CN112078660A - 一种城市道路自行走机器人平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种城市道路自行走机器人平台，包括平台基体、安装在平台基体上且相互独立的轮边模组，以及安装在平台基体内的转向模组、电控模组与制动模组，所述平台基体上设有用于与功能舱连接固定的连接组件，所述功能舱能够自由更换。本发明利用自动驾驶技术通过连接组件可以根据生活、工作、休闲需要适配不同的功能舱，且通过设置轮边模组，有利于实现本发明的模块化封装，有利于本发明的拆装维护，本发明结构简单，安装操作简单，经济价值高，且适用范围广，便于大规模应用。

Description

一种城市道路自行走机器人平台

技术领域

本发明涉及城市交通运输技术领域，特别是涉及一种城市道路自行走机器人平台。

背景技术

自动驾驶汽车(Autonomous vehicles；Self-driving automobile)又称无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑***实现无人驾驶的智能汽车。自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位***协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。目前采用自动驾驶技术制造的汽车与现有车辆还是存在相似的功能，无论是负载车身车辆还是非负载车身车辆，整车都是通过整体结构设计制造，设计难度大，制造过程复杂，开发成本高，车身与底盘只能配套设计，适配性不强。

专利文件《一种便于拆装组合的车辆》(CN107380264A)公开了一种便于拆装组合的车辆，属于汽车制造技术领域，包括内置驾驶座和乘客座的客舱模块以及承载所述客舱模块在地面上行进的底盘模块，所述客舱模块可拆卸安装在所述底盘模块上，所述底盘模块包括轮子、轮毂电机和内置电池的底盘主体，所述轮毂电机配合安装在所述轮子上，所述轮子配合安装在所述底盘主体上，所述轮毂电机与所述电池电连接，所述客舱模块可拆卸安装在所述底盘主体上。通过上述结构，本发明的车辆结构更加简单，生产制造以及维修更加简单方便，成本更低，互换性更强。但是该装置仅仅公开了车辆底盘的主要结构，而没有解决车身与底盘配套还是需要设计的问题，且车身与底盘的安装结构未能完全公开，根据现有技术方案车身与底盘连接过程复杂，适用性与适配性都有待提高。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种适用性与适配性高、应用范围广、且操作简单方便的城市道路自行走机器人平台。

本发明提供了一种城市道路自行走机器人平台，包括平台基体、安装在平台基体上且相互独立的轮边模组，以及安装在平台基体内的转向模组、电控模组与制动模组，所述平台基体上设有用于与功能舱连接固定的连接组件，所述功能舱能够自由更换。

进一步地，所述连接组件包括安装在生活功能舱上的公头和安装在平台基体上的母头，所述公头包括连接杆、嵌套安装在连接杆上的安装座和公头安装座，所述安装座和公头安装座之间设有永磁体，且永磁体安装在公头安装座上，所述母头包括母头安装座和与永磁体配合使用的电磁装置，所述母头安装座设有用于安装连接杆的限位孔，所述公头安装座与母头安装座相互贴合的表面设有相匹配的铁磁金属片。

进一步地，所述安装座沿连接杆轴向自由移动，所述连接杆上设有限制安装座移动范围的的限位件，所述公头安装座上设有若干用于连接功能舱内信号线与电源线的公头探针，所述安装座与公头安装座之间还设有用于功能舱内信号线与电源线的弹性防护罩，所述母头安装座设有与公头探针位置匹配的母头探针，所述公头探针与母头探针中设有用于检测电连接状态的检测探针，所述检测探针数量不少于2组。

进一步地，所述连接杆与公头安装座之间设有紧固件，所述紧固件上设有弹簧柱塞，所述限位孔内设有用于容纳弹簧柱塞的环形凹槽，所述公头安装座设有凹槽和/或凸槽，所述母头安装座上设有与公头安装座的凹槽和/或凸槽相匹配的凸槽和/或凹槽。

进一步地，所述限位件和安装座之间设有第一复位件。

进一步地，所述安装座与公头安装座之间设有第二复位件。

进一步地，所述连接杆靠近限位件端连接有伸缩装置，所述伸缩装置为伸缩电机或油泵。

进一步地，所述轮边模组包括轮毂组件和悬挂组件，所述轮毂组件包括轮胎、轮毂电机、刹车盘、连接部与制动器，所述轮毂电机设置于轮胎内并与连接部固定连接，所述刹车盘和制动器用于控制轮毂电机转速，且制动器固定安装在连接部上，所述悬挂组件包括用于固定到平台基体上的安装板以及与安装板活动连接的第一悬臂和第二悬臂，所述第一悬臂和第二悬臂的另一端分别与连接部的两端固定连接。

进一步地，所述悬挂组件还包括缓冲件，所述缓冲件安装在第一悬臂和第二悬臂之间，且一端与第二悬臂活动连接，另一端与安装板活动连接。

进一步地，所述连接部还设有用于与转向模组的连杆连接的转向连接孔。

本发明相对于现有技术，其优点在于：

1、本发明利用自动驾驶技术通过连接组件可以根据生活、工作、休闲需要适配不同的功能舱，区别与现有技术中交通制造行业的上装与底盘分开生产的方式，传统的生产方式上装与底盘虽然是分开生产，但是底盘与上装只能进行配套设计，一种底盘只能适应相对应的上装，并且对于常规设计驾驶***不利于拆装。本发明利用自动驾驶技术，采用线控布局，将各种元件进行分装，优选的可以选择去除人工驾驶***，便于平台与功能舱之间的拆分，平台通过连接组件可以适配不同的功能舱，有利于大规模生产，平台也可以根据需要实现定制化生产，适配性更强，此外，本发明只需通过更换功能舱就可以实现用户不同需求，而不需要因为需求不同而更换不同交通工具，通过更换不同的功能舱可以将本发明组装成具有自动驾驶功能的房车、货车、面包车、小汽车等，适用范围广且经济性强，满足人们大部分的日常需求。

2、本发明所述连接组件通过分别是指在功能舱和平台基体上公头和母头两部分，利用电磁装置与永磁体之间的配合，实现了功能舱与平台基体的快速组合拆装，提升了功能舱与平台基体之间的结合力，使其连接更为稳固，公头安装座上设有若干用于连接功能舱内信号线与电源线的公头探针，所述安装座与公头安装座之间还设有用于功能舱内信号线与电源线的弹性防护罩，通过公头和母头的设置，形成标准化的连接件，使得功能舱与平台基体的机械连接和电连接更为便捷准确，减少了繁琐的拆装过程，同时拆装过程简单方便，无需专业化的机械电气人才也可完成，适用范围广，便于大规模应用。

3、本发明所述限位件和安装座之间设有第一复位件，所述安装座与公头安装座之间设有第二复位件，当公头和母头抵接时，电磁装置产生吸力，吸引公头安装座与母头安装座进一步贴合，连接杆或紧固件***限位孔，限位件和安装座之间距离减少，第一复位件受力压缩，第二复位件受力拉伸，当公头和母头分离时，电磁装置不产生作用力，第一复位件和第二复位件复位产生作用力，可以有效使连接杆或紧固件脱离限位孔，有利于公头和母头分离，使拆卸过程更为方便。

4、本发明通过设置轮边模组，有利于实现本发明的模块化封装，在生产维护过程中仅需对于模组进行拆装即可，有利于工业化生产和维护，采用独立的轮边模组设计，也有利于实现本发明驱动机构的分布式布局，保持各轮边模组的独立性，本发明工作时，可以根据需要实现个性化工作控制，此外本发明设立了独立的安装板，第一悬臂和第二悬臂直接安装在安装板上，再将安装板安装到平台基体上，区别于传统的直接将第一悬臂和第二悬臂安装到平台基体上，这样可以更好的保证第一悬臂和第二悬臂安装位置的准确定位，同时利用安装板，可以保证轮边模组与平台基体结合部位的安装强度，避免了因为提高安装强度而可以增强平台基体壳体厚度，有利于节省工业成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本发明的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明内部结构示意图。

图3为图2的俯视结构示意图。

图4为本发明部件2立体结构示意图。

图5为本发明部件2公头结构示意图。

图6为本发明部件2母头结构示意图。

图7为本发明轮毂组件结构示意图。

图8为本发明悬挂组件结构示意图。

在图中1平台基体，2连接组件，21连接杆，22限位件，23第一复位件，24安装座，25弹性防护罩，26永磁体，27公头安装座，28公头探针，29弹簧柱塞，210母头探针，211母头安装座，212铁磁金属片，213电磁装置，214限位孔，215紧固件，216第二复位件，3轮边模组，31轮胎，32轮毂电机，33刹车盘，34连接部，35制动器，36转向连接孔，37第一悬臂，38缓冲件，39安装板，310第二悬臂，4动力电池组，5整车控制器，6电机控制器，7转向总成，8分线盒，9转向控制器，10保险盒，11上位机，12设备电池组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，本发明提供了一种城市道路自行走机器人平台，包括平台基体1、安装在平台基体1上且相互独立的轮边模组3，以及安装在平台基体1内的转向模组、电控模组与制动模组，所述平台基体1上设有用于与功能舱连接固定的连接组件2，所述功能舱能够自由更换。

本发明的转向模组主要是指转向总成7，所述转向总成包括转向助力器、转向拉杆、转向驱动舵机等；本发明的电控模组包括电池组件、电池控制管理***、分线盒8、保险盒10、上位机11、控制组件和信号采集组件，所述电池组件包括动力电池组4与设备电池组12，所述控制组件包括整车控制器5，以及分别与整车控制器5连接的用于控制轮毂电机31的电机控制器6、用于控制转向总成7的转向控制器9以及用于控制车轮转速的制动控制器，所述上位机与整车控制器5连接，所述信号采集组件主要包括用于检测整车横摆角度、整车侧倾角和质心侧偏角的惯性测量单元，用于检测电池组件温度、压力的传感元件，用于检测转向的转向传感器，用于检测本发明周围状况的激光雷达和摄像头、用于检测本发明位置的定位元件等，所述检测整车横摆角度、整车侧倾角和质心侧偏角的惯性测量单元，用于检测电池组件温度、压力的传感元件，用于检测转向的转向传感器分别与整车控制器连接，所述用于检测本发明周围状况的激光雷达和摄像头、用于检测本发明位置的定位元件分别与上位机11连接，本发明所述制动模组则主要包括制动泵。

本发明利用自动驾驶技术通过连接组件2可以根据生活、工作、休闲需要适配不同的功能舱，区别与现有技术中交通制造行业的上装与底盘分开生产的方式，传统的生产方式上装与底盘虽然是分开生产，但是底盘与上装只能进行配套设计，一种底盘只能适应相对应的上装，并且对于常规设计驾驶***不利于拆装。本发明利用自动驾驶技术，采用线控布局，将各种元件进行分装，优选的可以选择去除人工驾驶***，便于平台与功能舱之间的拆分，平台通过连接组件2可以适配不同的功能舱，有利于大规模生产，平台也可以根据需要实现定制化生产，适配性更强，此外，本发明只需通过更换功能舱就可以实现用户不同需求，而不需要因为需求不同而更换不同交通工具，通过更换不同的功能舱可以将本发明组装成具有自动驾驶功能的房车、货车、面包车、小汽车等，适用范围广且经济性强，满足人们大部分的日常需求，本发明所述的功能舱指能够满足人们日常生活、工作、休闲活动的舱体，所述功能舱属于现有技术，在此本发明不做详细描述。

所述连接组件2包括安装在功能舱上的公头和安装在平台基体1上的母头，所述公头包括连接杆21、嵌套安装在连接杆21上的安装座24和公头安装座27，所述安装座24和公头安装座27之间设有永磁体26，且永磁体26安装在公头安装座27上，所述母头包括母头安装座211和与永磁体26配合使用的电磁装置213，所述母头安装座211设有用于安装连接杆21的限位孔214，所述公头安装座27与母头安装座211相互贴合的表面设有相匹配的铁磁金属片212。

本发明所述连接组件2通过分别是指在功能舱和平台基体1上公头和母头两部分，利用电磁装置213与永磁体26之间的配合，实现了功能舱与平台基体1的快速组合拆装，提升了功能舱与平台基体1之间的结合力，使其连接更为稳固，通过在母头安装座211设置用于安装连接杆21的限位孔214，便于公头和母头之间的结合定位，保证了连接的稳定性与准确，最后公头安装座27与母头安装座211相互贴合的表面设有相匹配的铁磁金属片212，所述铁磁金属片212分别与永磁体26和电磁装置213抵接，保证了永磁体26和电磁装置213更强的磁力结合，作为优选的，本发明连接组件2不低于4组，有利于保证各个结合点受力均匀稳定。本发明的母头安装座211以及安装座24通过机械锚方式分别固定在平台基体1和功能舱上，优选的，所述机械锚方式为螺栓固定。

所述安装座24沿连接杆21轴向自由移动，所述连接杆21上设有限制安装座24移动范围的的限位件22，所述公头安装座27上设有若干用于连接功能舱内信号线与电源线的公头探针28，所述安装座24与公头安装座27之间还设有用于功能舱内信号线与电源线的弹性防护罩25，所述母头安装座211设有与公头探针28位置匹配的母头探针211，所述公头探针28与母头探针211中设有用于检测电连接状态的检测探针，所述检测探针数量不少于2组。

本发明的安装座24沿连接杆21轴向自由移动，说明安装座24与公头安装座27存在间隙，也有利于实现对于公头探针28与母头探针211的接触调整，限位件22优选为限位垫圈，使整体结构更为简洁，永磁体26优选为磁环，便于将功能舱内信号线电源线与公头探针28进行连接，此外为了便于母头探针211与信号线电源线，优选的电磁装置213形状为环形；此外，本发明的公头探针28与母头探针211中设有用于检测电连接状态的检测探针，有利于保证各个线路的准确连接，避免出现电路事故，保证了装置的安全性。

所述连接杆21与公头安装座27之间设有紧固件215，所述紧固件215上设有弹簧柱塞29，所述限位孔214内设有用于容纳弹簧柱塞29的环形凹槽，所述公头安装座27设有凹槽和/或凸槽，所述母头安装座211上设有与公头安装座27的凹槽和/或凸槽相匹配的凸槽和/或凹槽。

本发明在连接杆21一端固定有紧固件215，且公头安装座27嵌套在紧固件215上，紧固件215能够***限位孔214，此外紧固件215的外表面设有呈环形分布的弹簧柱塞29，当紧固件215***限位孔214时，弹簧柱塞29弹出与限位孔内的环形凹槽配合，优选的所述公头安装座27设有凸槽，所述母头安装座211上设有与公头安装座27的凸槽相匹配的凹槽，所述凸槽或凹槽可以根据实际情况设置成环形或者分段式排列，对本发明起到了很好的物理定位和锁紧效果，在公头和母头刚开始抵接过程中，避免抵接时发生位移，造成接触表面发生偏差。

所述限位件22和安装座24之间设有第一复位件23，当公头和母头抵接时，电磁装置213产生吸力，吸引公头安装座27与母头安装座211进一步贴合，连接杆21或紧固件215***限位孔214，限位件22和安装座24之间距离减少，第一复位件23受力压缩，当公头和母头分离时，电磁装置213不产生作用力，第一复位件23复位产生作用力，可以有效使连接杆21或紧固件215脱离限位孔214，有利于公头和母头分离，使拆卸过程更为方便，作为优选的第一复位件23为复位弹簧，所述第一复位件23优选为嵌套安装在连接杆21上。

所述安装座24与公头安装座27之间设有第二复位件216，当公头和母头抵接时，电磁装置213产生吸力，吸引公头安装座27与母头安装座211进一步贴合，连接杆21或紧固件215***限位孔214，限位件22和安装座24之间距离减少，第二复位件216受力拉伸，当公头和母头分离时，电磁装置213不产生作用力，第二复位件216复位产生作用力，可以有效使连接杆21或紧固件215脱离限位孔214，有利于公头和母头分离，使拆卸过程更为方便，作为优选的第二复位件216为复位弹簧或空气弹簧，所述第二复位件216优选为两端分别固定安装在安装座24与公头安装座27上。

所述连接杆21靠近限位件22端连接有伸缩装置，所述伸缩装置为伸缩电机或油泵，当公头和母头抵接时，伸缩装置伸出使连接杆21或紧固件215***限位孔214，公头安装座27与母头安装座211紧密贴合，当公头和母头分离时，伸缩装置缩回使连接杆21或紧固件215脱离限位孔214，便于拆分公头和母头。

所述轮边模组3包括轮毂组件和悬挂组件，所述轮毂组件包括轮胎31、轮毂电机32、刹车盘33、连接部34与制动器35，所述轮毂电机32设置于轮胎31内并与连接部34固定连接，所述刹车盘33和制动器35用于控制轮毂电机32转速，且制动器35固定安装在连接部34上，所述悬挂组件包括用于固定到平台基体1上的安装板39以及与安装板39活动连接的第一悬臂37和第二悬臂310，所述第一悬臂37和第二悬臂310的另一端分别与连接部34的两端固定连接。

本发明通过设置轮边模组3，有利于实现本发明的模块化封装，在生产维护过程中仅需对于模组进行拆装即可，有利于工业化生产和维护，采用独立的轮边模组3设计，也有利于实现本发明驱动机构的分布式布局，保持各轮边模组3的独立性，本发明工作时，可以根据需要实现个性化工作控制，本发明所述的轮毂电机32与电机控制器6连接，受电机控制器6连接，且每一个轮毂电机32都有独立的电机控制器6，所述轮边模组3优选为4组，本发明所述的制动器35与制动控制器连接，本发明所述的第一悬臂37和第二悬臂310优选为A型独立悬臂，所述轮毂电机32固定连接在连接部34的中部，所述连接部34的形状优选为柱形，最后本发明设立了独立的安装板39，第一悬臂37和第二悬臂310直接安装在安装板39上，再将安装板39安装到平台基体1上，区别于传统的直接将第一悬臂37和第二悬臂310安装到平台基体1上，这样可以更好的保证第一悬臂37和第二悬臂310安装位置的准确定位，同时利用安装板39，可以保证轮边模组3与平台基体1结合部位的安装强度，避免了因为提高安装强度而可以增强平台基体1壳体厚度，有利于节省工业成本。

所述悬挂组件还包括缓冲件38，所述缓冲件38安装在第一悬臂37和第二悬臂310之间，且一端与第二悬臂310活动连接，另一端与安装板39活动连接。

本发明的缓冲件38还可以根据轮边模组3之间的间距不同，将缓冲件38设在两个相邻轮边模组3的第一悬臂37或第二悬臂310之间，利用此方法时，两个相邻轮边模组3仅需设置一个缓冲件38即可，所述缓冲件38优选为汽车弹簧缓冲器。

所述连接部34还设有用于与转向模组的连杆连接的转向连接孔36。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种城市道路自行走机器人平台，包括平台基体(1)、安装在平台基体(1)上且相互独立的轮边模组(3)，以及安装在平台基体(1)内的转向模组、电控模组与制动模组，其特征在于，所述平台基体(1)上设有用于与功能舱连接固定的连接组件(2)，所述功能舱能够自由更换。

2.如权利要求1所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述连接组件(2)包括安装在生活功能舱上的公头和安装在平台基体(1)上的母头，所述公头包括连接杆(21)、嵌套安装在连接杆(21)上的安装座(24)和公头安装座(27)，所述安装座(24)和公头安装座(27)之间设有永磁体(26)，且永磁体(26)安装在公头安装座(27)上，所述母头包括母头安装座(211)和与永磁体配合使用的电磁装置(213)，所述母头安装座(211)设有用于安装连接杆(21)的限位孔(214)，所述公头安装座(27)与母头安装座(211)相互贴合的表面设有相匹配的铁磁金属片(212)。

3.如权利要求2所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述安装座(24)沿连接杆(21)轴向自由移动，所述连接杆(21)上设有限制安装座(24)移动范围的的限位件(22)，所述公头安装座(27)上设有若干用于连接功能舱内信号线与电源线的公头探针(28)，所述安装座(24)与公头安装座(27)之间还设有用于功能舱内信号线与电源线的弹性防护罩(25)，所述母头安装座(211)设有与公头探针(28)位置匹配的母头探针(211)，所述公头探针(28)与母头探针(211)中设有用于检测电连接状态的检测探针，所述检测探针数量不少于2组。

4.如权利要求2所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述连接杆(21)与公头安装座(27)之间设有紧固件(215)，所述紧固件(215)上设有弹簧柱塞(29)，所述限位孔(214)内设有用于容纳弹簧柱塞(29)的环形凹槽，所述公头安装座(27)设有凹槽和/或凸槽，所述母头安装座(211)上设有与公头安装座(27)的凹槽和/或凸槽相匹配的凸槽和/或凹槽。

5.如权利要求3所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述限位件(22)和安装座(24)之间设有第一复位件(23)。

6.如权利要求3所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述安装座(24)与公头安装座(27)之间设有第二复位件(216)。

7.如权利要求3所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述连接杆(21)靠近限位件(22)端连接有伸缩装置，所述伸缩装置为伸缩电机或油泵。

8.如权利要求1所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述轮边模组(3)包括轮毂组件和悬挂组件，所述轮毂组件包括轮胎(31)、轮毂电机(32)、刹车盘(33)、连接部(34)与制动器(35)，所述轮毂电机(32)设置于轮胎(31)内并与连接部(34)固定连接，所述刹车盘(33)和制动器(35)用于控制轮毂电机(32)转速，且制动器(35)固定安装在连接部(34)上，所述悬挂组件包括用于固定到平台基体(1)上的安装板(39)以及与安装板(39)活动连接的第一悬臂(37)和第二悬臂(310)，所述第一悬臂(37)和第二悬臂(310)的另一端分别与连接部(34)的两端固定连接。

9.如权利要求8所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述悬挂组件还包括缓冲件(38)，所述缓冲件(38)安装在第一悬臂(37)和第二悬臂(310)之间，且一端与第二悬臂(310)活动连接，另一端与安装板(39)活动连接。

10.如权利要求8所述的城市道路自行走机器人平台，其特征在于，所述连接部(34)还设有用于与转向模组的连杆连接的转向连接孔(36)。

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