新型多功能車的制作方法

本發明屬于交通工具領域，特別涉及一種具有良好移動能力和姿態調整能力的新型多功能車。

背景技術：

交通工具是人類生活中不可或缺的一部分，極大地促進了人們的交流，推動了經濟的發展，提高了工作效率。汽車是當前非常普及的陸用交通工具，具有幾百年的歷史，發展日趨完善，使用方便快捷，但同時也存在一些問題。如汽車只能沿著當前的前輪朝向方向前行，如果要換向，則需要通過轉向調整到目標行進方向后再前進，無法實現任意方向的移動。在停車、調頭等情況下該問題尤其突顯，不僅增加了駕駛難度，且容易在較窄的路面造成路況擁堵；另，雖然很多汽車具有減震系統，但在崎嶇不平的地面行駛時也會有劇烈顛簸，在斜坡上時也只能保持傾斜的狀態，使得駕駛員和乘客乘坐不適。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上可解決現有技術中存在的技術問題之一。為提升陸地交通工具的移動能力和姿態調整能力，提出了一種具有良好移動能力和姿態調整能力的新型多功能車。

根據本發明的新型多功能車，包括：駕駛艙、多個連接組件和多個驅動單元，所述多個連接組件分別連接在所述駕駛艙上，每個所述連接組件上連接一個用于行駛的驅動單元；其中，每個所述連接組件均包括：連桿，所述連桿的兩端分別為近艙端和近輪端，所述近艙端可轉動地連接在所述駕駛艙上，所述近輪端通過萬向鉸連接在相應的所述驅動單元上；伸縮缸，所述伸縮缸在伸縮方向上的兩端分別為臨艙端和臨輪端，所述臨艙端可轉動地連接在所述駕駛艙上，所述臨輪端可轉動地連接在所述連桿的所述近輪端上；其中，所述近艙端和所述臨艙端間隔開，所述連桿、所述伸縮缸和所述駕駛艙的位于所述近艙端與所述臨艙端之間的部分構成穩定的三角連桿機構；另外，每個所述萬向鉸均可轉動地連接在相應的所述驅動單元上。

根據本發明實施例的新型多功能車，通過在駕駛艙上連接多個連接組件，可在多個連接組件的配合下調整駕駛艙的姿態和高度，且能保持整個平衡。新型多功能車具有良好的移動能力和姿態調整能力，即使在崎嶇不平的地面或者斜坡上仍然保持駕駛艙水平，使駕駛員穩定處于舒適的駕駛狀態。

在一些實施例中，每個所述驅動單元均包括：輪架，所述萬向鉸可轉動地連接在所述輪架的頂部；車輪，所述車輪設在所述輪架的底部。

在一些實施例中，每個所述驅動單元上至少設有兩個平行的所述車輪，所述驅動單元通過兩個所述車輪之間的差速實現轉向。

具體地，所述驅動單元的底端還設有起輔助支撐作用的萬向輪。

在一些實施例中，所述伸縮缸為阻尼缸。

在一些實施例中，所述新型多功能車上設有三個所述連接組件，三個所述連接組件環繞所述駕駛艙設置。

在一些實施例中，每個所述連桿均形成為V形，所述連桿在V形開口的一端構成所述近艙端，所述連桿在V形相交的一端構成所述近輪端。

在一些實施例中，所述駕駛艙包括：艙體，所述多個連接組件均連接在所述艙體上；座椅，所述座椅可轉動地設在所述艙體內；操作器，所述操作器設在所述艙體內，所述操作器用于控制每個所述驅動單元的行駛狀況。

在一些實施例中，所述駕駛艙可為敞口艙或者封閉艙。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例一的新型多功能車的結構示意圖。

圖2是根據本發明實施例二的新型多功能車的結構示意圖。

圖3是根據本發明實施例三的新型多功能車的結構示意圖。

圖4是根據本發明實施例四的新型多功能車的結構示意圖。

圖5是圖2和圖4中驅動單元的結構示意圖。

附圖標記：

A：駕駛艙；

A1：艙體；A11：敞口艙；A12：封閉艙；A2：座椅；A3：操作器；A4：第一轉動副；A5：第二轉動副；

B：連接組件；

B1：第三轉動副；B2：第五轉動副；B3：伸縮缸；b31：臨艙端；b32：臨輪端；B4：萬向鉸；B5：連桿；b51：近艙端；b52：近輪端；B6：第四轉動副；

C：驅動單元；

C1：轉動副；C2：輪架；C3：車輪；C31：履帶式車輪；C32：主動輪；C33：輔助輪。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參考附圖描述根據本發明實施例的新型多功能車。

根據本發明實施例的新型多功能車，如圖1-圖4所示，包括：駕駛艙A、多個連接組件B和多個驅動單元C，多個連接組件B分別連接在駕駛艙A上，每個連接組件B上連接一個用于行駛的驅動單元C。

參照圖1，每個連接組件B均包括：連桿B5和伸縮缸B3，連桿B5的兩端分別為近艙端b51和近輪端b52，近艙端b51可轉動地連接在駕駛艙A上，近輪端b52通過萬向鉸B4連接在相應的驅動單元C上。伸縮缸B3在伸縮方向上的兩端分別為臨艙端b31和臨輪端b32，臨艙端b31可轉動地連接在駕駛艙A上，臨輪端b32可轉動地連接在連桿B5的近輪端b52上。其中，近艙端b51和臨艙端b31間隔開，連桿B5、伸縮缸B3和駕駛艙A的位于近艙端b51與臨艙端b31之間的部分構成穩定的三角連桿機構。

另外，每個萬向鉸B4均可轉動地連接在相應的驅動單元C上。

具體地，如圖1所示，駕駛艙A上設有第一轉動副A4和第二轉動副A5，連桿B5在近艙端b51處設有第三轉動副B1，伸縮缸B3在臨艙端b31處設有第四轉動副B6。第一轉動副A4與第三轉動副B1相配合，使得連桿B5可轉動地連接在駕駛艙A上。第二轉動副A5與第四轉動副B6相配合，使得伸縮缸B3可轉動地連接在駕駛艙A上。另外，伸縮缸B3在臨輪端b32處通過第五轉動副B2，使得伸縮缸B3可轉動地連接在連桿B5上。

在本發明實施例中，每個連接組件B可通過驅動單元C的行駛狀況控制伸縮缸B3的長度，例如，當某個驅動單元C遠離駕駛艙A時，該驅動單元C會將相應的連接組件B上的伸縮缸B3拉長，反之驅動單元C的行駛狀況也可以縮短對應的伸縮缸B3的長度。伸縮缸B3的長度變化后，可調整該連接組件B的三角形形狀和尺寸，這樣可以調整駕駛艙A的角度。而且當每個連接組件B的連桿B5越豎直設置，駕駛艙A高度越高，反之當每個連接組件B的連桿B5越水平設置，駕駛艙A高度越低，由此可知，通過調整多個連接組件B的伸縮缸B3長度，還可以調整駕駛艙A的高度。

其中，由于駕駛艙A的姿態角度可以調整，因此如果每個連接組件B僅通過普通的轉動鉸連接在驅動單元C上，無法保證每個驅動單元C都能抓緊路面。為解決該問題，本發明實施例中，將每個連接組件B通過萬向鉸B4連接在驅動單元C上，使得驅動單元C相對連接組件B具有三個轉動自由度，保證每個驅動單元C都能抓緊地面，良好移動。

另外，如圖1所示，每個驅動單元C上設有轉動副C1，每個萬向鉸B4均連接在相應的轉動副C1上，從而每個萬向鉸B4可轉動地連接在相應的驅動單元C上。轉動副C1的設置，可減少冗余度，保證驅動單元C的自由轉向。

根據本發明實施例的新型多功能車，通過在駕駛艙A上連接多個連接組件B，可在多個連接組件B的配合下調整駕駛艙A的姿態和高度，且能保持整車平衡。新型多功能車具有良好的移動能力和姿態調整能力，即使在崎嶇不平的地面或者斜坡上仍然保持駕駛艙A水平，使駕駛員穩定處于舒適的駕駛狀態。

在本發明實施例中，駕駛艙A可具有多種結構形式，例如，駕駛艙A可包括艙體A1，多個連接組件B均連接在艙體A1上，駕駛艙A可設置成無人艙，即該新型多功能車可為無人車。該駕駛艙A的艙體A1可為圖1所示的敞口艙A11，也可為圖3所示的封閉艙A12，該駕駛艙A可作為人們的代步工具，也可用來搬動物品，還可安裝攝像頭、探測器等裝置以用于探測、偵查等。

又例如，如圖1所示，駕駛艙A可包括：艙體A1、座椅A2和操作器A3，多個連接組件B均連接在艙體A1上，座椅A2可轉動地設在艙體A1內，操作器A3設在艙體A1內，駕駛員可通過操作器A3來控制每個驅動單元C的行駛狀況，從而控制每個連接組件B中伸縮缸B3的伸縮長度，當然操作器A3也可通過控制每個驅動單元C的行駛狀況，可以實現人工控制車輛行駛和位姿調整。該駕駛艙A的艙體A1可為圖1所示的敞口艙A11，也可為圖3所示的封閉艙A12。

當然，上述兩種駕駛艙A內還均可設有控制器，控制器用于控制驅動單元C的運行狀態。無論是無人遙控車還是人工操作車，控制器均需要根據遙控指令或者操作器A3給出的駕駛指令進行運算。具體而言，控制器通過逆運動學解算驅動單元C的應實現的運動，并給出控制指令控制驅動單元C運動。在驅動單元C運動作用下可以驅動駕駛艙A運動以及駕駛艙A的角度，駕駛艙A可以實現靈活移動、以及位姿調整。

在本發明實施例中，新型多功能車上的連接組件B的數量可不限定，新型多功能車可設有三個或者更多數量的連接組件B，例如當駕駛艙A左右兩側分別設兩個連接組件B時，假設四個連接組件B左右對稱設置，四個連接組件B的配合下不僅可調整駕駛艙A的高度，同時還可以調整駕駛艙A左右兩側的對比高度。例如如果左側略高，則駕駛艙A略向右傾斜，反之則駕駛艙A略向左傾斜。

在本發明的優選實施例中，新型多功能車上設有三個連接組件B，三個連接組件B環繞駕駛艙A設置，三個連接組件B優選沿等邊三角形的三個角布置，駕駛艙A在三足鼎立的狀態下平穩度較好，避免發生操作失誤導致翻車的現象。

在本發明實施例中，多個連接組件B中，每個連桿B5均形成為V形，如圖1所示，連桿B5在V形開口的一端構成近艙端b51，連桿B5在V形相交的一端構成近輪端b52。也就是說，每個連桿B5由兩根桿組成，兩根桿一端相連、另一端間隔開形成V形，兩根桿間隔開的一端形成V形的開口，兩根桿間隔開的一端通過第三轉動副B1轉動連接在駕駛艙A上，兩個根桿相連的一端與伸縮缸B3相連，這樣，V形連桿B5、伸縮缸B3和駕駛艙A一起組成了四面體，四面體每個面都是穩定的三角形結構，可以有效地抑制駕駛艙A在姿態調整過程的姿態突變，提高了駕駛的安全性。

優選地，伸縮缸B3為阻尼缸，阻尼缸起保護作用，阻尼缸還可以增加機構的剛度，提升減震效果。

在本發明的實施例中，如圖1所示，每個驅動單元C均包括：輪架C2和車輪C3，萬向鉸B4可轉動地連接在輪架C2的頂部，車輪C3設在輪架C2的底部。通過這種常見的車輪驅動的結構來行駛，設計成本低，結構容易實現。當然，我們也不排除在未來科技發展之下，驅動單元C也可以通過電磁懸浮的方式行駛。

在本發明實施例的通過車輪驅動的結構中，可在每個驅動單元C上至少設有兩個平行的車輪C3，驅動單元C通過兩個車輪C3之間的差速實現轉向。利用差速轉向，整車結構較簡單。

可以理解的是，如果驅動裝置C使用車輪C3驅動行駛，車輪C3的類型有多種。例如，如圖1所示，每個輪架C2上的車輪C3為履帶式車輪C31，該輪架C2相當于履帶式移動平臺。還例如，如圖2所示，每個輪架C2上的車輪C3可為最常見的圓輪，該驅動單元C可稱為全向移動單元。

在一些具體實施例中，如圖1所示，至少一個驅動單元C的車輪C3為履帶式車輪C31，一個驅動單元C上履帶式車輪C31為兩個且平行設置，驅動單元C通過兩個履帶式車輪C31之間的差速實現轉向。

履帶式車輪C31可增大接觸面積,減小對地面的壓強,從而使新型多功能車可以在松軟的地面上順利工作。這樣的新型多功能車可應于野外、工地等路面條件較差的區域，環境適應能力強。

在另一些實施例中，如圖2所示，至少一個驅動單元C包括兩個平行設置的主動輪C32，兩個主動輪C32通過兩個電機驅動，驅動單元C通過兩個主動輪C32之間的差速實現轉向。這種主動輪C32為常用公路車輛使用的車輪，成本較低，對路面破壞性少。

具體地，設有主動輪C32的驅動單元C的底端還可設有起輔助支撐作用的輔助輪C33，輔助輪C33優選萬向輪，這樣可保證驅動單元C的輪架C2平穩地行駛于地面上，驅動單元C可順利轉動。其中，萬向輪的數量可不作限制。

為便于理解，下文將以連接組件B為三個的多功能車為例，對新型多功能車進行整體結構說明。

在一些實施例中，新型多功能車包括駕駛艙A、連接組件B和驅動單元C，駕駛艙A通過三個連接組件B與三個驅動單元C相連接。駕駛艙A內有座椅A2和操作器A3、控制器，操作器A3可以控制車體行進的方向、駕駛艙A的高度和角度；每個連接組件B包含一個連桿B5和一個阻尼缸；每個驅動單元C自身都可以實現二維平面內沿任意方向的移動，可以由履帶式移動平臺或全向輪移動平臺等實現。在操作器A3給定駕駛指令后，控制器通過逆運動學解算驅動單元C的運動軌跡并控制驅動單元C運動。

由于該新型多功能車的連接組件B和驅動單元C及連接方式的特殊性，駕駛艙A具有三個移動自由度和三個轉動自由度，因此駕駛員還可以根據自己的駕駛習慣調整駕駛艙A到任意自己舒適的角度，在平面內可以朝任意方向移動。

由于駕駛艙A的高度和姿態可調，因此駕駛員具有更廣闊的視野，駕駛的安全性大大提升。在崎嶇不平的地面和斜坡上能夠通過姿態調整保持駕駛艙A處于水平狀態，為駕駛員提供舒適的駕駛環境。

該新型多功能車具有良好的移動能力和姿態調整能力，在配備上傳感器和自動控制系統后，該新型多功能車可以實現無人駕駛，可以有效地完成移動、搬運、偵查等任務。

下面參照圖1-圖4描述其中四種實施例的具體結構。

圖1所示的實施例一：

圖1所示的新型多功能車由駕駛艙A、連接組件B和驅動單元C三大部分構成。駕駛艙A的組成有：艙體A1、座椅A2、操作器A3、第一轉動副A4和第二轉動副A5。艙體A1可以容納駕駛員和設置其他構件。座椅A2相對于艙體A1可旋轉，便于駕駛員上車和下車；駕駛員通過操作器A3給出駕駛指令，控制車體移動、轉向以及調整駕駛艙A的高度和角度。駕駛艙A通過第一轉動副A4和第二轉動副A5與連接組件B相連。

連接組件B的組成有：第三轉動副B1、第五轉動副B2、阻尼缸、萬向鉸B4、V形連桿B5和第四轉動副B6。連接組件B的V形連桿B5通過第三轉動副B1與駕駛艙A連接；連接組件B的阻尼缸通過第四轉動副B6與駕駛艙A連接；V形連桿B5通過第五轉動副B2與阻尼缸連接；連接組件B與驅動單元C之間通過萬向鉸B4和轉動副C1連接。阻尼缸起保護作用，V形連桿B5、阻尼缸和駕駛艙A一起組成了穩定的三角形結構，可以有效地抑制駕駛艙A在姿態調整過程的姿態突變，提高了駕駛的安全性。

驅動單元C的組成有：履帶式移動平臺，驅動單元C通過轉動副C1與連接組件B相連。履帶式移動平臺可以實現在平面內沿任意方向的移動，即本質體現為平面二自由度機構。履帶車通過兩側履帶的差速可以實現轉向。驅動單元C具有良好的負載能力，對野外等惡劣地形適應性強。

通過上述構件的連接，該新型多功能車實質上成為一個具有六自由度機構，給定初始狀態后，三個驅動單元C的運動就決定了駕駛艙A的位置和姿態。可以通過操作器A3給定駕駛艙A的目標位姿，即運動的目標點和需要達到的角度姿態，傳遞給控制器，控制器根據逆運動學解算驅動單元C的運動軌跡，然后通過控制三個驅動單元C的運動就可以實現駕駛艙A的移動和轉動。在崎嶇不平的地面上，給定駕駛艙A保持水平姿態的命令，就可以通過控制三個驅動單元C的協同運動，保持駕駛艙A處于水平姿態。在斜坡上運動時，調整駕駛艙A的俯仰角，也可以使得駕駛艙A保持水平姿態，為駕駛員提供舒適的駕駛環境。

圖2和圖5所示的實施例二：

實施例二的新型多功能車的結構與實施例一的新型多功能車的結構基本相同，相同部分這里不再贅述。

所不同的是，如圖2和圖5所示，實施例二中驅動單元C結構相對實施例一發生了變化。

該新型多功能車采用全向移動單元作為驅動單元C。全向移動單元由輪架C2、主動輪C32和輔助輪C33組成，兩個主動輪C32分別由兩個電機驅動，通過兩個主動輪C32差速可以實現輪架C2的轉動。輔助輪C33為萬向輪，起輔助支撐作用，隨車體被動運動，數目可以為一個或多個，圖5所示是使用兩個輔助輪C33的情況。該全向移動單元可以實現平面內沿任意方向的移動。在三個全向移動單元的共同驅動下，可以實現駕駛艙A的移動和轉動。

圖3所示的實施例三：

實施例三的新型多功能車的結構與實施例一的新型多功能車的結構基本相同，相同部分這里不再贅述。

所不同的是，如圖3所示，實施例三中駕駛艙A的結構發生了變化。該新型多功能車的駕駛艙A是封閉的，可以容納多名駕駛員和乘客。駕駛艙A的艙體A1是14面體，沿與上下底面平行的面截斷后的橫截面是正六邊形。該新型多功能車具有良好的移動能力和姿態調整能力，并有更強的容納能力，可以提供更舒適的駕駛環境。

圖4所示的實施例四：

實施例四的新型多功能車的結構與實施例三的新型多功能車的結構基本相同，相同部分這里不再贅述。

所不同的是，如圖5所示，實施例四中驅動單元C的結構發生了變化。該新型多功能車的駕駛艙A是封閉的，可以乘坐多名駕駛員和乘客。該新型多功能車的驅動單元C使用的是全向移動單元。全向移動單元由輪架C2、主動輪C32和輔助輪C33組成，兩個主動輪C32分別由兩個電機驅動，通過兩個主動輪C32差速可以實現輪架C2的轉動。輔助輪C33為萬向輪，起輔助支撐作用，隨車體被動運動，數目可以為一個或多個，圖5所示是使用兩個輔助輪C33的情況。該全向移動單元可以實現平面內沿任意方向的移動。在三個全向移動單元的共同驅動下，可以實現駕駛艙A的移動和轉動。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“長度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語“實施例”、“示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。