一种无人驾驶扫地车车轮辅助脱困装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及车轮辅助脱困技术领域，尤其涉及一种无人驾驶扫地车车轮辅助脱困装置及其使用方法。


背景技术：

2.无人驾驶扫地车在提升环卫作业智能化水平、解决环卫用工难问题上具有广阔应用前景，无人驾驶扫地车在作业过程中，可能会遇到路面状况较差的路段，路面上过大的坑洼可能使车轮陷入，尤其是在涉水路段，扫地车的车轮陷入会致使前桥或者后桥倾斜，驱动轮强行工作会导致车辆侧翻。
3.对此，现有技术中例如专利号为cn201620075950.5的专利中，设有遥控器的汽车轮胎陷坑自救脱困器，通过控制器控制顶头机构的运动，顶头机构设有顶头，在汽车轮胎脱困时，顶头支撑于陷坑地面并将陷坑汽车轮胎撑起脱困，然而，考虑到坑洼内复杂的地质环境，可能会对顶头支撑效果产生负面影响，从而影响主动脱困，且仅依靠竖向支撑撑起，也使主动脱困效果有限，从而成为制约无人驾驶扫地车广泛应用的技术瓶颈之一，对作业环境的自适应性不高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种无人驾驶扫地车车轮辅助脱困装置及其使用方法，以解决坑洼内复杂的地质环境，可能会对顶头支撑效果产生负面影响，从而影响主动脱困，且仅依靠竖向支撑撑起，也使主动脱困效果有限的问题。
5.基于上述目的，本发明提供了一种无人驾驶扫地车车轮辅助脱困装置，设于车桥上，车桥两端连接有车轮，包括：
6.第一轴瓦，固定连接于车桥上；
7.第二轴瓦，连接于车桥上，并位于第一轴瓦相邻一侧；
8.驱动系统，设于第一轴瓦上；
9.液压系统，设于第二轴瓦上，驱动系统的输出端机械连接于液压系统的固定端；
10.其中，液压系统在车轮陷入时工作将车桥顶起，驱动系统工作使液压系统做出摆动，进一步使车轮脱困。
11.优选地，驱动系统包括：
12.驱动壳体，固定连接于第一轴瓦上；
13.驱动电机，设置于驱动壳体内部的电机腔中；
14.驱动齿轮，设置于驱动电机的输出轴上。
15.优选地，液压系统包括：
16.液压壳体，固定连接于第二轴瓦上，液压壳体内部设有液压泵、油箱，液压壳体的底部依次连接有液压缸筒、一级活塞杆、二级活塞杆；
17.其中，液压泵一端与油箱连接，另一端与液压缸筒连接，用于向液压缸筒内进油，
推动一级活塞杆、二级活塞杆伸出；
18.传动齿，设于液压壳体侧端，传动齿与驱动齿轮相啮合连接。
19.优选地，二级活塞杆底部固定连接有球型支撑头。
20.优选地，球型支撑头外表面设有多个锥形凸起。
21.优选地，驱动系统顶端设有水平传感器，用于采集车桥的倾角信息，判断车辆是否处于初始设定的水平位置。
22.优选地，液压系统底端设有力传感器，用于采集液压系统底端的抵撑受力信息。
23.优选地，液压系统与车桥之间设有可升降的限位销，限位销升起抵接车桥，用以限位液压系统相对车桥摆动。
24.本发明还提供了一种无人驾驶扫地车车轮辅助脱困装置的使用方法，包括如下步骤：
25.a：无人驾驶扫地车在作业过程中，如遇突发状况导致车轮陷入且无法主动脱困时，通过液压泵从油箱中抽取液压油为二级活塞杆提供工作压力，二级活塞杆伸展过程中通过力传感器采集球型支撑头的受力信息并做出判断；
26.b：力传感器采集球型支撑头的受力信息，具体判断如下：
27.受力为，表示球型支撑头并未接触到地面，二级活塞杆继续伸展；若二级活塞杆伸展到极限位置，受力依旧为，保持二级活塞杆工作压力，液压泵从油箱中抽取液压油为一级活塞杆提供工作压力，直至检测到受力；
28.受力小于预设值时，表明球型支撑头接触地面较软，无法提供良好支撑，此时驱动系统工作使液压系统摆动改变位置，找寻符合条件的支撑工作面；
29.受力达到或大于预设值时，液压系统持续工作，逐步将车桥顶起；
30.c：通过水平传感器采集车桥的倾角信息，判断车辆是否回到初始设定的水平位置，具体判断如下：
31.水平传感器在液压系统工作过程中持续采集信息，在车桥达到水平位置前，液压系统继续工作，顶起车桥，直至水平传感器采集到车桥达到水平位置时，液压系统停止工作并保持压力；
32.d：水平传感器采集到车桥达到水平位置后，反馈给驱动系统，驱动电机工作，通过啮合的驱动齿轮和传动齿传递扭矩，使液压系统缓慢摆动；液压系统摆动过程中液压泵继续工作，提供压力；驱动系统、液压系统及处于正常位置的另一端车轮协同工作将车轮从陷坑中移除，使车辆脱困。
33.优选地，还包括如下步骤：车轮陷入时，一并记录破损路面的位置，以及力传感器、水平传感器采集到的信息。
34.本发明的有益效果：通过设置固定连接于车桥上的第一轴瓦，以及连接于车桥上的第二轴瓦，第二轴瓦位于第一轴瓦相邻一侧，车桥两端连接有车轮，第一轴瓦上设有驱动系统，第二轴瓦上设有液压系统，驱动系统的输出端机械连接于液压系统的固定端，无人驾驶扫地车在作业过程中，可能会遇到路面状况较差的路段，路面上过大的坑洼可能使车轮陷入，尤其是在涉水路段，扫地车的车轮陷入会致使前桥或者后桥倾斜，驱动轮强行工作会导致车辆侧翻，从而液压系统在车轮陷入时工作将车桥顶起，液压系统接触地面较软，可能是沙土、淤泥等，无法提供良好支撑，驱动系统工作使液压系统做出摆动，以找寻符合支撑
条件的地面，再通过液压系统有效将车桥顶起，保持液压系统压力的基础上，驱动系统、液压系统及处于正常位置的另一端车轮协同工作将车轮从陷坑中移除，使车辆脱困，主动脱困能力强。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明的整体结构示意图；
37.图2为本发明的立体结构示意图；
38.图3为本发明的液压泵的结构示意图；
39.图4为本发明的电机腔的结构示意图；
40.图5为本发明的驱动电机的结构示意图；
41.图6为本发明的液压系统摆动时的结构示意图。
42.图中标记为：
43.1、车轮；2、车桥；3、第一轴瓦；4、驱动壳体；5、球型支撑头；6、第二轴瓦；7、液压壳体；8、力传感器；9、水平传感器；90、水平传感器二；10、液压缸筒；11、一级活塞杆；12、二级活塞杆；13、螺栓；14、限位销；15、液压泵；16、传动齿；17、油箱；18、驱动齿轮；19、电机腔；20、驱动电机；21、输出轴。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
45.需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
46.如图1至图6所示，一种无人驾驶扫地车车轮辅助脱困装置，设于车桥2上，车桥2两端连接有车轮1，包括固定连接于车桥2上的第一轴瓦3，连接于车桥2上的第二轴瓦6，第二轴瓦6位于第一轴瓦3相邻一侧，第一轴瓦3上设有驱动系统，第二轴瓦6上设有液压系统，驱动系统的输出端机械连接于液压系统的固定端，其中，液压系统在车轮1陷入时工作将车桥2顶起，驱动系统工作使液压系统做出摆动，进一步使车轮1脱困。
47.本发明基于现有的无人驾驶扫地车，无人驾驶扫地车的车桥2两端连接有车轮1，通过设置固定连接于车桥2上的第一轴瓦3，以及连接于车桥2上的第二轴瓦6，第二轴瓦6位
于第一轴瓦3相邻一侧，车桥2两端连接有车轮1，第一轴瓦3上设有驱动系统，第二轴瓦6上设有液压系统，驱动系统的输出端机械连接于液压系统的固定端，无人驾驶扫地车在作业过程中，可能会遇到路面状况较差的路段，路面上过大的坑洼可能使车轮陷入，尤其是在涉水路段，扫地车的车轮陷入会致使前桥或者后桥倾斜，驱动轮强行工作会导致车辆侧翻，从而液压系统在车轮1陷入时工作将车桥2顶起，液压系统接触地面较软，可能是沙土、淤泥等，无法提供良好支撑，驱动系统工作使液压系统做出摆动，以找寻符合支撑条件的地面，再通过液压系统有效将车桥2顶起，保持液压系统压力的基础上，驱动系统、液压系统及处于正常位置的另一端车轮1协同工作将车轮1从陷坑中移除，使车辆脱困，主动脱困能力强。
48.在本发明的实施例中，驱动系统包括有固定连接于第一轴瓦3上的驱动壳体4，驱动壳体4内部的电机腔19中设置有驱动电机20，驱动电机20的输出轴21上连接有驱动齿轮18。
49.在本发明的实施例中，液压系统包括有固定连接于第二轴瓦6上的液压壳体7，液压壳体7内部设有液压泵15、油箱17，液压壳体7的底部依次连接有液压缸筒10、一级活塞杆11、二级活塞杆12，其中，液压泵15一端与油箱17连接，另一端与液压缸筒10连接，用于向液压缸筒10内进油，从而推动一级活塞杆11、二级活塞杆12伸出支撑，逐步将车桥2顶起，顶起到一定程度后，处于正常位置的车轮1可在扫地车电机驱动下向前或向后行驶，从而使车轮1脱困，车辆正常行驶及作业过程中，一级活塞杆11和二级活塞杆12均处于未伸展状态，高于车轮1底部，不会影响车辆的正常行驶。
50.液压壳体7侧端设有传动齿16，传动齿16与驱动齿轮18相啮合连接，从而通过驱动电机20带动驱动齿轮18转动，通过传动齿16传动，以带动液压系统摆动。
51.在本发明的实施例中，二级活塞杆12底部固定连接有球型支撑头5。
52.在本发明的实施例中，球型支撑头5外表面设有多个锥形凸起，球面的设计利于适应多种不规则地面形貌，且锥形凸起能够增大表面摩擦力，防止作业过程中发生滑移。
53.在本发明的实施例中，驱动系统顶端设有水平传感器9，用于采集车桥2的倾角信息，判断车辆是否处于初始设定的水平位置，从而判断车辆是否陷坑，以及在液压系统的工作下是否水平撑起，以脱困回到正常平整路面上，优选的，液压系统顶端平行设有水平传感器二90，用以进一步准确采集车桥2的倾角信息。
54.在本发明的实施例中，液压系统底端设有力传感器8，具体的，力传感器8可设置于二级活塞杆12底部和球型支撑头5之间，用于采集液压系统底端的抵撑受力信息。
55.在本发明的实施例中，液压系统与车桥2之间设有可升降的限位销14，限位销14升起抵接车桥2，用以限位液压系统相对车桥2摆动，避免液压壳体7在液压系统顶起车桥2过程中因受力而出现摆动，而当液压系统需要主动摆动找寻支撑点或当车辆被顶起后，需要移动时，该限位销14主动下降，驱动摆动以进一步辅助脱困。
56.优选的，本发明装置可对称设于车桥2两端，用于多个方位的脱困使用。
57.本发明还提供了一种无人驾驶扫地车车轮辅助脱困装置的使用方法，包括如下步骤：
58.a：无人驾驶扫地车在作业过程中，如遇突发状况导致车轮1陷入且无法主动脱困时，通过液压泵15从油箱17中抽取液压油为二级活塞杆12提供工作压力，二级活塞杆12伸展过程中通过力传感器8采集球型支撑头5的受力信息并做出判断；
59.b：力传感器8采集球型支撑头5的受力信息，具体判断如下：
60.受力为0，表示球型支撑头5并未接触到地面，二级活塞杆12继续伸展；若二级活塞杆12伸展到极限位置，受力依旧为0，保持二级活塞杆12工作压力，液压泵15从油箱17中抽取液压油为一级活塞杆11提供工作压力，直至检测到受力；
61.受力小于预设值时，表明球型支撑头5接触地面较软，可能是沙土、淤泥等，无法提供良好支撑，此时驱动系统工作使液压系统摆动改变位置，找寻符合条件的支撑工作面；预设值依据车身重量自行设定；
62.直至受力达到或大于预设值时，液压系统持续工作，逐步将车桥2顶起；
63.c：通过水平传感器9采集车桥2的倾角信息，判断车辆是否回到初始设定的水平位置，具体判断如下：
64.水平传感器9在液压系统工作过程中持续采集信息，在车桥2达到水平位置前，液压系统继续工作，顶起车桥2，直至水平传感器9采集到车桥2达到水平位置时，液压系统停止工作并保持压力；
65.d：水平传感器9采集到车桥2达到水平位置后，反馈给驱动系统，驱动电机20工作，通过啮合的驱动齿轮18和传动齿16传递扭矩，使液压系统缓慢摆动；液压系统摆动过程中液压泵15继续工作，提供压力；驱动系统、液压系统及处于正常位置的另一端车轮协同工作将车轮1从陷坑中移除，使车辆脱困。
66.在本发明的实施例中，车辆上还可自带导航系统或实时拍摄系统，车轮1陷入时，一并记录破损路面的位置，以及力传感器8、水平传感器9采集到的信息，以此记录破损坑洼处的深度情况，以及若需依靠摆动寻找支撑面，则反应坑洼内的地质环境情况，以便有关部门及时对破损路面进行修补。
67.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
68.本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。