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专利号: 2020103412367
申请人: 安徽大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主动减振式消防机器人底座装置,其特征在于:

所述装置包括右行走机构(1)、车体(2)和左行走机构(3);

所述右行走机构(1)和所述左行走机构(3)用于消防机器人的运转行进;

所述车体(2)用于承载电气设备和探测灭火装置;

所述右行走机构(1)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9);

所述左行走机构(3)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9);

所述车体(2)包括控制组件(201)、电池(202)、测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)和车速传感器(204);

所述驱动机构(4)包括驱动轮(401)、传动杆(402)、减速器(403)和驱动电机(404);

所述驱动电机(404)和所述减速器(403)固定在车体(2)内部;

所述驱动轮(401)通过轴承与所述传动杆(402)连接;

所述驱动电机(404)经所述减速器(403)减速后将动力经所述传动杆(402)传动到所述驱动轮(401)上;

所述驱动电机(404)、控制组件(201)、测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)与车速传感器(204)均由所述电池(202)供电;

所述张紧轮组件(5)通过所述支撑架(503)固定在车体的侧边;

所述导向轮(7)设置在所述履带(9)的左上角;

所述测距传感器(6)设置在所述车体(2)上方,用于探测所述装置的路面信息,并将所述路面信息发送至所述控制组件(201);

所述车载陀螺仪(203)设置在所述车体(2)内部,用于探测所述装置的侧倾角信息,并将所述倾侧角信息发送至所述控制组件(201);

所述车速传感器(204)设置在所述车体(2)内部,用于探测所述装置的速度信息,并将所述速度信息发送至所述控制组件(201);

所述控制组件(201)分为上层控制系统和下层控制系统,所述上层控制系统用于结合所接收的所述装置的路面信息、倾侧角信息与速度信息进行数据计算并产生指令,所述下层控制系统用于发送指令主动控制所述驱动电机(404)与所述悬挂支撑组件(8),以实现主动减振。

2.根据权利要求1所述的一种主动减振式消防机器人底座装置,其特征在于:所述装置的所述左行走机构(3)和所述右行走机构(1)各设有若干组悬挂支撑组件(8);

每组所述悬挂支撑组件(8)包括叶片式减振器(805)、减振器电机(806)、承重轮连杆(804)、承重轮(803)、连杆(802)、扭杆(801)和扭杆支撑座(205);

所述扭杆(801)的一端固定在扭杆支撑座(205)上,所述扭杆支撑座固定在车体(2)内部,所述扭杆(801)的另一端与连杆(802)连接;

所述承重轮连杆(804)的一端与承重轮(803)连接,所述承重轮连杆(804)的另一端与叶片减振器(805)的转动式叶片(809)连接;

所述减振器电机(806)由所述电池(202)供电;

所述叶片式减振器(805)包括减振器底壳(807)、固定式叶片(808)、转动式叶片(809),比例流量阀(811)和减振器外壳(812),所述叶片式减振器固定在车体(2)的侧边;

所述转动式叶片(809)与减振器电机(806)轴连接,所述固定式叶片(808)上设有常通阻尼孔(810),所述固定式叶片(808)和转动式叶片(809)将叶片式减振器(805)内部分成四个腔体,所述四个腔体与减振器外壳(812)形成密闭空间,密闭空间内注有液压油,液压油通过所述常通阻尼孔(810)和比例流量阀(811)在四个腔体内来回流动,使四个腔体形成高低压油腔,产生阻尼力;

所述比例流量阀(811)固定于转动式叶片(809)上,所述比例流量阀(811)包括电磁铁与流量阀,通过电磁铁驱动控制流量阀阀门的开合大小,实现阻尼力的实时调节;

所述控制组件(201)的下层控制系统用于发送指令主动控制所述悬挂支撑组件(8)中所述减振器电机(806)的转动方向和角度,进而主动控制所述悬挂支撑组件(8)的姿态,以实现主动减振;

所述控制组件(201)的下层控制系统用于发送指令主动控制所述悬挂支撑组件(8)中所述比例流量阀(811)的流量阀阀门的开合大小,进而主动控制所述叶片式减振器(805)的阻尼力,以实现主动减振。

3.根据权利要求2所述的一种主动减振式消防机器人底座装置,其特征在于:所述叶片式减振器(805)内部注有油液,所述油液为液压油。

4.根据权利要求2或3所述的一种主动减振式消防机器人底座装置,其特征在于:

所述测距传感器(6)用于探测水平方向上0~360°,垂直方向上-70°~+70°范围内所述装置的路面信息,所述路面信息包括但不限定于路面凸起的高度、路面凹坑的深度及所述装置与所述路面凸起或所述路面凹坑的距离信息,并将所述路面信息发送至所述控制组件(201)的上层控制系统,所述上层控制系统结合所述路面信息计算所述悬挂支撑组件(8)所需的预设姿态和叶片式减振器(805)所需的最优阻尼力,进而计算得到减振器电机(806)所需的转动方向和角度及比例流量阀(811)的流量阀阀门所需的开合大小并产生指令,由所述下层控制系统发送指令主动控制所述减振器电机(806)的转动方向和角度,控制所述比例流量阀(811)的流量阀阀门的开合大小,使得所述悬挂支撑组件(8)预先调整好所需的预设姿态,所述叶片式减振器(805)预先产生所需的最优阻尼力;

所述控制组件(201)的上层控制系统进一步结合所接收的所述装置的侧倾角信息与速度信息对所述悬挂支撑组件(8)的姿态和所述叶片式减振器(805)的最优阻尼力进行校正,由所述控制组件(201)的下层控制系统再次发送指令主动调整所述减振器电机(806)的转动方向和角度以及所述比例流量阀(811)的流量阀阀门的开合大小,使得所述悬挂支撑组件(8)调整姿态,所述叶片式减振器(805)调整阻尼力,进而保持所述装置的主动减振与平稳行驶。

5.根据权利要求2~4任意一种所述的一种主动减振式消防机器人底座装置,其特征在于:

所述控制组件(201)的下层控制系统用于发送指令主动控制所述悬挂支撑组件(8)中所述减振器电机(806)的转动方向和角度,进而主动控制所述悬挂支撑组件(8)的姿态的实现为,所述控制组件(201)的下层控制系统分别发送信号控制所述悬挂支撑组件(8)的减振器电机(806),驱动转动式叶片(809)顺时针或逆时针转动一定的角度,承重轮连杆(804)在转动式叶片(809)的作用下带动承重轮(803)发生一定的向上或向下运动,进而主动控制所述悬挂支撑组件(8)的姿态;

所述控制组件(201)的下层控制系统用于发送指令主动控制所述悬挂支撑组件(8)中所述比例流量阀(811)的流量阀阀门的开合大小,进而主动控制所述叶片式减振器(805)的阻尼力的实现为,所述控制组件(201)的下层控制系统分别发送信号调节所述悬挂支撑组件(8)的比例流量阀(811)上的电磁铁驱动电流,控制比例流量阀(811)的流量阀阀门的开合大小,从而调节叶片式减振器(805)内部油液的节流特性,进而主动控制所述叶片式减振器(805)的阻尼力。

6.一种权利要求1~5中任意一种所述装置的控制方法,其特征在于:所述方法包括:

步骤1),所述装置的测距传感器(6),在所述装置行驶过程中始终处于探测状态,探测水平方向上0~360°,垂直方向上-70°~+70°范围内所述装置的路面信息,所述路面信息包括但不限定于路面凸起的高度、路面凹坑的深度及所述装置与所述路面凸起或所述路面凹坑的距离信息,形成所述装置行驶轨迹前的路面信息,将所述路面信息实时传输给所述控制组件(201)的上层控制系统作为数据库进行存储,且不断更新数据库;

步骤2),所述控制组件(201)的上层控制系统结合所述路面信息计算所述悬挂支撑组件(8)所需的预设姿态和叶片式减振器(805)所需的最优阻尼力,由所述控制组件(201)的下层控制系统发送信号控制减振器电机(806)所需的转动方向和角度及比例流量阀(811)的流量阀阀门所需的开合大小,使得所述悬挂支撑组件(8)预先调整好所需的预设姿态,所述叶片式减振器(805)预先产生所需的最优阻尼力;

步骤3),所述装置的车载陀螺仪(203)和车速传感器(204)实时处于监测状态,所述车载陀螺仪(203)进行所述装置的侧倾角信息的探测,所述车速传感器(204)进行所述装置的速度信息的探测,并将所述装置的侧倾角信息和速度信息发送至所述控制组件(201)的上层控制系统;

步骤4),所述控制组件(201)的上层控制系统进一步结合所述装置的侧倾角信息和速度信息对所述悬挂支撑组件(8)的姿态和叶片式减振器(805)的最优阻尼力进行计算校正,由所述控制组件(201)的下层控制系统再次发送指令调整减振器电机(806)的转动方向和角度及比例流量阀(811)的流量阀阀门的开合大小,使得所述悬挂支撑组件(8)调整姿态,所述叶片式减振器(805)调整阻尼力,进而保证所述装置保持稳定;

步骤5),继续重复步骤1~4,直至所述装置到达指定地点。