一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法，地形探测装置包括工作机构、测控系统和工作方法；工作机构包括：左工作机构、右工作机构、无人驾驶野外车辆；所述左工作机构包括：探测头、探测支撑杆、变幅驱动机构、回转齿轮盘、回转支撑、回转驱动电机、回转驱动齿。本发明专利技术通过克服现有技术存在的缺陷而提供一种能实现探测装置多自由度运动的工作机构、双探测头的一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法。

Working Method of a Terrain Detection Device for Driverless Field Vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法
本专利技术涉及无人驾驶车辆领域，尤其是涉及一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法。
技术介绍
无人驾驶车辆是一个集中环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统，是一种依靠车载传感器感知外部环境、自动做出判断规划行车路径、控制并到达预期目标的智能车辆。但是，与行驶在铺装路面上的无人驾驶车辆不同，无人驾驶野外车辆通常在复杂未知的野外路面上行驶，如果无法有效避开地形障碍，将对车辆的安全高效行驶造成严重影响，甚至造成车辆的破坏。然而，目前国内乃至国际上缺乏对于无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法研究和开发，无法提供有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种能实现探测装置多自由度运动的工作机构、双探测头的一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法。本专利技术提供了一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法，地形探测装置包括工作机构、测控系统和工作方法；工作机构包括：左工作机构、右工作机构、无人驾驶野外车辆；所述左工作机构包括：探测头、探测支撑杆、变幅驱动机构、回转齿轮盘、回转支撑、回转驱动电机、回转驱动齿轮；所述探测头被固定在探测支撑杆的上端；所述探测支撑杆上焊接有第一支撑座；所述变幅驱动机构的上部耳环与第一支撑座通过第一螺栓套件限定，并绕第一螺栓套件的轴线实现回转运动；所述回转齿轮盘上焊接有第二支撑座和第三支撑座；所述探测支撑杆的底部连接孔与第二支撑座通过第二螺栓套件和限定，并绕第二螺栓套件和的轴线实现回转运动；所述变幅驱动机构的下部耳环与第三支撑座通过第三螺栓套件限定，并绕第三螺栓套件的轴线实现回转运动；所述回转支承的上部与回转齿轮盘通过6组第四螺栓套件进行连接并固定；回转支承的下部固定在无人驾驶野外车辆的车身上；所述回转驱动电机与无人驾驶野外车辆的车身通过4颗电机固定螺栓进行连接并固定；回转驱动齿轮被固定在回转驱动电机的转轴上，并与回转齿轮盘相啮合；所述测控系统包括传感器模块组、CAN总线、驱动模块组、地形探测装置车载电脑；所述传感器模块组包括探测头内置测距传感器、变幅驱动机构位移传感器、回转驱动电机转速传感器、回转齿轮盘角度传感器、车身倾角传感器；所述驱动模块组包括地形探测装置驱动控制器、变幅驱动机构驱动器、回转驱动电机控制-驱动器；所述探测头内置测距传感器、变幅驱动机构位移传感器、回转驱动电机转速传感器、回转齿轮盘角度传感器、车身倾角传感器可分别向CAN总线发送数据帧；所述地形探测装置驱动控制器可向CAN总线接收和发送数据帧，并分别向变幅驱动机构驱动器、回转驱动电机控制-驱动器发送控制信号；所述地形探测装置车载电脑可向CAN总线接收和发送数据帧；工作方法包括如下步骤：第一步，地形探测装置和测控系统初始，保持地形探测装置处于初始工作位姿；第二步，根据地形特点设定地形探测装置、测控系统的工作参数；第三步，启动无人驾驶野外车辆3，保持一定的行驶速度；第四步，传感器模块组中的探测头内置测距传感器、变幅驱动机构位移传感器、回转驱动电机转速传感器、回转齿轮盘角度传感器、车身倾角传感器实时采集数据转化为数据帧发送至CAN总线；第五步，地形探测装置车载电脑从CAN总线接收到所有传感器的数据帧，实时计算地形探测装置的运动轨迹和位姿，并向CAN总线发送控制数据；第六步，地形探测装置驱动控制器从CAN总线接收到地形探测装置车载电脑的控制数据后，向变幅驱动机构驱动器、回转驱动电机控制-驱动器发送对应的控制命令，变幅驱动机构驱动器驱动变幅驱动机构，回转驱动电机控制-驱动器驱动回转驱动电机导致回转驱动齿轮和回转齿轮盘动作，最终实现探测头工作并产生相应的运动轨迹和位姿；第七步，判断是否收到停车命令，“否”则回到第四步，“是”则继续下一步；第八步，工作机构停止工作，并使工作机构处于初始工作位姿；第九步，结束。工作机构处于初始工作位姿时，工作机构应全部处于无人驾驶野外车辆的车身范围以内。可人工或系统自动（默认）设定工作机构、测控系统的工作参数。无人驾驶野外车辆应低于50公里/小时。所有传感器的数据帧应兼容CAN2.0B总线协议。工作机构的运动轨迹是指测控系统设定的每一个采样时间点上，由地形探测装置车载电脑计算得到探测头所有位置坐标点依次相连的连接线。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：（1）多自由度：工作机构能实现地形探测装置的灵活运动姿态，探测角度和探测范围更大；（2）双探测头：减少了单探测头产生的探测盲区和死角，保证探测装置为无人驾驶野外车辆提供安全可靠的地形信息；（3）简单可靠：工作机构组成零件少，原理简单，便于安装与拆卸，通过简单的机械原理实现了无人驾驶野外车辆的地形探测。附图说明图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术的测控系统的结构图；图3是本专利技术的工作机构的轴侧图；图4是本专利技术的工作机构的左工作机构爆炸结构图；图5是本专利技术的工作机构的左工作机构侧面剖视图。图中：1-左工作机构；2-右工作机构；3-无人驾驶野外车辆；110-探测头；120-探测支撑杆；121-第一支撑座；130-变幅驱动机构；131A和131B-第一螺栓套件；132A和132B-第二螺栓套件；133A和133B-第三螺栓套件；140-回转齿轮盘；141-第二支撑座；142A和142B-第四螺栓套件；143-第三支撑座；150-回转支撑；160-回转驱动电机；161-电机固定螺栓；170-回转驱动小齿轮；410-传感器模块组；411-探测头内置测距传感器；412-变幅驱动机构位移传感器；413-回转驱动电机转速传感器；414-回转齿轮盘角度传感器；415-车身倾角传感器；420-CAN总线；430-驱动模块组；431-地形探测装置驱动控制器；432-变幅驱动机构驱动器；433-回转驱动电机控制-驱动器；440-地形探测装置车载电脑。具体实施方式下面结合附图，详细介绍本专利技术的各种具体实施方式。本专利技术提供了一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法，地形探测装置包括工作机构、测控系统和工作方法；如图3、图4和图5所示，工作机构包括：左工作机构1、右工作机构2、无人驾驶野外车辆3；左工作机构1包括探测头110、探测支撑杆120、变幅驱动机构130、回转齿轮盘140、回转支撑150、回转驱动电机160、回转驱动齿轮170；探测头110被固定在探测支撑杆120的上端；所述探测支撑杆120上焊接有第一支撑座121；变幅驱动机构130的上部耳环与第一支撑座121通过第一螺栓套件131A和131B限定，并绕第一螺栓套件131A和131B的轴线实现回转运动；回转齿轮盘140上焊接有第二支撑座141和第三支撑座143；所述探测支撑杆120的底部连接孔与第二支撑座141通过第二螺栓套件132A和132B限定，并绕第二螺栓套件132A和132B的轴线实现回转运动；所述变幅驱动机构130的下部耳环与第三支撑座143通过第三螺栓套件133A和133B限定，并绕第三螺栓套件133A和133B的轴线实现回转运动；回转支承150的上部与回转齿轮盘140通过6组第四螺栓套件142A和142B进行连接并固定；回转支承150的下部固定在无人驾驶野外车辆3的车身上；回转驱动电机1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法，地形探测装置包括工作机构、测控系统和工作方法；工作机构包括左工作机构（1）、右工作机构（2）、无人驾驶野外车辆（3）；所述左工作机构（1）包括探测头（110）、探测支撑杆（120）、变幅驱动机构（130）、回转齿轮盘（140）、回转支撑（150）、回转驱动电机（160）、回转驱动齿轮（170）；所述探测头（110）被固定在探测支撑杆（120）的上端；所述探测支撑杆（120）上焊接有第一支撑座（121）；所述变幅驱动机构（130）的上部耳环与第一支撑座（121）通过第一螺栓套件（131A和131B）限定，并绕第一螺栓套件（131A和131B）的轴线实现回转运动；所述回转齿轮盘（140）上焊接有第二支撑座（141）和第三支撑座（143）；所述探测支撑杆（120）的底部连接孔与第二支撑座（141）通过第二螺栓套件（132A和132B）限定，并绕第二螺栓套件（132A和132B）的轴线实现回转运动；所述变幅驱动机构（130）的下部耳环与第三支撑座（143）通过第三螺栓套件（133A和133B）限定，并绕第三螺栓套件（133A和133B）的轴线实现回转运动；所述回转支承（150）的上部与回转齿轮盘（140）通过6组第四螺栓套件（142A和142B）进行连接并固定；回转支承（150）的下部固定在无人驾驶野外车辆（3）的车身上；所述回转驱动电机（160）与无人驾驶野外车辆（3）的车身通过4颗电机固定螺栓（161）进行连接并固定；回转驱动齿轮（170）被固定在回转驱动电机（160）的转轴上，并与回转齿轮盘（140）相啮合；所述测控系统包括传感器模块组（410）、CAN总线（420）、驱动模块组（430）、地形探测装置车载电脑（440）；所述传感器模块组（410）包括探测头内置测距传感器（411）、变幅驱动机构位移传感器（412）、回转驱动电机转速传感器（413）、回转齿轮盘角度传感器（414）、车身倾角传感器（415）；所述驱动模块组（430）包括地形探测装置驱动控制器（431）、变幅驱动机构驱动器（432）、回转驱动电机控制‑驱动器（433）；所述探测头内置测距传感器（411）、变幅驱动机构位移传感器（412）、回转驱动电机转速传感器（413）、回转齿轮盘角度传感器（414）、车身倾角传感器（415）可分别向CAN总线（420）发送数据帧；所述地形探测装置驱动控制器（431）可向CAN总线（420）接收和发送数据帧，并分别向变幅驱动机构驱动器（432）、回转驱动电机控制‑驱动器（433）发送控制信号；所述地形探测装置车载电脑（440）可向CAN总线（420）接收和发送数据帧；工作方法包括如下步骤：第一步，工作机构和测控系统初始化，保持工作机构处于初始工作位姿；第二步，根据地形特点设定工作机构、测控系统的工作参数；第三步，启动无人驾驶野外车辆（3），保持一定的行驶速度；第四步，传感器模块组（410）中的探测头内置测距传感器（411）、变幅驱动机构位移传感器（412）、回转驱动电机转速传感器（413）、回转齿轮盘角度传感器（414）、车身倾角传感器（415）实时采集数据转化为数据帧发送至CAN总线（420）；第五步，地形探测装置车载电脑（440）从CAN总线（420）接收到所有传感器的数据帧，实时计算地形探测装置的运动轨迹和位姿，并向CAN总线（420）发送控制数据；第六步，地形探测装置驱动控制器（431）从CAN总线（420）接收到地形探测装置车载电脑（440）的控制数据后，向变幅驱动机构驱动器（432）、回转驱动电机控制‑驱动器（433）发送对应的控制命令，变幅驱动机构驱动器（432）驱动变幅驱动机构（130），回转驱动电机控制‑驱动器（433）驱动回转驱动电机（160）导致回转驱动齿轮（170）和回转齿轮盘（140）动作，最终实现探测头（110）工作并产生相应的运动轨迹和位姿；第七步，判断是否收到停车命令，“否”则回到第四步，“是”则继续下一步；第八步，地形探测装置停止工作，并使工作机构处于初始工作位姿；第九步，结束。...

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶野外车辆的地形探测装置的工作方法，地形探测装置包括工作机构、测控系统和工作方法；工作机构包括左工作机构（1）、右工作机构（2）、无人驾驶野外车辆（3）；所述左工作机构（1）包括探测头（110）、探测支撑杆（120）、变幅驱动机构（130）、回转齿轮盘（140）、回转支撑（150）、回转驱动电机（160）、回转驱动齿轮（170）；所述探测头（110）被固定在探测支撑杆（120）的上端；所述探测支撑杆（120）上焊接有第一支撑座（121）；所述变幅驱动机构（130）的上部耳环与第一支撑座（121）通过第一螺栓套件（131A和131B）限定，并绕第一螺栓套件（131A和131B）的轴线实现回转运动；所述回转齿轮盘（140）上焊接有第二支撑座（141）和第三支撑座（143）；所述探测支撑杆（120）的底部连接孔与第二支撑座（141）通过第二螺栓套件（132A和132B）限定，并绕第二螺栓套件（132A和132B）的轴线实现回转运动；所述变幅驱动机构（130）的下部耳环与第三支撑座（143）通过第三螺栓套件（133A和133B）限定，并绕第三螺栓套件（133A和133B）的轴线实现回转运动；所述回转支承（150）的上部与回转齿轮盘（140）通过6组第四螺栓套件（142A和142B）进行连接并固定；回转支承（150）的下部固定在无人驾驶野外车辆（3）的车身上；所述回转驱动电机（160）与无人驾驶野外车辆（3）的车身通过4颗电机固定螺栓（161）进行连接并固定；回转驱动齿轮（170）被固定在回转驱动电机（160）的转轴上，并与回转齿轮盘（140）相啮合；所述测控系统包括传感器模块组（410）、CAN总线（420）、驱动模块组（430）、地形探测装置车载电脑（440）；所述传感器模块组（410）包括探测头内置测距传感器（411）、变幅驱动机构位移传感器（412）、回转驱动电机转速传感器（413）、回转齿轮盘角度传感器（414）、车身倾角传感器（415）；所述驱动模块组（430）包括地形探测装置驱动控制器（431）、变幅驱动机构驱动器（432）、回转驱动电机控制-驱动器（433）；所述探测头内置测距传感器（411）、变幅驱动机构位移传感器（412）、回转驱动电机转速传感器（413）、回转齿轮盘角度传感器（414）、车身倾角传感器（415）可分别向CAN总线（420）发送数据帧；所述地形探测装置驱动控制器（431）可向CAN总线（420）接收和发送数据帧，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺湘宇，邱鑫，肖凌云，陈旭鸿，池汉彬，蒋明科，彭顺，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43