专利名称：一种轮履两用的电动救灾小车的制作方法
技术领域：
本实用新型属于救灾小车技术领域。具体涉及一种轮履两用的电动救灾小车。
背景技术：
救灾现场由于环境危险和地形复杂，其有关物资、器械的运输多由人力实现，这样不仅增加了救灾人员的劳动强度；且易造成人员的伤亡，极大降低了救灾效率。在一些救灾现场虽有较为成熟的高集成、高智能的机器人，在很大程度上降低了救灾人员的危险程度，提高了救灾效率，但从使用情况来看还存在一些缺点一、为了增强越障能力，机器人的行走系统一般为履带设计，不仅影响其运动速度，且不适合较长距离移动，救灾效率不高；二、价格昂贵、结构复杂、维修保养要求高，不利于推广应用。一种消防用气动遥控车(ZL 201020111766.4)采用气动马达驱动，其运动速度慢，且不能快速适应现场环境和收集现场信息，不利于消防人员迅速采取措施，工作效率有待提高。
发明内容本实用新型旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种具有在危险复杂环下通过能力、现场环境实时显示和远程遥控的轮履两用的电动救灾小车。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是该电动救灾小车包括车架、轮式系统、履带驱动系统和控制系统。车架由上层车架、中层车架、下层车架和4根角钢组成。中层车架的四角分别固定在4根角钢的中部，上层车架和下层车架对应的固定在4根角钢上端和下端，上层车架、中层车架和下层车架相互平行，上层车架、中层车架和下层车架的中心线在同一铅垂面。上层车架的结构是中心线两侧各设有三根长度相等的纵向钢梁I，六根纵向钢梁I与中心线平行，靠近中心线两侧的纵向钢梁I间的后部固定有两根横向钢梁IV，六根纵向钢梁I的两端与两根横向钢梁I对应固定联接。中层车架的结构是两根横向钢梁II的中部固定有两根纵向钢梁II，两根纵向钢梁II与中心线平行，两根纵向钢梁II对称地位于中心线两侧。下层车架的结构是中心线两侧各设有两根纵向钢梁III，四根纵向钢梁III与中心线平行，四根纵向钢梁III的两端分别与横向钢梁III固定联接。轮式系统由轮式工作系统和轮式行走系统组成。轮式工作系统的结构是后起落架驱动电机固定在上层车架的下平面，后起落架驱动电机位于上层车架的两根横向钢梁IV的左边，后侧小链轮安装在后起落架驱动电机的输出轴上，后侧小链轮通过链条与安装在后起落架蜗杆上的后侧大链轮连接，后起落架蜗杆通过轴承水平地安装在上层车架的下平面，后起落架蜗杆位于上层车架的两根横向钢梁IV的中间。后起落架蜗杆与后起落架蜗轮啮合，后起落架蜗轮通过后起落架轴安装在中层车架的后部，后起落架轴的左、右两端分别固定有后起落架连杆，两个后起落架连杆与两个轴套的外端对应连接，一个轴套活套在左轮驱动轴上，另一个轴套活套在右轮驱动轴上，两个轴套的内端与连接架固定连接，后轮驱动电机固定在连接架上，左侧车轮安装在左轮驱动轴的左端，左轮驱动轴的右端与差速器的左输出端连接，右侧车轮安装在右轮驱动轴的右端，右轮驱动轴的左端与差速器的右输出端连接，差速器的输入端与后轮驱动电机输出轴连接。前起落架驱动电机固定在中层车架的下平面，前起落架驱动电机位于中层车架右侧的纵向钢梁II的中部，前侧小链轮安装在前起落架驱动电机的输出轴上，前侧小链轮通过链条与安装在前起落架蜗杆上的前侧大链轮连接，前起落架蜗杆通过轴承水平地安装在上层车架的下平面，前起落架蜗杆位于上层车架的靠近中心线右侧的纵向钢梁I的前部。前起落架蜗杆与前起落架蜗轮啮合，前起落架蜗轮通过前起落架的伸出轴安装在中层车架的前部，前起落架的伸出轴两端通过轴承对应地固定在中层车架两根纵向钢梁II 的前部，转向电机固定在前起落架上，转向电机的输出轴与转向小链轮连接，转向小链轮通过链条与安装在转向蜗杆上的转向大链轮连接，转向蜗杆通过轴承安装在前起落架上，转向蜗杆与转向蜗轮啮合，转向蜗轮安装在前叉上端，前叉通过轴承安装在前起落架上，前轮安装在前叉上。履带驱动系统的结构是左侧履带驱动电机安装在下层车架的上平面，左侧履带驱动电机位于下层车架左侧的两根纵向钢梁III的中前部，左侧小链轮安装在左侧履带驱动电机的输出轴上，左侧小链轮通过链条与安装在左侧驱动轴上的左侧大链轮连接，左侧驱动轴通过两个轴承座安装在上层车架中心线左侧的纵向钢梁I的前部，其中一个轴承座安装在靠近中心线的纵向钢梁I上，另一个轴承座安装在最外边的纵向钢梁I上；左侧驱动轮同轴心地安装在左侧驱动轴的左端，左侧驱动轴上装有左侧制动器的制动盘，左侧驱动轮与左侧履带啮合；左侧驱动轴的右端与电磁离合器的左端连接。右侧履带驱动电机安装在下层车架的上平面，右侧履带驱动电机位于下层车架右侧的两根纵向钢梁III的中前部，右侧小链轮安装在右侧履带驱动电机的输出轴上，右侧小链轮通过链条与安装在右侧驱动轴上的右侧大链轮连接，右侧驱动轴通过两个轴承座安装在上层车架中心线右侧的纵向钢梁I的前部，其中一个轴承座安装在靠近中心线的纵向钢梁I上，另一个轴承座安装在最外边的纵向钢梁I上；右侧驱动轮同轴心地安装在右侧驱动轴的右端，右侧驱动轴上装有右侧制动器的制动盘，右侧驱动轮与右侧履带啮合；右侧驱动轴的左端与电磁离合器的右端连接。蓄电池安装在下层车架上平面左侧的两根纵向钢梁III的中后部，云台安装在上层车架上平面靠近中心线左侧两根纵向钢梁I的后部，摄像头安装在云台上，无线视频传输模块安装在上层车架靠近中心线左侧纵向钢梁I的后部，无线视频传输模块位于云台旁边；控制箱和车载无线数传模块分别安装在上层车架上平面左侧外边的两根纵向钢梁I的前部，控制箱温度传感器安装在控制箱内，车架温度传感器安装在上层车架最外边的纵向钢梁I上，后测距传感器安装在上层车架的后部横向钢梁I的中间位置处，前测距传感器安装在上层车架的前部横向钢梁I的中间位置处，车轮转向角度传感器安装在前叉上，前起落架升起限位传感器和前起落架下降限位传感器安装在前起落架上，后起落架升起限位传感器和后起落架下降限位传感器安装在后起落架连杆上。[0019]控制系统由远程控制系统、车载采集系统和车载控制系统组成。远程控制系统的结构是终端设备通过英特网与上位机PC连接，上位机PC的串口与远程无线数传模块的串口相连；无线视频接收模块与视频采集卡通过AV线相连，视频采集卡与上位机PC的USB接口连接，无线视频接收模块和远程无线数传模块分别与车载采集系统无线连接；远程控制系统的PC通讯协议分别写入车载单片机和终端设备。车载采集系统的结构是车载单片机的串口与车载无线数传模块的串口连接；摄像头的输出端与无线视频传输模块的输入端和视频分离芯片的输入端分别连接，视频分离芯片的输出端与车载单片机的AD 口连接；车载单片机的PWM 口与云台的输入端连接；前测距传感器、后测距传感器和车轮转向角度传感器分别与车载单片机的I/O 口和AD 口相连，控制箱温度传感器和车架温度传感器分别与车载单片机的I/O 口相连；前起落架升起限位传感器、后起落架升起限位传感器、后起落架下降限位传感器和前起落架下降限位传感器分别与车载单片机的 I/O 口相连；车载单片机的17个I/O 口与车载控制系统相连；控制系统程序写入车载单片机。无线视频传输模块和车载无线数传模块分别与远程控制系统无线连接。车载控制系统的结构是驱动芯片的输出端与继电器组的输入端进行连接；继电器组的输出端与电磁离合器、左侧制动器、右侧制动器、左轮制动器、右轮制动器、转向电机、前起落架驱动电机和后起落架驱动电机分别连接，继电器组的输出端与无刷直流电机驱动器的输入端连接；无刷直流电机驱动器的输出端与左侧履带驱动电机、右侧履带驱动电机和后轮驱动电机分别连接；驱动芯片的17个控制端口与车载采集系统的17个I/O 口相连。所述的控制箱内安装有视频分离芯片、车载单片机、驱动芯片、无刷直流电机驱动器和继电器组。所述的终端设备为手机、电脑、PDA中的一种。所述的蓄电池与无线视频传输模块、云台、摄像头、车载无线数传模块、视频分离芯片、车载单片机、驱动芯片、无刷直流电机驱动器、继电器组、控制箱温度传感器、前测距传感器、后测距传感器、车轮转向角度传感器、车架温度传感器、前起落架升起限位传感器、 后起落架升起限位传感器、后起落架下降限位传感器、前起落架下降限位传感器、电磁离合器、左侧制动器、右侧制动器、左轮制动器、右轮制动器、前起落架驱动电机、后起落架驱动电机、转向电机、后轮驱动电机、左侧履带驱动电机和右侧履带驱动电机分别连接。所述的控制系统程序的软件主流程是S1-1、对车载单片机初始化，设定工作频率以及I/O引脚状态；S1-2、判断是否收到上位机PC发来的请求帧，若未收到则进入S1-3，若收到则在分析帧结构的基础上接受上位机PC对车载单片机数据的修改和同步数据到上位机PC中去，再回应上位机PC，进入S1-3 ；S1-3、小车状态检测读取前起落架升起限位传感器、后起落架升起限位传感器、 后起落架下降限位传感器、前起落架下降限位传感器，前测距传感器、后测距传感器、车架温度传感器、控制箱温度传感器和车轮转向角度传感器的状态；S1-4、判断是否为调试模式，若是则对左侧制动器、右侧制动器、电磁离合器、左轮制动器、右轮制动器、转向电机、前起落架驱动电机、后起落架驱动电机、后轮驱动电机、左侧履带驱动电机和右侧履带驱动电机进行单独调试，进入S1-9，若不是则进入S1-5 ；S1-5、判断是否要进行轮履转换，若是则运行轮履转换控制子程序，进入S1-7，若不是则进入S1-6 ；S1-6、判断是履带状态还是车轮状态，分别运行对应的履带或车轮的行走控制子程序；S1-7、云台7旋转运动；S1-8、判断通讯是否连续中断，若通讯连续中断5个程序周期，则置调试模式标志位，再进入S1-9，若不是则直接进入S1-9 ；S1-9、等待40ms，重复下一个程序执行周期，进入S1-2。所述的轮履转换控制子程序的软件主流程是S2-1、采集前起落架升起限位传感器、后起落架升起限位传感器、后起落架下降限位传感器和前起落架下降限位传感器的初始信息；S2-2、初始信息若为车轮状态，则判断是否收到轮履转换指令，若收到轮履转换指令，前起落架驱动电机正转至前起落架到水平位置后，则后起落架驱动电机正转至后起落架连杆到水平位置，再进入S2-4，若未收到轮履转换指令，则直接进入S2-4 ；S2-3、初始信息若为履带状态，则判断是否收到轮履转换指令，若收到轮履转换指令，前起落架驱动电机反转至前起落架到垂直位置后，则后起落架驱动电机反转至后起落架连杆到垂直位置，再进入S2-4，若未收到轮履转换指令，则直接进入S2-4 ；S2-4、根据后起落架升起限位传感器、前起落架升起限位传感器、后起落架下降限位传感器和前起落架下降限位传感器的反馈值，判断转换过程是否结束，若转换结束，则前起落架驱动电机和后起落架驱动电机停止，进入S2-5，若转换未结束，则进入S2-1 ；S2-5、结束。所述的履带行走控制子程序的软件主流程是S3-1、接受履带行走的控制信号；S3-2、若为前进，则电磁离合器闭合，左侧履带驱动电机和右侧履带驱动电机正转；S3-3、若为后退，则电磁离合器闭合，左侧履带驱动电机和右侧履带驱动电机反转；S3-4、若为左转，则电磁离合器松开，左侧履带驱动电机反转，右侧履带驱动电机正转；S3-5、若为右转，则电磁离合器松开，左侧履带驱动电机正转，右侧履带驱动电机反转；S3-6、若为制动或停车，电磁离合器闭合，左侧履带驱动电机和右侧履带驱动电机停止，左侧制动器和右侧制动器闭合；S3-7、结束。所述的车轮行走控制子程序的软件主流程是S4-1、接受轮式行走的控制信号；S4-2、若为前进，则转向电机工作，前轮的转向角度为0，后轮驱动电机正转；S4-3、若为后退，则转向电机工作，前轮的转向角度为0，后轮驱动电机反转；CN S4-4、若为左转，则转向电机左转，后轮驱动电机正转；S4-5、若为右转，则转向电机右转，后轮驱动电机正转；S4-6、若为制动或停车，则后轮驱动电机停止，转向电机停止，左轮制动器和右轮制动器闭合；S4-7、结束。所述的远程控制系统的PC通讯协议的流程是S5-1、初始化设备，启动通讯驱动；S5-2、判断上位机PC是否需要读取数据，若需要，则进入S5-3，若不需要，则进入 S5-8 ；S5-3、发送读数据请求帧；S5-4、上位机PC接收车载单片机响应的数据；S5-5、对接受到的数据帧进行CRC校验，若校验未通过则置错误标志位，进入 S5-13，若校验通过，则进入S5-6 ；S5-6、判断读取数据是否成功，若未成功，则串口休眠ls，进入S5-1，若成功，则进入 S5-7 ；S5-7、将数据写到上位机软件FameView数据表中；S5-8、判断FameView数据表中是否有数据修改，若无，则进入S5-13，若有，则进入 S5-9 ；S5-9、定位被修改区域，向车载单片机发送数据修改请求帧；S5-10、接受车载单片机回应；S5-11、进行CRC校验，若校验未通过则置错误标志位，进入S5-13，若校验通过，则进入S5-12 ；S5-12、判断数据修改是否成功，若未成功，则置失败标志位，再进入S5-13，若成功，则直接进入S5-13;S5-13、结束。由于采用上述技术方案，本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型采用轮履两用的行走方式，即利用了履带行走方式在越障方面的优势，又利用了轮式行走快速灵活的特性，不仅提高了小车对复杂环境的适应性，使其具有全地形通过能力，也提高了救灾效率。2、本实用新型以计算机为上位机，可实时监控救灾小车的运行状态，并记录救灾现场的视频信息和传感器数据，实现对救灾小车的网络化控制。3、本实用新型采用温度传感器测量小车环境温度，测距传感器测小车前、后方是否存在障碍物，限位传感器和角度传感器感应小车的运动状态，以保证小车正常稳定地工作。因此，本实用新型具有全地形通过能力和现场环境实时显示、远程遥控的特点，适用于远距离复杂危险环境。
图1为本实用新型的一种结构示意9[0078]图2为图1的仰视结构示意图；图3为本实用新型的轮式行走结构示意图；图4为图1和图2中的车架1的结构示意图；图5为图4的A-A向视图；图6为图4中的中层车架63的平面示意图；图7为图4中的B-B向视图；图8为本实用新型的远程控制系统图；图9为本实用新型的车载采集系统图；图10为本实用新型的车载控制系统图；图11为本实用新型控制系统程序的软件主流程图；图12为图11中的轮履转换控制子程序的软件主流程图；图13为图11中的履带行走控制子程序的软件主流程图；图14为图11中的车轮行走控制子程序的软件主流程图；图15为图8的远程控制系统的PC通讯协议流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型作进一步描述，并非对其保护范围的限制一种轮履两用的电动救灾小车。该小车包括车架1、轮式系统、履带驱动系统和控制系统。车架1如图4所示，由上层车架62、中层车架63、下层车架65和4根角钢64组成。 中层车架63的四角分别固定在4根角钢64的中部，上层车架62和下层车架65对应的固定在4根角钢64上端和下端，上层车架62、中层车架63和下层车架65相互平行，上层车架 62、中层车架63和下层车架65的中心线在同一铅垂面。上层车架62的结构如图5所示中心线两侧各设有三根长度相等的纵向钢梁I， 六根纵向钢梁I与中心线平行，靠近中心线两侧的纵向钢梁I间的后部固定有两根横向钢梁IV，六根纵向钢梁I的两端与两根横向钢梁I对应固定联接。中层车架63的结构如图6所示两根横向钢梁II的中部固定有两根纵向钢梁II， 两根纵向钢梁II与中心线平行，两根纵向钢梁II对称地位于中心线两侧。下层车架65的结构如图7所示中心线两侧各设有两根纵向钢梁III，四根纵向钢梁III与中心线平行，四根纵向钢梁III的两端分别与横向钢梁III固定联接。轮式系统由轮式工作系统和轮式行走系统组成。轮式工作系统的结构如图1、图2和图3所示后起落架驱动电机46固定在上层车架62的下平面，后起落架驱动电机46位于上层车架62的两根横向钢梁IV的左边，后侧小链轮47安装在后起落架驱动电机46的输出轴上，后侧小链轮47通过链条与安装在后起落架蜗杆4上的后侧大链轮44连接，后起落架蜗杆4通过轴承水平地安装在上层车架62的下平面，后起落架蜗杆4位于上层车架62的两根横向钢梁IV的中间。后起落架蜗杆(4)与后起落架蜗轮( 啮合，后起落架蜗轮( 通过后起落架轴 (6)安装在中层车架(6 的后部，后起落架轴6的左、右两端分别固定有后起落架连杆9， 两个后起落架连杆9与两个轴套13的外端分别对应连接，一个轴套13活套在左轮驱动轴
114上，另一个轴套13活套在右轮驱动轴40上，两个轴套13的内端与连接架39固定连接， 后轮驱动电机15固定在连接架39上，左侧车轮11安装在左轮驱动轴14的左端，左轮驱动轴14的右端与差速器3的左输出端连接，右侧车轮41安装在右轮驱动轴40的右端，右轮驱动轴40的左端与差速器3的右输出端连接，差速器3的输入端与后轮驱动电机15输出轴连接。前起落架驱动电机55固定在中层车架63的下平面，前起落架驱动电机55位于中层车架63右侧的纵向钢梁II的中部，前侧小链轮M安装在前起落架驱动电机55的输出轴上，前侧小链轮M通过链条与安装在前起落架蜗杆35上的前侧大链轮53连接，前起落架蜗杆35通过轴承水平地安装在上层车架62的下平面，前起落架蜗杆35位于上层车架62 的靠近中心线右侧的纵向钢梁I的前部。前起落架蜗杆35与前起落架蜗轮36啮合，前起落架蜗轮36通过前起落架27的伸出轴安装在中层车架63的前部，前起落架27的伸出轴两端通过轴承对应地固定在中层车架63两根纵向钢梁II的前部。转向电机50固定在前起落架27上，转向电机50的输出轴与转向小链轮56连接， 转向小链轮56通过链条与安装在转向蜗杆观上的转向大链轮51连接，转向蜗杆观通过轴承安装在前起落架27上，转向蜗杆观与转向蜗轮M啮合，转向蜗轮M安装在前叉37 上端，前叉37通过轴承安装在前起落架27上，前轮38安装在前叉37上。履带驱动系统的结构是左侧履带驱动电机19安装在下层车架65的上平面，左侧履带驱动电机19位于下层车架65左侧的两根纵向钢梁III的中前部，左侧小链轮22安装在左侧履带驱动电机19的输出轴上，左侧小链轮22通过链条与安装在左侧驱动轴25上的左侧大链轮23连接，左侧驱动轴25通过两个轴承座安装在上层车架62中心线左侧的纵向钢梁I的前部，其中一个轴承座安装在靠近中心线的纵向钢梁I上，另一个轴承座安装在最外边的纵向钢梁I上；左侧驱动轮20同轴心地安装在左侧驱动轴25的左端，左侧驱动轴25 上装有左侧制动器21的制动盘，左侧驱动轮20与左侧履带10啮合；左侧驱动轴25的右端与电磁离合器沈的左端连接。右侧履带驱动电机34安装在下层车架65的上平面，右侧履带驱动电机34位于下层车架65右侧的两根纵向钢梁III的中前部，右侧小链轮30安装在右侧履带驱动电机34 的输出轴上，右侧小链轮30通过链条与安装在右侧驱动轴31上的右侧大链轮四连接，右侧驱动轴31通过两个轴承座安装在上层车架62中心线右侧的纵向钢梁I的前部，其中一个轴承座安装在靠近中心线的纵向钢梁I上，另一个轴承座安装在最外边的纵向钢梁I上； 右侧驱动轮33同轴心地安装在右侧驱动轴31的右端，右侧驱动轴31上装有右侧制动器32 的制动盘，右侧驱动轮33与右侧履带43啮合；右侧驱动轴31的左端与电磁离合器沈的右端连接。蓄电池17安装在下层车架65上平面左侧的两根纵向钢梁III的后部，云台7安装在上层车架62上平面靠近中心线左侧两根纵向钢梁I的后部，摄像头8安装在云台7上，无线视频传输模块2安装在上层车架62靠近中心线左侧纵向钢梁I的后部，无线视频传输模块2位于云台7旁边；控制箱16和车载无线数传模块18分别安装在上层车架62上平面左侧外边的两根纵向钢梁I的前部，控制箱温度传感器49安装在控制箱16内，车架温度传感器48安装在上层车架62最外边的纵向钢梁I上，后测距传感器45安装在上层车架62的后部横向钢梁I的中间位置处，前测距传感器52安装在上层车架62的前部横向钢梁I的中间位置处，车轮转向角度传感器57安装在前叉37上，前起落架升起限位传感器58和前起落架下降限位传感器61安装在前起落架27上，后起落架升起限位传感器59和后起落架下降限位传感器60安装在后起落架连杆9上。控制系统由远程控制系统72、车载采集系统68和车载控制系统74组成。远程控制系统72的结构如图8所示终端设备71通过英特网与上位机PC69连接，上位机PC69的串口与远程无线数传模块66的串口相连；无线视频接收模块67与视频采集卡70通过AV线相连，视频采集卡70与上位机PC69的USB接口连接，无线视频接收模块67和远程无线数传模块66分别与车载采集系统68无线连接；远程控制系统72的PC通讯协议分别写入车载单片机75和终端设备71。车载采集系统68的结构如图9所示车载单片机75的串口与车载无线数传模块 18的串口连接；摄像头8的输出端与无线视频传输模块2的输入端和视频分离芯片73的输入端分别连接，视频分离芯片73的输出端与车载单片机75的AD 口连接；车载单片机75 的PWM 口与云台7的输入端连接；前测距传感器52、后测距传感器45和车轮转向角度传感器57分别与车载单片机75的I/O 口和AD 口相连，控制箱温度传感器49和车架温度传感器48分别与车载单片机75的I/O 口相连；前起落架升起限位传感器58、后起落架升起限位传感器59、后起落架下降限位传感器60和前起落架下降限位传感器61分别与车载单片机75的I/O 口相连，车载单片机75的17个I/O 口与车载控制系统74相连，控制系统程序写入车载单片机75 ；无线视频传输模块2和车载无线数传模块18分别与远程控制系统72 无线连接。车载控制系统74的结构如图10所示驱动芯片76的输出端与继电器组78的输入端进行连接；继电器组78的输出端与电磁离合器沈、左侧制动器21、右侧制动器32、左轮制动器12、右轮制动器42、转向电机50、前起落架驱动电机55和后起落架驱动电机46分别连接，继电器组78的输出端与无刷直流电机驱动器77的输入端连接；无刷直流电机驱动器77的输出端与后轮驱动电机15、左侧履带驱动电机19和右侧履带驱动电机34分别连接；驱动芯片76的17个控制端口与车载采集系统68的17个I/O 口相连。本实施例的控制箱16内安装有视频分离芯片73、车载单片机75、驱动芯片76、无刷直流电机驱动器77和继电器组78。本实施例的终端设备71为手机、电脑、PDA中的一种。本实例的蓄电池17与无线视频传输模块2、云台7、摄像头8、车载无线数传模块 18、视频分离芯片73、车载单片机75、驱动芯片76、无刷直流电机驱动器77、继电器组78、控制箱温度传感器49、前测距传感器52、后测距传感器45、车轮转向角度传感器57、车架温度传感器48、前起落架升起限位传感器58、后起落架升起限位传感器59、后起落架下降限位传感器60、前起落架下降限位传感器61、电磁离合器沈、左侧制动器21、右侧制动器32、左轮制动器12、右轮制动器42、转向电机50、前起落架驱动电机55、后起落架驱动电机46、后轮驱动电机15、左侧履带驱动电机19和右侧履带驱动电机34分别连接。本实施例的控制系统程序的软件主流程如图11所示，其步骤为S1-1、对车载单片机75初始化，设定工作频率以及I/O引脚状态；S1-2、判断是否收到上位机PC69发来的请求帧，若未收到则进入S1-3，若收到则在分析帧结构的基础上接受上位机PC69对车载单片机75数据的修改和同步数据到上位机 PC69中去，再回应上位机PC69，进入S1-3 ；S1-3、小车状态检测读取前起落架升起限位传感器58、后起落架升起限位传感器59、后起落架下降限位传感器60、前起落架下降限位传感器61，前测距传感器52、后测距传感器45、车架温度传感器48、控制箱温度传感器49和车轮转向角度传感器57的状态；S1-4、判断是否为调试模式，若是则对左侧制动器21、右侧制动器32、电磁离合器沈、左轮制动器12、右轮制动器42、转向电机50、前起落架驱动电机55和后起落架驱动电机46、后轮驱动电机15、左侧履带驱动电机19和右侧履带驱动电机34进行单独调试，进入 S1-9，若不是则进入S1-5 ；S1-5、判断是否要进行轮履转换，若是则运行轮履转换控制子程序，进入S1-7，若不是则进入S1-6 ；S1-6、判断是履带状态还是车轮状态，分别运行对应的履带或车轮的行走控制子程序；S1-7、云台7旋转运动；S1-8、判断通讯是否连续中断，若通讯连续中断5个程序周期，则置调试模式标志位，再进入S1-9，若不是则直接进入S1-9 ；S1-9、等待40ms，重复下一个程序执行周期，进入Sl_2。所述的轮履转换控制子程序的软件主流程如图12所示，其步骤为S2-1、采集前起落架升起限位传感器58、后起落架升起限位传感器59、后起落架下降限位传感器60和前起落架下降限位传感器61的初始信息；S2-2、初始信息若为车轮状态，则判断是否收到轮履转换指令，若收到轮履转换指令，前起落架驱动电机阳正转至前起落架27到水平位置后，则后起落架驱动电机46正转至后起落架连杆9到水平位置，再进入S2-4，若未收到轮履转换指令，则直接进入S2-4 ；S2-3、初始信息若为履带状态，则判断是否收到轮履转换指令，若收到轮履转换指令，前起落架驱动电机阳反转至前起落架27到垂直位置后，则后起落架驱动电机46反转至后起落架连杆9到垂直位置，再进入S2-4，若未收到轮履转换指令，则直接进入S2-4 ；S2-4、根据后起落架升起限位传感器59、前起落架升起限位传感器58、后起落架下降限位传感器60和前起落架下降限位传感器61的反馈值，判断转换过程是否结束，若转换结束，则前起落架驱动电机阳和后起落架驱动电机46停止，进入S2-5，若转换未结束，则进入S2-1 ；S2-5、结束。所述的履带行走控制子程序的软件主流程如图13所示，其步骤为S3-1、接受履带行走的控制信号；S3-2、若为前进，则电磁离合器沈闭合，左侧履带驱动电机19和右侧履带驱动电机34正转；S3-3、若为后退，则电磁离合器沈闭合，左侧履带驱动电机19和右侧履带驱动电机34反转；S3-4、若为左转，则电磁离合器沈松开，左侧履带驱动电机19反转，右侧履带驱动电机34正转；[0135]S3-5、若为右转，则电磁离合器沈松开，左侧履带驱动电机19正转，右侧履带驱动电机；34反转；S3-6、若为制动或停车，电磁离合器沈闭合，左侧履带驱动电机19和右侧履带驱动电机；34停止，左侧制动器21和右侧制动器32闭合；S3-7、结束。所述的车轮行走控制子程序的软件主流程如图14所示，其步骤为S4-1、接受轮式行走的控制信号；S4-2、若为前进，则转向电机50工作，前轮38的转向角度为0，后轮驱动电机15正转；S4-3、若为后退，则转向电机50工作，前轮38的转向角度为0，后轮驱动电机15反转；S4-4、若为左转，则转向电机50左转，后轮驱动电机15正转；S4-5、若为右转，则转向电机50右转，后轮驱动电机15正转；S4-6、若为制动或停车，则后轮驱动电机15停止，转向电机50停止，左轮制动器12 和右轮制动器42闭合；S4-7、结束。本实施例中的远程控制系统72的PC通讯协议流程如图15所示S5-1、初始化设备，启动通讯驱动；S5-2、判断上位机PC69是否需要读取数据，若需要，则进行S5-3，若不需要，则进行 S5-8 ；S5-3、发送读数据请求帧；S5-4、上位机PC69接收车载单片机75响应的数据；S5-5、对接受到的数据帧进行CRC校验，若校验未通过则置错误标志位，进入 S5-13，若校验通过，则进入S5-6 ；S5-6、判断读取数据是否成功，若未成功，则串口休眠ls，进入S5-1，若成功，则进入 S5-7 ；S5-7、将数据写到上位机软件FameView数据表中；S5-8、判断FameView数据表中是否有数据修改，若无，则进行S5-13，若有，则进行 S5-9 ；S5-9、定位被修改区域，向车载单片机75发送数据修改请求帧；S5-10、接受车载单片机75回应；S5-11、进行CRC校验，若校验未通过则置错误标志位，进入S5-13，若校验通过，则进入S5-12 ；S5-12、判断数据修改是否成功，若未成功，则置失败标志位，再进入S5-13，若成功，则直接进入S5-13;S5-13、结束。本具体实施方式
与现有技术相比具有以下优点1、本具体实施方式
采用轮履两用的行走方式，即利用了履带行走方式在越障方面的优势，又利用了轮式行走快速灵活的特性，不仅提高了小车对复杂环境的适应性，使其具有全地形通过能力，也提高了救灾效率。2、本具体实施方式
以计算机为上位机，可实时监控救灾小车运行状态，并记录救灾现场的视频信息和传感器数据，实现对救灾小车的网络化控制。3、本具体实施方式
采用温度传感器测量小车环境温度，测距传感器测小车前、后方是否存在障碍物，限位传感器和角度传感器感应小车的运动状态，以保证小车正常稳定地工作。因此，本具体实施方式
具有全地形通过能力和现场环境实时显示、远程遥控的特点，适用于远距离复杂危险环境。
权利要求1. 一种轮履两用的电动救灾小车，其特征在于该电动救灾小车包括车架(1)、轮式系统、履带驱动系统和控制系统；车架(1)由上层车架(62)、中层车架(63)、下层车架(6 和4根角钢(64)组成，中层车架(63)的四角分别固定在4根角钢(64)的中部，上层车架(62)和下层车架(65)对应的固定在4根角钢(64)上端和下端，上层车架(62)、中层车架(6 和下层车架(6 相互平行，上层车架(62)、中层车架(6 和下层车架(6 的中心线在同一铅垂面；上层车架(62)的结构是中心线两侧各设有三根长度相等的纵向钢梁I，六根纵向钢梁I与中心线平行，靠近中心线两侧的纵向钢梁I间的后部固定有两根横向钢梁IV，六根纵向钢梁I的两端与两根横向钢梁I对应固定联接；中层车架(63)的结构是两根横向钢梁II的中部固定有两根纵向钢梁II，两根纵向钢梁II与中心线平行，两根纵向钢梁II对称地位于中心线两侧；下层车架(65)的结构是中心线两侧各设有两根纵向钢梁III，四根纵向钢梁III与中心线平行，四根纵向钢梁III的两端分别与横向钢梁III固定联接； 轮式系统由轮式工作系统和轮式行走系统组成；轮式工作系统的结构是后起落架驱动电机G6)固定在上层车架(62)的下平面，后起落架驱动电机G6)位于上层车架(62)的两根横向钢梁IV的左边，后侧小链轮G7)安装在后起落架驱动电机G6)的输出轴上，后侧小链轮G7)通过链条与安装在后起落架蜗杆 (4)上的后侧大链轮G4)连接，后起落架蜗杆(4)通过轴承水平地安装在上层车架(62)的下平面，后起落架蜗杆(4)位于上层车架(6 的两根横向钢梁IV的中间；后起落架蜗杆(4)与后起落架蜗轮( 啮合，后起落架蜗轮( 通过后起落架轴(6) 安装在中层车架(6 的后部，后起落架轴(6)的左、右两端分别固定有后起落架连杆(9)， 两个后起落架连杆(9)与两个轴套(1 的外端对应连接，一个轴套(1 活套在左轮驱动轴(14)上，另一个轴套(1 活套在右轮驱动轴GO)上，两个轴套(1 的内端与连接架 (39)固定连接，后轮驱动电机(1 固定在连接架(39)上，左侧车轮(11)安装在左轮驱动轴(14)的左端，左轮驱动轴(14)的右端与差速器(3)的左输出端连接，右侧车轮Gl)安装在右轮驱动轴GO)的右端，右轮驱动轴GO)的左端与差速器( 的右输出端连接，差速器(3)的输入端与后轮驱动电机(1 输出轴连接；前起落架驱动电机(5 固定在中层车架(6 的下平面，前起落架驱动电机(5 位于中层车架(6 右侧的纵向钢梁II的中部，前侧小链轮(54)安装在前起落架驱动电机(55) 的输出轴上，前侧小链轮(54)通过链条与安装在前起落架蜗杆(3 上的前侧大链轮(53) 连接，前起落架蜗杆(3 通过轴承水平地安装在上层车架(6 的下平面，前起落架蜗杆 (35)位于上层车架(62)的靠近中心线右侧的纵向钢梁I的前部；前起落架蜗杆(3 与前起落架蜗轮(36)啮合，前起落架蜗轮(36)通过前起落架(XT) 的伸出轴安装在中层车架(63)的前部，前起落架(XT)的伸出轴两端通过轴承对应地固定在中层车架(63)两根纵向钢梁II的前部；转向电机(50)固定在前起落架、2Τ)上，转向电机(50)的输出轴与转向小链轮(56) 连接，转向小链轮(56)通过链条与安装在转向蜗杆08)上的转向大链轮(51)连接，转向蜗杆08)通过轴承安装在前起落架(XT)上，转向蜗杆08)与转向蜗轮04)啮合，转向蜗轮04)安装在前叉(37)上端，前叉(37)通过轴承安装在前起落架(XT)上，前轮(38)安装在前叉(37)上；履带驱动系统的结构是左侧履带驱动电机(19)安装在下层车架(65)的上平面，左侧履带驱动电机(19)位于下层车架(6 左侧的两根纵向钢梁III的中前部，左侧小链轮 (22)安装在左侧履带驱动电机(19)的输出轴上，左侧小链轮0 通过链条与安装在左侧驱动轴0 上的左侧大链轮连接，左侧驱动轴0 通过两个轴承座安装在上层车架 (62)中心线左侧的纵向钢梁I的前部，其中一个轴承座安装在靠近中心线的纵向钢梁I上， 另一个轴承座安装在最外边的纵向钢梁I上；左侧驱动轮OO)同轴心地安装在左侧驱动轴 (25)的左端，左侧驱动轴0 上装有左侧制动器的制动盘，左侧驱动轮00)与左侧履带(10)啮合；左侧驱动轴0 的右端与电磁离合器06)的左端连接；右侧履带驱动电机(34)安装在下层车架(6 的上平面，右侧履带驱动电机(34)位于下层车架(6 右侧的两根纵向钢梁III的中前部，右侧小链轮(30)安装在右侧履带驱动电机(34)的输出轴上，右侧小链轮(30)通过链条与安装在右侧驱动轴(31)上的右侧大链轮09)连接，右侧驱动轴(31)通过两个轴承座安装在上层车架(6 中心线右侧的纵向钢梁I的前部，其中一个轴承座安装在靠近中心线的纵向钢梁I上，另一个轴承座安装在最外边的纵向钢梁I上；右侧驱动轮(3 同轴心地安装在右侧驱动轴(31)的右端，右侧驱动轴 (31)上装有右侧制动器(3 的制动盘，右侧驱动轮(3 与右侧履带啮合；右侧驱动轴(31)的左端与电磁离合器06)的右端连接；蓄电池(17)安装在下层车架(65)上平面左侧的两根纵向钢梁III的中后部，云台(7) 安装在上层车架(62)上平面靠近中心线左侧的两根纵向钢梁I的后部，摄像头(8)安装在云台(7)上，无线视频传输模块(2)安装在上层车架(62)靠近中心线左侧的纵向钢梁I的后部，无线视频传输模块⑵位于云台(7)旁边；控制箱(16)和车载无线数传模块(18)分别安装在上层车架(6 上平面左侧外边的两根纵向钢梁I的前部，控制箱温度传感器G9) 安装在控制箱(16)内，车架温度传感器G8)安装在上层车架(6 最外边的纵向钢梁I上， 后测距传感器0 安装在上层车架(6 的后部横向钢梁I的中间位置处，前测距传感器 (52)安装在上层车架(62)的前部横向钢梁I的中间位置处，车轮转向角度传感器(57)安装在前叉(37)上，前起落架升起限位传感器(58)和前起落架下降限位传感器(61)安装在前起落架(XT)上，后起落架升起限位传感器(59)和后起落架下降限位传感器(60)安装在后起落架连杆(9)上；控制系统由远程控制系统(72)、车载采集系统(68)和车载控制系统(74)组成； 远程控制系统(72)的结构是终端设备(71)通过英特网与上位机PC(69)连接，上位机PC(69)的串口与远程无线数传模块(66)的串口相连；无线视频接收模块(67)与视频采集卡(70)通过AV线相连，视频采集卡(70)与上位机PC(69)的USB接口连接；无线视频接收模块(67)和远程无线数传模块(66)分别与车载采集系统(68)无线连接；远程控制系统的PC通讯协议分别写入车载单片机(75)和终端设备(71)；车载采集系统(68)的结构是车载单片机(75)的串口与车载无线数传模块(18)的串口连接；摄像头(8)的输出端与无线视频传输模块(2)的输入端和视频分离芯片(73)的输入端分别连接，视频分离芯片(73)的输出端与车载单片机(75)的AD 口连接；车载单片机 (75)的PWM 口与云台(7)的输入端连接；前测距传感器(52)、后测距传感器05)和车轮转向角度传感器(57)分别与车载单片机(75)的I/O 口和AD 口相连，控制箱温度传感器09)和车架温度传感器G8)分别与车载单片机(7 的I/O 口相连；前起落架升起限位传感器 (58)、后起落架升起限位传感器(59)、后起落架下降限位传感器(60)和前起落架下降限位传感器(61)分别与车载单片机(75)的I/O 口相连，车载单片机(75)的17个I/O 口与车载控制系统(74)相连，控制系统程序写入车载单片机(75)；无线视频传输模块(2)和车载无线数传模块(18)分别与远程控制系统(72)无线连接；车载控制系统(74)的结构是驱动芯片(76)的输出端与继电器组(78)的输入端进行连接；继电器组(78)的输出端与电磁离合器( )、左侧制动器(21)、右侧制动器(32)、左轮制动器(12)、右轮制动器(42)、转向电机(50)、前起落架驱动电机(5 和后起落架驱动电机G6)分别连接，继电器组(78)的输出端与无刷直流电机驱动器(77)的输入端连接； 无刷直流电机驱动器(77)的输出端与左侧履带驱动电机(19)、右侧履带驱动电机(34)和后轮驱动电机(15)分别连接；驱动芯片(76)的17个控制端口与车载采集系统(68)的17 个I/O 口相连。
2.根据权利要求1所述的轮履两用的电动救灾小车，其特征在于所述的控制箱(16)内安装有视频分离芯片(73)、车载单片机(75)、驱动芯片(76)、无刷直流电机驱动器(77)和继电器组(78)。
3.根据权利要求1所述的轮履两用的电动救灾小车，其特征在于所述的终端设备(71) 为手机、电脑、PDA中的一种。
4.根据权利要求1所述的轮履两用的电动救灾小车，其特征在于所述的蓄电池(17)与无线视频传输模块(2)、云台(7)、摄像头(8)、车载无线数传模块(18)、视频分离芯片(73)、 车载单片机(7 、驱动芯片(76)、无刷直流电机驱动器(77)、继电器组(78)、控制箱温度传感器G9)、前测距传感器(5 、后测距传感器0 、车轮转向角度传感器(57)、车架温度传感器G8)、前起落架升起限位传感器(58)、后起落架升起限位传感器(59)后起落架下降限位传感器(60)、前起落架下降限位传感器(61)、电磁离合器( )、左侧制动器(21)、右侧制动器(3 、左轮制动器(1 、右轮制动器0 、前起落架驱动电机(5 、后起落架驱动电机(46)、转向电机(50)、后轮驱动电机(15)、左侧履带驱动电机(19)和右侧履带驱动电机 (34)分别连接。
专利摘要本实用新型涉及一种轮履两用的电动救灾小车。其技术方案是终端设备(71)与车载无线数传模块(18)无线连接，控制左侧履带驱动电机(19)和右侧履带驱动电机(34)以驱动履带行走，控制前起落架驱动电机(55)、后起落架驱动电机(46)以实现履带和轮式的相互切换，控制后轮驱动电机(15)、转向电机(50)以实现轮式行走。摄像头(8)与无线视频传输模块(2)连接，实现现场图像的无线传输。前测距传感器(52)、后测距传感器(45)、车架温度传感器(48)、控制箱温度传感器(49)分别与车载单片机(75)相连，保证小车安全工作。本实用新型具有全地形通过能力和现场环境实时显示、远程遥控的特点，适用于复杂地形的高危环境，保证救援人员安全。
文档编号B60L15/00GK202320562SQ201120349828
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者何涛, 冒颖, 张安裕, 徐占民, 王世宇, 王兴东, 王强, 郑梅杰 申请人:武汉科技大学