一种无人车与机器人协同工作系统的制作方法

发明涉及一种协同工作系统，具体涉及一种无人车与机器人协同工作系统。

背景技术：

随着自动驾驶技术的发展，无人车在军用及民用领域将会得到广泛应用，包括无人侦查车、无人物流车、无人运货车等。过去传统的工作往往采用单独无人车进行侦查、物流、运货等任务，但是，单独无人车执行任务时具有诸多局限性，例如：无人车一般体积较大，无法进入狭窄空间执行任务，如草丛、楼宇等，这种局限性很大程度约束了无人车的应用场景。因此，利用无人车与机器人实现协同工作，利用机器人体积小、轻便的优点弥补无人车的上述使用缺点，成为了近些年来研究人员的研究热点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种无人车与机器人协同工作系统，能够实现通过无人车与机器人的协同工作，从而利用机器人体积小、轻便的优点弥补无人车使用受局限的问题。

所述的无人车与机器人协同工作系统，包括：无人车和机器人；此外，还包括释放/回收机构和控制单元，所述机器人搭载在无人车内部，所述释放/回收机构用于将所述机器人从无人车内部释放或将所述机器人回收至无人车内部；

所述释放/回收机构包括：用于打开/关闭无人车舱门的舱门启闭机构；作为机器人驶入或驶出无人车通道的着陆板；用于释放/回收所述着陆板的着陆板驱动装置，回收后的所述着陆板位于无人车内部；

所述控制单元包括：地面遥控站和位于无人车上的平台控制器；所述舱门启闭机构和着陆板驱动装置均受控于所述平台控制器，所述地面遥控站用于向所述平台控制器发送控制指令，所述控制指令包括：舱门启/闭指令、着陆板释放/回收指令；所述机器人受控于所述地面遥控站。

所述无人车工作时，所述机器人搭载在无人车内部；

当需要所述机器人工作时，所述地面遥测站向平台控制器发送舱门打开指令，所述平台控制器收到舱门打开指令，控制所述舱门启闭机构打开无人车舱门；然后所述地面遥测站向平台控制器发送着陆板释放指令，所述平台控制器收到着陆板释放指令后，控制所述着陆板驱动装置释放所述着陆板；所述着陆板释放到位后，所述机器人在所述地面遥测站的控制下从所述着陆板驶出无人车，并在所述地面遥测站的控制下执行设定任务；

当需要收回所述机器人时，所述机器人在所述地面遥控站的控制返回至无车车位置，并控制其通过着陆板驶入无人车内部，然后所述地面遥测站向平台控制器发送着陆板回收指令，所述平台控制器收到着陆板回收指令后，控制所述着陆板驱动装置回收所述着陆板，然后所述地面遥控站向平台控制器发送着陆板回收指令，所述平台控制器收到着陆板回收指令后，控制所述舱门启闭机构关闭无人车舱门。

所述舱门启闭机构包括：电动推杆和直线导轨；所述无人车的舱门处设置有舱门板，所述舱门板的顶部与所述无人车的车体铰接，所述电动推杆的伸出端与安装在所述舱门板上的直线导轨滑动配合；所述电动推杆受控于所述平台控制器，当所述电动推杆向外推动舱门板时，所述舱门板绕其与无人车车体的铰接点转动，打开舱门，所述舱门板转动过程中，所述电动推杆的伸出端沿直线导轨滑动。

有益效果：

(1)采用本发明可以有效解决无人车体积较大，无法进入狭小空间进行作业的问题。

(2)本发明能够依据其机器人行驶能力进行多种调整，实现多种机器人搭载通用性，面向多种环境的解决方案。

附图说明

图1为该无人车-机器人协同工作系统示意图；

图2为着陆板释放状态示意图；

图3为子车与母车控制通讯信号流程图。

其中：1-电动推杆、2-舱门板、3-直线导轨、4-机器人、5-舵机、6-着陆板、7-齿条、8-齿轮、9-无人车、10-无线图像调制设备、11-平台控制器、12-车载运动型摄像头、13-通讯电台

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种无人车与机器人协同工作系统，将无人车作为母体，在无人车上搭载作为子体的小型机器人，通过控制机器人的释放与回收，使小型机器人可以脱离母体无人车独立执行任务，以解决无人车体积较大，无法进入狭小空间进行作业的问题。

如图1和图2所示，该无人车与机器人协同工作系统包括：无人车9、搭载在无人车9内部的机器人4、用于释放和回收机器人4的释放/回收机构和控制单元，其中机器人4选用陆地侦察机器人，控制单元包括地面遥控站和位于无人车9上的平台控制器11。机器人的释放以及回收过程，由地面遥控站进行控制，完成机器人的出入动作。

释放/回收机构包括：电动推杆1、着陆板驱动装置和直线导轨；用于使机器人4进出无人车车舱内部的舱门处设置有舱门板2。电动推杆1的伸出端与安装在舱门板2上的直线导轨3相连，舱门板2的顶部与无人车的车体铰接，当电动推杆1向外推动舱门板2时，舱门板2绕该铰接点向上转动，打开舱门，舱门板2向上转动过程中，电动推杆1的伸出端沿直线导轨3滑动。

着陆板驱动装置包括：着陆板6、舵机5、齿轮8和齿条7。车舱内部与舱门相对位置的车底板上设置有着陆板6，着陆板6由通过合页连在一起的前后两部分组成，齿条7平行安装在着陆板6横向的一侧，与着陆板6长度相同(或仅在着陆板6的后部分安装齿条7)，齿条7与由舵机5驱动的齿轮8啮合，舵机5受控于平台控制器11。同时机器人4的存放平台平行位于着陆板6上方，该存放平台与着陆板6所在平面之间通过一个斜板过渡，该斜板的一端与机器人4的存放平台端部铰接，另一端搭放在齿条7端部，不影响齿条7的直线运动。当平台控制器11启动舵机5时，舵机5带动齿轮8转动，与齿轮8啮合的齿条7向舱门方向直线运动，带动着陆板6向舱门方向直线运动，着陆板6的前部分伸出后自然下落与地面接触，用于机器人4驶入或者驶出车舱；此时着陆板6的后部分仍平放于车舱内部，且齿条7始终与齿轮8啮合。

如图2所示，由于机器人4驶入或者驶出车舱均需斜板过渡，在驶出车舱时，其路线为“存放平台-斜板-着陆板-地面”；驶入车舱时，其路线为“地面-着陆板-斜板-存放平台”，为保证机器人4在着陆板-斜板之间可靠过渡，优选为着陆板下落与地面接触后的坡度与斜板坡度一致，即斜板坡度与着陆板伸出长度(即着陆板前部分的长度)之间关系为：

h/sin(arctanx)＝l

其中，h是着陆板6位于无人车内部时的离地高度，本方案中着陆板6位于车底板上，因此，h也为无人车底盘的离地高度，x是斜板坡度，l是着陆板6与地面接触时的伸出长度。

搭载在母体无人车9内部的机器人4上搭载有通讯电台13、车载运动型摄像头12和无线图像调制设备10，其中通讯电台13用于在机器人4释放后，实现地面遥控站与机器人4之间的数据传输，进而实现对机器人4的遥控操作，具体为：机器人4通过通讯电台13接收地面遥测站发送的运动控制指令，根据运动控制指令运动驶出无人车到达设定的目标位置。车载运动型摄像头12用于在机器人4到达设定的目标位置后搜索、侦察外界环境信息，得到外界环境的图像信号；无线图像调制设备10用于将车载运动型摄像头12得到的外界环境的图像信号发送至平台控制器11，平台控制器11作为中继站，接收机器人4的图像信号，转发给地面遥控站接收并显示。

如图3所示，该无人车与机器人协同工作系统的工作原理为：正常模式下，由无人车执行任务，机器人4位于无人车车舱内；当需要由机器人执行任务时，地面遥测站向平台控制器11发送舱门打开指令，平台控制器11收到舱门打开指令后，为电动推杆1加载电压，电动推杆1提供恒定推力，使车舱门2以上端为轴做旋转运动，打开无人车9的舱门；然后地面遥测站向平台控制器11发送释放着陆板6的指令，平台控制器11收到释放着陆板6的指令后，启动舵机5，舵机5带动齿轮9转动，通过齿条7带动着陆板6向前运动，当着陆板6前部分伸出舱门后，自然下落与地面接触。舵机5的启动时间为设定值，包含在释放着陆板6的指令中，该启动时间保证着陆板6前部分刚好伸出舱门。

着陆板6释放到位后，机器人4在地面遥测站的控制下依次通过斜板和着陆板6驶出车舱。机器人4驶出车舱后，通过搭载的通讯电台13与地面遥控站进行数据传输，进而实现遥控操作。机器人4通过车载运动型摄像头12搜索、侦察到外界环境信息，随后经无线图像传输设备10发送给平台控制器11，平台控制器通11过设置在无人车9上的车载天线接收该信息，平台控制器11内部的图像整合器与调制器对图像进行初步处理，通过平台控制器11进行图像信息的中转能够减少图像的传输距离。随后，外界环境的图像信息再由车载天线发送至地面遥控站，显示在地面遥控站的显示屏上，由此地面遥控站的观察者可在远端通过第一视角观察环境，对机器人4进行遥控操作。

当需要收回机器人4时，地面遥控站控制机器人4返回至无车车位置，并控制其通过着陆板6驶入无人车车舱内，随后地面遥控站向平台控制器11发送回收着陆板6的指令，平台控制器11收到回收着陆板6的指令后，启动舵机5反向转动，舵机5带动齿轮9反向转动，通过齿条7带动着陆板6向后运动，直至着陆板6完全收回至无人车车舱内；随后地面遥控站向平台控制器11发送舱门关闭指令，平台控制器11收到舱门关闭指令后，为电动推杆1加载反向电压，电动推杆1对车舱门2提供恒定拉力，使车舱门2以上端为轴反向旋转，关闭无人车9的舱门。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。