CN102198655B

CN102198655B - 一种搜救机器人

Info

Publication number: CN102198655B
Application number: CN 201010129066
Authority: CN
Inventors: 骆敏舟; 陈磊; 赵群; 关继文; 李冰; 王丹; 周鸿杰; 高钧; 侯继平
Original assignee: CHANGZHOU MACHINERY ELECTRONIC ENGINEERING INSTITUTE
Current assignee: Institute of Advanced Manufacturing Technology
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-03-22
Also published as: CN102198655A

Abstract

本发明公开了一种搜救机器人，包括基体、中间骨架、电机、PVC管、摄像机和光源模块；基体为圆环形柱状体且头尾两端为半球形的弹性软体结构；中间骨架为工字型结构，基体套在中间骨架上，中间骨架上设有电机槽和四个PVC管槽；多个电机固定在基体上，且通过绳索首尾相连形成一个环，环穿过中间骨架的电机槽，电机尾端设有光敏电阻；多个PVC管固定在基体上，每四个PVC管位于一个相应的电机的电机轴的垂直平面上，通过绳索与相应的电机连接，且分别与中间骨架的四个PVC管槽对应；摄像机和光源模块分别固定在中间骨架的前后两端。本发明的结构使得搜救机器人可以在比自身尺寸小的空隙中运行前进，实现对废墟下的受困人员的搜寻和救援。

Description

一种搜救机器人

技术领域

本发明涉及一种搜救机器人。

背景技术

近年来，地震、矿难等灾害时有发生，严重威胁着人类的安全，引起了人们广泛关注。由于灾难发生后的废墟下通道狭窄，并存在二次倒塌的危险，施救人员无法深入进行侦察或施救，人们急于探知灾难现场的内部险情，但又无法接近或者进人灾难现场，因此人们开始研制各种用于搜救工作的机器人。

目前国内外已有多所高校和科研院所在开展各种移动机器人方面的研究和探索工作，研究取得了一些丰硕的成果，各种移动方式层出不穷，如轮式机构、腿式机构（跳跃、双腿、多腿）以及摆动游走机构，如机器鱼、机器蛇或机器尺蠖虫等。这些驱动方式在一些使用的场合显示出特有的优点：如轮式机器人驱动简单、速度快；腿式机器人具备一定跨越能力；蛇形机器人依靠摆动等也能穿越一些障碍等。但在一些非结构环境下，尺寸和作业空间的受到很大的限制，由于应用的场合属于非结构环境，并且遇到各种障碍，能进入名义尺寸比自身更小的地下空间进行搜救正是搜救机器人所需要达到的，由于在进入名义尺寸比自身更小的地下空间的搜救机器人尚无成熟产品，国内外均在进行研发。

中国专利文献CN02109369.5提出了《一种蛇形机器人》，由蛇头、蛇尾和多个节端构成，每个节端由普通钢丝弹簧和形状记忆合金(SMA)弹簧联接作驱动装置，每个节端上装有能伸出或缩进的足，每节均可加热、冷却，使蛇形机器人作前后、左右、转弯运动，当蛇形机器人身体长度等于或大于树干、圆柱圆周长时，能绕攀上、下爬行，蛇形机器人的运行由人工操作或编程控制。该蛇形机器人可用在细长管道中查找故障，在灾害事故中寻找人或物，但是在高温状况下，其形状记忆合金容易产生的变形，从而影响该机器人的搜救活动。

中国专利文献CN200910001053.4提出了一种《搜救机器人》，该机器人由头部、身部和尾部组成，头部与尾部结构相同为圆锥状结构，它们的前端分别设有头锥，头锥内装有摄像头和照明灯，身部由多个独立的身部单元构成，各身部单元之间、身部单元与头部、尾部之间轴向连接成机器人整体，机器人的头部、身部和尾部外壳均为圆柱形结构，外壳上均设有多个圆周分布的活动卡爪。在程序控制下，该搜救机器人可在复杂表面上前后蠕动爬行、转弯和越障，在狭小缝隙间穿行，但是该机器人存在不能穿过比自己尺寸小的空间的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种搜救机器人，穿越性能优越、结构简单、控制容易、造价低、效率高、损耗小、性能稳定、调节方便。

实现本发明目的的技术方案是：一种搜救机器人，包括基体、中间骨架、电机、PVC管、摄像机和光源模块；所述基体为圆环形柱状体且头尾两端为半球形的弹性软体结构；所述中间骨架为工字型结构，基体套在中间骨架上，中间骨架上设有电机槽和四个PVC管槽；多个电机固定在基体上，且通过绳索首尾相连形成一个环，环穿过中间骨架的电机槽，电机尾端设有光敏电阻；多个PVC管固定在基体上，每四个PVC管位于一个相应的电机的电机轴的垂直平面上，通过绳索与相应的电机连接，且分别与中间骨架的四个PVC管槽对应；所述摄像机和光源模块分别固定在中间骨架的前后两端。

所述基体由弹性薄膜和封装在弹性薄膜内的液体组成，所述多个电机和PVC管均固定在基体的弹性薄膜上。

所述中间骨架的前端设有用来固定摄像机、无线收发模块和电源的圆孔，摄像机位于中间骨架的圆孔的最前端，后端设有用来固定光源模块的螺纹孔。

所述电机为直流步进电机，电机的电机轴上固定有减速器，减速器的输出轴上固定有轴套，轴套上设有螺孔，绳索通过螺钉固定在螺孔内，减速器上还固定有绞线盘，绞线盘套在轴套的外部，绞线盘上设有用于固定的固定孔和用于使绳索穿过的通孔；所述电机的机身上固定有定向PVC管，定向PVC管与前一个电机的绳索固定连接。

所述每四个PVC管与相应的电机的电机轴之间的夹角分别为60°、150°、210°和300°。

所述光源模块为红外光源模块，电机的光敏电阻为红外光敏电阻。

所述红外光源模块的上设有通孔和螺栓，红外光源模块通过螺栓固定在中间骨架的螺纹孔中，通孔用来固定红外光源。

本发明具有以下的有益效果：（1）本发明的基体为圆环形柱状体且头尾两端为半球形的弹性软体结构，这种结构使得搜救机器人可以在比自身尺寸小的空隙中运行前进，实现对废墟下的受困人员的搜寻和救援。

（2）本发明的基体由弹性薄膜和封装在弹性薄膜内的液体组成，这种结构使得搜救机器人可以在复杂表面上，以及复杂工况下前后翻转运动、越障，在狭小缝隙空间穿行。

（3）本发明的电机的绞线盘套在轴套的外部，绞线盘上设有用于固定的螺孔和用于使绳索穿过的通孔，这种结构使得电机在放线阶段，绳索不会相互缠绕。

（4）本发明的电机的机身上固定有定向PVC管，PVC管与前一个电机的绳索固定连接，这种结构使得前一个电机能将后一个电机拉到指定位置，并且使得电机的尾部指向电机槽，从而使得电机更容易进入电机槽。

（5）本发明的光源模块为红外光源模块，电机的光敏电阻为红外光敏电阻，红外光源具有体积小、能耗低、使用使命长、成本低、易大批量制造的特点，因此采用红外光源能实现光源模块对电机的准确控制，并且红外光源是一种绿色、环保、无污染的光源。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为本发明中间骨架的结构示意图。

图5为图4的左视图。

图6为本发明电机的结构示意图。

图7为本发明电机的轴套的结构示意图。

图8为图7的C-C剖视图。

图9为本发明电机的绞线盘的结构示意图。

图10为图9的D-D剖视图。

图11为图9的E-E剖视图。

图12为本发明光源模块的结构示意图。

图13为图12的左视图。

附图中标号为：

基体1、弹性薄膜11、液体12、中间骨架2、电机槽21、PVC管槽22、圆孔23、螺纹孔24、电机3、减速器31、轴套32、螺孔32-1、绞线盘33、固定孔33-1、通孔33-2、定向PVC管34、光敏电阻35、PVC管4、摄像机5、光源模块6、孔61、螺栓62。

具体实施方式

（实施例1）

见图1至图13，本实施例包括基体1、中间骨架2、电机3、PVC管4、摄像机5和光源模块6。

基体1为圆环形柱状体且头尾两端为半球形的弹性软体结构，基体1由弹性薄膜11和封装在弹性薄膜11内的液体12组成。中间骨架2为工字型结构，基体1套在中间骨架2上，中间骨架2上设有电机槽21和四个PVC管槽22，中间骨架2的前端设有用来固定摄像机5、无线收发模块和电源的圆孔23，摄像机5位于中间骨架2的圆孔23的最前端，后端设有用来固定光源模块6的螺纹孔24。电机3为直流步进电机，多个电机3固定在基体1的弹性薄膜11上，且通过绳索首尾相连形成一个环，环穿过中间骨架2的电机槽21，电机3的电机轴上固定有减速器31，减速器31的输出轴上上固定有轴套32，轴套32上设有螺孔32-1，绳索通过螺钉固定在螺孔32-1内，减速器31上还固定有绞线盘33，绞线盘33套在轴套32的外部，绞线盘33上设有用于固定的固定孔33-1和用于使绳索穿过的通孔33-2；电机3的机身上固定有定向PVC管34，定向PVC管34与前一个电机3的绳索固定连接，电机3尾端设有光敏电阻35，电机3的光敏电阻35为红外光敏电阻，在电机3尾端的电极上，正电极接光敏电阻35，并引出正极，通过软性电路板跟电源相连。多个PVC管4固定在基体1的弹性薄膜11上，每四个PVC管4位于一个相应的电机3的电机轴的垂直平面上，通过绳索与相应的电机3连接，且分别与中间骨架2的四个PVC管槽22对应，每四个PVC管4与相应的电机3的电机轴之间的夹角分别为60°、150°、210°和300°。光源模块6为红外光源模块，光源模块6的上设有孔61和螺栓62，光源模块6通过螺栓62固定在中间骨架2的螺纹孔24中，孔61用来固定红外光源。

当光源模块6的孔61中的红外光源照射到固定在电机3后端的光敏电阻35时，电机3开始工作，电机3的转动使得绳索拉动相应的四个PVC管4和固定在后一个电机3上的定向PVC管34，从而产生束紧力，该束紧力在弹性薄膜11方向上的分力，即为驱动力，在该驱动力作用下，机器人基体1的尾端体积减小，而整个机器人的体积基本不变，从而使得基体1前端体积增大，前端的内部皮肤翻转出来，尾端外部皮肤翻转进去，从而使得搜救机器人前进。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种搜救机器人，其特征在于：包括基体（1）、中间骨架（2）、电机（3）、PVC管（4）、摄像机（5）和光源模块（6）；所述基体（1）为圆环形柱状体且头尾两端为半球形的弹性软体结构；所述中间骨架（2）为工字型结构，基体（1）套在中间骨架（2）上，中间骨架（2）上设有电机槽（21）和四个PVC管槽（22）；多个电机（3）固定在基体（1）上，且通过绳索首尾相连形成一个环，环穿过中间骨架（2）的电机槽（21），电机（3）尾端设有光敏电阻（35）；多个PVC管（4）固定在基体（1）上，每四个PVC管（4）位于一个相应的电机（3）的电机轴的垂直平面上，通过绳索与相应的电机（3）连接，且分别与中间骨架（2）的四个PVC管槽（22）对应；所述摄像机（5）和光源模块（6）分别固定在中间骨架（2）的前后两端。

2.根据权利要求1所述的一种搜救机器人，其特征在于：所述基体（1）由弹性薄膜（11）和封装在弹性薄膜（11）内的液体（12）组成，所述多个电机（3）和PVC管（4）均固定在基体（1）的弹性薄膜（11）上。

3.根据权利要求2所述的一种搜救机器人，其特征在于：所述中间骨架（2）的前端设有用来固定摄像机（5）、无线收发模块和电源的圆孔（23），摄像机（5）位于中间骨架（2）的圆孔（23）的最前端，后端设有用来固定光源模块（6）的螺纹孔（24）。

4.根据权利要求3所述的一种搜救机器人，其特征在于：所述电机（3）为直流步进电机，电机（3）的电机轴上固定有减速器（31），减速器（31）的输出轴上固定有轴套（32），轴套（32）上设有螺孔（32-1），绳索通过螺钉固定在螺孔（32-1）内，减速器（31）上还固定有绞线盘（33），绞线盘（33）套在轴套（32）的外部，绞线盘（33）上设有用于固定的固定孔（33-1）和用于使绳索穿过的通孔（33-2）；所述电机（3）的机身上固定有定向PVC管（34），定向PVC管（34）与前一个电机（3）的绳索固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种搜救机器人，其特征在于：所述每四个PVC管（4）与相应的电机（3）的电机轴之间的夹角分别为60°、150°、210°和300°。

6.根据权利要求5所述的一种搜救机器人，其特征在于：所述光源模块（6）为红外光源模块，电机（3）的光敏电阻（35）为红外光敏电阻。

7.根据权利要求6所述的一种搜救机器人，其特征在于：所述光源模块（6）的上设有孔（61）和螺栓（62），光源模块（6）通过螺栓（62）固定在中间骨架（2）的螺纹孔（24）中，孔（61）用来固定红外光源。