一种模块化全地形交通装置的制作方法

本发明涉及交通领域，特别是涉及一种能够通过不同的模块化组装实现全地形通行的交通装置。

背景技术：

随着机械技术和自动化控制技术的迅猛发展，各种可控或自主运行的交通工具大量涌现，如多轴飞行器(如4/6/8轴飞行器)，多轮驱动车(如月球车)，多自由度爬行机器人(如HEXAPOD产品)。上述交通工具虽然具备一定的行动能力，但是在通行环境上都存在一些缺陷，如：功能上，各交通工具只能在一种工况下工作，如多轴飞行器只能在空中运行，多轮驱动车及爬行机器人只能在地面上运行。在结构上，各交通工具的装配工序复杂，零件化现象严重，需要花费大量的时间、人力进行装配，且装配质量难以得到保证。在控制上，各交通工具的控制单元只能针对自身的运动功能进行控制，通用性差。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种不但能够在空中飞行而且还能够适应多种地形移动的交通装置。

特别地，本发明提供了一种模块化全地形交通装置，包括：

运动单元，包括带有通用快速插口的模块框架，以及安装在所述模块框架中的运动模块，所述运动模块包括针对空中飞行的飞行模块、针对平路行驶的公路模块、以及针对复杂路况行走的丘陵模块；

主控平台，为所述运动单元的快速插口提供匹配的快速接口，包括中心对称的多边形框体，以及安装在所述多边形框体上用于提供动力的动力装置，用于控制连接的所述运动模块工作的主控单元，用于承载负重的承载部；所述快速接口分别设置在所述多边形框体的每个侧边。

进一步地，所述飞行模块为安装在所述模块框架内的螺旋桨；

所述公路模块为安装在所述模块框架内的车轮；

所述丘陵模块为安装在所述模块框架内的机械臂。

进一步地，所述主控单元包括用于存储运行参数及命令的内部存储单元和外部存储模块、确定行动路线的导航模块、接收遥控命令的遥控模块、和调整整体系统运行状态的运动控制器；其中

所述运动控制器根据内置的陀螺仪和运算模块存储的运动参数及运动趋势向所述运动单元输出控制命令；

所述遥控模块用于接收地面站发送的遥控信号，所述遥控信号包括射频信号和/或无线数据；

所述导航模块用于提供当前行动路线，包括内置的定位终端。

进一步地，所述动力装置包括提供电力的电池、以及分别与所述电池连接的与所述快速接口一体的电力输出接口、为所述电池充电的无线充电模块和/或有线充电接口，以及监控所述电池状态的检测模块和控制输出电力分配的电力控制器。

进一步地，在所述主控平台上还设置有为扩展部件预留的备用接口。

进一步地，所述承载部包括用于放置负重的储放仓以及用于悬吊负重的悬挂点。

进一步地，所述主控平台的主控单元识别运动模块的方式如下：

手动切换，利用模式切换开关直接进行相应运动模式的手动切换；

接口切换，针对不同的运动模块在所述模块框架上设置相应的快速插口形式，所述主控单元通过所述模块框架与所述快速接口插接时的区别识别相应的所述运动模块并切换；

自动切换，所述主控单元通过识别所述运动模块不同工作模式时的电气特征进行自动切换。

进一步地，所述快速接口包括机械接口和电气接口，所述机械接口用于主控平台与所述运动模块的物理连接，所述电气接口用于将所述主控平台上的控制命令及电力传递给所述运动模块。

进一步地，所述机械接口的插接方式包括机械式接插固定和电磁式接插固定，所述机械式接插固定为通过螺栓或卡口的方式固定，所述电磁式接插固定是通过电磁力进行连接固定，所述电气接口的连接包括触点式连接和接插件式连接。

进一步地，所述主控平台的底部设置有起落支架。

本发明利用一系列子系统的完整结合构成模块化全地形交通系统，其中所有的子系统均在一个控制系统下协同工作，组成了一个强大的全地形交通系统， 使其具备多功能，全地形，快速拆装等一系列效果。本发明通过可以快速拆装的模块组合，构成针对不同环境下的移动工具，使一个设备在控制系统的控制下能够同时具备飞行和陆地行驶的功能，改变了现有同类产品功能单一的问题。本发明通过预留接口还能够为后续扩展提供支持。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的交通装置的结构示意图；

图2是图1中主控平台的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的飞机模块结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的公路模块结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的丘陵模块结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的交通装置工作过程流程图；

图中：10-主控平台、11-框体、12-动力装置、13-承载部、14-快速接口、15-电气接口、16-机械接口17-接插件式、18-触点式、19-起落支架、20-运动单元、21-飞行模块、22-公路模块、23-丘陵模块、24-螺旋浆、25-车轮、26-机械臂、27-快速插口、28-模块框架。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明实施例的模块化全地形交通装置一般性地包括提供移动能力的运动单元20和作为控制中枢的主控平台10。该运动单元20包括带有通用快速插口27的模块框架28，以及安装在模块框架28中的运动模块，该运动模块包括针对空中飞行的飞行模块21、针对平路行驶的公路模块22以及针对复杂路况行走的丘陵模块23。模块框架28用于为各模块提供安装基座，模块框架28的外形一致。该主控平台10为运动单元20的快速插口27提供匹配的快速接口14，包括中心对称的多边形框体11，以及安装在框体11上用于提供动力的动力装置12，用于控制连接的运动模块工作的主控单元，用于承载负重的承载部13；快速接口14分别设置在框体11的每个侧边处。

本实施例中的多边形框体为八边对称的结构，可以最多同时插接8个运动模块，具体使用时，可以按对称的方式插接两个或四个或六个或八个运动模块。在其它的实施例中该多边形框体还可以是四边形、六边形、十六边形等。

在需要飞行时，主控平台10可以通过快速接口14插接适于空中飞行的飞行模块21。当需要在道路上行驶时，则主控平台10可以通过快速接口14插接 适合马路行驶的公路模块22，当需要穿越障碍地形时，则主控平台10可以通过快速接口14插接适应全地形通行的丘陵模块23。

本实施例虽然限定了同时仅在主控平台10上安装一种运动模块的方式，但在其它的实施例中也可以同时在主控平台10上同时安装二至三种运动模块。

本实施例中的飞行模块21可以为安装在模块框架28内的螺旋桨24或旋翼，以及相应的电机、减速器和电机调整器等驱动部件，其通过螺旋桨24带动主控平台10升空并实现飞行。该公路模块22可以为安装在模块框架28内的车轮25或履带机构，同时该模块框架28内还可以安装减速机、电机和电机驱动器等驱动部件，具体的电机可以是轮毂电机或轮边电机等整体驱动设备。该丘陵模块23可以为安装在模块框架28内的机械臂26(或机械足)，以及传动机构、电机和电机调速器等驱动部件。各运动模块中可以分别包括独立的电机及减速系统或传动系统，以在接收主控平台10的动力输出后能够正常工作。

此外，本实施例中的动力装置可以采用现有的任意一种动力模式，如内燃机、燃料电池、超级电容。

进一步地，在本发明的一个实施例中，该主控单元可以包括用于存储运动数据的内部和/或外部存储模块，确定设备行动路线的导航模块，和用于接收地面遥控命令的遥控模块、以及根据运动数据或控制信息调整主控平台10当前运行状态的运动控制器；其中，运动控制器根据安装在主控平台10内的陀螺仪及运算模块存储的运动参数和运动趋势信息向运动单元20输出控制命令，主控单元具备运动姿态计算能力，可通过存储的算法向运动单元20输出控制信号，从而控制各个运动模块的运动状态，具体的算法与设备当前的运动模式与所控制的运动模块密切相关，针对不同运动模块的算法可以预先储存在主控单元中或从外部存储模块读取。遥控模块用于接收地面站发送的遥控信号，该遥控信号包括射频信号和/或无线网络信号或网络数据。而导航模块用于提供当前行动路线，包括内置的定位终端，如GPS或北斗系统。

进一步地，该主控平台10的主控单元识别运动模块的方式包括：

手动切换，利用模式切换开关直接进行相应运动模式的手动切换，如直接切换至飞行模式，切换后主控单元直接将当前运动姿势的算法切换为飞行模式的运动控制算法。

接口切换，针对不同的运动模块在模块框架28上设置相应的快速插口形式，主控单元通过模块框架28与快速插口插接时的区别识别相应的运动模块并切换至与其对应的运动姿势算法，如：当不同的运动模块的快速插口插入主控平 台的快速接口时，主控平台根据激活的不同卡销位置切换至相应运动控制算法。

自动切换，主控单元通过识别运动模块不同工作模式下的电气特征来确认相应的运动模块，并自动切换至相应的运动控制算法。

此外，还可以在不同运动模块上加装不同的RFID芯片，RFID的识别器则安装在主控单元上，不同的RFID识别码代表着不同的运动模块，主控单元在读取已安装好的运动模块的RFID识别码后决定正确的运动算法。

进一步地，在本发明的一个实施例中，该动力装置12可以包括提供电力的电池、以及分别与电池连接的与快速接口一体的电力输出接口、为电池充电的无线充电模块和/或有线充电接口，以及监控电池状态的检测模块和控制输出电力分配的电力控制器。其中的无线充电模块可以通过靠近无线充电基站的方式快速为电池充电。该检测模块和电力控制器可以根据实际负载控制电力的输出，同时监控电力储备情况，并将检测信息发送至主控单元，主控单元根据预定的条件采取相应的处理措施。

进一步地，为提高设备的适应性，可以在主控平台10上设置为扩展部件预留的备用接口，包括配置接口和为扩展部件供电的供电接口。

进一步地，为提高设备的利用率，该承载部13可以包括用于放置负重的储放仓以及用于悬吊负重的悬挂点。储放仓和悬挂点的设置需要考虑整个设备的平衡。具体的负重可以是需要运送的货物，如硬质箱体，网兜，当单台设备不足以承载一个大型物品时，可以使用多台设备分散载荷，通过悬挂点来协同运输。

进一步地，在本发明的一个实施例中，该快速接口14可以包括机械接口16和电气接口15，该机械接口16可以用于主控平台10与运动模块的连接，该电气接口15可以用于将主控平台10上的控制命令及电力传递给运动模块。本实施例中，运动单元20的快速插口27和主控平台10的快速接口14可以是一对相互匹配的组合型接口，其中每一接口都分为两部分，该机械接口16可使主控平台10与运动单元20能够快速、稳定、牢靠的固定在一起，同时还可以通过机械的方式将运动单元20的类型信息反馈给主控单元。该电气接口15可以将主控单元的控制信息和电能传递给运动单元20的具体运动模块。

进一步地，在前述实施例中，该机械接口16的插接方式还可以分为机械式接插固定和电磁式接插固定，其中，机械式接插固定为通过螺栓或卡口的方式固定，安装固定速度较慢，适用于对设备结构牢固度要求较高的情况，如大载荷或环境较严苛的使用工况下；电磁式接插固定是通过电磁力进行连接固定， 其通过电磁力进行连接固定，安装速度快，适合于对设备安装有一定速度要求的工况下，但载荷要求不能过高且工作环境较为理想。

该电气接口15可以分为触点式18连接方式和接插件式17连接方式，前者的安装速度快，但防水型和可靠性偏低；后者的安装速度偏慢，但使用工况更为广泛。

进一步地，在本发明的一个实施例中，该主控平台10的底部可以设置起落支架19。具体的起落支架可以是收放式的，以避免影响设备陆地行驶。

如图6所示，其示出了本发明的模块化全地形交通装置的工作过程示意，其中涉及的各部件的工作流程前面已经详细说明，这里不在重复。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。