CN101973029B

CN101973029B - 小型可变履带式搜救机器人

Info

Publication number: CN101973029B
Application number: CN2010105145831A
Authority: CN
Inventors: 刘少刚; 徐建伟; 邓波; 刘刚; 王士成; 吕建伟; 周杰; 谷青明; 刘铮; 张桐鸣
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2030-10-21
Also published as: CN101973029A

Abstract

本发明提供的是一种小型可变履带式搜救机器人。包括车体、履带行驶装置、通信装置、信号采集装置；车体为履带行驶装置、通信装置、信号采集装置的载体；所述履带行驶装置包括可伸缩履带、主动轮和伸缩装置，伸缩装置是由两个可动从动轮和两个固定从动轮及两个直线推杆组成的滑块摇杆机构，主动轮由车体上的驱动轴驱动，直线推杆电机作为滑块，直线推杆电机带动摇杆及安装在其上的可动从动轮绕固定从动轮转动，带动履带伸张与收缩，在履带前后方向上形成一定角度。本发明体积小，动作灵活，在狭小的空间，可以前后行驶、转弯。可变履带前后方向上能形成一定的角度，便于实现越障，减少了履带式搜救机器人的体积，也提高了机器人行驶速度。

Description

小型可变履带式搜救机器人

技术领域

本发明涉及的是一种机器人，特别涉及一种可变履带式搜救机器人。

背景技术

目前，地震、火灾、矿难等灾害频发，严重威胁着人类的财产和生命安全，引起了广泛关注。在废墟中搜救幸存者是救援人员面临的迫切任务。然而，灾难发生后，废墟中形成的狭小空间使得搜救人员甚至是搜救犬也无法进入，给搜救带来巨大的困难，在废墟的狭窄通道中快速、准确搜索救助遇难人员，不仅使得遇难人员可以得到及时有效的救助，同时，减少了救援人力物力，增加了救援行动安全性。搜救机器人可以很好的解决上述问题。

搜救机器人应用的地形条件复杂，要求其具有很好的越障能力。履带式搜救机器人被公认为是一种越障能力很强的搜救机器人。为了便于履带机器人越障，机器人的履带一般是在前进、后退方向让履带形成一定坡度，实现越障，例如ZL：200820083326.4具有封闭履带特征的煤矿搜救机器人，应用两对履带，一对履带用于爬行，另一对履带形成关节臂的结构，可以绕前轮轴转动，从而形成坡度来越障。然而，过多的履带必然会增加机器人的体积、同时，行驶速度也会下降。因此，在狭小区域环境中，履带式搜救机器人的应用带来一个难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小，动作灵活，在狭小的空间内可以前后行驶、转弯，便于实现越障，行驶速度快的小型可变履带式搜救机器人。

本发明的目的是这样实现的：包括车体、履带行驶装置、通信装置、信号采集装置；车体为履带行驶装置、通信装置、信号采集装置的载体；所述履带行驶装置包括可伸缩履带、主动轮和伸缩装置，伸缩装置是由两个可动从动轮和两个固定从动轮及两个直线推杆组成的滑块摇杆机构，主动轮由车体上的驱动轴驱动，直线推杆电机作为滑块，直线推杆电机带动摇杆及安装在其上的可动从动轮绕固定从动轮转动，带动履带伸张与收缩，在履带前后方向上形成一定角度。

所述可伸缩履带的主体由橡胶制成，每隔一定间隔上内外侧凸起，成同步带结构，相邻的内侧突起之间用弹簧连接。

所述主动轮由内外两轮组成，外轮固定安装在驱动轴上，内轮通过滚动轴承安装在与驱动轴同心的套筒上，套筒一侧固定于车体，内外轮内侧安装齿形橡胶圈，与履带啮合。

所述套筒另一侧有一外伸铁板作为支撑板，另一侧穿过内轮固定于机身，支承座居于主动轮内外两轮中间，滑块摇杆机构的直线推杆固定其上，将整个机构夹在内外两轮中间，同时履带也在中间，通过带齿与两轮内侧啮合，通过弹簧与四个小从动轮的凹槽配合。

所述信号采集装置包括摄像头、麦克风、红外探测仪、温度传感器、气体传感器、GPS、姿态传感器。

所述的通信装置采用无线通信技术，传输图像、语音及其他信息。

本发明的可变履带式搜救机器人，即搜救机器人可以在原来履带的基础上，通过伸缩装置，履带变形，在前后形成一定角度来越障，从而减小了搜救机器人的体积；同时，也解决了行驶速度偏低的缺点。

该搜救机器人体积小，动作灵活，在狭小的空间，可以前后行驶、转弯。同时，采用了可变履带，履带前后方向上能形成一定的角度，便于实现越障，减少了履带式搜救机器人的体积，也提高了机器人行驶速度。

附图说明

图1a是可变履带式搜救机器人整体示意，图1b是图1a的左视图；

图2a是履带伸缩装置伸展时示意图，图2b是履带伸缩装置收缩时示意图；

图3是套筒示意图；

图4a是履带示意图，图4b是图4a的俯视图，图4c是图4a的左视图，图4d是图4a的A-A剖视图；

图5a是主动轮外轮示意图，图5b是图5a的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步描述。

图1a-b是可变履带式搜救机器人整体示意图，从图中可以看出，搜救机器人为履带车式结构，主要由车体1、主动轮2、可动从动轮7、固定从动轮8、可变履带6及其他辅助部件组成。

车体1内部安装有电源、行驶装置驱动电机及装置、机器人控制装置、各种传感器处理电路，车体上方装有摄像头3，前部安装麦克风9、车灯10及传感器，后部装有语音喇叭。履带行驶装置安装在车体的驱动轴上，两个驱动轴有各自的驱动电机，可以实现机器人的转弯控制。

图2a-b是履带伸缩装置示意图，该装置主要包括可动从动轮7、固定从动轮8、带外伸支撑板的套筒14、直线推杆15、连杆16和摇杆17。套筒14、直线推杆15、连杆16和摇杆17以套筒14作为支架形成一个滑块摇杆机构，直线推杆作为滑块，其往复运动可以驱动连杆带动摇杆绕着固定从动轮8摆动，摇杆另一端安装有可动从动轮8，从动轮7、8上带有凹槽，履带通过弹簧及其上的轨道被限制在从动轮上，带动履带实现履带的伸展与收缩，当收缩时，在前后两个方向上可以形成一定角度，便于越障，伸展时会增大搜救机器人履带与地面的接触面积，增加了移动速度。

图3是套筒示意图，套筒14的一端带有外伸支撑板，直线推杆安装在支撑板上，套筒14另一端内圈套在驱动轴上，同时外圈穿过主动轮内轮的中心孔，通过滚动轴承与内轮配合，这样，支撑板及固定在的支撑板上的履带驱动装置就在主动轮的内外轮中间，在该空间里带动履带伸缩，主动轮外轮通过法兰盘安装在穿过套筒中心的驱动轴上，驱动轴带动主动轮外轮转动，外轮通过履带带动内轮绕着套筒转动，内外轮将履带限制的二者之间，直线推杆的电源线从车体通过套筒及驱动轴间的缝隙中走线。

图4a-d是履带示意图，主体由橡胶制成，履带6上每隔一定间隔上内外侧凸起，成同步带结构，相邻的内侧凸起之间用弹簧18连接。外侧同时还有小凸起，用于增加摩擦，履带自由状态时，弹簧处于原状，履带橡胶体弯曲，周长短，当履带伸缩装置外伸时，会拉伸履带弹簧18，履带周长变长。履带内侧的凸起固定弹簧18的同时，还用于与主动轮2、13啮合，内侧凸起上还带有槽式轨道，便于与从动轮7、8配合。弹簧18在履带6中部，与从动轮7、8的凹槽配合，起到导向作用。

图5a-b是主动轮外轮2示意图，外轮2安装在驱动轴法兰盘上，外轮2内侧安装有齿形橡胶圈20，内轮也装有一样的橡胶圈20，橡胶圈20为同步带齿轮结构，与履带的凸起啮合，带动履带运动。

采用以上方案后，搜救机器人采用较大的主动轮驱动，较小的从动轮在主动轮内部空间，解决的履带机器人体积偏大问题。同时，有伸缩装置的存在，在较平地，可以使其处于伸展状态，履带成三角形状，增加与地面接触面积，提高运行速度，越障时，处收缩状态，使履带与地面成一定角度向前或后行进，实现越障。该搜救机器人上装载有摄像头、麦克风、喇叭，用于搜救时收集现场信息，与被困人员交谈，了解现场情况。搜救机器人必备的传感器为姿态传感器、红外线探测仪及GPS，姿态传感器用于采集机器人本身的位姿，控制机器人运动；红外线探测仪用于探测人体目标；GPS用于机器人定位。其上还可以根据不同的需要，安装不同德传感器用于不同的用途，如一氧化碳传感器，温度传感器等等来适应不同的搜救环境。

Claims

1.一种小型可变履带式搜救机器人，包括车体、履带行驶装置、通信装置、信号采集装置；车体为履带行驶装置、通信装置、信号采集装置的载体；其特征是：所述履带行驶装置包括可伸缩履带、主动轮和伸缩装置，伸缩装置是由两个可动从动轮和两个固定从动轮及两个直线推杆组成的滑块摇杆机构，主动轮由车体上的驱动轴驱动，直线推杆电机作为滑块，直线推杆电机带动摇杆及安装在其上的可动从动轮绕固定从动轮转动，带动履带伸张与收缩，在履带前后方向上形成一定角度；

所述可伸缩履带的主体由橡胶制成，每隔一定间隔上内外侧凸起，成同步带结构，相邻的内侧突起之间用弹簧连接；

所述主动轮由内外两轮组成，外轮固定安装在驱动轴上，内轮通过滚动轴承安装在与驱动轴同心的套筒上，套筒一侧穿过内轮固定于车体，内外轮内侧安装齿形橡胶圈，与履带啮合；

所述套筒另一侧有一外伸铁板作为支撑板，支撑板居于主动轮内外两轮中间，滑块摇杆机构的直线推杆固定其上，将整个机构夹在内外两轮中间，同时履带也在中间，通过带齿与两轮内侧啮合，通过弹簧与四个小从动轮的凹槽配合。