[发明专利]一种基于风光互补能源的极地机器人

摘要

本发明公开一种基于风光互补能源的极地机器人，在车身的两侧对称安装具有车轮的主动变形悬挂机构；两个主动变形悬挂机构各采用七杆结构构成；两个主动变形悬挂机构间通过从动变形悬挂机构相连；由此，可实现车身的高低调节，以及车身侧向滚转。车身上还安装有载荷设备，供电设备与控制系统。载荷设备用来实时获取外界环境信息以及极地机器人自身运动状态信息。供电设备包括风力发电机、太阳能电池板与蓄电池组；风力发电机与太阳能电池板输出的电能由蓄电池组进行储存。所述控制系统用来实现供电设备的控制以及极地机器人的移动、避障、越障控制。本发明的优点为：能够更好地适应地形，具备更好的复杂地形通过能力，可在极地环境长期执行科考任务。

主权项

一种基于风光互补能源的极地机器人，其特征在于：包括车体与车体上装载的供电设备、控制系统； 所述车体包括车身、车轮、主动变形悬挂机构与从动变形悬挂机构；其中，主动变形悬挂机构具有两套，结构相同，包括横梁A、横梁B、纵梁、滑动梁A、滑动梁B与电动推杆；横梁A、横梁B与纵梁的铰接端间通过第一转轴铰接；滑动梁A、滑动梁B的铰接端分别与横梁A、横梁B通过第二转轴铰接；滑动梁A与滑动梁B的滑动端间通过第三转轴相互铰接；纵梁上沿轴向开有滑槽，第三转轴的滑动端与滑槽间滑动连接；所述电动推杆的机体端与横梁A铰接；电动推杆的伸缩端与滑动梁A滑动端铰接；上述两套主动变形悬挂机构中横梁A与横梁B的车轮安装端均安装有一个车轮，各个车轮分别通过一个驱动电机驱动运动；两套主动变形悬挂机构中的第一转轴通过连接轴与框架结构车身的左侧面和右侧面中心位置相连。所述从动变形悬挂机构包括平衡摆杆、左侧连杆、右侧连杆；其中平衡摆杆水平轴接在车体顶面前侧边中心位置上安装的摆杆支座上；平衡摆杆的左右两端分别同左侧连杆与右侧连杆一端通过关节轴承连接；左侧连杆、右侧连杆的另一端分别与车体左侧与右侧的主动变形悬挂机构中纵梁顶部关节轴承连接；上述车体上安装有载荷设备，用来实时获取外界环境信息以及极地机器人自身运动状态信息； 所述供电设备包括风力发电机、太阳能电池板与蓄电池组，均安装在车身上；风力发电机用来捕获风能并将其转换为机械能后，再转换为电能；太阳能电池板用来将光能转换为电能；蓄电池组用来将风力发电机与太阳能电池板输出的电能转化为化学能进行储存。 所述控制系统包括风光互补充放电控制电模块、管理控制模块、运动控制模块与人机交互通信模块；其中，风光互补充放电控制模块用来将风力发电机产生的三相交流电与太阳能电池板产生的直流电进行整合与直流输出，为极地机器人的载荷设备与控制系统供电；且实现对蓄电池组的充电；以及控制蓄电池组为极地机器人的载荷设备与控制系统供电； 管理控制模块包括电源管理部分与决策控制部分；其中电源管理部分用来监测蓄电池组的工作状态信息，以及载荷设备中测得的外界环境信息，根据外界环境信息与蓄电池组的工作状态信息控制风光互补充放点控制模块对蓄电池组进行充电、放电与待机操作；并根据蓄电池组的工作状态信息进行蓄电池组的充电、放电与待机操作；电源模块还实时检测控制系统工作状态信息，当检测到控制系统瘫痪后，将重新启动控制系统，实现控制系统的复位重启；决策控制部分用来接收载荷设备中获取的外界环境信息，以及极地机器人自身姿态与位置信息，向运动控制模块发送控制信号，通过运动控制模块对两个主动变形悬挂机构中电动推杆进行控制，达到控制极地机器人姿态的目的，实现极地机器人的自主越障控制；还用来对四个车轮对应的驱动电机，实现极地机器人的运动控制，实现极地机器人的自主避障控； 决策控制部分还将接收载荷设备中激光雷达获取的外界环境中障碍物信息，以及GPS定位模块与惯性测量模块获得的极地机器人自身姿态与位置信息发送到远程监控中心。