一种履带式无人平台牵引跟随装置及控制系统和控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种履带式无人平台牵引跟随装置，包括外壳、拉线式位移传感器、摆角传感器和转动机构。外壳包括壳体底座和上盖，拉线式位移传感器固定在壳体底座上，转动机构下部可转动的连接在壳体底座上，拉线从转动机构的第一通孔引出；上盖的上表面开设有嵌设槽，摆角传感器紧密嵌设在该嵌设槽中，且其转动轴穿过嵌设槽底部的第二通孔后，与转动机构的上部固定连接，则在拉线被牵引转向时，带动转动机构旋转，转动机构带动摆角传感器的转动轴旋转。本发明专利技术还公开履带式无人平台牵引跟随控制系统和控制方法。本发明专利技术实时监测无人平台和牵引者之间的相对位移、相对速度和相对转角，进而实现对无人平台的跟随控制，可靠性高、适应性广且成本低。

Traction Following Device and Control System and Control Method for Tracked Unmanned Platform

The invention discloses a traction following device for a crawler-type unmanned platform, which comprises a shell, a pull-wire displacement sensor, a swing angle sensor and a rotating mechanism. The shell includes the base and the upper cover of the shell, and the pull-line displacement sensor is fixed on the base of the shell. The lower part of the rotating mechanism is rotatably connected to the base of the shell, and the pull-line is drawn out from the first through hole of the rotating mechanism. The upper surface of the upper cover is provided with an embedded groove, and the swing angle sensor is closely embedded in the embedded groove. After the rotating shaft passes through the second through hole at the bottom of the embedded groove, it is connected with the rotating mechanism. The upper fixed connection drives the rotating mechanism to rotate when the pulling wire is towed and steered, and the rotating mechanism drives the rotating axis of the swing angle sensor to rotate. The invention also discloses a traction following control system and a control method for a tracked unmanned platform. The invention monitors the relative displacement, relative speed and relative rotation angle between the unmanned platform and the tractor in real time, and realizes the following control of the unmanned platform, with high reliability, wide adaptability and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种履带式无人平台牵引跟随装置及控制系统和控制方法
本专利技术涉及履带式无人车跟随控制
，特别是涉及一种履带式无人平台牵引跟随装置及控制系统和控制方法。
技术介绍
随着信息技术及无人技术的发展，地面无人作战车辆，如轮式无人作战车和履带式无人作战车，开始在战场中得到应用。其中，履带式无人作战车采用履带驱动方式，与轮式无人作战车相比具有更好的越野性能，因而在野外作战环境中应用更为广泛。目前，用于履带式无人作战车的常用跟随控制技术包括基于无线测距和相位阵列天线定向技术、摄像头视觉识别技术和红外热成像技术等，其中无线测试定向技术需要专门设计的阵列天线，容易受电磁干扰，视觉识别技术对于工作环境要求较高，在雨、雪等恶劣环境下性能衰减明显，红外热成像技术易受周围环境温度场的影响，导致跟随控制技术的精度下降，可靠性较低。由此可见，上述现有的履带式无人平台跟随控制技术在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的履带式无人平台牵引跟随装置及控制系统和控制方法，使其安全可靠的实现履带无人平台在战场上精准跟随牵引者，保障作战任务的完成，其构型简单，成本低廉，控制可靠性高，成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种履带式无人平台牵引跟随装置，使其安全可靠的实现履带无人平台在战场上精准跟随牵引者，保障作战任务的完成，从而克服现有的履带式无人平台跟随控制技术的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种履带式无人平台牵引跟随装置，包括外壳、拉线式位移传感器、摆角传感器和转动机构；所述外壳包括壳体底座和固定在其上端的上盖，所述拉线式位移传感器固定在所述壳体底座上，所述转动机构的下部可转动的连接在所述壳体底座上，且所述转动机构设置在所述拉线式位移传感器的拉线伸出侧，所述转动机构上开设有供所述拉线穿过的第一通孔，所述拉线从所述第一通孔引出；所述上盖的上表面开设有放置所述摆角传感器的嵌设槽，所述嵌设槽的内侧壁与所述摆角传感器的外侧壁紧密配合，所述嵌设槽的底部开设有供所述摆角传感器的转动轴穿过的第二通孔，所述摆角传感器的转动轴穿过所述第二通孔后与所述转动机构的上部固定连接，则在所述拉线被牵引转向时，带动所述转动机构旋转，所述转动机构带动所述摆角传感器的转动轴旋转，进而由所述摆角传感器监测所述拉线的转角。作为本专利技术的一种改进，所述摆角传感器采用高精度电阻式摆角传感器。进一步改进，所述转动机构采用U型结构，所述U型结构的开口朝向所述拉线式位移传感器的拉线伸出侧，所述U型结构的下部通过回转支撑与所述壳体底座连接。进一步改进，所述回转支撑安装在所述壳体底座的底面伸出板上。进一步改进，所述嵌设槽设置在所述上盖的伸出檐处，所述上盖的伸出檐与所述壳体底座底面的伸出板相对应。进一步改进，所述嵌设槽的上端固定连接有盖板。进一步改进，还包括自回位机构，所述自回位机构包括至少一对极性相反的永磁体，所述一对极性相反的永磁体分别设置在所述转动机构的上表面和所述嵌设槽的底面上。本专利技术还提供了一种包括上述的履带式无人平台牵引跟随装置的履带式无人平台牵引跟随控制系统，还包括与所述拉线式位移传感器和摆角传感器连接的控制机构，所述控制机构用于接收所述拉线式位移传感器和摆角传感器采集到的所述无人平台的相对位移、相对速度和相对转角信息，然后分析计算，输出所述无人平台的目标输出转矩，实现所述无人平台的牵引跟随控制。本专利技术还提供了一种履带式无人平台牵引跟随控制方法，所述控制方法为：采用拉线式位移传感器实时监测所述无人平台与牵引者之间的相对位移和相对速度信息，并将摆角传感器的转动轴转角同步于所述拉线式位移传感器的拉线转角，则通过所述摆角传感器实时监测所述无人平台与牵引者之间的相对转角信息，将所述拉线式位移传感器和摆角传感器的实时监测信息发送至控制机构，由所述控制机构控制所述无人平台的转向和启停，实现所述无人平台对牵引者的跟随控制。进一步改进，所述的将摆角传感器的转动轴转角同步于所述拉线式位移传感器的拉线转角的步骤，通过上述的履带式无人平台牵引跟随装置实现。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术履带式无人平台牵引跟随装置将拉线式位移传感器和摆角传感器通过转动机构和外壳的活动配合，实现拉线带动转动机构旋转，转动机构带动摆角传感器的转动轴旋转，从而能够实时监测到该无人平台和牵引者之间的相对位移、相对速度和相对转角，进而为控制该无人平台的跟随动作提供数据支持。本专利技术通过将转动机构设置成U型结构，并将该U型结构设置在壳体底座的伸出板上，能实现转动机构较大的转角范围，使摆角传感器的转角测量准确可靠。本专利技术通过设置自回位机构，能实现拉线不受力或受力很小时，转动机构的自动回位，保证该履带式无人平台的直线跟随。本专利技术结构简单、设计巧妙，成本低、可靠性高，抗电磁干扰能力强，可以保证长时间稳定工作；且通过拉线控制，其控制效果不受天气环境影响，可在多种工况下运行，适应性广。本专利技术履带式无人平台牵引跟随控制方法原理简单、安全可靠，不受天气环境影响，适应性广。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术履带式无人平台牵引跟随装置(缺上盖)的结构示意图；图2是图1的主视图；图3是图1的侧视图；图4是图1的俯视图；图5是本专利技术中转动机构的结构示意图；图6是本专利技术中上盖与摆角传感器的分解结构示意图；图7是本专利技术履带式无人平台牵引跟随装置的工作原理示意图。具体实施方式本专利技术履带式无人平台牵引跟随控制方法，是通过拉线式位移传感器和摆角传感器的配合及实时监测，实现的该无人平台与牵引者之间的相对位移、相对速度和相对转角信息的测量，然后通过控制机构对监测数据分析，得出控制该无人平台转向和启停的指令，最终实现该无人平台对牵引者的跟随控制。具体的，该控制方法是：采用拉线式位移传感器实时监测该无人平台与牵引者之间的相对位移和相对速度信息，并将摆角传感器的转动轴转角同步于该拉线式位移传感器的拉线转角，则通过该摆角传感器实时监测该无人平台与牵引者之间的相对转角信息，将该拉线式位移传感器和摆角传感器的实时监测信息发送至控制机构，由该控制机构控制该无人平台的转向和启停，实现该无人平台对牵引者的跟随控制。其中，将摆角传感器的转动轴转角同步于该拉线式位移传感器的拉线转角的步骤，是通过如下履带式无人平台牵引跟随装置实现的。该履带式无人平台牵引跟随装置具体阐述如下。参照附图1至6所示，本实施例履带式无人平台牵引跟随装置，包括外壳、拉线式位移传感器2、摆角传感器3和转动机构4。该外壳是整套牵引跟随装置的硬件框架，为拉线式位移传感器2、摆角传感器3和转动机构4提供安装支承位置及保护。本实施例中该外壳包括壳体底座1和固定在其上端的上盖8，如附图1所示，该壳体底座1为具有三个竖直侧面的底座，该底座用于固定在履带式无人平台上。上盖8通过螺栓与该壳体底座1的三个竖直侧面顶端连接。本实施例中该拉线式位移传感器2的底部安装孔通过螺栓固定在该壳体底座1的底面上，确保该拉线式位移传感器2在工作时不发生移位。该拉线式位移传感器2通过拉线5与牵引者的连接，可实时反馈牵引者与履带式无人平台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种履带式无人平台牵引跟随装置，其特征在于，包括外壳、拉线式位移传感器、摆角传感器和转动机构；所述外壳包括壳体底座和固定在其上端的上盖，所述拉线式位移传感器固定在所述壳体底座上，所述转动机构的下部可转动的连接在所述壳体底座上，且所述转动机构设置在所述拉线式位移传感器的拉线伸出侧，所述转动机构上开设有供所述拉线穿过的第一通孔，所述拉线从所述第一通孔引出；所述上盖的上表面开设有放置所述摆角传感器的嵌设槽，所述嵌设槽的内侧壁与所述摆角传感器的外侧壁紧密配合，所述嵌设槽的底部开设有供所述摆角传感器的转动轴穿过的第二通孔，所述摆角传感器的转动轴穿过所述第二通孔后与所述转动机构的上部固定连接，则在所述拉线被牵引转向时，带动所述转动机构旋转，所述转动机构带动所述摆角传感器的转动轴旋转，进而由所述摆角传感器监测所述拉线的转角。

【技术特征摘要】
1.一种履带式无人平台牵引跟随装置，其特征在于，包括外壳、拉线式位移传感器、摆角传感器和转动机构；所述外壳包括壳体底座和固定在其上端的上盖，所述拉线式位移传感器固定在所述壳体底座上，所述转动机构的下部可转动的连接在所述壳体底座上，且所述转动机构设置在所述拉线式位移传感器的拉线伸出侧，所述转动机构上开设有供所述拉线穿过的第一通孔，所述拉线从所述第一通孔引出；所述上盖的上表面开设有放置所述摆角传感器的嵌设槽，所述嵌设槽的内侧壁与所述摆角传感器的外侧壁紧密配合，所述嵌设槽的底部开设有供所述摆角传感器的转动轴穿过的第二通孔，所述摆角传感器的转动轴穿过所述第二通孔后与所述转动机构的上部固定连接，则在所述拉线被牵引转向时，带动所述转动机构旋转，所述转动机构带动所述摆角传感器的转动轴旋转，进而由所述摆角传感器监测所述拉线的转角。2.根据权利要求1所述的履带式无人平台牵引跟随装置，其特征在于，所述摆角传感器采用高精度电阻式摆角传感器。3.根据权利要求1所述的履带式无人平台牵引跟随装置，其特征在于，所述转动机构采用U型结构，所述U型结构的开口朝向所述拉线式位移传感器的拉线伸出侧，所述U型结构的下部通过回转支撑与所述壳体底座连接。4.根据权利要求3所述的履带式无人平台牵引跟随装置，其特征在于，所述回转支撑安装在所述壳体底座的底面伸出板上。5.根据权利要求4所述的履带式无人平台牵引跟随装置，其特征在于，所述嵌设槽设置在所述上盖的伸出檐处，所述上盖的伸出檐与所述壳体底座底面的伸出板相对应。...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹渊，张旭东，何定波，孙逢春，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11