一种车辆阵列的制作方法

本实用新型属于农业机械领域，具体涉及一种由多个车辆单体组成的车辆阵列。

背景技术：

车辆作为农业生产的主要动力机械，比如运送货物的小车、沙漠中的拖拉机等。目前传统的车辆一般为四轮驱动，且采用组合式结构的变速箱，四轮驱动与变速箱的组合结构使得其体积大、重量重，灵活度低。

而且一个车辆单体的负载能力有限，比如货运车辆，车辆单体搬运大规模货物的效率较低，多辆车辆搬运货物时，如果不对小车的运动队列及行进路径进行规划，可能导致小车的碰撞冲突，进而影响货物运输的质量和效率。再比如作为牵引动力的拖拉机，单个拖拉机无法牵引大型的浇水车、播种车或收割车等农机设备，多个拖拉机单体一起牵引一个大型农机设备时，难以保持运动路线的一致性，而且受力不均衡，机械效率低下。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种车辆阵列，该车辆阵列由多个车辆单体级联而成。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种车辆阵列，包括多个车辆单体，车辆单体包括车架、离车架边缘有一定距离的至少一个车轮、驱动车轮转动以使车架运动的驱动机构、以及为驱动机构提供能量的动力源；车辆单体与车辆单体之间可拆卸连接，多个车辆单体横向，或者横向和纵向级联成车辆阵列；

车辆单体上均设有主控制器，图像采集器和/或距离传感器，图像采集器、距离传感器的输出端分别与主控制器的对应输入端连接。

上述技术方案，将多个车辆单体级联成车辆阵列，车辆阵列相比车辆单体负载能力更大，可运输重量和体积更大的货物。设置图像采集器后，将多个车辆单体级联的过程中，可根据采集的图像更快速且准确的使两个车辆单体对位。将车辆阵列的多个车辆单体分离时，距离传感器用于检测相邻两个车辆单体之间的距离，当其距离在设定值时，线圈断电，每个车辆单体各自运行，节约电能。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，车辆单体与车辆单体之间通过磁吸的方式可拆卸连接。磁吸的方式，拆卸方便，快捷。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，车辆单体上均设有永磁铁，相连的车辆单体的至少一方的永磁铁上缠绕有线圈；通过控制线圈的通电与断电，车辆单体之间实现可拆卸连接；线圈断电时，相邻的车辆单体的永磁体能够吸合；线圈通电时，相邻的车辆单体的永磁铁能够分开。

由此将多个车辆单体级联在一起时，无需给线圈通电，节约了电能。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，运行时，车架维持平衡，车架至少具有如下特征之一：

一、车架为轴对称且中心对称的结构；

二、车架直接或间接连接有平衡机构。

上述技术方案中，车架为轴对称且中心对称的结构，使得该车辆单体的平衡性更好，在平面上不会倾倒；设置平衡机构，使得该车辆单体在沙漠中也不会倾倒。该车辆单体设置至少一个车轮，车轮数量为一个或两个时也可工作，运动灵活度高。

在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括设置于车架上的车壳，车壳一部分的形状与车壳的另一部分的形状可贴合。由此能更好的将多个车辆单体级联在一起。

在本实用新型的一种优选实施方式中，俯视车辆单体，车壳的外周呈n边形结构，n为整数且n>2。

在本实用新型的一种优选实施方式中，车壳的外周呈六边形，该六边形前后对称且左右对称，该六边形的前后长度小于其左右宽度；该六边形中相对的两个尖部分别为车辆单体的前部和后部。使得该车辆单体的长度小于其宽度，使得其稳定性更好。

在本实用新型的一种优选实施方式中，车架上固接有电池支架，动力源包括安装在电池支架上的电池组；

和/或车轮的数量为两个，车轮中空设置且由两个子车轮组成，驱动机构包括设置在车轮内部的驱动两个子车轮同步转动的驱动电机，两个车轮各由一个驱动电机驱动，为第一驱动电机和第二驱动电机。

动力源采用电池组，相比传统的燃油车辆，更环保、噪音、振动小。车轮数量为两个，相比三个、四个车轮，其体积更小，灵活性更高；而且两个车轮各由一个驱动电机驱动，结构简单，转弯灵活度高。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，电池组位于两个车轮之间，电池组的重心位于车轮转动中心的下方。中心位于转动中心的下方，使该车辆单体的稳定性更好。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，电池组的下表面至地面的距离大于20cm。便于该车辆单体能够顺利通过植物插条的顶部。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，车轮的两个子车轮通过转轴连接在一起，驱动电机的输出轴连接有减速器，减速器的输出轴与转轴同轴固接，平衡机构与转轴转动连接，车架与平衡机构固接，由平衡机构调节平衡。相比双输出轴的驱动电机，两个子车轮通过转轴连接在一起，使驱动电机的输出轴仅一根即可，结构更简单。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，还包括第一电机控制器和第二电机控制器；

第一电机控制器控制第一驱动电机的启、停以及转速，电池组、第一电机控制器和第一驱动电机顺序电连续；

第二电机控制器控制第二驱动电机启、停以及转速，电池组、第二电机控制器和第二驱动电机顺序电连续。

设置第一电机控制器和第二电机控制器后，两个驱动电机由相应的电机控制器控制，各控制之间互不干涉，可实现输出大扭矩或小扭矩等不同需求。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，还包括信号收发设备，信号收发设备的信号传输端与主控制器的信号收发端相连。由此便于获知车辆单体的位置信息。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为实施例一的车辆阵列的排列图一。

图2为实施例一的车辆单体组成车辆阵列的过程示意图。

图3为实施例一的车辆阵列的排列图二。

图4为实施例一的车辆阵列的排列图三。

图5为实施例一的车辆阵列的排列图四。

图6为实施例一的车辆阵列的排列图五。

图7为实施例一的车辆阵列的排列图六。

图8为实施例一的车辆阵列的排列图七。

图9为实施例一的车辆阵列的排列图八。

图10为实施例一的车辆阵列的排列图九。

图11是实施例二的车辆单体的俯视示意图。

图12是图11中的a-a剖视示意图。

图13是图12中的b-b剖视示意图。

图14是图12中的c-c剖视示意图。

图15是图11中的d向视图。

说明书附图中的附图标记包括：车辆单体10、车壳1、车架11、挂接件12、动力源2、电池支架21、电池组22、车轮3、子车轮31、第一驱动电机321、第二驱动电机322、主动齿轮33、从动齿轮34、转轴35、平衡机构4、连接架41、连接块42、电机支架43、信号收发设备5、图像采集器61、距离传感器62、永磁铁63。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

本实施例提供一种车辆阵列，如图1-10所示，其包括多个车辆单体10，车辆单体10与车辆单体10之间可拆卸连接，多个车辆单体10横向和/或纵向级联成车辆阵列。车辆单体的结构可以为下述实施例二中的车辆单体。

多个车辆单体10级联成车辆阵列，车辆阵列相比车辆单体负载能力更大，可运输重量和体积更大的货物。

一种实施方式中，如图1所示，车辆单体10的外形为六边形，车辆阵列由多个车辆单体10横向和纵向级联而成，整体呈正立的三角形，比如第一排设一个车辆单体10，第二排设两个车辆单体10，第三排设三个车辆单体10，第四排设四个车辆单体10，以此类推……，后一排车辆单体10的前部与前一排车辆单体10的后部贴合，同一排相邻车辆单体10的侧部贴合。图1中的上端为车辆阵列的前部，图1中的下端为车辆阵列的尾部，农机设备通过连接绳或连接网与最下端的四个车辆单体10上的挂接件12连接。

具体地，车辆单体10与车辆单体10之间可以通过磁吸的方式可拆卸连接，如图2所示，比如在每个车辆单体10前端的两侧和后端的两侧均设置永磁铁63，后端的两个永磁铁63上缠绕有线圈，线圈产生的磁力与其所缠绕的永磁铁的磁力相反，永磁铁63可突出车壳1外，也可与车壳1齐平。线圈断电时，线圈不产生磁力，相邻的车辆单体10的永磁铁63能够吸合，从而使车辆单体10互相固接在一起，不耗费电能；线圈通电时，线圈产生与永磁铁相反的磁力，车辆单体10之间的吸引力变小或消失，使车辆单体10互相能够分开。

车壳1为选择性设置，当不设置车壳1时，可使车架11的外形为六边形，两个车轮3均位于车架11内，多个车辆单体10也可级联为车辆阵列。

一种优选的实施方式中，如图2所示，车辆单体10上均设有主控制器，图像采集器61和/或距离传感器62，图像采集器61和距离传感器62的输出端分别与主控制器的对应输入端连接；图像采集器61的数量可以为多个，距离传感器62为两个，分别设在车辆单体10前端的两侧。图像采集器61可以为北京赛尼克斯数码科技有限公司的wcc-301a型车载摄像仪；距离传感器62可以为sick(施克)的dt60-p11b型距离传感器。

图像采集器61采集图像后将图像传送至主控制器，主控制器向第一电机控制器和第二电机控制器发出相应的控制指令，第一电机控制器和第二电机控制器根据主控制器的控制指令控制驱动电机的转速，从而调整车辆单体10的位置，使后一排车辆单体10能够快速的与前一排车辆单体10对位，具体控制方法可采用cn109062205a中公开的根据摄像头所获得的图像来控制车辆转速的方法。也可以采用cn201711280604.6中公开的方案识别车辆间的磁性连接区域。

如图2所示，后一车辆单体10继续前进，与前一车辆单体10后端的右侧贴合并对齐，前、后两个车辆单体上的永磁铁63吸合，使后一车辆单体10与前一车辆单体10固接在一起。

当车辆单体10分离时，电磁铁63上的线圈通电，距离传感器62检测前后两辆车辆单体10的距离，当其距离在设定值时，比如大于1m，则主控制器使线圈断电，每个车辆单体10各自运行，节省了电能。

当然车辆阵列也可为横向的一排、纵向的一列、阵列形或其他形状的阵列。实际中，也可将六边形作适当变形，比如车辆单体10前端的两侧向外突出，后端的两侧向内凹陷，则形成图3所示的车辆阵列。

另一种实施方式中，车辆单体10的外形为三角形时，车辆阵列可如图4所示，其整体外形呈正立的三角形，此时可在车辆单体10的两侧及后端设永磁铁63，后端的永磁铁上绕线圈。倒立三角形的车辆单体10，可通过改变其驱动电机输出轴的转动方向，使之与正立三角形的车辆单体10同步前进、后退、转弯等。本实施方式中的车辆阵列也可为横向的一排、纵向的一列、阵列形或其他形状的阵列。

另一种实施方式中，车辆单体为四边形时，比如长方形，车辆阵列的排列方式可为图5、图6所示，为图8所示时，可在车辆单体10的前端面一左一右各设一永磁铁63，在车辆单体10的后端面一左一右也各设一永磁铁63，线圈位于后端面的两个永磁铁63上；为图6所示时，可在车辆单体10的前后左右四个端面各设一永磁铁63，线圈位于后端面和右端面的永磁铁63上。车辆单体10为菱形时，车辆阵列的排列方式可为图7所示，此时可在车辆单体10前端的两侧、后端的两侧各设一永磁铁63，线圈位于后端两侧的永磁铁63上。本实施方式中的车辆阵列也可为横向的一排、纵向的一列、阵列形或其他形状的阵列。

另一种实施方式中，车辆单体为五边形时，车辆阵列的排列方式可为图8所示；车辆单体为七边形时，车辆阵列的排列方式可为图9所示；车辆单体为八边形时，车辆阵列的排列方式可为图10所示；上述三种情况，均可在车辆单体10前端的两侧、后端的两侧各设一永磁铁63，线圈位于后端的两侧的永磁铁63上。其他形状的车辆单体10组成的车辆阵列，与上述类似，在此不再赘述。

实施例二

本实施例提供了一种车辆单体，如图11-15所示，在本实用新型的一种优选实施方式中，其包括车架11、位于车架11下方的至少一个车轮3、驱动车轮3转动的驱动机构、以及为驱动机构提供能量的动力源2；运行时，车架11维持平衡，车架11至少具有如下特征之一：一、车架11为轴对称且中心对称的结构；二、车架11直接或间接连接有平衡机构4。

优选车架11采用方钢焊接成，车架11上固接有车壳1，车壳1一部分的形状与车壳1的另一部分的形状可贴合，如图1所示，俯视该车辆单体，车壳1的外周呈六边形结构，该六边形中相对的上、下两个尖部分别为车辆单体的前部和后部，该六边形前后(图1中的上下)对称且左右对称，该六边形的前后长度(图1中的上下)小于其左右宽度。

车壳1的外周也可为其他形状，比如三角形、四边形(如方形、菱形、梯形等)、五边形、七边形、八边形等。

如图11、14、15所示，车壳1的后部设有挂接件12，挂接件12用于与浇水车、播种车或收割车等农机设备连接，使车辆单体能够牵引农机设备运动。

本实用新型的另一种优选实施方式中，动力源2包括安装在电池支架21上的电池组22，电池组22上具有充电、放电接口，实施例一中的主控制器、永磁体上的线圈均与电池组22连接。电池组22可以为蓄电池组，也可以为燃料电池组等，还可以在车壳1上设置太阳能电池板，由太阳能电池板向蓄电池组充电。电池支架21与车架11或车壳1固接，本实施例的图12中电池支架21与车壳1固接。当然动力源2也可采用传统的燃油发电机，由其为该车辆单体提供电能。

本实用新型的另一种优选实施方式中，电池组22位于两个车轮3之间，电池组22的重心位于车轮3转动中心的下方，由此利于该车辆单体的平衡。使用该车辆单体10牵引浇水车运行，对栽种在沙漠中的植物插条浇水时，如植物插条伸出地面的高度为10-20cm，此时电池组22的下表面至地面的距离h应大于20cm，便于该车辆单体能够顺利通过植物插条的顶部。

本实施方式以车轮3的数量为两个进行说明，车轮3的数量为一个时，其位于车架11的中心，车轮3的数量为三个时，其排列方式与现有技术中的三轮车相同，车轮3的数量为四个时，其排列方式与现有技术中的四轮车相同。

如图11-图13所示，两个车轮3分别设在该车辆单体的左右两侧，且位于车壳1内部，车轮3中空设置且由两个子车轮31组成。驱动机构设置在车轮3内部，其包括驱动两个子车轮31同步转动的驱动电机，驱动电机为变频电机，两个车轮3各由一个驱动电机驱动，为第一驱动电机321和第二驱动电机322。一个车轮3的两个子车轮31通过转轴35连接在一起，驱动电机的输出轴连接有减速器，减速器包括与驱动电机的输出轴同轴连接的主动齿轮33，主动齿轮33啮合有从动齿轮34，从动齿轮34套设并同轴固接在转轴35上，由此通过一个驱动电机使一个车轮3的两个子车轮31同步转动。

当然驱动机构也可为其他结构，比如驱动电机的输出轴为两个，两个输出轴分别与两个子车轮31同轴固接，输出轴与子车轮31之间也可设置减速器。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，如图12-14所示，每个车轮3中均设有一个与转轴35连接的平衡机构4，平衡机构4可相对转轴35转动。平衡机构4包括平衡电机、以及与平衡电机的输出轴固接的吊锤，平衡机构4还包括陀螺仪，加速度计或电子罗盘等传感器，用于检测车辆单体的姿态信息，传感器向主控制器输出车架11的姿态信息，主控制器向平衡电机输出控制信号，动态调整车辆单体的平衡状态，实现自平衡功能。当然也可采用现有技术中的其他保持车身自平衡的其他平衡装置，如cn108107898a中公开的平衡技术。

平衡机构4的前后两端分别固接有弧形的连接架41，连接架41的下端固接有连接块42，连接块42与车架11固接，连接块42上还固接有与驱动电机固接的电机支架43。

平衡机构4由转轴35支撑，平衡机构4带动车架11以及与车架11直接、间接固接的零部件一起前、后摆动，由此调节该车辆单体10的平衡。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，该车辆单体还包括第一电机控制器和第二电机控制器；第一电机控制器控制第一驱动电机321的启、停以及转速，具体可以使第一电机控制器连接第一继电器的线圈输入回路，第一继电器输出回路的一端与电池组22的电源端连接，第一继电器输出回路的另一端与第一驱动电机321连续；第二电机控制器控制第二驱动电机322启、停以及转速，具体可以使第二电机控制器连接第二继电器的线圈输入回路，第二继电器输出回路的一端与电池组22的电源端连接，第二继电器输出回路的另一端与第二驱动电机321连续。具体控制驱动电机的转速的方法采用现有技术，例如在电机的激磁回路中串接可变电阻，具体连接方式和控制方式采用现有技术，在此不作赘述。

如图14和图15所示，在本实用新型的另一种优选实施方式中，该车辆单体还包括信号收发设备5，信号收发设备5的信号传输端与主控制器的信号收发端相连，主控制器的电机控制端还与第一电机控制器、第二电机控制器电连接。信号收发设备5可以为小型雷达，其用于定位，便于获知车辆单体的位置信息。

可以采用智能方式控制车辆单体的工作：例如主控制器接收车辆单体的运动信号和工作信号，主控制器向第一电机控制器和第二电机控制器发出相应的电机运行指令，第一电机控制器和第二电机控制器根据主控制器的控制指令对两个驱动电机的转速、转动方向进行控制。

第一驱动电机321和第二驱动电机322将电能转化为机械能，车辆单体直线前进运动时，左右两个车轮3的转速和转动方向相同；左转弯时，右侧车轮3的转速大于左侧车轮3的转速；右转弯时，左侧车轮3的转速大于右侧车轮3的转速；直线倒退时，两个车轮3反向且同转速转动。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。