一种多功能无人车

1.本发明属于载物无人车技术领域，具体涉及一种多功能无人车。


背景技术：

2.无人车可自主执行物流、运输、配送、巡逻、公交、零售、清扫、接驳、救援等功能型任务，是未来智能交通与智慧城市建设的核心要素。可以预见，在未来交通出行与人类生活中，大部分任务将由无人车替代人类完成，车辆将由传统的载运工具演变成为执行功能型任务的智慧载体，并对人类社会发展产生重大影响。与传统智能网联汽车相比，无人车以执行功能型任务为目的，不具有人类驾驶机构，颠覆传统汽车以人为中心的基本设计理念，构型创新且灵活多变，系统架构等基本特征发生革命性变化。
3.相对于传统运输，无人配送的优点和价值体现在以下几个方面：
4.1、节约人力成本：无人配送车的应用，实现人机协作且能够部分替代人力配送，缓解物流行业运力短缺的现状。
5.2、解决无接触配送，提升安全保障：利用无人配送车解决无接触的配送问题，无人配送车的应用体现去人化的优势。
6.3、降低物流运维成本提高调度效率：单纯依靠人力使得末端配送的管理难度较高，运维存在诸多的不定因素，无人配送车网联化的运行系统更有利于企业的管理。
7.4、提升短途货物配送的安全性：无人配送车的应用能够尽可能避免人为的交通事故，高算力的识别能力能够保障配送的安全性。
8.5、完善末端配送的服务流程：无人配送车能够灵活的迎合用户的配送时间安排，为用户带来更好的配送体验。
9.目前，采用超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、摄像头、惯性测量单元等传感器感知外界环境，结合传感器融合技术、车辆定位与路径规划、运动控制等技术实现车辆的自主导航移动的无人驾驶技术已在多个领域广泛应用，但是各种无人车的设计和生产均以针对某一既定场景定制化、小批量生产为主；而且现有的无人车大多是采用的整体式设计，其各个部分是形成一个整体的，且拆装后各个部分无法独立使用，使得其无法满足多个运行场景下功能拓展或切换的需求；这使得无人车的开发和制造成本居高不下，不利于无人车的市场推广和普及。
10.因此，我们需要一款满足多种应用场景需求、适于功能拓展、有利于降本、提高产能的多功能、组合式无人车。


技术实现要素：

11.针对现有技术的不足，本发明提供一种多功能无人车，该发明将无人车的各个功能区模块化，不仅使得无人车各个模块可以作为独立商品使用和销售，而且各功能模块以不同方式组合也可形成具有不同功能的无人车产品。
12.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
13.一种多功能无人车，其特征在于，包括：第一模块、第二模块、第三模块，其中，所述第一模块，包括四轮线控底盘，且可作为第一产品单独使用；所述第二模块为“回”字形，其上安装有传感器，具有一个圆角矩形内腔；所述第三模块具有分区装载和自动开闭功能，其形状、尺寸与第二模块圆角矩形内腔适配,可作为第二产品单独使用；所述第二模块可拆卸地固定在所述第一模块上,形成第三产品，所述第三产品具有自主移动功能；所述第三模块可拆卸地固定在所述第三产品上的圆角矩形内腔中，形成第四产品，所述第四产品具有自主移动和自动派发功能。
14.优选地，所述第一模块内包覆工控机、控制器、路由器、惯性测量单元及电池，其侧面设置有电池更换口，其前面安装有超声波传感器及第一转向灯；所述第二模块上安装有摄像头、激光雷达，前面安装有第二转向灯和示宽灯。
15.进一步优选地，所述第一模块前面还安装有毫米波雷达。
16.进一步优选地，所述第二模块前侧面还安装有显示屏。
17.优选地，所述第三模块中部设置有连接块，所述连接块两侧都均匀布置有若干插接槽或插接板，用于连接带有对应插接板或插接槽的装载模块。
18.优选地，所述第三模块为智能快递柜，对应的第四产品为快递派送无人车。
19.优选地，所述第三模块为自动滑门柜，对应的第四产品为商超配送无人车。
20.优选地，所述第三模块为自动售卖机，对应的第四产品为移动零售无人车。
21.优选地，所述第二模块通过第一连接结构可拆卸地固定在所述第一模块上，所述第一连接结构设置在所述第一模块上表面和第二模块下表面；所述第三模块通过第二连接结构可拆卸地固定在所述第二产品上的圆角矩形内腔中，所述第二连接结构设置在第三模块侧表面和第二模块的内腔表面。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1.因为本发明将无人车的各个功能区模块化，形成四个可以单独使用和销售的产品，降低了产品开发和制造成本，具有较好的经济性；
24.2.采用多个功能模块组合制造商用无人车，当无人车出现故障时，可以采用更换模块的方式快速维修和维护，而无需整车停机待修，大大提高了无人车的使用率。
25.3.因为本发明将实现运动控制和移动的线控底盘独立为第一模块，并在其上表面设置连接结构，符合市售线控底盘的使用要求，而且在底盘上设置转向灯、用于防撞检测得超声波传感器，保障了底盘安全性能。
26.4.因为本发明的第二模块设计为“回”字形，安装检测环境信息的各种传感器和人机交互界面，结构简洁，制造成本低，当需要安装不同元件时改装简单，有利于提高产品的多需求适配能力。
27.5.因为本发明的第三模块设计为与市场上多数货柜类产品外形类似的圆角矩形，不但提高了空间利用率，还提高了第三模块作为独立商品使用和销售的市场竞争力。
28.6.因为本发明的第三模块设置均匀分布有插拔式连接结构的连接块，提高了第三模块的扩展性能，降低了设计和制造成本。
29.7.因为本发明的第一模块、第二模块、第三模块之间的连接结构均设置在两者的结合面上，隐藏各个接口，不但提高了第三产品和第四产品的外形美观度，还提高了其安全性能。
附图说明
30.图1为本发明的第一模块(第一产品)结构示意图；
31.图2为本发明的第二模块结构示意图；
32.图3为本发明的第三产品结构示意图；
33.图4为本发明实施例一的第三模块(第二产品)结构示意图；
34.图5为本发明实施例一的第四产品结构示意图；
35.图6为本发明实施例二的第三模块(第二产品)结构示意图；
36.图7为本发明实施例二的第四产品结构示意图；
37.图8为本发明实施例三的第三模块(第二产品)结构示意图；
38.图9为本发明实施例三的第四产品结构示意图。
39.图中：11、电池更换口，12、第一转向灯，13、超声波传感器，14、毫米波雷达，15、第一连接结构，21、半固态激光雷达，22、32线激光雷达，23、摄像头，24、显示屏，25、示宽灯，26、第二转向灯，27、圆角矩形内腔，31、连接块，32、方筒形装载盒。
具体实施方式
40.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
41.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
42.本发明的一种多功能无人车，包括第一模块、第二模块、第三模块，将无人车的各个功能区模块化，不仅使得第一模块、第三模块可以作为独立商品使用和销售，而且第一模块、第二模块组合形成具有自主移动功能的无人车产品，第一模块、第二模块、第三模块组合形成具有自主移动和自动派发功能的无人车产品。结构简单、设计巧妙，降低了产品开发和制造成本，具有较好的经济性。此外，采用多个功能模块组合制造商用无人车，还有利于提高无人车使用率、降低维护成本，当无人车出现故障时，可以采用更换模块的方式快速维修和维护，而无需整车停机待修，大大提高了无人车的使用率。
43.如图1所示，第一模块包括四轮线控底盘，其内包覆工控机、控制器、路由器、惯性测量单元等实现运动控制零部件，其上还设置有带有电池更换口11的电池安装槽，用于快速更换电池和连接充电，电池更换口设置在四轮线控底盘侧面。
44.在无人驾驶技术快速发展的背景下，支撑多负载拓展和快速二次开发的线控底盘具有较大的市场容量，这些底盘主要用于各类移动机器人的开样机和教学展示。为将第一模块设计为具有市场需求的线控底盘，在其上表面设置第一连接结构15，第一连接结构15包括电连接结构和机械连接结构，用于用户连接各种无人驾驶配件和承载结构。为提高第一产品安全性能和经济性、美观性，将第一模块设计为圆滑的方形，将四轮包覆于外壳中，并将无人驾驶常用的防撞传感器-超声波传感器13安装于前侧面，还在其前侧面设计条状第一转向灯12。
45.用户还可以选择在第一模块前面安装毫米波雷达14，进一步提高无人车产品识别
低点障碍物的能力。
46.如图2所示，本发明的第二模块设计为“回”字形，主要用于安装检测环境信息的各传感器和人机交互界面。“回”字形结构方便在内外表面之间设置线槽，隐藏布置各种线缆；可由钣金件制造而成，制造成本低，而且当需要安装不同元件，如不同类型和尺寸的传感器时，仅需在钣金件上切孔或嵌入连接件，改装简单，有利于提高产品的多需求适配能力；其圆角矩形内腔27，与市场上多数货柜类产品外形类似，不但提高了空间利用率，还提高了第三模块作为独立商品使用和销售的市场竞争力。
47.为与第一模块连接，在第二模块下表面设计与之配合的第一连接结构，两者可拆卸固定连接，形成第三产品。自动驾驶的实现，首先依赖感知传感器对道路周边环境信息进行采集，包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达和超声波等，采集的数据传输出到中央计算单元(工控机)进行计算，用来识别车辆周边障碍物和可行驶区域，进行路线规划和控制，最后制定运动信息并传输到底盘执行机构，按照指令进行精确执行。如图3所示，第三产品具有完整的实现无人驾驶的基础套件，其第二模块前面上部安装有摄像头23，其左、右前侧角，顶面中部均安装有32线激光雷达22，顶面前侧安装有半固态激光雷达21。可选地，前侧面还安装有显示屏24，后侧面安装有触摸屏(没有人机交互需求时，可替换为各类面板)；前面安装有第二转向灯26和示宽灯25，用于提高安全性能。因此第三产品可实现自主移动功能。第三产品可以在多种场合使用，如巡逻机器人、搬运机器人(机场、商场等场合运输行李、货物)。
48.第二模块内腔表面设置有第二连接结构，包括电连接结构和机械连接结构，用于连接第三模块(第三模块上同样设置有与第二模块上第二连接结构相配合的连接结构，该连接结构设置在与第二模块内腔配合安装的侧面上)。当作为第三产品使用时，第二模块的内腔亦可根据用户需求连接货架等结构。
49.本发明第一模块、第二模块、第三模块之间的连接结构均设置在两者的结合面上，隐藏各个接口，不但提高了第三产品和第四产品的外形美观度，还提高了其安全性能。
50.第三模块的设计主旨是使第三模块独立为第二产品(主要为自动货柜类)的同时，与第三产品组合形成第四产品，第四产品主要适配市场上需求量较大的配送或派送机器人。
51.作为优选结构，第三模块中部设置有连接块31，连接块31两侧都均匀固定有若干插拔式连接结构，如纵向和横向均匀布置的插接槽或插接板，用于连接带有对应插接板或插接槽的装载模块；该设计结构提高了第三模块的扩展性能，降低了设计和制造成本。连接块的使用方式将结合实施例阐述。
52.调查发现，随着国内人力成本的不断提升，及自动驾驶硬件成本的不断下降，人们对商超配送、外卖送餐、移动零售、快递配送等专业化服务需求越来越大，长期来看，适用于户外及室内的公共场所，商业场所，以及园区、景区及社区场所提供服务的轮式低速无人车需求将越来越大。无人配送车以基本的线控底盘为驱动单元，在线控底盘之上附加不同功能的作业箱，被应用到各种配送场景中，配送货物主要包括小型快递、餐饮、药物、生鲜、生活物资等等。无人配送车是自动驾驶技术的一种具体应用，但与载人的无人驾驶汽车相比，无人配送车在技术实现以及算法的复杂程度上都低于载人自动驾驶，行驶速度低，行驶风险低，有着轻、小、慢的特征。
53.针对以上运行场景，本发明提供以下三个实施例。
54.实施例一
55.第三模块为自动滑门柜，如图4所示；对应的第四产品为商超配送车无人车，如图5所示。
56.自动滑门柜带有独立的电控系统和通讯单元，自带移动电源或带有外接电源接头，当作为第二产品使用时，可以独立控制开启关闭；其内部设置若干格间，可作为贵重物品收纳柜、景区、客运站、商场等公众场合的临时行李寄存柜等商品使用。当第三模块与第三产品上的控制系统连接后，产品具有完整的商超配送车无人车功能，用于商场或超市等供应商向用户配送物资。
57.优选地，自动滑门柜的格间由插接在连接块上的板件构成，板件连接在连接块不同位置的插拔式连接结构上，形成空间不同的格间。
58.实施例二
59.第三模块为智能快递柜，如图6所示；对应的第四产品为快递派送无人车，如图7所示。同样，将第三模块设计为带有独立的电控系统和通讯单元，自带移动电源或带有外接电源接头的智能快递柜，其作业箱装载空间按照小型快递的尺寸分割，使其可作为快递柜或物品寄存柜使用；第三模块连在第三产品上后，形成快递派送无人车，服务于短距离快递配送。
60.优选地，智能快递柜的作业箱由若干插接在连接块31上的方筒形装载盒32构成，各装载盒叠放分割作业箱装载空间。
61.实施例三
62.第三模块为自动售卖机，如图8所示；对应的第四产品为移动零售车无人车，如图9所示。将第三模块设计为带有人机交互界面(优选，触摸屏)和独立控制系统和通讯系统的自动售卖机，可固定安装在商场、车站等场合，提供自动售卖服务。将第三模块安装在第三产品上，并与第三产品上的控制系统连接后，成为移动零售无人车，服务于移动零售场景。
63.优选地，自动售卖机的货物装载区由若干插接在连接块上的横板(优选，倾斜向下安装)和竖板构成，横板上设置有控制自动出货的隔板，竖板用于分割不同的商品。
64.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

技术特征：
1.一种多功能无人车，其特征在于，包括：第一模块、第二模块、第三模块，其中，所述第一模块，包括四轮线控底盘，且可作为第一产品单独使用；所述第二模块为“回”字形，其上安装有传感器，具有一个圆角矩形内腔；所述第三模块具有分区装载和自动开闭功能，其形状、尺寸与第二模块圆角矩形内腔适配,可作为第二产品单独使用；所述第二模块可拆卸地固定在所述第一模块上,形成第三产品，所述第三产品具有自主移动功能；所述第三模块可拆卸地固定在所述第三产品上的圆角矩形内腔中，形成第四产品，所述第四产品具有自主移动和自动派发功能。2.根据权利要求1所述的多功能无人车，其特征在于，所述第一模块内包覆工控机、控制器、路由器、惯性测量单元及电池，其侧面设置有电池更换口，其前面安装有超声波传感器及第一转向灯；所述第二模块上安装有摄像头、激光雷达，前面安装有第二转向灯和示宽灯。3.根据权利要求2所述的多功能无人车，其特征在于，所述第一模块前面还安装有毫米波雷达。4.根据权利要求2所述的多功能无人车，其特征在于，所述第二模块前侧面还安装有显示屏。5.根据权利要求1所述的多功能无人车，其特征在于，所述第三模块中部设置有连接块，所述连接块两侧都均匀布置有若干插接槽或插接板，用于连接带有对应插接板或插接槽的装载模块。6.根据权利要求1所述的多功能无人车，其特征在于，所述第三模块为智能快递柜，对应的第四产品为快递派送无人车。7.根据权利要求1所述的多功能无人车，其特征在于，所述第三模块为自动滑门柜，对应的第四产品为商超配送无人车。8.根据权利要求1所述的多功能无人车，其特征在于，所述第三模块为自动售卖机，对应的第四产品为移动零售无人车。9.根据权利要求1所述的多功能无人车，其特征在于，所述第二模块通过第一连接结构可拆卸地固定在所述第一模块上，所述第一连接结构设置在所述第一模块上表面和第二模块下表面；所述第三模块通过第二连接结构可拆卸地固定在所述第二产品上的圆角矩形内腔中，所述第二连接结构设置在第三模块侧表面和第二模块的内腔表面。

技术总结
本发明属于载物无人车技术领域，公开了一种多功能无人车，其特征在于，包括：第一模块、第二模块、第三模块，其中，所述第一模块，包括四轮线控底盘，且可作为第一产品单独使用；所述第二模块为“回”字形，其上安装有传感器，具有一个圆角矩形内腔；所述第三模块具有分区装载和自动开闭功能，其形状、尺寸与第二模块圆角矩形内腔适配,可作为第二产品单独使用；所述第二模块可拆卸地固定在所述第一模块上,形成第三产品，所述第三产品具有自主移动功能；所述第三模块可拆卸地固定在所述第三产品上的圆角矩形内腔中，形成第四产品，所述第四产品具有自主移动和自动派发功能。本发明将无人车的各个功能区模块化，形成四个可以独立使用和销售的产品，降低了产品开发和制造成本，具有较好的经济性，而且结构简洁美观、安全可靠。安全可靠。安全可靠。


技术研发人员：金薇薇 王轶鹏
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/7/17