一种用于搭载设备的主体骨架的制作方法

本实用新型涉及无人车/无人机技术领域，特别涉及一种骨架结构。

背景技术：

自动驾驶研究最早兴起于军事领域，随着计算机技术、信息技术和智能控制技术的不断成熟发展，使得无人驾驶的研究及应用迸发出前所未有的活力，传统汽车行业也正经历着百年未有的技术和产业变革。无人驾驶研究团队技术背景多样化，传统的研究方法一般都是基于有人驾驶汽车的改制，改制周期漫长且成本高昂；安全员和测试人员都在车内进行调试工作，安全事故频发。

面向量产的自动驾驶汽车必须对车辆的传统执行机构进行电子化改造，升级为具有外部控制协议接口的线控执行部件系统，主要包括线控油门、线控转向和线控制动。自动驾驶技术公司需要在样车的基础上，增加传感器、计算硬件等配置，形成自己的感知、定位、决策、控制算法。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：为避免对传统车的改造，同时方便搭载设备的拆装或更换，提供一种用于搭载设备的主体骨架。

本实用新型的技术方案是：一种用于搭载设备的主体骨架，主体骨架为空腔结构，包括：矩形底框、矩形顶框；矩形底框与矩形顶框的中部通过支撑梁连接；矩形底框与矩形顶框的前侧通过前框连接；矩形底框与矩形顶框的后侧通过后框连接。

在上述方案的基础上，进一步的，由于需要在主体骨架的顶部架设感知设备，故在矩形顶框内设有十字形加强梁，用于对矩形顶框做结构加强。

在上述方案的基础上，进一步的，矩形顶框在长度方向上短于矩形底框；前框与后框均为折角结构，下部为与矩形底框连接的竖直框架，上部为与矩形顶框连接的倾斜框架。

上述方案中，具体的，支撑梁的数量为四根，四根支撑梁对称布置在矩形底框、矩形顶框之间，并通过横向撑杆与相靠近的前框、后框连接。

主体骨架搭载于无人车的底盘上，或者，主体骨架搭载于无人机的舱体上；主体骨架前后方向、左右方向对称，整体结构规则，有利于使重心位于中部。

主体骨架用于搭载测量设备，并根据作业需求搭载作业工具。测量设备包括：差分rtk或gps、惯性测量单元、整车控制器、毫米波雷达、激光雷达、摄像头等无人驾驶研究常用传感器。测量设备的具体安装方式为：

矩形顶框上设有用于安装激光雷达的激光雷达支架和用于安装差分rtk或gps的天线固定支架；其中，激光雷达支架安装于十字形加强梁的中心处；天线固定支架的数量有两个，分别设置在矩形顶框的前后梁上。当选用差分rtk时，前后天线固定支架上各设置一个差分rtk，前为副天线，后为主天线，两者配合使用，用于卫星通讯实现差分定位，实现行驶过程中位置的精准定位，为自动驾驶提供位置信息。

上述方案中，具体的，激光雷达支架包括：骨架、调节板、顶板、支脚；骨架安装在十字形加强梁的中心处，支脚倾斜的安装在十字形加强梁上，对骨架进行支撑；调节板上设有不同高度的螺纹孔，调节板与骨架固定连接，安装时通过选取不同的螺纹孔可调节调节板与骨架的相对高度；顶板安装在调节板上，用于固定激光雷达。激光雷达用于扫描探测路面上尺寸较大的障碍物，由于激光雷达的探测距离相对较短，而且容易受到天气影响，故通过激光雷达支架设置在矩形顶框的较高处，可以避开主体骨架和周围环境中的干扰物，有利于及时感知障碍，并可获得高精度且较大的信息，还可以避免四处磕碰，间接保护了激光雷达。

摄像头用于在无人车前进过程中获取路况、行人或障碍物的图像，因此在前框设有摄像头安装槽。在摄像头安装槽内设有摄像头安装结构。

较优的，摄像头安装结构能够令摄像头实现左右及上下摆动，且能够令摄像头在摄像头安装槽内横向滑动。

摄像头安装结构具体包括：双自由度云台及带滑轨的横梁；双自由度云台包括：用于固定摄像头的顶座、用于与横梁滑轨配合的滑块、以及转台；转台通过竖直转轴与滑块活动连接；顶座通过横向转轴与转台活动连接；横梁安装于摄像头安装槽内。

毫米波雷达的探测距离远，且抗干扰能力强，设置在位置较低处可以及时感知到前方障碍，方便行车变道，紧急制动、调整速度，并能检测盲点，保证了行车安全。故在前框设有毫米波雷达安装座，且毫米波雷达安装座位于摄像头安装槽的下方。

整车控制器、无线接收器以及惯性测量单元均位于主体骨架的空腔结构的底部，避免整个主体骨架的重心过高导致行驶不稳。整车控制器、无线接收器以及惯性测量单元可通过连接件与主体骨架连接，也可固定安装在无人车的底盘或无人机的舱体上。

在上述方案的基础上，进一步的，为方便工程师对无人车/无人机进行调控，在后框上部的倾斜框架内设置显示器支架；显示器设置在主体后框的较高位置，且显示屏倾斜布置，方便操控者观察、读取屏幕，人机交互。

有益效果：本实用新型提供的主体骨架搭载于无人车的底盘或无人机的舱体上，主体骨架上提供了搭载设备的接口集成布置了测量设备，避免了对传统车/飞行器的改造，同时也方便了搭载设备的拆装或更换。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为本实用新型中激光雷达支架的结构示意图；

图4为本实用新型中摄像头安装结构的结构示意图；

图5为搭载测量设备的本实用新型搭载安装于无人车时的结构示意图。

图中：1-矩形底框、2-矩形顶框、21-天线固定支架、3-支撑梁、4-前框、41-摄像头安装槽、42-摄像头安装结构、421-横梁、422-顶座、423-滑块、424-转台、43-毫米波雷达安装座、3-毫米波雷达安装座、5-后框、51-显示器支架、6-十字形加强梁、7-激光雷达支架、71-骨架、72-调节板、73-顶板、74-支脚、8-横向撑杆、9-整车控制器、10-无线接收器、11-摄像头、12-差分rtk、13-毫米波雷达、14-激光雷达、16-惯性测量单元、17-显示器。

具体实施方式

实施例1，参见附图1、2，一种用于搭载设备的主体骨架，主体骨架为空腔结构，包括：矩形底框1、矩形顶框2；矩形底框1与矩形顶框2的中部通过支撑梁3连接；矩形底框1与矩形顶框2的前侧通过前框4连接；矩形底框1与矩形顶框2的后侧通过后框5连接。

较优的，在矩形顶框2内设有十字形加强梁6，用于对矩形顶框2做结构加强。

本例中，矩形顶框2在长度方向上短于矩形底框1；前框4与后框5均为折角结构，下部为与矩形底框1连接的竖直框架，上部为与矩形顶框2连接的倾斜框架。

支撑梁3的数量为四根，四根支撑梁3对称布置在矩形底框1、矩形顶框2之间，并通过横向撑杆8与相靠近的前框4、后框5连接。

主体骨架前后方向、左右方向对称，整体结构规则，有利于使重心位于中部。

参见附图5，本例中，主体骨架安装在无人车的底盘上，主体骨架上搭载用于自动驾驶的测量设备。测量设备包括：差分rtk12或gps、惯性测量单元16、整车控制器9、毫米波雷达13、激光雷达14、摄像头11等无人驾驶研究常用传感器。同时，主体骨架也可根据作业需求搭载作业工具。

矩形顶框2上设有用于安装激光雷达14的激光雷达支架7和用于安装差分rtk12或gps的天线固定支架21。

激光雷达支架7安装于十字形加强梁6的中心处。激光雷达14用于扫描探测路面上尺寸较大的障碍物，由于激光雷达14的探测距离相对较短，而且容易受到天气影响，故通过激光雷达支架7设置在矩形顶框2的较高处，可以避开主体骨架和周围环境中的干扰物，有利于及时感知障碍，并可获得高精度且较大的信息，还可以避免四处磕碰，间接保护了激光雷达14。

天线固定支架21的数量有两个，分别设置在矩形顶框2的前后梁上。当选用差分rtk12时，前后天线固定支架21上各设置一个差分rtk12，前为副天线，后为主天线，两者配合使用，用于卫星通讯实现差分定位，实现行驶过程中位置的精准定位，为自动驾驶提供位置信息。

在前框4设有摄像头安装槽41。在摄像头安装槽41内设有摄像头安装结构42。摄像头11安装在摄像头安装结构42上，在无人车前进过程中获取路况、行人或障碍物的图像。

前框4上还设有毫米波雷达安装座43，毫米波雷达安装座43位于摄像头安装槽41的下方。毫米波雷达安装座43内安装毫米波雷达13，毫米波雷达13的探测距离远，且抗干扰能力强，设置在位置较低处可以及时感知到前方障碍，方便行车变道，紧急制动、调整速度，并能检测盲点，保证了行车安全。

整车控制器9、无线接收器10以及惯性测量单元16均位于主体骨架的空腔结构的底部，避免整个主体骨架的重心过高导致行驶不稳。本例中，整车控制器9、无线接收器10以及惯性测量单元16直接固定与无人车的底盘上。

为方便工程师对无人车/无人机进行调控，在后框5上部的倾斜框架内设置显示器支架51；显示器17设置在主体后框5的较高位置，且显示屏倾斜布置，方便操控者观察、读取屏幕，人机交互。

实施例2，在实施例1的基础上，对激光雷达支架7的结构做具体限定：

参见附图3，激光雷达支架7包括：骨架71、调节板72、顶板73、支脚74；骨架71安装在十字形加强梁6的中心处，支脚74倾斜的安装在十字形加强梁6上，对骨架71进行支撑；调节板72上设有不同高度的螺纹孔，调节板72与骨架71固定连接，安装时通过选取不同的螺纹孔可调节调节板72与骨架71的相对高度；顶板73安装在调节板72上，用于固定激光雷达14。

实施例3，在实施例1或2的基础上，对摄像头安装结构42的结构做进一步的限定：

摄像头安装结构42能够令摄像头11实现左右及上下摆动，且能够令摄像头11在摄像头安装槽41内横向滑动。

参见附图4，摄像头安装结构42具体包括：双自由度云台及带滑轨的横梁421；双自由度云台包括：用于固定摄像头11的顶座422、用于与横梁421滑轨配合的滑块423、以及转台424；转台424通过竖直转轴与滑块423活动连接；顶座422通过横向转轴与转台424活动连接；横梁421安装于摄像头安装槽41内。

本例中，共设置3个摄像头11，3个摄像头11均通过双自由度云台安装在滑轨的横梁421上。利用双自由度云台调节摄像头11的成像范围，调试到最佳位置后可进行锁定。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。