CN111288853B - 一种全地形自主移动的智能靶车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全地形自主移动的智能靶车,主要由假人***、车身***及底盘***三部分组成,假人***可实现多方向,多角度摆动,其内部均布多处传感器,可实时将打靶情况上传远程控制平台;车身***搭载智能靶车的控制***;底盘***能够通过自主调节行进姿态适应各种路况,拥有一定的越障能力,该智能靶车能有效解决现有靶车无法实现多方向多角度运动及无法适应复杂地形,功能单一等问题,集精确报靶、自主移动和高越障能力于一体,模拟逼真的实战氛围,实现打靶训练方式的多样性、复杂性和智能化,提升参训人员的射击实战能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种射击训练装置,特别涉及一种全地形自主移动的智能靶车。
背景技术
目前,传统实弹射击训练中使用的靶机大多为定点安装,即在一定的距离上放置固定靶子,靶子位置不能移动,不具备运动性,导致训练人员缺乏真实的射击体验。也有运动靶机,一般是将靶子安装在固定的轨道上,训练时,靶子在运动部件驱动下沿着轨道做固定轨迹的往复运动,运动轨迹单一固定无变化,缺乏灵活性,无法实现多方向、多角度运动,使射击训练脱离实战,训练效果有限。
其次,传统靶机所用的靶子为平面靶,子弹只能从特定方向射入才可得到有效成绩,大大局限了训练人员的可操作性。且当进行野外现场实训时,由于野外地势环境恶劣,训练靶车行驶在崎岖不平的路面上时,容易造成车体倾斜、颠簸,传统靶车无法适应野外全地形路况,越障性能差,速度缓慢。
此外,现有射击训练靶车或功能单一,或华而不实,并没有做到高度智能化,集成化,无法满足现代军事训练的要求,不能完全适用于战术性对抗训练。
发明内容
本发明提供一种全地形自主移动的智能靶车,能有效解决现有技术中靶车无法实现多方向多角度运动及无法适应复杂地形,功能单一等技术问题,本智能靶车集精确报靶、自主移动和高越障能力于一体,模拟逼真的实战氛围,实现打靶训练方式的多样性、复杂性和智能化,提升参训人员的射击实战能力。
为实现上述的目的,本发明采用下述的技术方案:
一种全地形自主移动的智能靶车,主要包括假人***、车身***及底盘***等三部分。其中:假人***可实现多方向,多角度摆动,其内部均布多处传感器,可实时将打靶情况上传远程控制平台;车身***搭载了智能靶车的控制***,对底盘***的运行姿态具有一定的适应性,车身防弹,保证了智能靶车整体结构的完整性以及内部元器件的正常运行;底盘***能够通过自主调节行进姿态适应各种路况,拥有一定的越障能力。
假人***由立体人形靶、传感器子***、转向连接装置和靶座组成。
立体人形靶可简单作为标识物用于训练者瞄准,内部也可预留搭载武器的空间。
进一步的,转向连接装置主要功能是将立体人形靶与车身***进行连接。其与立体人形靶是通过转向连接装置的支架采用插拔式连接方式,连接稳定且便于更换。
进一步的,转向连接装置由万向节结构和旋转台组成,并配套有减速器,电机,角度传感器,微控制器。电机的电机轴上连接有减速器,减速器输出轴与万向节结构转动轴通过联轴器连接,并在电机输出轴上安装有角度传感器,微控制器可设置在车身内,微控制器能够根据远程控制平台发出的控制信号控制电机的转动自动控制减速机输出轴的转动角度,从而带动立体人形靶4的各种转向,角度传感器能够实时检测减速机输出轴的转动角度,从而确定立体人形靶当前的朝向,这一功能的实现能够弥补传统射击标靶无法模拟实战中任意角度射击的缺点。
进一步的,传感器子***布置在立体人形靶正下方,***设有四根向外延伸的传感器支杆,四根传感器支杆呈十字形分布在靶座上表面,各传感器支杆的末端均设置有激波传感器,且靶座的中间也设有激波传感器,四个位于传感器支杆上的激波传感器与位于靶座中间的激波传感器组合形成十字结构的传感器阵列。当子弹或炮弹弹丸飞过立体人形靶靶面区域时,弹头对周围气体产生一定的压力波,通过布放在立体人形靶下方的激波传感器,测量压力波的特征值,将测量获得的数据值传输到车身***内配置的数据采集分析子***,计算出五只激波传感器接收到信号时的时间差,数据采集分析子***再将时间差信息传送给数据接收终端。数据接收终端接收时间差信息,根据所建数学模型,计算岀弹着点坐标,弹丸速度,弹丸斜入射角,并通过上位机软件,通过画面实时显示弹着点,可以通过语音、图像或文字三种方式报靶。
进一步的,车身***主要包括车身外壳、视频采集子***以及设置于车身外壳内部的蓄电池子***、数据采集分析子***和运动控制子***。
进一步的,车身外壳与底盘***的车架和假人***的底座相连,起到连接固定的作用。
进一步的,车身外壳内部安装有蓄电池、数据采集分析子***和运动控制子***,车身外壳还起到了密封、绝缘和防尘的作用。在满足现有各功能部件安装控件的需求外,车身外壳还设计有部分独立的空间,用于满足未来安装武器***的需求。
进一步的,蓄电池子***主要由36V锂电池组、充电端口和电源输出端口组成。锂电池组通过电源输出端口为假人***、车身***和底盘***各子***进行供电以保证智能靶车的顺利运行。锂电池组续航能力可达3小时,可以通过充电端口实时为锂电池组进行充电。
进一步的,视频采集子***由车身外壳上配置的4组360°摄像头组成,该子***通过摄像头采集视频数据将其实时传输给数据采集分析子***。数据采集分析子***主要用于收集车轮运动子***的速度数据、视频采集子***的视频数据和假人***的传感器子***所采集到的各类数据,进行初步处理后将信号通过车身下方的天线传输至数据接收终端进行分析、处理和显示。
进一步的,运动控制子***主要用于无线传输接收来自终端的信号,对智能靶车进行控制。同时基于数据采集分析子***所采集的数据对车轮运动子***和制动控制子***进行自主控制,尤其是实现制动控制子***行车制动和辅助制动功能。
进一步的,底盘***主要包括车轮运动子***、制动控制子***、自适应悬架子***,车轮运动子***主要包含车轮及车架,车架支撑底盘***的整体结构,为降低***重量,车架采用铝合金材料制作。为减小底盘***整体重量,且提高底盘***的运动灵活性和操控性,车轮运动子***采用四轮驱动,四个车轮均由直流轮毂电机驱动,能够实现智能靶车的前进、后退等动作,电机功率500W,智能靶车时速能够达到40km。同时在车架中精简了一般运动***必须的转向控制机构,***的转向采用四个车轮的转速差进行转向,这种运动方式稳定性高,转弯性能更加灵活。
进一步的,自适应悬架子***主要由自平衡杆组、空气阻尼减震器、万向连杆和车架等装置组成,自平衡杆组由两根自平衡杆通过基座连接成呈V形结构,主要功能是传递车轮与车架之间的一切力和力矩,能够缓和由不平路面传给车架的冲击载荷、衰减引起的振动,保证智能靶车整体的稳定性,使四个车轮在行进中能够紧密贴地行进。在自适应悬架子***和车轮运动子***的协调动作下,智能靶车能够顺利的通过不平山路或台阶。
进一步的,制动控制子***由电磁铁、弹簧、制动盘、制动盘安装支架等组成。通过直接控制电磁铁的通断进而控制制动盘。这种制动方式,具有密封性好、热衰退少、环境适应性强等优点。能够实现更加线性的刹车表现,车轮不会突然“抱死”,刹车性能稳定。通过独立配置的控制器,该***能够实现行车制动、驻车制动、辅助制动等多项作用,进一步的保证了智能靶车的顺利运动。
本发明与现有技术相比,有益效果包括以下方面:
1、各激波传感器组合形成十字结构的传感器阵列,可以感应到子弹进入传感器阵列的方向和位置,通过一系列的数据计算和分析将结果发送到远程控制平台,实现精确报靶。
2、转向连接装置采用万向节结构,并布置有角度传感器,在实现立体人形靶多方向,多角度摆动的同时,角度传感器能够实时检测减速机输出轴的转动角度,从而确定立体人形靶当前的朝向。
3、底盘***设计有自适应悬架子***和车轮运动子***,可以使智能靶车四个车轮保持紧密贴地行进,使智能靶车能够顺利的通过不平山路或台阶,且横向倾斜角度能够达到±25°,使靶车在复杂地形也能平稳可靠的行进。
4、集精确报靶、自主移动和高越障能力于一体,模拟逼真的实战氛围,实现打靶训练方式的多样性、复杂性和智能化,提升参训人员的射击实战能力。
附图说明
图1为智能靶车的整体结构示意图;
图2为假人***的结构示意图;
图3为转向连接装置的结构示意图;
图4为车身***的结构示意图;
图5为底盘***结构示意图;
图6为自适应悬架子***的结构示意图;
图中,1-假人***,2-车身***,3-底盘***,4-立体人形靶、5-传感器子***、6-转向连接装置,7-靶座,8-万向节结构,9-旋转台,10-视频采集子***,11-车身外壳,12-车轮运动子***,13-制动控制子***,14-自适应悬架子***,15-自平衡杆组,16-空气阻尼减震器,17-万向连杆,18-车架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如说明书附图1-5所示,本实施例的智能靶车整体结构由假人***1、车身***2及底盘***3等三部分组成。其中:假人***1可实现多方向,多角度摆动,其内部均布多处传感器,可实时将打靶情况上传远程控制平台;车身***2搭载了智能靶车的控制***,对底盘***3的运行姿态具有一定的适应性,车身防弹,保证了智能靶车整体结构的完整性以及内部元器件的正常运行;底盘***3能够通过自主调节行进姿态适应各种路况,拥有一定的越障能力。
假人***1由立体人形靶4、传感器子***5、转向连接装置6和靶座7组成。
立体人形靶4下端套设有靶座7,传感器子***5设置在靶座7上,且立体人形靶4通过转向连接装置6设置在车身***2顶部。
立体人形靶4目前只起到标识物的作用,考虑到未来功能的拓展,将预留搭载武器的空间。
转向连接装置6主要功能是将立体人形靶4与车身***2进行连接。其与立体人形靶4是通过转向连接装置6的支架采用插拔式连接方式,连接稳定且便于更换。
转向连接装置6由万向节结构8和旋转台9组成,并配套有减速器,电机,角度传感器,微控制器。电机的电机轴上连接有减速器,减速器输出轴与万向节结构8转动轴通过联轴器连接,并在电机输出轴上安装有角度传感器,微控制器可设置在车身内,微控制器能够根据远程控制平台发出的控制信号控制电机的转动自动控制减速机输出轴的转动角度,从而带动立体人形靶4的各种转向,角度传感器能够实时检测减速机输出轴的转动角度,从而确定立体人形靶4当前的朝向。这一功能的实现能够弥补传统射击标靶无法模拟实战中任意角度射击的缺点。
传感器子***5布置在立体人形靶4正下方,***设有四根向外延伸的传感器支杆,四根传感器支杆呈十字形分布在靶座7上表面,各传感器支杆的末端均设置有激波传感器,且靶座7的中间也设有激波传感器,四个位于传感器支杆上的激波传感器与位于靶座7中间的激波传感器组合形成十字结构的传感器阵列。当子弹或炮弹弹丸飞过立体人形靶4靶面区域时,弹头对周围气体产生一定的压力波,通过布放在立体人形靶4下方的激波传感器,测量压力波的特征值,将测量获得的数据值传输到车身***2内配置的数据采集分析子***,计算出五只激波传感器接收到信号时的时间差,数据采集分析子***再将时间差信息传送给数据接收终端。数据接收终端接收时间差信息,根据所建数学模型,计算岀弹着点坐标,弹丸速度,弹丸斜入射角,并通过上位机软件,通过画面实时显示弹着点,可以通过语音、图像或文字三种方式报靶。
车身***2呈柱形形状,主要由车身外壳11、视频采集子***10、蓄电池子***、数据采集分析子***和运动控制子***组成。其中,蓄电池子***、数据采集分析子***和运动控制子***设置在车身外壳内部,以免受外力损坏。
车身外壳11与底盘***3的车架和假人***1的底座相连,起到连接固定的作用。外壳内部安装有蓄电池、数据采集分析子***和运动控制子***,车身外壳11还起到了密封、绝缘和防尘的作用。在满足现有各功能部件安装控件的需求外,车身外壳11还设计有部分独立的空间,用于满足未来安装武器***的需求。
蓄电池子***主要由36V锂电池组、充电端口和电源输出端口组成。锂电池组通过电源输出端口为假人***1、车身***2和底盘***3各子***进行供电以保证智能靶车的顺利运行。锂电池组续航能力可达3小时,可以通过充电端口实时为锂电池组进行充电。
视频采集子***10由车身外壳11上配置的4组360°摄像头组成,该子***通过摄像头采集视频数据将其实时传输给数据采集分析子***。数据采集分析子***主要用于收集车轮运动子***12的速度数据、视频采集子***10的视频数据和假人***1的传感器子***5所采集到的各类数据,进行初步处理后将信号通过车身下方的天线传输至数据接收终端进行分析、处理和显示。
运动控制子***主要用于无线传输接收来自终端的信号,对智能靶车进行控制。同时基于数据采集分析子***所采集的数据对车轮运动子***12和制动控制子***13进行自主控制,尤其是实现制动控制子***13行车制动和辅助制动功能。
底盘***3主要由车轮运动子***12、制动控制子***13、自适应悬架子***14等构成,车轮运动子***12主要包含车轮及车架。车架支撑底盘***3的整体结构,为降低***重量,车架采用铝合金材料制作。为减小底盘***3整体重量,且提高底盘***3的运动灵活性和操控性,车轮运动子***12采用四轮驱动,四个车轮均由直流轮毂电机驱动,能够实现智能靶车的前进、后退等动作,电机功率500W,智能靶车时速能够达到40km。同时在车架中精简了一般运动***必须的转向控制机构,***的转向采用四个车轮的转速差进行转向,这种运动方式稳定性高,转弯性能更加灵活。
自适应悬架子***14主要由自平衡杆组15、空气阻尼减震器16、万向连杆17和车架18等装置组成,如说明书附图6所示,其中,自平衡杆组15由两根自平衡杆通过基座连接成呈V形结构,主要功能是传递车轮与车架之间的一切力和力矩,能够缓和由不平路面传给车架的冲击载荷、衰减引起的振动,保证智能靶车整体的稳定性,使四个车轮在行进中能够紧密贴地行进。在自适应悬架子***14和车轮运动子***12的协调动作下,智能靶车能够顺利的通过不平山路或台阶,适应全地形。
制动控制子***13由电磁铁、弹簧、制动盘、制动盘安装支架等组成。通过直接控制电磁铁的通断进而控制制动盘。这种制动方式,具有密封性好、热衰退少、环境适应性强等优点。能够实现更加线性的刹车表现,车轮不会突然“抱死”,刹车性能稳定。通过独立配置的控制器,该***能够实现行车制动、驻车制动、辅助制动等多项作用,进一步的保证了智能靶车的顺利运动。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种全地形自主移动的智能靶车,包括:假人***(1)、车身***(2)及底盘***(3),其中,假人***(1)由立体人形靶(4)、传感器子***(5)、转向连接装置(6)和靶座(7)组成,立体人形靶(4)下端套设有靶座(7),传感器子***(5)设置在靶座(7)上,且立体人形靶(4)通过转向连接装置(6)设置在车身***(2)顶部,车身***(2)主要由车身外壳(11)、视频采集子***(10)和设置在车身外壳内部的蓄电池子***、数据采集分析子***和运动控制子***组成,底盘***(3)主要由车轮运动子***(12)、制动控制子***(13)和自适应悬架子***(14)构成,数据采集分析子***用于收集车轮运动子***(12)的速度数据、视频采集子***(10)的视频数据和假人***(1)的传感器子***(5)所采集到的各类数据,进行初步处理后将信号通过车身下方的天线传输至数据接收终端进行分析、处理和显示,数据接收终端接收时间差信息,根据所建数学模型,计算岀弹着点坐标,弹丸速度,弹丸斜入射角,并通过画面实时显示弹着点,通过语音、图像或文字三种方式报靶,转向连接装置(6)由万向节结构(8)和旋转台(9)组成,并配套设置有减速器,电机,角度传感器,微控制器,所述电机的电机轴上连接有减速器,减速器输出轴与万向节结构(8)转动轴通过联轴器连接,并在电机输出轴上安装有角度传感器,微控制器可设置在车身内,所述自适应悬架子***(14)主要由自平衡杆组(15)、空气阻尼减震器(16)、万向连杆(17)和车架(18)组成,其中,自平衡杆组(15)由两根自平衡杆通过基座连接成开口向上的V形结构,开口两端通过空气阻尼减震器(16)连接,两根自平衡杆上远离基座的一端分别连接有万向连杆(17),万向连杆(17)的另一端连接有车架(18)。
2.根据权利要求1所述的一种全地形自主移动的智能靶车,其特征在于:所述传感器子***(5)布置在立体人形靶(4)正下方,***设有四根向外延伸的传感器支杆,四根传感器支杆呈十字形分布在靶座(7)上表面,各传感器支杆的末端均设置有激波传感器。
3.根据权利要求2所述的一种全地形自主移动的智能靶车,其特征在于:所述靶座(7)的中间也设有激波传感器,四个位于传感器支杆上的激波传感器与位于靶座(7)中间的激波传感器组合形成十字结构的传感器阵列。
4.根据权利要求1所述的一种全地形自主移动的智能靶车,其特征在于:蓄电池子***主要由36V锂电池组、充电端口和电源输出端口组成。
5.根据权利要求1所述的一种全地形自主移动的智能靶车,其特征在于:所述视频采集子***(10)包括配置在车身外壳(11)上的4组360°摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种全地形自主移动的智能靶车,其特征在于:车轮运动子***(12)采用四轮驱动,四个车轮均由直流轮毂电机驱动。
7.根据权利要求1所述的一种全地形自主移动的智能靶车,其特征在于:制动控制子***(13)包括电磁铁、弹簧、制动盘、制动盘安装支架。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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