專利名稱：利用太陽能的智能化筑路與沙漠表面硬化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種治理沙漠和修筑公路的自動化系統(tǒng)，特別是涉及一種在計算機控制下使 用太陽能向激光設(shè)備提供能量，由激光聚焦光束熔融燒結(jié)沙漠表面的筑路與治沙系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在我們生存的地球上，存在著大面積的沙漠，因其惡劣的自然環(huán)境，使人類很難在這些 區(qū)域內(nèi)居住和生存。在風(fēng)的作用下，沙漠具有的流動性可以造成周圍地區(qū)的生產(chǎn)生活設(shè)施的 破壞，最終導(dǎo)致無法利用，人類的生存空間被沙漠不斷侵蝕。另一方面，由于沙漠的特殊地 質(zhì)條件，在沙漠中修筑公路變得非常困難，公路的建造成本和維護費用非常高昂。
當今，荒漠化也是世界性的公害，全球受到荒漠化危害的陸地面積已達到1/4,且每年 仍以5 7萬平方公里的速度擴展。目前，荒漠化遍及世界110多個國家，現(xiàn)有10億人口受 到荒漠化的直接威脅，其中有1.35億人在短期內(nèi)有失去土地的危險。沙塵暴虐，田毀人亡， 每年造成的直接經(jīng)濟損失達400多億美元。
國家林業(yè)局公布的數(shù)據(jù)表明，至2007年，中國沙化土地已經(jīng)達到173. 97萬平方公里， 占國土面積的18.12%，影響著近4億人口的生產(chǎn)和生活，每年由沙化造成的直接經(jīng)濟損失 超過540億元人民幣。在全國有30個省(自治區(qū)、直轄市)、889個縣(旗、區(qū))都分布有 沙化土地?；哪撼蔀閲乐赝{中華民族生存空間、嚴重制約中國經(jīng)濟社會發(fā)展的巨大挑 戰(zhàn)。
目前，政府每年要拿出100-150億人民幣用于防沙治沙工程建設(shè)。
現(xiàn)有的治沙方法主要包括工程治沙和植物治沙兩大類。所謂工程治沙是用柴、草、粘土、 板條、席笆、卵石或瀝青乳劑和高分子聚合物等設(shè)置障礙或輔壓遮蔽的方法阻沙固沙。這種 方法受資源和條件的限制只在少數(shù)地區(qū)可用，但費用較高，而植物治沙法生產(chǎn)周期長、見效 慢，治沙效果在一些地區(qū)也不夠理想。
在公開的《治沙、筑路方法及其裝置》(97104067.2)專利技術(shù)中，是將聚焦后的太陽光 束掃描地面，使地面的沙?；蛲寥廊廴诨蛘邿Y(jié)，冷卻后使地面上形成堅硬覆蓋物。這項技 術(shù)思路較為新穎，但仍存在一些缺點，使其在實際應(yīng)用中難以實施
1、由于是對太陽光進行聚焦，所以天氣狀況可以隨時影響聚焦效能的發(fā)揮，在聚焦點的 熱量的具有不均衡性。太陽能是低品位能量，如果要求聚焦點的熱量很高時，就必須加大光 線聚集所使用的反射鏡的面積，這會帶來一系列的結(jié)構(gòu)與控制問題。直接利用太陽光本身就限制了這種裝置只能在白天光線好時使用，而不能進行全天候施工，必然影響工作效率。
2、由于太陽光線在隨時變化，所以在跟蹤太陽光的同時，還要對掃描光路進行控制，對 光路進行多次改變，會造成光能量在傳送過程中的大量衰減。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種利用太陽能的智能化筑路與沙漠表面硬化系統(tǒng)，并具有以 下特點
1、 可以在大面積的沙漠上完成沙漠表面的硬化或筑路，其工作能量幾乎全部來自太陽能， 無需再從外界運載大量的化石能源，或者架設(shè)電力輸送線路，可節(jié)約大量寶貴的能源和電力， 同時節(jié)約相應(yīng)的運輸成本或電力輸送的架設(shè)成本。
2、 不受太陽日起日落的影響，可以實現(xiàn)全天候工作，使工作效率大大提高。
3、 利用計算機進行自動控制，按照預(yù)先設(shè)定的程序，以無人值守的方式，在生存環(huán)境極 其惡劣的沙漠地帶自動完成沙漠表面的硬化工作，最大程度地降低人力成本。
4、 行走機構(gòu)簡單可靠，重量輕，適合于大規(guī)模地治理沙漠或筑路。
為了達到上述目的，本發(fā)明的原理是
本發(fā)明由電源系統(tǒng)、計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)、行走機構(gòu)、激光掃描燒結(jié)機構(gòu)四部分構(gòu)成。
其中，電源系統(tǒng)用于收集太陽能，將光能轉(zhuǎn)化為電能后，向本系統(tǒng)中的所有用電器件供 電。包括太陽能電源基站、機載太陽能電源、發(fā)電機、蓄電池組和電源充放電管理裝置。 除太陽能電源基站外，機載式太陽能電源、發(fā)電機、蓄電池組和電源充放電管理裝置均裝載 于行走機構(gòu)上。機載式太陽能電源以轉(zhuǎn)化太陽能，并通過電源充放電管理裝置向蓄電池組供 電，蓄電池組再通過電源充放電管理裝置向本系統(tǒng)中所有用電器件供電。當蓄電池組電量不 足，且機載式太陽能電源不能供電時，可啟用發(fā)電機向蓄電池進行供電，以維持整個系統(tǒng)的 工作需要。太陽能電源基站是一個相對固定的規(guī)模較大的太陽能發(fā)電站，具有電能的貯存的 功能。當機載的蓄電池組需要時，可以向裝置于行走機構(gòu)上的蓄電池組進行充電，從而實現(xiàn) 利用太陽能并全天候利用其能量的目的。
計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心部分，是整個系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。通過計算機的 控制實現(xiàn)人們預(yù)期的功能和效果。計算機包括基站計算機和機載計算機，基站計算機放置在 固定指揮場所使用，機載計算機裝載于行走機構(gòu)上?；居嬎銠C和機載計算機通過無線聯(lián)網(wǎng) 設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)通訊，從而實現(xiàn)基站計算機對機載計算機的遙控操作。機載計算機也安裝有相 應(yīng)的軟件程序，當軟件運行時，可以接收并處理各種相關(guān)的輸入信號，可以通過輸出端口向 執(zhí)行器件發(fā)出執(zhí)行指令，也可以通過電機控制器，向電機發(fā)出運轉(zhuǎn)指令，也可以通過激光控制器，使激光器進入激光輸出狀態(tài)或者關(guān)閉輸出。
計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)向行走機構(gòu)的電機發(fā)出執(zhí)行指令，電機的轉(zhuǎn)動驅(qū)動行走機構(gòu)實現(xiàn) 平移、轉(zhuǎn)彎。行走機構(gòu)上安裝有履帶，更適合在沙漠里行駛。
激光掃描燒結(jié)機構(gòu)主要山激光器、聚焦偏轉(zhuǎn)鏡、橫向掃描歩進/伺服電機、縱向掃描歩進 /伺服電機、聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動支架等組成。當計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)通過激光控制器打開激光 器，使其處于激光輸出狀態(tài)，同時，驅(qū)動橫向掃描執(zhí)行電機、縱向掃描執(zhí)行電機協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動， 帶動聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動，使激光器射出的光束通過聚焦偏轉(zhuǎn)鏡鏡面發(fā)生偏轉(zhuǎn)和聚焦，聚焦點在 激光掃描燒結(jié)機構(gòu)的下方的沙漠表面。激光聚焦點可以不是最小的光斑點。當激光聚焦點以 適當?shù)墓獍叽笮。赃m當?shù)乃俣葟纳衬砻嫔蠏哌^，使沙粒熔化后互相融結(jié)再冷卻，從而達 到使沙漠表面硬化。
本發(fā)明將通過優(yōu)選的實施例結(jié)合附圖加以說明。


圖1是本發(fā)明的外觀總體安裝立體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成方框圖3是本發(fā)明的行走機構(gòu)30的底部結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明的行走機構(gòu)30的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明的機載式太陽能電源的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明的機載式太陽能電源的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明的激光掃描燒結(jié)機構(gòu)20的結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明的機載式太陽能電源的工作流程圖9是本發(fā)明的在計算機控制下激光掃描燒結(jié)機構(gòu)20與行走機構(gòu)30聯(lián)合運行實施掃描 硬化時的工作流程圖。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示，本發(fā)明提供的是一種利用太陽能的智能化筑路與沙漠表面硬化系統(tǒng)， 主要包括計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)(10)、激光掃描燒結(jié)機構(gòu)(20)、行走機構(gòu)(30)、電源系統(tǒng) (40)。
如圖l、圖2所示，計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)10主要由基站計算機100、基站GPS衛(wèi)星定 位器101、基站無線網(wǎng)絡(luò)天線102、機載計算機110、機載無線網(wǎng)絡(luò)天線111、激光控制器120、 歩進/伺服電機控制器121、 1/0輸入輸出端口 122、機載GPS衛(wèi)星定位器123、步進/伺服電
機驅(qū)動器131、 132、 133、 134、 135、 136組成。其中，基站計算機100與基站GPS衛(wèi)星定位 器101、基站無線網(wǎng)絡(luò)天線102連接，在一個相對固定的地點使用。機載計算機110上連接 有機載無線網(wǎng)絡(luò)天線111，并且可以通過基站無線網(wǎng)絡(luò)天線102之間的無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與基地 計算機10()之間的信息傳輸和控制。機載計算機110與控制激光控制器120、步進/伺服電機 控制器121、 1/0輸入輸出端口 122、機載GPS衛(wèi)呈定位器123、歩進/伺服電機驅(qū)動器131、 132、 133、 134、 135、 136連接并控制其實現(xiàn)相應(yīng)的功能。GPS衛(wèi)星定位器101和GPS衛(wèi)星定 位器123可以分別向基站計算機100和機載計算機110提供精確的位置坐標信息，為系統(tǒng)的 自動和智能化運行提供前提條件。
如圖l、圖2、圖3、圖4所示，行走機構(gòu)30主要由歩進/伺服電機303、 304、行走車架 310、履帶311、 312、履帶傳動輔助輪315組成。履帶傳動輔助輪315安裝在行走車架310 上，履帶311、 312安裝在履帶傳動輔助輪315上。履帶結(jié)構(gòu)與地面或沙漠表面之間有很大的 接觸面積，可以分散整個車架的壓力，非常適合在沙漠等松軟的地質(zhì)表面行駛。歩進/伺服電 機303、 304可以通過同歩傳動方式，使履帶傳動輔助輪315轉(zhuǎn)動，從而帶動履帶311、 312 的轉(zhuǎn)動。當步進/伺服電機303、 304同時按相同的速率和方向驅(qū)動履帶轉(zhuǎn)動時，整個行走車 架310就可以實現(xiàn)平移行駛。當歩進/伺服電機303、 304同時按不同的速率和方向驅(qū)動履帶 轉(zhuǎn)動時，整個行走車架就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向行駛。由于計算機可以控制步進/伺服電機303、 304 進行勻加速或勻減速轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)動的角度可以精確控制，所以可以使整個行走車架310實 現(xiàn)非常平穩(wěn)的起歩、平移、轉(zhuǎn)向、停止等動作，并且移動和轉(zhuǎn)向的距離和角度可以控制非常 精確。由于歩進/伺服電機303、 304具有較大的轉(zhuǎn)動力距，通過簡單的傳動就可以使行走機 構(gòu)30實現(xiàn)各種行駛動作，所以可以省去傳統(tǒng)動力控制中的發(fā)動機、變速箱、操縱機構(gòu)和儀表 等結(jié)構(gòu)，使整個機身的重量大大減輕，結(jié)構(gòu)也變得更加簡單，可靠性也相應(yīng)提高。由于機載 計算機110可以通過軟件編程控制行走機構(gòu)30按照規(guī)定的路線與方式行駛，也可以通過基站 計算機IO()與機載計算機110之間的無線網(wǎng)絡(luò)，由基站計算機100控制機載計算機110驅(qū)動 電機運行，所以可以實現(xiàn)行走車架30及其裝載的各種設(shè)備的無人運行和工作，達到節(jié)省人力 的目的，更適合在沙漠等惡劣氣候條件下實現(xiàn)自主工作。
如圖l、圖2、圖7所示，激光掃描燒結(jié)機構(gòu)20主要由激光器200、聚焦偏轉(zhuǎn)鏡203、橫 向掃描歩進/伺服電機201、縱向掃描歩進/伺服電機202、聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動支架204、激光掃 描燒結(jié)機構(gòu)支架205組成。聚焦偏轉(zhuǎn)鏡203上有一個合適的反射曲面210，既能反射光束， 也能聚焦光束，安裝在聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動支架204上，通過縱向掃描轉(zhuǎn)軸211實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，在縱 向掃描步進/伺服電機202轉(zhuǎn)動作用下，聚焦偏轉(zhuǎn)鏡203可將激光器200輸出的光束聚焦偏轉(zhuǎn) 至下方的沙面上，并實現(xiàn)聚焦點在縱向掃描移動。在沙漠表面的聚焦點不一定是最小的聚焦
光斑，在光斑處具有非常高的溫度，并足以熔化沙粒。聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動支架204上有一個與 縱向掃描轉(zhuǎn)軸211相垂直的橫向掃描轉(zhuǎn)軸212，通過橫向掃描轉(zhuǎn)軸212安裝在激光掃描器支 架205上，在橫向掃描歩進/伺服電機201轉(zhuǎn)動作用下，聚焦偏轉(zhuǎn)鏡203可將激光器200輸出 的光束聚焦偏轉(zhuǎn)至下方的沙面上，并實現(xiàn)聚焦點在橫向掃描移動。在橫向掃描步進/伺服電機 201、縱向掃描歩進/伺服電機202的聯(lián)合協(xié)調(diào)動作，使激光光斑在沙面上進行逐點掃描，類 似于陰極射線顯示器的行掃描與場掃描。由于激光器200的光束輸出穩(wěn)定而且非?？煽浚?于控制，所以在正常供電情況下，可以不受天氣狀況的影響進行全天候施工。又由于激光器 200的輸出功率可以做得相當大，輸出光束經(jīng)偏轉(zhuǎn)聚焦后，完全可以迅速地將沙粒熔化，完 成硬化目的。由于對光路的偏轉(zhuǎn)控制很簡單，所以激光在傳輸過程中的損耗也非常小，同時 可以提高工作效率。
如圖1所示，激光掃描燒結(jié)機構(gòu)20安裝在行走機構(gòu)30的車架310上，并位于履帶311、 312的外側(cè)。這樣可以使激光在沙面上進行掃描熔化時，使掃描的區(qū)域不受履帶311、 312安 裝位置的限制，同時也可以防止掃描后灼熱的接近熔化溫度的沙層對履帶311、 312的損害。 激光掃描燒結(jié)機構(gòu)20在掃描硬化工作時，行走機構(gòu)30處于停止狀態(tài)，可以保證掃描區(qū)域的 精度。行走機構(gòu)30與激光掃描燒結(jié)機構(gòu)20的協(xié)同工作，可以完成一個較大的連續(xù)區(qū)域的沙 漠表面的硬化工程。使用功率足夠大的激光器和調(diào)整適當?shù)膾呙鑼挾?，使熔化的沙層在冷卻 板結(jié)后達到足夠的承載能力后，就可以作為公路使用。
如圖l、圖2、圖5、圖6所示，電源系統(tǒng)40主要由電源充放電管理裝置400、蓄電池組 401、機載太陽能電源410、太陽能電源基站420、發(fā)電機430組成。蓄電池組401通過電源 充放電管理裝置400向各用電設(shè)備提供電力。機載太陽能電源410可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能， 并通過電源充放電管理裝置400向蓄電池組401充電。當蓄電池組401電量不足，且沒有曰 光，機載太陽能電源410無法向蓄電池組401充電時，機載計算機110可以通過I/0輸入輸 出端口 122和相應(yīng)的執(zhí)行器件啟動發(fā)電機430向蓄電池組401充電。
如圖l、圖5、圖6所示，機載太陽能電源410的功能是隨時為機載蓄電池組401充電，
從而達到為所有用電器件提供電力的目的。機載太陽能電源410主要由太陽能電池450、太
陽能電池板支架451、水平底座452、水平轉(zhuǎn)動支撐輪453、水平轉(zhuǎn)動齒圈454、水平轉(zhuǎn)動齒
輪455、水平轉(zhuǎn)動歩進/伺服電機405、仰角支撐螺桿460、電池板支撐螺桿滑座461、仰角調(diào)
整歩進/伺服電機406、仰角調(diào)整齒輪463、電機底座464組成。太陽能電池450安裝在太陽
能電池板支架451上，太陽能電池板支架451安裝在水平底座452上，并可以通過銷軸轉(zhuǎn)動，
改變與水平底座452之間的夾角。水平底座452上安裝有至少三個水平轉(zhuǎn)動支撐輪453，水
平轉(zhuǎn)動支撐輪453與行走車架310接觸，行走車架310上有中心豎軸320，水平底座452上有中心轉(zhuǎn)軸孔470,水平底座452通過中心豎軸320和中心轉(zhuǎn)軸孔470在水平轉(zhuǎn)動支撐輪453 的支撐下實現(xiàn)水平轉(zhuǎn)動，從而使太陽能電源410實現(xiàn)水平轉(zhuǎn)動。仰角支撐螺桿460通過電池 板支撐螺桿滑座461支撐太陽能電池板支架451呈一定的仰角。仰角調(diào)整歩進/伺服電機406 安裝在電機底座464上，仰角調(diào)整齒輪463安裝在仰角調(diào)整歩進/伺服電機406上，仰角調(diào)整 歩進/伺服電機406轉(zhuǎn)動時，通過仰角調(diào)整齒輪463使仰角支撐螺桿460轉(zhuǎn)動，從而使電池板 支撐螺桿滑座461沿仰角支撐螺桿460上下滑動，從而實現(xiàn)太陽能電池板支架451的仰角的 變化。在機載計算機110的控制下，水平轉(zhuǎn)動歩進/伺服電機405、仰角調(diào)整歩進/伺服電機 406協(xié)調(diào)運行，可以使太陽能電池板支架451最大限度地實現(xiàn)正向朝向太陽光，從而最大限 度地轉(zhuǎn)化太陽能。
如圖8所示，此程序的作用是利用GPS定位器、行走機構(gòu)30與歩進/伺服電機405、 406 的聯(lián)動，實現(xiàn)在機載太陽能電源的位置不斷變動的情況下，對太陽的二維自動跟蹤。程序開 始運行時，歩驟2001中機載計算機110從機載.GPS定位器讀取第一地點的經(jīng)度和緯度，在歩 驟2002中，指令歩進/伺服電機303、 304同向驅(qū)動，使行走機構(gòu)30沿直線方向行駛一定距 離，歩驟2003中機載計算機110從再次從機載GPS定位器讀取第二地點的經(jīng)度和緯度，步驟 2004中可根據(jù)兩次讀取的經(jīng)度、緯度和行駛距離、時間以及太陽的軌道參數(shù)，可計算出行駛 方向、太陽水平方位、太陽與地平面間仰角的時間序列。計算完成后，則進行歩驟2005，檢 査目前太陽是否處于地平線以上，如果是，則進入歩驟2006，使歩進/伺服電機405、 406聯(lián) 合驅(qū)動，使太陽能電池板朝向太陽光直射方向。如果為否，則進入步驟2007，使步進/伺服 電機405、 406聯(lián)合驅(qū)動，使太陽能電池板朝向太陽光的起始直射方向。步驟2006和步驟2007 結(jié)束后，均進入歩驟2008，檢査程序是否需要中止，如果為否，則程序繼續(xù)執(zhí)行歩驟2005， 從而實現(xiàn)對太陽光的二維跟蹤。如果為是，則程序結(jié)束。以GPS定位和軌道計算相結(jié)合的方 式進行太陽光的二維跟蹤，可以不受非晴朗天氣的影響，可以自動修正跟蹤角度，結(jié)構(gòu)簡單 且工作可靠穩(wěn)定。
如圖9所示，程序丌始運行時，歩驟3001中，檢査蓄電池組中的電量是否到達下限，也
就是是否能滿足一次掃描所需要的能量。如果為是，則程序結(jié)束，不進行激光掃描熔結(jié)作業(yè)。
如果為否，則執(zhí)行歩驟3002，步進/伺服電機303、 304同向驅(qū)動行走機構(gòu)30沿直線方向行
駛固定距離。進入歩驟3003，歩進/伺服電機201、 202聯(lián)合轉(zhuǎn)動使激光束聚集點移至掃描起
點。進入歩驟3004，打開激光器200，使激光輸出。進入歩驟3005，步進/伺服電機201、 202
聯(lián)合轉(zhuǎn)動，完成激光聚焦點對局部區(qū)域的全部掃描，并使其熔化燒結(jié)。進入步驟3006,關(guān)閉
激光器200，是為了在進入下一掃描周期前，節(jié)約能量的消耗。再執(zhí)行歩驟3007，檢査是否
需要繼續(xù)工作，如果為是，則程序轉(zhuǎn)向歩驟3001，繼續(xù)重復(fù)執(zhí)行上述歩驟。如果為否，則程
序結(jié)束，掃描硬化工作停止-
權(quán)利要求
1、一種利用太陽能的智能化筑路與沙漠表面硬化系統(tǒng)，主要包括計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)(10)、激光掃描燒結(jié)機構(gòu)(20)、行走機構(gòu)(30)、電源系統(tǒng)(40)；計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)(10)主要由基站計算機(100)、基站GPS衛(wèi)星定位器(101)、基站無線網(wǎng)絡(luò)天線(102)、機載計算機(110)、機載無線網(wǎng)絡(luò)天線(111)、激光控制器(120)、步進/伺服電機控制器(121)、I/O輸入輸出端口(122)、機載GPS衛(wèi)星定位器(123)、步進/伺服電機驅(qū)動器(131、132、133、134、135、136)組成；其中，基站計算機(100)與基站GPS衛(wèi)星定位器(101)、基站無線網(wǎng)絡(luò)天線(102)連接；機載計算機(110)上連接有機載無線網(wǎng)絡(luò)天線(111)，并且可以通過基站無線網(wǎng)絡(luò)天線(102)之間的無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與基地計算機(100)之間的信息傳輸和控制；機載計算機(110)與控制激光控制器(120)、步進/伺服電機控制器(121)、I/O輸入輸出端口(122)、機載GPS衛(wèi)星定位器(123)、步進/伺服電機驅(qū)動器(131、132、133、134、135、136)連接并可控制；行走機構(gòu)(30)主要由步進/伺服電機(303)、(304)、行走車架(310)、履帶(311、312)、履帶傳動輔助輪(315)組成；履帶傳動輔助輪(315)安裝在行走車架(310)上，履帶(311、312)安裝在履帶傳動輔助輪(315)上；激光掃描燒結(jié)機構(gòu)(20)主要由激光器(200)、聚焦偏轉(zhuǎn)鏡(203)、橫向掃描步進/伺服電機(201)、縱向掃描步進/伺服電機(202)、聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動支架(204)、激光掃描燒結(jié)機構(gòu)支架(205)組成；電源系統(tǒng)(40)主要由電源充放電管理裝置(400)、蓄電池組(401)、機載太陽能電源(410)、太陽能電源基站(420)、發(fā)電機(430)組成；機載太陽能電源(410)主要由太陽能電池(450)、太陽能電池板支架(451)、水平底座(452)、水平轉(zhuǎn)動支撐輪(453)、水平轉(zhuǎn)動齒圈(454)、水平轉(zhuǎn)動齒輪(455)、水平轉(zhuǎn)動步進/伺服電機(405)、仰角支撐螺桿(460)、電池板支撐螺桿滑座(461)、仰角調(diào)整步進/伺服電機(406)、仰角調(diào)整齒輪(463)、電機底座(464)組成；太陽能電池板支架(451)安裝在水平底座(452)上，并可以通過銷軸轉(zhuǎn)動，改變與水平底座(452)之間的夾角；水平底座(452)上安裝有至少三個水平轉(zhuǎn)動支撐輪(453)，水平轉(zhuǎn)動支撐輪(453)與行走車架(310接觸)，行走車架(310)上有中心豎軸(320)，水平底座(452)上有中心轉(zhuǎn)軸孔(470)，水平底座(452)通過中心豎軸(320)和中心轉(zhuǎn)軸孔(470)在水平轉(zhuǎn)動支撐輪(453)的支撐下實現(xiàn)水平轉(zhuǎn)動，從而使太陽能電源(410)實現(xiàn)水平轉(zhuǎn)動；仰角支撐螺桿(460)通過電池板支撐螺桿滑座(461)支撐太陽能電池板支架(451)呈一定的仰角；仰角調(diào)整步進/伺服電機(406)安裝在電機底座(464)上，仰角調(diào)整齒輪(463)安裝在仰角調(diào)整步進/伺服電機(406)上，仰角調(diào)整步進/伺服電機(406)轉(zhuǎn)動時，通過仰角調(diào)整齒輪(463)使仰角支撐螺桿(460)轉(zhuǎn)動，從而使電池板支撐螺桿滑座(461)沿仰角支撐螺桿(460)滑動，使太陽能電池板支架(451)的仰角的變化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)(10)，其特征是機載計算機(110)可以 通過軟件編程控制行走機構(gòu)(30)按照規(guī)定的路線與方式行駛，也可以通過與機載計算機(110) 之間的無線網(wǎng)絡(luò)，由基站計算機(100)控制機載計算機(110)驅(qū)動電機運行。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走機構(gòu)(30)，其特征是行走機構(gòu)(30)中的步進/伺服電機(303、 304)可以通過同歩傳動方式，使履帶(311、 312)轉(zhuǎn)動，在機載計算機(110)的驅(qū)動下實現(xiàn) 行走車架(310)的起歩、平移、轉(zhuǎn)向、停止等動作。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描燒結(jié)機構(gòu)(20),其特征是聚焦偏轉(zhuǎn)鏡(203)上有一個合適 的反射曲面(210)，既能反射光束，也能聚焦光束，安裝在聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動支架(204)上，通 過縱向掃描轉(zhuǎn)軸(211)實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，在縱向掃描步進/伺服電機(202)轉(zhuǎn)動作用下，聚焦偏轉(zhuǎn)鏡 (203)可將激光器(200)輸出的光束聚焦偏轉(zhuǎn)至下方的沙面上，并實現(xiàn)聚焦點在縱向掃描移動； 在沙漠表面的聚焦光斑處具有非常高的溫度，并足以熔化沙粒；聚焦偏轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動支架(204) 上有一個與縱向掃描轉(zhuǎn)軸(211)相垂直的橫向掃描轉(zhuǎn)軸(212)，通過橫向掃描轉(zhuǎn)軸(212)安裝在 激光掃描器支架(205)上，在橫向掃描歩進/伺服電機(201)轉(zhuǎn)動作用下，聚焦偏轉(zhuǎn)鏡(203)可 將激光器(200)輸出的光束聚焦偏轉(zhuǎn)至下方的沙面上，并實現(xiàn)聚焦點在橫向掃描移動；在橫向 掃描步進/伺服電機(201)、縱向掃描步進/伺服電機(202)的聯(lián)合協(xié)調(diào)動作，可使激光光斑在 沙面上進行逐點掃描。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光掃描燒結(jié)機構(gòu)(20),其特征是激光掃描燒結(jié)機構(gòu)(20)安裝在 行走機構(gòu)(30)的車架(310)上，并位于履帶(311、 312)的外側(cè)；行走機構(gòu)(30)與激光掃描燒結(jié) 機構(gòu)(20)的協(xié)同工作，可以完成連續(xù)區(qū)域的沙漠表面的硬化或筑路工程。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)(40)，其特征是蓄電池組(401)通過電源充放電管理裝 置(400)向各用器件提供電力；機載太陽能電源(410)可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并通過電 源充放電管理裝置(400)向蓄電池組(401)充電；當蓄電池組(401)電量不足時，機載計 算機(110)可以啟動發(fā)電機(430)向蓄電池組(401)充電。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)(40)，其特征是在機載計算機(110)的控制下，水平 轉(zhuǎn)動歩進/伺服電機(405)、仰角調(diào)整歩進/伺服電機(406)協(xié)調(diào)運行，可以使太陽能電池板 支架(451)最大限度地實現(xiàn)正向朝向太陽光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在計算機控制下使用太陽能向激光設(shè)備提供能量，由激光聚焦光束熔融燒結(jié)沙漠表面的筑路與治沙系統(tǒng)。主要由電源系統(tǒng)、計算機與電機驅(qū)動系統(tǒng)、行走機構(gòu)、激光掃描燒結(jié)機構(gòu)四部分構(gòu)成。電源系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能貯存。激光掃描燒結(jié)機構(gòu)利用貯存的電能與行走機構(gòu)配合移動，實現(xiàn)在沙漠表面進行連續(xù)硬化或筑路，所需能量幾乎全部來自太陽能，不使用化石能源，不用架設(shè)電力輸送線路，不受天氣影響，可全天候施工。在計算機的控制下，可按照設(shè)定的程序，以無人值守的方式，在自然環(huán)境惡劣的沙漠地帶自動完成工作，節(jié)省人力。行走機構(gòu)簡單可靠，重量輕，適合于大規(guī)模地治理沙漠或筑路。
文檔編號E02D3/00GK101200889SQ20071016117
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者張德勝 申請人:張德勝