一种车辆对接及锁定系统及方法

本申请涉及一种车辆对接及锁定系统及方法，属于六自由度平台控制领域。

背景技术：

1、随着技术日益发展，目前对六自由度运动平台的控制精度、定位精度及动态响应性能的要求越来越高，考虑到六自由度运动平台对各个电动缸运动的准确和快速等要求，需要对各电动缸的速度和位移进行控制。在运动过程中，需要及时检测各电动伺服缸的速度和位移信号，速度信号用于闭环控制时跟踪速度的输入，位移信号用于位置反馈和监控，从而达到满足运动平台的位姿控制。六自由度运动平台,目前因其有着极为广阔的应用前景，近几年,已经引起了国内外科研、院校广泛的研究兴趣。因此,对六自由度运动平台现在有了更深入的研究。目前六自由度运动平台的应用十分广泛，在场景模拟装置如vr实景游戏，训练模拟器如飞行操纵模拟器、舰艇操纵模拟器都能用到它。

2、随着汽车技术的发展与驾驶作业要求的提高，因此加强具有前后车对接功能的对接设备特别是基于六自由度调平台控制的对接及锁定机构的研发，对车辆驾驶作业、完善六自由度调姿平台的设计与试验研究有重要的意义。

3、在前后车对接时，后车对接装置主动靠近前车锁定装置进行对接，后车对接装置在对接中是主动的，它的对接装置采取“销钉”形式。中央有一导引杆；前车锁定装置在对接中是被动的,它的对接装置采取“锥孔”形式。对接时对接轴引导前后车的对接装置精确对准，即“销钉”插入“锥孔”,随后触发锁定装置锁紧机构自动锁紧，完成对接。为使导引杆精确插入锁定装置，本申请设计了一种基于六自由度平台的车辆对接及锁定机构，可使其具有有较高的对接速度和精度，且占地面积较小，可在两车行驶中顺利完成对接。

技术实现思路

1、根据本申请的一个方面，提供了一种基于六自由度平台的车辆对接及锁定机构，该对接及锁定机构采用大功率电动缸和高精度传感器控制六自由度平台上的对接轴对准锁定，锁定机构使用一弹簧定位销和三个加强销，这样能使前后车在崎岖复杂的地形下实现精准、稳定对接。

2、一种车辆对接及锁定系统，包括：后车上的对接装置、前车上的锁定装置和对正检测装置；

3、所述对接装置包括固定在后车上的六自由度平台，六自由度平台上设有对接轴；

4、所述锁定装置包括锁定机构，所述锁定机构上设有与对接轴配合的接口；

5、所述对正检测装置用于检测对接轴和接口的相对位置；

6、六自由度平台根据对正检测装置的检测结果调整对接轴的位置，使对接轴正对接口；对接轴插入接口后锁定机构锁定对接轴。

7、可选的，所述六自由度平台包含固定在后车上的上支撑板，上支撑板通过六个电动缸连接有下支撑板，所述对接轴安装在下支撑板上。

8、可选的，所述六自由度平台连接有控制器，控制器根据对正检测装置的检测结果控制所述电动缸调整上支撑板上的对接轴的位置。

9、可选的，所述控制器为plc控制器。

10、可选的，所述对正检测装置包含对接装置上的视觉摄像头和锁定装置上的视觉感应板，所述控制器通过视觉摄像头提供的检测信息使对接轴和接口对准。

11、可选的，所述对正检测装置包含对接装置上的激光传感器组和锁定装置上的激光传感器感应板，所述激光传感器组至少包含有三个激光传感器，所述控制器通过激光传感器组提供的检测信息使对接轴和接口所在的平面平行。

12、可选的，所述对正检测装置包含对接装置上的力传感器组和锁定装置上的力传感器感应板，所述力传感器组至少包含有三个力传感器，在对接轴插入接口的过程中，所述控制器通过力传感器组提供的检测信息对接轴的插入角度实时微调。

13、可选的，所述锁定机构上的接口内设有三爪卡盘，三爪卡盘连接有扭矩电机，扭矩电机驱动三爪卡盘锁紧或松开对接轴。

14、可选的，扭矩电机置于所述三爪卡盘旋转盘上，能使三个加强锁定销伸出和收回完成锁紧和解锁。

15、可选的，所述三爪卡盘内壁上设有弹簧锁定销，所述对接装置的对接轴上设有与弹簧锁定销配合的插孔；所述对接轴插入接口后，六自由度平台转动对接轴使弹簧锁定销对准插孔，弹簧锁定销插入插孔触发扭矩电机转动，三爪卡盘锁定对接轴。

16、可选的，所述锁定机构通过电动缸与前车连接，电动缸驱动锁定机构前后移动。

17、可选的，锁定机构部包括：前车固定架、两个电动缸；所述前车固定架的滑块套在锁定机构部的导轨上，所述电动缸的缸体固定连接在前车固定架上，推杆与锁定机构部固定连接，推动整个平台及锁心完成对接。

18、本申请还提出了采用上述车辆对接及锁定系统使前车和后车对接及锁定的方法。

19、本申请的有益效果包括但不限于：

20、1、本申请所提供的基于六自由度平台的的车辆对接及锁定机构，通过视觉摄像头对中，又有激光传感器和三维力传感器确保平面度和同轴度达到要求。该探测器具有较好的准确性、响应速度、能够适应崎岖、陡坡等复杂地形。

21、2、本申请所提供的基于六自由度平台的车辆对接及锁定机构，通过扭力电机，对三爪卡盘的旋转盘进行控制，使其旋转盘上的螺纹给加强销上的螺纹作用力，而使加强销沿其在卡盘上的径向轨道进行向内或向外的运动，当对接轴插入锁定机构接口而弹簧定位销插入对接轴上的孔后加强销向内运动则嵌入对接轴的槽内完成锁定，当需要解锁时扭力电机带动旋转盘使加强销向外运动退出所述槽。该机构锁定和解锁过程控制简便，易于实现。

22、3、本锁定机构采用弹簧定位销来提供对接轴沿自身轴线旋转的运动的约束。弹簧锁定销径向置于锁定机构三爪卡盘的圆柱侧面上。当整个平台及锁心完成对接后六自由度平台带动旋转轴完成角度旋转时即触发弹簧定位销开关，当旋转至对接轴上的孔时弹簧定位销弹出并触发扭矩电机工作。

技术特征：

1.一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，包括：后车上的对接装置、前车上的锁定装置和对正检测装置；

2.根据权利要求1所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述六自由度平台包含固定在后车上的上支撑板，上支撑板通过六个电动缸连接有下支撑板，所述对接轴安装在下支撑板上。

3.根据权利要求1所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述六自由度平台连接有控制器，控制器根据对正检测装置的检测结果控制所述电动缸调整上支撑板上的对接轴的位置。

4.根据权利要求3所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述对正检测装置包含对接装置上的视觉摄像头和锁定装置上的视觉感应板，所述控制器通过视觉摄像头提供的检测信息使对接轴和接口对准。

5.根据权利要求3所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述对正检测装置包含对接装置上的激光传感器组和锁定装置上的激光传感器感应板，所述激光传感器组至少包含有三个激光传感器，所述控制器通过激光传感器组提供的检测信息使对接轴和接口所在的平面平行。

6.根据权利要求3所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述对正检测装置包含对接装置上的力传感器组和锁定装置上的力传感器感应板，所述力传感器组至少包含有三个力传感器，在对接轴插入接口的过程中，所述控制器通过力传感器组提供的检测信息对接轴的插入角度实时微调。

7.根据权利要求1所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述锁定机构上的接口内设有三爪卡盘，三爪卡盘连接有扭矩电机，扭矩电机驱动三爪卡盘锁紧或松开对接轴。

8.根据权利要求7所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述三爪卡盘内壁上设有弹簧锁定销，所述对接装置的对接轴上设有与弹簧锁定销配合的插孔；所述对接轴插入接口后，六自由度平台转动对接轴使弹簧锁定销对准插孔，弹簧锁定销弹出并插入插孔触发扭矩电机转动，三爪卡盘锁定对接轴。

9.根据权利要求1所述的一种车辆对接及锁定系统，其特征在于，所述锁定机构通过电动缸与前车连接，电动缸驱动锁定机构前后移动。

10.一种车辆对接及锁定方法，其特征在于，采用权利要求1～9中任一种车辆对接及锁定系统使前车和后车对接及锁定。

技术总结
本申请公开了一种车辆对接及锁定系统及方法。该系统包括：后车上的对接装置、前车上的锁定装置和对正检测装置；所述对接装置包括固定在后车上的六自由度平台，六自由度平台上设有对接轴；所述锁定装置包括锁定机构，所述锁定机构上设有与对接轴配合的接口；所述对正检测装置用于检测对接轴和接口的相对位置；六自由度平台根据对正检测装置的检测结果调整对接轴的位置，使对接轴与接口对齐；对接轴插入接口后锁定机构锁定对接轴。本申请中的车辆对接及锁定系统能使前后车在崎岖复杂的地形下实现精准、稳定对接。

技术研发人员：占干,牛少华,张文财,李天珍,张振宇,占继刚,王延超,李祝同
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13