测量前方障碍物距离信息，前单线激光雷达906用于辅助障碍物的近距离检测。
前述后座5的前侧面设有反射板Ⅰ10；所述起落架4的前侧面设有反射板Ⅱ11。反射板的设置均是增强雷达波的反射，以提高位置信息精度，其中反射板Ⅰ10是增强车钩8、车销7的耦合/脱离是的位置精度；反射板Ⅱ11是增强底盘3穿过两起落架4间距与甲板2对接时的位置精度。
前述底盘3的前端还设有举升机构12，举升机构12上设有能被举升的前摄像单元13、实时卫星定位***14和三维激光雷达15。当底盘载着多功能舱1自动驾驶时，举升机构12将前摄像单元13、实时卫星定位***14和三维激光雷达15举起，获得更宽范围的环境信号，辅助底盘进行自动驾驶。
本实施例中，底盘3的自动驾驶***可采用Autoware、百度系的Apollo或谷歌的无人驾驶***等常规的无人驾驶***；
姿态修正模块9的修正算法采用目前常规的SLAM技术即可；
起落架4可采用结构如图6所示的起落架；其结构为：包括横向支撑臂16，横向支撑臂16与纵向支撑臂17铰接，横、纵向支撑臂间连接有电动推杆Ⅰ18，通过电动推杆Ⅰ18驱动纵向支撑臂17竖直撑开水平收缩；纵向支撑臂17内还设置电动推杆Ⅱ19，用于支撑地面。
车销7、车钩8分别可采用型号为Holland Cruciform和SAF-Holland FW17的车销和车钩；
惯性导航单元901可采用XSENS MTi-300；
定位摄像单元27、侧摄像头单元902采用广角摄摄影机；
定位毫米波雷达29、侧毫米波雷达903、后毫米波雷达905均可采用ContinentalSRR308，前毫米波雷达907采用Continental ARS408-21；
定位单线激光雷达28、后单线激光雷达904、前单线激光雷达906均可采用HOKUYO UST-20LX；
反射板Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均可采用3M™Diamond Grade™；
举升机构可采用常规机械手臂；
前摄像单元13可采用FLIR Blackfly S BFS-PGE-16S2C；
实时卫星定位***14(RTK GNSS)可采用目前常规卫星定位***；
三维激光雷达15可采用Velodyne VLP32。

Claims (10)

1.一种功能可扩展的房屋结构，其特征在于，包括房屋主体（20），房屋主体（20）内设置有电梯井（21），电梯井（21）内设置有运载电梯（22），电梯井（21）两侧还设置有多功能阳台（23），多功能阳台（23）与电梯井（21）间经层门（24）连通；运载电梯（22）的轿厢分别设置轿厢前门，轿厢左侧门和轿厢右侧门；多功能舱（1）与能够自动驾驶的自动运载体系（35）可拆分连接。
2.根据权利要求1所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：与层门（24）相对的多功能阳台（23）墙面设有电插头（25），电插头（25）与多功能舱（1）可拆分连接。
3.根据权利要求2所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：所述的自动运载体系（35）包括甲板（2），甲板（2）顶部与多功能舱（1）底部可拆分连接，甲板（2）底部与能够自动驾驶的底盘（3）可拆分连接；所述甲板（2）一端的两侧均设有起落架（4），另一端设有后座（5），后座（5）底部设有后轮（6）；所述的甲板（2）底部设有车销（7）；所述的底盘（3）后端设有车钩（8），底盘（3）上还设有姿态修正模块（9）；所述的底盘（3）能够穿过两起落架（4）的间距，经车钩（8）、车销（7）的耦合/脱离与甲板（2）可拆分连接。
4.根据权利要求3所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：所述后座（5）的后侧面设有接头定位模块。
5.根据权利要求4所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：所述接头定位模块包括：
用于采集墙面电插头（25）位置信息的定位摄像单元（27）；
用于多功能舱与墙面电插头（25）之间的对接定位检测的定位单线激光雷达（28）；
用于测量多功能舱与墙面电插头（25）之间距离的定位毫米波雷达（29）。
6.根据权利要求5所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：与层门（24）相对的多功能阳台（23）墙面还设有一对反射板Ⅲ（30），所述的电插头（25）位于两反射板Ⅲ（30）的中部。
7.根据权利要求3所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：所述底盘（3）底部还设有对接微调机构，对接微调机构包括升降支撑机构（31），升降支撑机构（31）下部的四角设有麦克纳姆轮（32），每个麦克纳姆轮（32）单独由一个微调驱动电机（33）驱动。
8.根据权利要求3所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：所述的姿态修正模块（9）包括：
设置于底盘（3）上的惯性导航单元（901），
设置于底盘（3）两侧的侧摄像头单元（902）和侧毫米波雷达（903），
设置于底盘（3）后端的后单线激光雷达（904）和后毫米波雷达（905），
设置于底盘（3）前端的前单线激光雷达（906）和前毫米波雷达（907）。
9.根据权利要求8所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：所述后座（5）的前侧面设有反射板Ⅰ（10）；所述起落架（4）的前侧面设有反射板Ⅱ（11）。
10.根据权利要求8所述的功能可扩展的房屋结构，其特征在于：所述底盘（3）的前端还设有举升机构（12），举升机构（12）上设有能被举升的前摄像单元（13）、实时卫星定位***（14）和三维激光雷达（15）。
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