动态可调的可重构地形综合测试装置及综合测试方法

摘要

本发明提供一种动态可调的可重构地形综合测试装置及综合测试方法，测试装置包括：总控制器和若干个测试单元；各个测试单元排列固定于承载基础上；其中，每个测试单元均包括作动器和测试体；作动器的底端固定于承载基础上，作动器的顶端与测试体的底端固定连接；总控制器分别与各个作动器的控制端连接，用于独立控制每个作动器的动作，进而控制固定于作动器的测试体的高度。本发明在构建具有一定规模的测试装置后，只需要调整向各个测试单元发送的上升高度指令，即可得到具有不同平整度的模拟路面，而不需要重新构建测试装置，提高了测试装置的通用性，节约了测试场地和测试资金。

说明书

技术领域

本发明属于智能行进体测试技术领域，具体涉及一种动态可调的可重构地形综合测试装置及综合测试方法。

背景技术

灾害搜救类智能行进体，是一种面向地震灾难应用、能够在废墟缝隙中运动与探测、并可对废墟中的幸存者实施辅助救援的智能行进体系统，已成为当今热门研究课题。研究出高效的灾害搜救类智能行进体，并使其广泛运用到灾后救援工作中，可降低人力物力投入、减少救援工作中的意外伤亡，并提高救援效率与成功率，对于提高人类自身抵抗自然灾害能力的进程具有显著意义。

对于灾害搜救类智能行进体的研究，重点需解决的问题之一为：如何提高智能行进体的运动能力，使其能够适应各种复杂的地形条件，例如，废墟、泥地、沙地、台阶、陡坡或壕沟等。因此，在智能行进体的研究过程中，需要反复使用测试装置对智能行进体的性能进行测试。

现有技术中，在对智能行进体进行不平整路面测试时，主要采用以下两种方式之一模拟不平整路面：(1)将不同高度砖块、木料等建筑材料平铺在路面上，从而临时构建一个不平整路面；(2)在泥土路面挖掘不同深度的小型沟壑，达到模拟不平整路面的效果。

上述方式存在的主要问题为：(1)构建完成的测试装置的测试指标单一固定不可调整，因此，针对不同种类智能行进体，需要构建具有不同测试路面指标的测试装置，其中，路面指标包括不平整度和障碍高度等；因此，具有测试装置搭建过程繁琐的问题，另外，由于需要搭建多个独立的测试装置，也造成了大量场地和资金的浪费。(2)无法成为定性的测试装置，测试指标非固定，无法量化智能行进体的综合行动能力。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种动态可调的可重构地形综合测试装置及综合测试方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种动态可调的可重构地形综合测试装置，包括：总控制器和若干个测试单元(1)；各个所述测试单元(1)排列固定于承载基础上；其中，每个所述测试单元(1)均包括作动器(2)和测试体(3)；所述作动器(2)的底端固定于所述承载基础上，所述作动器(2)的顶端与所述测试体(3)的底端固定连接；所述总控制器分别与各个所述作动器(2)的控制端连接，用于独立控制每个所述作动器(2)的动作，进而控制固定于所述作动器(2)的所述测试体(3)的高度。

优选的，每个所述作动器(2)为液压作动器，均包括：作动缸、驱动器、液压源、活塞杆和位移传感器；

所述作动缸为固定件，其底面固定于所述承载基础；

所述活塞杆为运动件，其设置于所述作动缸的内部，所述活塞杆的底部通过所述液压源而与所述驱动器的输出端连接，所述活塞杆的顶部与所述测试体(3)固定连接；在所述驱动器的驱动下，驱动所述活塞杆进行上升或下降动作，进而带动所述测试体(3)进行上升或下降动作；

所述位移传感器与所述活塞杆连接，用于采集所述活塞杆的上升或下降距离；

所述总控制器的输出端与所述驱动器的输入端连接，所述总控制器的输入端与所述位移传感器的输出端连接，由此构成闭环控制系统。

优选的，所述测试体(3)的截面为矩形。

优选的，各个所述测试单元(1)排列固定于承载基础上时，相邻所述测试体(3)之间紧密接触。

本发明提供一种动态可调的可重构地形综合测试方法，包括以下步骤：

S1，将n个测试单元(1)排列固定于承载基础上，使相邻测试单元(1)的测试体(3)紧密接触；其中，n为自然数；

初始时，n个测试体(3)的顶面与地面平齐；

S2，在承载基础所在平面建立二维直角坐标系，得到每个所述测试单元(1)的位置坐标；

S3，配置总控制器的初始参数；包括：n个测试单元(1)的位置坐标、每个测试单元的长度值和宽度值以及需要模拟的路面参数；

S4，所述总控制器基于所述初始参数，计算得到每个所述测试单元(1)的理想上升距离值，并根据所述理想上升距离值，分别生成与每个所述测试单元(1)唯一对应的控制指令，然后，将每个所述控制指令发送给对应的所述测试单元(1)的驱动器，通过驱动器驱动对应的作动器(2)中的活塞杆上升一定的距离，进而带动固定于活塞杆的测试体(3)上升一定的距离；由此实现各个测试体(3)上升不同的距离，则各个测试体(3)的上表面则拼接为满足所述需要模拟的路面参数的模拟路面。

优选的，S4中，还包括：

S41，在所述活塞杆上升一定的距离后，安装于所述活塞杆的位置传感器检测所述活塞杆的实际上升距离值，并将所述活塞杆的实际上升距离值发送给所述总控制器；

S42，所述总控制器判断所述活塞杆的实际上升距离值是否与预设定的理想上升距离值一致，如果不一致，则执行S43；如果一致，则执行S44；

S43，所述总控制器计算得到所述实际上升距离值和所述理想上升距离值之间的偏差，并生成对应的调整指令；然后，所述总控制器再将所述调整指令发送给用于驱动所述活塞杆运动的驱动器，通过所述驱动器，调整所述活塞杆的实际上升距离值，并返回S41；

S44，所述活塞杆的实际上升距离值与预设定的理想上升距离值一致，结束对所述活塞杆的运动进行控制的过程。

本发明提供的动态可调的可重构地形综合测试装置及综合测试方法具有以下优点：

在构建具有一定规模的测试装置后，只需要调整向各个测试单元发送的上升高度指令，即可得到具有不同平整度的模拟路面，而不需要重新构建测试装置，提高了测试装置的通用性，节约了测试场地和测试资金。

附图说明

图1为本发明提供的动态可调的可重构地形综合测试装置组装后的立体示 意图；

图2为本发明提供的动态可调的可重构地形综合测试装置组装后的俯视图；

图3为本发明提供的动态可调的可重构地形综合测试装置组装后的左视图；

图4为本发明提供的动态可调的可重构地形综合测试装置组装后的右视图；

图5为每个测试单元1的机械结构立体示意图；

图6为测试体3的结构示意图；

图7为作动器2的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

本发明提供一种动态可调的可重构地形综合测试装置及综合测试方法，用于对智能行进体行动能力进行测试，其中，智能行进体既可以为灾害搜救类机器人，也可以为其他智能设备，例如，车模等，用于对车模进行性能测试，本发明对智能行进体的具体类型并不限制。如图1所示，为动态可调的可重构地形综合测试装置组装后的立体示意图；如图2、图3和图4所示，分别为动态可调的可重构地形综合测试装置组装后的俯视图、左视图和右视图，包括：总控制器和若干个测试单元1；各个测试单元1排列并固定于承载基础上；由于每个测试单元均固定于承载基础上，可避免在对智能行进体测试时，测试单元发生水平方向运动，提高了测试装置的连接性能。

如图5所示，为每个测试单元1的机械结构立体示意图，均包括作动器2和测试体3；

如图6所示，为测试体3的结构示意图；测试体3的截面为矩形，从而才可以保证各个测试单元1排列并固定于承载基础上时，相邻测试体3之间紧密接触，不存在间隙，防止因间隙而造成对智能行进体测试的不必要干扰，达到更为逼真的模拟不平整路面的效果。

如图7所示，为作动器2的结构示意图；作动器2的底端固定于承载基础上，作动器2的顶端与测试体3的底端固定连接；总控制器分别与各个作动器2的控制端连接，用于独立控制每个作动器2的动作，进而控制固定于作动器2的测试体3的高度。其中，作动器可采用各类形式，以下仅以作动器采用液压作动器为例 进行介绍，具体的，作动器可采用以下结构：

每个作动器2均包括：作动缸、驱动器、液压源、活塞杆和位移传感器；

作动缸为固定件，其底面固定于承载基础；

活塞杆为运动件，其设置于作动缸的内部，活塞杆的底部通过液压源而与驱动器的输出端连接，活塞杆的顶部与测试体3固定连接；在驱动器的驱动下，驱动活塞杆进行上升或下降动作，进而带动测试体3进行上升或下降动作；

位移传感器与活塞杆连接，用于采集活塞杆的上升或下降距离；

总控制器的输出端与驱动器的输入端连接，总控制器的输入端与位移传感器的输出端连接，由此构成闭环控制系统，实现对各个测试体上升距离的精密控制。

本发明还提供一种动态可调的可重构地形综合测试方法，包括以下步骤：

S1，将n个测试单元1排列固定于承载基础上，具体排列方式以及选用的测试单元的数量，根据测试需求灵活设定，只需保证相邻测试单元1的测试体3紧密接触即可；

初始时，n个测试体3的顶面与地面平齐；

S2，在承载基础所在平面建立二维直角坐标系，得到每个测试单元1的位置坐标；

S3，配置总控制器的初始参数；包括：n个测试单元1的位置坐标、每个测试单元的长度值和宽度值以及需要模拟的路面参数；路面参数包括各个路面位置的不平整度、角度等；

S4，总控制器基于初始参数，采用一定的算法，计算得到每个测试单元1的理想上升距离值，并根据理想上升距离值，分别生成与每个测试单元1唯一对应的控制指令，然后，将每个控制指令发送给对应的测试单元1的驱动器，通过驱动器驱动对应的作动器2中的活塞杆上升一定的距离，进而带动固定于活塞杆的测试体3上升一定的距离；由此实现各个测试体3上升不同的距离，则各个测试体3的上表面则拼接为满足需要模拟的路面参数的模拟路面。此外，测试体3的上表面可根据实际测试需求，选择不同的材质，不同材质具有不同的摩擦系数，从而可以模拟得到具有不同摩擦系数的模拟路面，满足对行进体在不同摩擦度 路面行进能力测试的需求。

本步骤中，为实现更为精细的模拟路面，还包括：

S41，在活塞杆上升一定的距离后，安装于活塞杆的位置传感器检测活塞杆的实际上升距离值，并将活塞杆的实际上升距离值发送给总控制器；

S42，总控制器判断活塞杆的实际上升距离值是否与预设定的理想上升距离值一致，如果不一致，则执行S43；如果一致，则执行S44；

S43，总控制器计算得到实际上升距离值和理想上升距离值之间的偏差，并生成对应的调整指令；然后，总控制器再将调整指令发送给用于驱动活塞杆运动的驱动器，通过驱动器，调整活塞杆的实际上升距离值，并返回S41；

S44，活塞杆的实际上升距离值与预设定的理想上升距离值一致，结束对活塞杆的运动进行控制的过程。

由此可见，本发明提供的动态可调的可重构地形综合测试装置及综合测试方法具有以下优点：

(1)在构建具有一定规模的测试装置后，只需要调整向各个测试单元发送的上升高度指令，即可得到具有不同平整度的模拟复杂路面，而不需要重新构建测试装置，提高了测试装置的通用性，节约了测试场地和测试资金；

(2)每个测试单元均固定于承载基础上，有效达到对测试单元的固定作用，提高测试单元的连接性能，防止在对智能行进体进行测试时，测试单元发生水平移位，因此，提高了对不平整路面的模拟能力；

(3)本装置采用闭环控制设计，具有多尺度、精细化的测试指标以及灵活调整能力，每个测试单元上升高度可量化，从而实现对智能行进体行动能力的定性测试；而且可根据实际测试需求，灵活调整测试设备对智能行进体行动能力的测试复杂难度，满足对智能行进体行动能力的测试需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。