探测车机械结构设计

智能消防应急探测车设计基础由两大部分组成。分为机械结构设计和多传感器环境感知。下面我们详细介绍机械结构设计部分...



智能消防应急探测车设计基础由两大部分组成。分为机械结构设计和多传感器环境感知。下面我们详细介绍机械结构设计部分。

1）整车结构

2）全转向结构设计



尽管目前有很多种特殊结构的车轮可以实现全转向运动，比如麦克纳姆轮、全向轮，但这些轮子多是在平面上使用的，在崎岖地形中这些轮子运动也行较难控制。图3-2所示为全转向机构结构图。该设计不仅需要保证可以实现360°转向，同时需要可以承受沿轮径方向的压力及拉力。在轮子驱动时采用的是轮毂电机，通过轮毂电机可以简化整车的动力传输机构设置。

3）地形自适应悬架设计

悬架是该车能否实现地形自适应的基础，如下图所示为该车悬架。该悬架有前后两个平行四边形组成，前平行四边形通过抬升轴与车体铰接，后平行四边形通过滑块与车体铰接，两个平行四边形中间铰接在一起。悬架可以产生比较大的变形以适应不同的地形。由于该车只有四个轮子，因此使得该悬架成为由前后两个三角形组成，因为这两个三角形是铰接在一起的，所以当前三角形产生了适应地形的运动之后，后轮能够自然与地面贴合。



4）越障结构设计



如上图所示为该车主动越障机构，抬升轴与悬架前平行四边形固结，电磁离合器一端固结有小齿轮与抬升轴上的大齿轮配合，电磁离合器另一端与减速步进电机相连。当电磁离合器不工作时，小齿轮可以转动，抬升轴也可以在车体转动，此时悬架表现为被动的柔性悬架。当电磁离合器工作时，小齿轮只能随步进电机的转动而转动，由于齿轮啮合关系，抬升轴也无法自由转动，此时悬架表现为刚性悬架。当电磁离合器工作时，步进电机转动带动抬升轴转动，进而使悬架变形，由于车体重心位于后面三个轮子组成的三角区域里，当悬架变形时前轮就可以被抬起来。





通过上图可以看出，尽管地形起伏波动比较大，但是车本体波动较小，经过仿真得到的数据分析，车体前进方向上波动角度约为路面起伏角度的一半。安装于车体上的一些传感器，如摄像头、雷达等，要求车体运动比较平稳，通过采用我们所设计的悬架使得车体摆动较小，这对于安装于车体上的各种传感器的工作起到积极作用。

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