一种轻型通用无人平台系统技术方案

一种轻型通用无人平台系统，涉及无人移动设备领域，包含行走系统、驱动系统、能源系统、控制系统、电气系统、感知系统和接口系统；其中，行走系统包括履带结构、新型悬挂和采用轻型车架的桁架结构设计的车体；驱动系统包括电机、减速箱、智能伺服驱动器、制动器；能源系统由发动机、发电机、电池、能源管理系统构成；控制系统由主控制器、通信系统构成；电气系统由配电盒、DC‑DC变换、配电线、照明构成；感知系统由车体感知和安全系统构成；接口系统由硬件接口和软件接口构成。本发明专利技术提出的轻型通用无人平台系统实现未来战争对无人平台系统的信息化、智能化、无人化发展的需求，满足平台系统的无人化、多用途使用需要。

A Lightweight Universal Unmanned Platform System

【技术实现步骤摘要】
一种轻型通用无人平台系统
本专利技术涉及无人移动设备领域，具体涉及一种轻型通用无人平台系统。
技术介绍
随着现代军事新科技的迅猛发展，“以人为主”的有人战车发展面临着高威胁等前所未有的危机。未来战争将朝着信息化、智能化、无人化方向发展。地面无人作战装备系统是未来陆军转型发展的重要组成部分，也是陆军武器装备的创新元素。地面无人作战装备系统也是陆军部队打赢未来战争的重要支撑力量。为了适应未来战争的需要，陆军地面无人系统发展呈现以下趋势：1、体积小型化信息化战场上，发现即摧毁正在成为现实，传统大型或超大型作战平台面临巨大威胁，轻型化和小型化使地面无人作战平台更具有实战价值。轻型化的陆军无人作战平台，不但可以凭借其良好的机动性遂行各种作战任务，而且可以降低敌侦察和命中的概率。随着新材料技术和纳米技术的发展，地面无人作战平台的小型化必将有新的突破。2、自主智能化自主式地面无人作战平台不需要通过操纵人员操作，而依靠其自身的智能系统来完成预定的动作和任务。它配有计算机系统和各种先进而又可靠的传感系统等，通过预存的和新采集的信息，自主选择最佳行驶路线并完成预定任务。陆军无人平台的智能化程度，决定了其在未来战场上的生命力。实现自主智能化，智能控制技术是核心。目前主流的智能控制技术是基于行为的智能控制技术。基于行为的智能技术主要解决在复杂、动态的环境下，地面无人系统的智能控制问题。3、任务战斗化目前，地面无人系统装备的使用还仅仅局限于侦察、扫雷、排爆、运输等作战任务的使用，远不能满足日益复杂的现代战争的需要。因此陆军无人作战平台从单纯的战斗保障型向火力突击型发展，是未来地面无人作战平台的发展的必然趋势。未来的地面无人作战平台需要具有遂行各种战斗任务的能力，可以多种携带武器进行精确打击和火力支援。4、操作网络化地面无人作战平台是未来“网络中心战”中的一个节点，它与人、武器系统的有机协同将大大缩短从“传感器到射手”的时间，增强部队整体作战能力。此外，通过网络数据链还可以实现陆、海、空、天协同作战，即要求在各军种分层次立体化发展，随着军用机器人数量的增多及其使用范围的拓展，不久就有可能出现真正的机器人部队。该部队包括陆、海、空、天各领域的军用机器人，进行协同作战。5、载荷模块化、多样化、先进化机器人平台必须搭载载荷，才能完成作战任务。因此模块化的载荷设计技术，将使同一载荷能够在不同的平台上使用。提升平台的作战能力。多样化、先进化的载荷使机器人具有更强的执行任务能力。如：侦察监视载荷与通讯载荷技术将持续提高无人系统的信息能力；操作载荷和武器载荷技术将促使无人系统的任务功能不断拓展。本专利技术提出的轻型通用无人平台系统就是为实现未来战争对无人平台系统的信息化、智能化、无人化发展的需求，实现平台系统的操控网络化与任务载荷的模块化与多样性，提高未来陆军地面无人作战装备系统水平，提升陆军战斗力，减少人员伤亡，打赢未来地面战争。
技术实现思路
为了至少解决上述现有技术中存在的问题之一，本申请提供一种轻型通用无人平台系统，其具体技术方案如下：一种轻型通用无人平台系统，本平台系统包含行走系统、驱动系统、能源系统、控制系统、电气系统、感知系统和接口系统；其中，行走系统包括履带结构、新型悬挂和采用轻型车架的桁架结构设计的车体；驱动系统包括电机、减速箱、智能伺服驱动器、制动器；能源系统由发动机、发电机、电池、能源管理系统构成；控制系统由主控制器、通信系统构成；电气系统由配电盒、DC-DC变换、配电线、照明构成；感知系统由车体感知和安全系统构成；接口系统由硬件接口和软件接口构成；行走系统为履带结构，履带结构的新型悬挂是由大行程的可控油气悬挂装置组成，采用差动驱动方式；每侧的履带结构由四组悬挂张紧机构支撑，包括前部悬挂张紧机构、底部悬挂张紧机构；底部有三组悬挂张紧机构；四组悬挂张紧机构，具有承载力强、可调行程大的特点；行走系统与车体的连接采用模块化理念，可以实现快速更换拆装；新型悬挂由可控油气悬挂装置组成，其由悬挂架、固定轴、油气弹簧、支撑轴、压轮、压轮轴、悬臂轴、悬臂梁、导向轴和导向板组成，油气弹簧和悬挂架、悬臂梁之间通过铰链连接，保证油气弹簧始终受到正压力，油气弹簧可以绕着固定轴旋转，悬臂梁可以绕着支撑轴旋转；悬臂梁和悬挂架、导向板之间通过铰链连接，同时悬臂梁与油气弹簧、悬挂架之间形成有个三角形，结构稳定；采用轻型车架的桁架结构设计的车体，主要考虑重量、冲击、关重件的连接进行设计；驱动系统由两组新型驱动模块协同驱动，新型驱动模块由电机、减速箱、制动器和智能伺服驱动器集成，两组新型驱动模块通过动力合成，驱动履带结构；其通过差动控制，实现前进、后退，左转、右转，原地转弯功能；能源系统为混合动力系统，其动力源由发动机、发电机、电池和能源管理系统组成，主要功能是为整车提供主要电能；其中发动机为增压四冲程柴油机，是以柴油作燃料压燃式内燃机；能源管理系统根据实际工况及电池电量，管理发电机自动启动发电，充电完毕后自动停机；控制系统是本系统的核心，由主控制器和通信系统构成；通过主控制器对运动进行规划，发送控制指令给智能伺服驱动器，实现无人平台的运动，包括前进、后退、转向、爬坡、越障、高低速运行；通过通信系统实现远程控制指令接收，接收来自远程控制终端的控制命令，进行解析，将控制命令发送给智能伺服驱动器，实现远程控制；电气系统由配电盒、DC-DC变换、配电线、照明构成，系统通过由配电盒、DC-DC变换、配电线、照明构成的电气系统的连接，实现系统各模块的电源的供应；电气系统严格按照军标的要求进行设计，确保系统的稳定性和可靠性；感知系统包括两个部分：车体感知，用于感知车体的状态，包括：姿态、振动、环境感知模块；安全系统作为系统独立测量模块，其类似飞机的黑匣子；由车体感知和安全系统构建了基于冗余通讯结构的传感器网络系统；感知系统采用模块化的传感器模块结构，每个传感器模块包括三部分：传感器：传感器的硬件，环境感知；CPU：负责对传感器的数据进行实时处理；通讯：冗余通讯，包括CAN和实时以太网，实时以太网的优先级更高；通过采用基于实时通讯网络的传感器模块，非常方便系统扩展，实现即插即用；接口系统在无人平台上，采用标准硬件接口和软件接口，这样在机械、电器等硬件在物理上能够做到接口一致、标准统一，软件上通过以太网和CAN总线构成统一的协议标准，能够方便快捷地构建一个分布式的通讯系统。进一步地，所述行走系统设置在所述无人平台系统两侧；通过所述的履带结构与新型悬挂构成的四组悬挂张紧机构，连接在轻型车架的桁架结构上，形成无人平台系统的支撑与行走系统。进一步地，所述驱动系统设置在所述无人平台系统内部两侧，通过所述电机、减速箱、制动器和智能伺服驱动器的集成，构成两组新型驱动模块并通过动力合成，驱动左右侧的履带结构；通过差动控制，实现无人平台的前进、后退，左转、右转，原地转弯功能。进一步地，所述能源系统设置在所述无人平台系统内部中间位置，通过所述的电池供应能源，由所述的发动机、发电机和能源管理系统来管理驱动所述无人平台的启动停止、动力输入、与自动充电功能。进一步地，所述控制系统为无人平台的核心，设置在所述无人平台系统的内部，通过所述的主控制器和通信系统完成平台的指令发送与接收、运动规划，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻型通用无人平台系统，其特征在于，本平台系统(1)包含行走系统(11)、驱动系统(12)、能源系统(13)、控制系统(14)、电气系统(15)、感知系统(16)和接口系统(17)；其中，行走系统(11)包括履带结构(111)、新型悬挂(112)和采用轻型车架(113)的桁架结构设计的车体；驱动系统(12)包括电机(121)、减速箱(122)、智能伺服驱动器(123)、制动器(124)；能源系统(13)由发动机(131)、发电机(132)、电池(133)、能源管理系统(134)构成；控制系统(14)由主控制器(141)、通信系统(142)构成；电气系统(15)由配电盒(151)、DC‑DC变换(152)、配电线(153)、照明(154)构成；感知系统(16)由车体感知(161)和安全系统(162)构成；接口系统(17)由硬件接口(171)和软件接口(172)构成；行走系统(11)为履带结构(111)，履带结构的新型悬挂(112)是由大行程的可控油气悬挂装置组成，采用差动驱动方式；每侧的履带结构由四组悬挂张紧机构支撑，包括前部悬挂张紧机构、底部悬挂张紧机构；底部有三组悬挂张紧机构；四组悬挂张紧机构，具有承载力强、可调行程大的特点；行走系统与车体的连接采用模块化理念，可以实现快速更换拆装；新型悬挂(112)由可控油气悬挂装置组成，其由悬挂架、固定轴、油气弹簧、支撑轴、压轮、压轮轴、悬臂轴、悬臂梁、导向轴和导向板组成，油气弹簧和悬挂架、悬臂梁之间通过铰链连接，保证油气弹簧始终受到正压力，油气弹簧可以绕着固定轴旋转，悬臂梁可以绕着支撑轴旋转；悬臂梁和悬挂架、导向板之间通过铰链连接，同时悬臂梁与油气弹簧、悬挂架之间形成有个三角形，结构稳定；采用轻型车架(113)的桁架结构设计的车体，主要考虑重量、冲击、关重件的连接进行设计；驱动系统(12)由两组新型驱动模块协同驱动，新型驱动模块由电机(121)、减速箱(122)、制动器(124)和智能伺服驱动器(123)集成，两组新型驱动模块通过动力合成，驱动履带结构(111)；其通过差动控制，实现前进、后退，左转、右转，原地转弯功能；能源系统(13)为混合动力系统，其动力源由发动机(131)、发电机(132)、电池(133)和能源管理系统(134)组成，主要功能是为整车提供主要电能；其中发动机为增压四冲程柴油机，是以柴油作燃料压燃式内燃机；能源管理系统根据实际工况及电池电量，管理发电机自动启动发电，充电完毕后自动停机；控制系统(14)是本系统的核心，由主控制器(141)和通信系统(142)构成；通过主控制器(141)对运动进行规划，发送控制指令给智能伺服驱动器，实现无人平台的运动，包括前进、后退、转向、爬坡、越障、高低速运行；通过通信系统(142)实现远程控制指令接收，接收来自远程控制终端的控制命令，进行解析，将控制命令发送给智能伺服驱动器，实现远程控制；电气系统(15)由配电盒(151)、DC‑DC变换(152)、配电线(153)、照明(154)构成，系统通过由配电盒(151)、DC‑DC变换(152)、配电线(153)、照明(154)构成的电气系统(15)的连接，实现系统各模块的电源的供应；电气系统严格按照军标的要求进行设计，确保系统的稳定性和可靠性；感知系统(16)包括两个部分：车体感知(161)，用于感知车体的状态，包括：姿态、振动、环境感知模块；安全系统(162)作为系统独立测量模块，其类似飞机的黑匣子；由车体感知(161)和安全系统(162)构建了基于冗余通讯结构的传感器网络系统；感知系统(16)采用模块化的传感器模块结构，每个传感器模块包括三部分：传感器：传感器的硬件，环境感知；CPU：负责对传感器的数据进行实时处理；通讯：冗余通讯，包括CAN和实时以太网，实时以太网的优先级更高；通过采用基于实时通讯网络的传感器模块，非常方便系统扩展，实现即插即用；接口系统(17)在无人平台上，采用标准硬件接口(171)和软件接口(172)，这样在机械、电器等硬件在物理上能够做到接口一致、标准统一，软件上通过以太网和CAN总线构成统一的协议标准，能够方便快捷地构建一个分布式的通讯系统。...

【技术特征摘要】
1.一种轻型通用无人平台系统，其特征在于，本平台系统(1)包含行走系统(11)、驱动系统(12)、能源系统(13)、控制系统(14)、电气系统(15)、感知系统(16)和接口系统(17)；其中，行走系统(11)包括履带结构(111)、新型悬挂(112)和采用轻型车架(113)的桁架结构设计的车体；驱动系统(12)包括电机(121)、减速箱(122)、智能伺服驱动器(123)、制动器(124)；能源系统(13)由发动机(131)、发电机(132)、电池(133)、能源管理系统(134)构成；控制系统(14)由主控制器(141)、通信系统(142)构成；电气系统(15)由配电盒(151)、DC-DC变换(152)、配电线(153)、照明(154)构成；感知系统(16)由车体感知(161)和安全系统(162)构成；接口系统(17)由硬件接口(171)和软件接口(172)构成；行走系统(11)为履带结构(111)，履带结构的新型悬挂(112)是由大行程的可控油气悬挂装置组成，采用差动驱动方式；每侧的履带结构由四组悬挂张紧机构支撑，包括前部悬挂张紧机构、底部悬挂张紧机构；底部有三组悬挂张紧机构；四组悬挂张紧机构，具有承载力强、可调行程大的特点；行走系统与车体的连接采用模块化理念，可以实现快速更换拆装；新型悬挂(112)由可控油气悬挂装置组成，其由悬挂架、固定轴、油气弹簧、支撑轴、压轮、压轮轴、悬臂轴、悬臂梁、导向轴和导向板组成，油气弹簧和悬挂架、悬臂梁之间通过铰链连接，保证油气弹簧始终受到正压力，油气弹簧可以绕着固定轴旋转，悬臂梁可以绕着支撑轴旋转；悬臂梁和悬挂架、导向板之间通过铰链连接，同时悬臂梁与油气弹簧、悬挂架之间形成有个三角形，结构稳定；采用轻型车架(113)的桁架结构设计的车体，主要考虑重量、冲击、关重件的连接进行设计；驱动系统(12)由两组新型驱动模块协同驱动，新型驱动模块由电机(121)、减速箱(122)、制动器(124)和智能伺服驱动器(123)集成，两组新型驱动模块通过动力合成，驱动履带结构(111)；其通过差动控制，实现前进、后退，左转、右转，原地转弯功能；能源系统(13)为混合动力系统，其动力源由发动机(131)、发电机(132)、电池(133)和能源管理系统(134)组成，主要功能是为整车提供主要电能；其中发动机为增压四冲程柴油机，是以柴油作燃料压燃式内燃机；能源管理系统根据实际工况及电池电量，管理发电机自动启动发电，充电完毕后自动停机；控制系统(14)是本系统的核心，由主控制器(141)和通信系统(142)构成；通过主控制器(141)对运动进行规划，发送控制指令给智能伺服驱动器，实现无人平台的运动，包括前进、后退、转向、爬坡、越障、高低速运行；通过通信系统(142)实现远程控制指令接收，接收来自远程控制终端的控制命令，进行解析，将控制命令发送给智能伺服驱动器，实现远程控制；电气系统(15)由配电盒(151)、DC-DC变换(152)、配电线(153)、照明(154)构成，系统通过由配电盒(151)、DC-DC变换(152)、配电线(153)、照明(154)构成的电气系统(15)的连接，实现系统各模块的电源的供应；电气系统严格按照军标的要求进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：付西光，邱平平，吕训，
申请(专利权)人：上海中为智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31