CN102179810A

CN102179810A - 多用途探查机器人

Info

Publication number: CN102179810A
Application number: CN 201110126237
Authority: CN
Inventors: 周业峰; 王冬梅
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明涉及一种多用途探查机器人，它包括机械部分、控制部分以及视频部分，其中，机械部分拥有机械手臂和一个能旋转的摄像头机架；在控制部分，使用的是无线电控制，使用频率在27MHz～45MHz波段，设有两块芯片分别控制机器人驱动和机械手臂与摄像机架的动作；探查部分采用的是无线视频传输系统，由一台视频发射器和两组摄像头组成。其中一个摄像头安装于前部，另一摄像头安装于后端机架之上，前部摄像头可以探查前方广阔的视野，而后部摄像头置于摄像头机架上可以观察后部和两旁的盲区。本发明的机器人由于结构紧凑，形状明显小于通常所用的大型机器人，因此可用于人类不宜工作的危险地域或者用于地域狭小地理环境。

Description

多用途探查机器人

技术领域

本发明涉及一种探查机器人，该机器人可用于警用、军用中远距离无线控制探查，亦可应用于学生创新实验、比赛、教学等相关领域。

背景技术

机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。现有的机器人中，其无线控制和无线视频系统很容易受到干扰，机器人的电池续航时间有限不能较长时间的工作待命，而且由于机器人的机身结构较为开放可安放的部件固定的点不多，加之机身可利用空间很小，所以在安装电池组、控制芯片和视频系统组件时遇到矛盾，安装完成后机器人外形结构较为开放，易受到外部环境的影响。对于如核辐射、生化污染等人类不宜工作的危险地域或者用于地域狭小地理环境，无法实施探查工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑的多用途探查机器人。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多用途探查机器人，它包括：

机械部分，包括底盘、主平台、前端部装有机械抓手的机械手臂以及摄像头机架，所述的主平台安装在所述的底盘的上方，所述的机械手臂安装在所述的主平台上，所述的机械手臂位于所述的机器人的前端部，所述的摄像头机架安装在所述的主平台上，所述的摄像头机架位于所述的机器人的后端部；

控制部分，采用无线电控制方式，使用频率在27MHz～45MHz波段，包括用于控制机器人驱动和摄像机架动作的第一驱动芯片、用于控制所述的机械手臂的第二驱动芯片以及控制器，所述的第一芯片安装于所述的底盘上，所述的第二芯片安装于所述的主平台的后端部；

视频部分，采用的是无线视频传输方式，包括第一摄像头、第二摄像头、用于将所述的第一摄像头和第二摄像头产生的视频信号发出的视频发射器、用于接收所述的视频发射器信号的视频接收器，所述的第一摄像头安装于所述的主平台的前端部，所述的第二摄像头安装于所述的摄像头机架上，所述的视频接收器位于所述的主平台的后端部。

上述技术方案中，优选地，所述的机械手臂拥有多自由度。更进一步地，所述的机械手臂由若干机械手臂支架、第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机以及第五舵机组成，其中所述的第一舵机控制所述的机械抓手的开合动作，所述的第二舵机控制所述的机械手的轴向转动动作，所述的第三舵机、第四舵机分别控制机械手臂的上下摆动和先后伸缩的运动，第五舵机控制所述的机械手臂的垂直方向的转动、即左右转动的自由度运动。

上述技术方案中，优选地，所述的摄像头机架能旋转的设置在所述的主平台上，所述的摄像头机架由第六舵机和若干安装支架组成。更进一步优选地，所述的摄像头机架的最大旋转角度为220度。

上述技术方案中，优选地，所述的视频部分具有若干个传输通道，工作频率为1.2G～1.3G，传输距离为500至1000米。

上述技术方案中，优选地，所述的底盘、摄像头机架、第六舵机、第一芯片和第五舵机由第一电池提供电源，所述的机械手臂、第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机和第二芯片由第二电池提供电源，所述的第一摄像头、第二摄像头以及视频接收器均由第三电池提供电源。

上述技术方案中，优选地，所述的机械部分的材质为铝合金。

上述技术方案中，优选地，所述的主平台上设置有若干个安装孔，其中部分所述的安装孔用于机器人增设舵机或摄像头机架。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：该机器人结构紧凑，其形状大小明显小于通常大型警用或军用机器人，因此可用于人类不宜工作的危险地域或者用于地域狭小的地理环境。

附图说明

附图1为本发明的机器人的主视示意图；

附图2为本发明的机器人的右视示意图；

以上附图中：1、底盘；2、主平台；3、机械手臂；4、摄像头机架；5、移动轮；6、第一电池；7、机械手臂支架；8、第一舵机；9、第二舵机；10、第三舵机；11、第四舵机；12、第五舵机；13、机械抓手；14、第二电池；15、第六舵机；16、安装支架；17、第一芯片；18、第二芯片；19、第三电池；20、视频发射器；21、第一摄像头；22、第二摄像头。

具体实施方式

下面通过结合附图1～2所示的实施例来对发明的技术内容作更为详细的阐述：

如图1、2所示，本实施例的机器人由机械部分、控制部分、视频部分这三大部分构成。

其中，机械部分包括位于下部的一个底盘1、一个主平台2、前端部具有机械抓手13的机械手臂3以及摄像头机架4。底盘1相当于整个机器人的“腿”，它能带动机器人在移动面上任意移动。该实施例中，底盘1上具有四个移动轮5，底盘1上还具有驱动这四个移动轮5转动的第一电机(图中未示出)和为此第一电机其提供电源的第一电池6。主平台2位于底盘1的上方。机械手臂3安装在机器人的主平台2上，并且机械手臂3位于整个机器人的前端部，该机械手臂3可以抓取和排除障碍物。摄像头机架4也安装在主平台2上，并且摄像头机架4位于机器人的后端部。

该实施例中，机械手臂3具有多自由度，它由机械手臂支架7(机械手臂支架7由若干合金板材构成)与五组舵机组成。这五组舵机分别为第一舵机8、第二舵机9、第三舵机10、第四舵机11以及第五舵机12。其中，第一舵机8控制机械抓手13的开合动作，第二舵机9控制机械手臂3的轴向转动动作，第三舵机10、第四舵机11控制机械手臂3的上下摆动和前后伸缩的自由度运动、第五舵机12控制机械手臂3的左右转动的自由度运动。机械手臂3由第二电机(图中未示出)驱动各个舵机工作，且第二电机由第二电池14供电。

该实施例中，摄像头机架4能旋转的设置在主平台2上，并且摄像头机架4的最大旋转角度为220度。摄像头机架4具体由第六舵机15和安装支架16(安装支架由多块合金板材构成)组成。

本实施例中，控制部分使用的是无线电控制方式，使用频率在27MHz～45MHz波段。驱动第一电机、第二电机的第一芯片17和第二芯片18分别控制机器人驱动和机械手臂、摄像机架的动作。第一芯片17和第二芯片18分别安装于机器人的底盘1和主平台2的后端。驱动部分(即底盘1)、第五舵机12以及摄像头机架4由第一电池6提供电源。机械手臂3和第一舵机8、第二舵机9、第三舵机10、第四舵机11由第二电池14提供电源。控制时主要由两组无线电控制器控制机器人的驱动和机械手臂、摄像机架的动作。

本实施例中，视频部分采用无线视频传输系统，拥有12个传输通道，工作频率为1.2G～1.3G，传输距离为500至1000米，无线电控制使用频率在27MHz～45MHz波段。视频部分安装于主平台2之上，由一台视频发射器20、第一摄像头21、第二摄像头22以及视频接收器组成。第一摄像头21安装于主平台2的前部，第二摄像头22安装于后端的摄像头机架4之上，第一摄像头21可以探查前方广阔的视野，而置于可旋转的摄像头机架4上的第二摄像头22可以观察后部和两旁的盲区。视频发射器20、第一摄像头21以及第二摄像头22均由第三电池19控制。第三电池19和视频发射器20位分别位于主平台2的中部右端和后端。本视频部分较原无线视频系统功率较小容易受到建筑物的屏蔽和外部电磁环境的干扰，增大了功率以提高抗干扰了能力。两组摄像头可以360度的观察四周的所有动向，加之无线遥控距离较远就可以实现远距离的时时的探查工作，而操作者可以根据视频接收器接收到的视频图像进行下一步操作，如利用机械手臂抓取或排除障碍物等情况。

本实施例中，电池和芯片都是通过加装固定点来实现安装定位的，从而使得机器人能充分利用有限的空间，进而实现原设计所要求的功能。而且主平台2的安装孔兼容多种传感器，底盘1内部可安装电池，主平台2上设置有若干个安装孔，其中有部分安装孔用于安装上述的舵机和摄像头机架，其余部分安装孔用于机器人增设舵机或摄像头机架，方便以后扩展云台摄像头或多自由度机械手臂。

本实施例的整个机器人的尺寸规格可以设计成250×180×250mm，所以整个机器人的机身较小，加之机械部分采用高强度铝合金材料(杜绝厚亚克力材料沉重，薄亚克力材料易碎的弊端)，机动性能强悍，运动灵活快速，特别适合室外的草地、碎石路、沙地，或斜坡路面。同时，采用的是电池驱动在由驱动造成的噪声影响方面较小。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多用途探查机器人，其特征在于：它包括：

控制部分，采用无线电控制方式，使用频率在27MHz～45MHz的波段，包括用于控制机器人驱动和摄像机架动作的第一驱动芯片、用于控制所述的机械手臂的第二驱动芯片以及控制器，所述的第一芯片安装于所述的底盘上，所述的第二芯片安装于所述的主平台的后端部；

2.根据权利要求1所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的机械手臂拥有多自由度。

3.根据权利要求2所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的机械手臂由若干机械手臂支架、第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机以及第五舵机组成，其中所述的第一舵机控制所述的机械抓手的开合动作，所述的第二舵机控制所述的机械手的轴向转动动作，所述的第三舵机、第四舵机分别控制机械手臂的上下摆动和前后伸缩的运动，第五舵机控制所述的机械手臂的垂直方向的转动、即左右转动的自由度运动。

4.根据权利要求1所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的摄像头机架能旋转的设置在所述的主平台上，所述的摄像头机架由第六舵机和若干安装支架组成。

5.根据权利要求4所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的摄像头机架的最大旋转角度为220度。

6.根据权利要求1所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的视频部分具有若干个传输通道，工作频率为1.2G～1.3G，传输距离为500至1000米。

7.根据权利要求1所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的底盘、摄像头机架、第六舵机、第一芯片和第五舵机由第一电池提供电源，所述的机械手臂、第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机和第二芯片由第二电池提供电源，所述的第一摄像头、第二摄像头以及视频接收器均由第三电池提供电源。

8.根据权利要求1所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的机械部分的材质为铝合金。

9.根据权利要求1所述的多用途探查机器人，其特征在于：所述的主平台上设置有若干个安装孔，其中部分所述的安装孔用于机器人增设舵机或摄像头机架。