[發(fā)明專(zhuān)利]一種可重構(gòu)智能汽車(chē)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011291073.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112373597A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪俊;吳家楓;袁昊;李遠(yuǎn)哲;馬明昊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B62D61/12
• 分類(lèi)號(hào): B62D61/12;B62D11/02;B60L15/20;B60L50/60
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 11120
• 代理人: 溫子云

1.一種可重構(gòu)智能汽車(chē)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，可通過(guò)拼接組成智能汽車(chē)，其特征在于，該最小移動(dòng)單元系統(tǒng)包括車(chē)身車(chē)架以及安裝在車(chē)身車(chē)架上的驅(qū)動(dòng)模塊、轉(zhuǎn)向模塊、制動(dòng)模塊、控制模塊、感知模塊、定位模塊、拼接模塊和電池模塊；

車(chē)身車(chē)架(1)兩側(cè)安裝有單獨(dú)設(shè)置的車(chē)輪(6)；

驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)和差速轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)和差速轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)，分別通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接一個(gè)車(chē)輪，實(shí)現(xiàn)行駛和差速轉(zhuǎn)向功能；

轉(zhuǎn)向模塊包括阿克曼轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)；阿克曼轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)具有一個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)(17)，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接兩個(gè)車(chē)輪，實(shí)現(xiàn)阿克曼轉(zhuǎn)向功能；

制動(dòng)模塊用于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；

感知模塊利用傳感器感知環(huán)境信息；

定位模塊用于定位最小移動(dòng)單元系統(tǒng)當(dāng)前位置和獲取最小移動(dòng)單元系統(tǒng)的姿態(tài)；

拼接模塊實(shí)現(xiàn)兩個(gè)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)之間的可控拼接和解體；

電池模塊用于給最小移動(dòng)單元系統(tǒng)中的用電組件提供電能；

控制模塊連接驅(qū)動(dòng)模塊、轉(zhuǎn)向模塊、制動(dòng)模塊、感知模塊、定位模塊、拼接模塊和電池模塊；控制模塊利用驅(qū)動(dòng)模塊、轉(zhuǎn)向模塊和制動(dòng)模塊進(jìn)行最小移動(dòng)單元系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)控制，根據(jù)指令或當(dāng)前拼接狀態(tài)選擇所需差速轉(zhuǎn)向功能或阿克曼轉(zhuǎn)向功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；利用感知模塊和定位模塊，感知拼接目標(biāo)并向拼接目標(biāo)精準(zhǔn)移動(dòng)；利用拼接模塊實(shí)現(xiàn)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)之間的動(dòng)態(tài)拼接和解體。

2.如權(quán)利要求1所述的最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)身車(chē)架(1)為矩形鏤空框架；車(chē)輪(6)通過(guò)懸架(3)和減震器(4)連接車(chē)身車(chē)架(1)。

3.如權(quán)利要求1所述的最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)左右對(duì)稱(chēng)的安裝在車(chē)身車(chē)架(1)中部，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸分別通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速器(13)與兩個(gè)車(chē)輪(6)一對(duì)一相連；轉(zhuǎn)向電機(jī)(17)安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)后方，通過(guò)轉(zhuǎn)向電機(jī)減速器(16)連接轉(zhuǎn)向器(15)，轉(zhuǎn)向器(15)的輸出分為左右兩個(gè)分支依次通過(guò)半軸(4)和轉(zhuǎn)向節(jié)(5)與車(chē)輪(6)相連，以提供車(chē)輪(6)一定轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)阿克曼轉(zhuǎn)向。

4.如權(quán)利要求3所述的最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)縱向安裝，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)(17)橫向安裝；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速器(13)和所述轉(zhuǎn)向電機(jī)減速器(16)采用直齒輪減速器，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出軸方向調(diào)轉(zhuǎn)90度，使得所述轉(zhuǎn)向電機(jī)減速器(16)的輸出軸位于車(chē)身車(chē)架(1)縱向?qū)ΨQ(chēng)面上，使得兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速器(13)的輸出軸垂直于所述縱向?qū)ΨQ(chēng)面。

5.如權(quán)利要求1所述的最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括ECU(9)、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(10)和一個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(11)；

ECU(9)連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(10)和轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(11)；

ECU(9)對(duì)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)控制，包括：對(duì)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)俯仰角進(jìn)行控制的直立環(huán)；對(duì)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)進(jìn)行速度控制的速度環(huán)；對(duì)最小移動(dòng)單元系統(tǒng)進(jìn)行橫擺角速度控制的轉(zhuǎn)向環(huán)；感知模塊中的IMU(14)獲取車(chē)身姿態(tài)信息，包括車(chē)身俯仰角、車(chē)身俯仰角速度、車(chē)身橫擺角速度和車(chē)身橫擺角，單向傳輸給ECU(9)處理，用于直立環(huán)和轉(zhuǎn)向環(huán)控制；兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(10)將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息發(fā)送至ECU(9)，經(jīng)處理后ECU(9)實(shí)時(shí)反饋電壓信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩，用于直立環(huán)和速度環(huán)控制。

6.如權(quán)利要求5所述的最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，其特征在于，ECU(9)安裝在車(chē)身車(chē)架的一側(cè)；轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(11)安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)(12)前方；兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(10)安裝在轉(zhuǎn)向電機(jī)控制器(11)兩側(cè)的車(chē)身車(chē)架上。

7.如權(quán)利要求1所述的最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，其特征在于，所述電池模塊包括電池(7)和DC/DC轉(zhuǎn)換器(8)，電池(7)安裝在車(chē)身車(chē)架的正中間偏上部分，DC/DC轉(zhuǎn)換器(8)安裝在電池(7)一側(cè)的車(chē)身車(chē)架上。

8.如權(quán)利要求1所述的最小移動(dòng)單元系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)身車(chē)架進(jìn)一步安裝適應(yīng)所需功能的功能模塊。