CN102440783B - 可移动的机器人化生命探测设备 - Google Patents

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Abstract

一种可移动的机器人化生命探测设备，包括顺次连接的可形成多种构型的三个运动模块，还包括有通过支架台安装在第二运动模块的上端的生命信号探测头。本发明三个运动模块通过连接臂连接组合成多种结构造型，使其具有自主移动探测能力和探测调整能力，增大水平探测范围和垂直探测范围。本发明可实现复杂环境中机器人化、可调整探测范围的移动的生命探测功能，不受地形条件和被困人员状态的限制。给救援工作解决了一大难题，提高了救援工作效率，具有广泛应用前景。本发明采用生命信号探测头摆脱了生命探测对人的依赖性，防止在探测任务中危险的废墟环境对搜救人员的伤害。

Description

可移动的机器人化生命探测设备
技术领域
本发明涉及机器人技术和生命探测技术领域，特别是涉及一种可移动的机器人化生命探测设备。
技术背景
现有的生命探测设备的运输、移动、操作、探测、调整和直接或间接判断等行为都需要人来完成，对人的依赖性较强。但在实际的地震等灾后救援任务中，由于地形环境的复杂性和危险性，操作人员很难携带生命探测设备接近或进入废墟中，对废墟内部的伤员的探测无法实现；同时，生命探测设备都具有一定的探测范围，在没有操作人员的情况下，也无法调整探测方向和角度，因此，很多探测任务无法完成。关于远距离、复杂环境及掩埋条件下的生命探测问题是相关研究的重点和难点。现有生命探测设备的局限在于其对人的依赖性强、不具备自主移动能力和调整能力，因此，这些局限使现有的生命探测设备的应用仍然受到一定的限制。
发明内容
为了克服上述生命探测设备对人的依赖性强、不具备自主移动能力和调整能力的局限使其应用受限的不足，本发明的目的是提出一种新的、可移动的机器人化生命探测设备。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明包括顺次连接的可形成多种构型的第一、第二、第三三个运动模块，还包括有通过支架台安装在第二运动模块的上端的生命信号探测头。
本发明所述三个运动模块通过连接臂连接，每个运动模块均包括密封箱体、箱体两侧的履带轮及履带，每个运动模块的履带轮中的一个为履带驱动轮，其内均设有驱动电机，其中：
第一运动模块在其另一履带轮内还设有第一俯仰电机，第一俯仰电机的输出轴通过第一涨套连接有伸出第一运动模块的所述另一履带轮的第一延长轴；
第二运动模块包括置于另一履带轮内的第二俯仰电机、置于两履带轮间的第一偏转电机、第一涡轮及第一蜗杆，所述第一偏转电机输出轴通过第一一级齿轮与第一蜗杆一端连接，与第一蜗杆啮合的第一涡轮伸出履带外，第一涡轮的轴上连接有与连接臂配合的第一转动臂，第二俯仰电机的输出轴通过第二涨套连接有伸出第二运动模块的所述另一履带轮的第二延长轴，所述第二延长轴与第一涡轮分置于两侧履带外；
第三运动模块在其另一履带轮内还设有第二偏转电机，第二偏转电机输出轴通过第二一级齿轮与第二蜗杆一端连接，与第二蜗杆啮合的第二涡轮伸出履带外，第二涡轮的轴上连接有与连接臂配合的第二转动臂。
本发明各运动模块中的驱动电机及履带驱动轮驱动履带转动，实现设备的前进、后退运动，调整生命信号探测的距离；第一运动模块和第三运动模块的差速运动，即通过调整第一运动模块和第三运动模块的驱动电机速度方向和大小，实现设备的转向运动，调整生命信号探测的水平探测范围；第一运动模块和第二运动模块利用第一俯仰电机和第二俯仰电机、使第二运动模块绕第二转轴臂转动，实现仰视运动，调整生命信号探测的垂直探测范围。所述三个运动模块间的连接形式为直线型、三角型或并排型。
本发明的有益效果：
本发明实现复杂环境中机器人化、可调整探测范围的移动的生命探测功能，不受地形条件(废墟外部、内部、烟雾等)和被困人员状态(受伤、昏迷)的限制。给救援工作解决了一大难题，提高了救援工作效率，具有广泛应用前景。
本发明将生命信号探测头摆脱了生命探测对人的依赖性，防止在探测任务中危险的废墟环境对搜救人员的伤害。三个运动模块间，通过连接手臂连接，各模块设有的俯仰电机和偏转电机，实现三个模块组合成多种不同的结构造型，使本发明具有自主移动探测能力和探测调整能力，增大水平探测范围和垂直探测范围。
本发明的探测目标为人的呼吸、体动信息，具有较强的介质穿透能力。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明第一模块结构示意图。
图3为图2的A-A剖视示意图。
图4为本发明第二模块结构示意图。
图5为图4的B-B剖视示意图。
图6为本发明第三模块结构示意图。
图7为图6的C-C剖视示意图。
图8为本发明的直线构型示意图。
图9为本发明的三角构型示意图。
图10为本发明的并排构型示意图。
图11为本发明水平方向探测范围调整示意图。
图12为本发明垂直方向探测范围调整示意图。
图中：
1.第一运动模块，101第一俯仰电机，102.第一涨套，103.第一延长；
2.第二运动模块，201.第二俯仰电机，202.第一偏转电机，203.第一涡，204.第一蜗杆，205.第一一级传动齿轮，206.第一转动臂，207.第二涨套，208第一延长轴；
3.第三运动模块，301.第二偏转电机，302.第二一级传动齿轮，303.第二蜗杆，304.第二涡轮，305.第二转动臂；
4.生命信号探测头，5.支架台，6.发射口，7.连接臂，8.履带，9.履带，10.驱动电机，11.箱体，12.密封圈，13.固定架，14.涨套。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：如图1所示，本发明包括顺次连接的可形成多种构型的第一、第二、第三三个运动模块1、2、3，还包括有通过支架台5安装在第二运动模块2的上端的生命信号探测头4；所述支架台5固定在其履带两侧板上。
如图2-图6所示，所述三个运动模块通过两连接臂7连接，每个运动模块均包括密封箱体11、箱体11两侧的履带轮9及履带8，每个运动模块的履带轮中的一个为履带驱动轮，其内均设有驱动电机10，其中：
如图2、图3所示，第一运动模块1在其另一履带轮内还设有第一俯仰电机101，第一俯仰电机101的输出轴通过第一涨套102连接有伸出第一运动模块1的所述另一履带轮9的第一延长轴103；
如图4、图5所示，第二运动模块2包括置于其另一履带轮内的第二俯仰电机201、置于两履带轮间箱体19内的第一偏转电机202、第一涡轮203及第一蜗杆204，所述第一偏转电机202输出轴通过第一一级传动齿轮205与第一蜗杆204一端连接，与第一蜗杆204啮合的第一涡轮203伸出履带8外，第一涡轮203的轴上连接有与连接臂7配合的第一转动臂206，第一转动臂206可绕第一涡轮203的轴转动，第二俯仰电机201的输出轴通过第二涨套207连接有伸出第二运动模块的所述另一履带轮9的第二延长轴208，所述第二延长轴11与第一涡轮14分置于两侧履带外；
如图6、图7所示，第三运动模块3在其另一履带轮内还设有第二偏转电机301，第二偏转电机301输出轴通过第二一级传动齿轮302与第二蜗杆303一端连接，与第二蜗杆303啮合的第二涡轮304伸出履带8外，第二涡轮304的轴上连接有与连接臂7配合的第二转动臂305，第二转动臂305可绕第二涡轮304的轴转动。
如图3、图5、图7所示，为保证履带轮9的密封，使其具有防水效果，在所述履带轮9与电机固定架13间设有密封圈12。所述第一、第二延长轴103、208结构相同，两端分别与相应的电机输出轴、涨套及连接臂7连接端相配合。
如图8-图10所示，本发明所述三个运动模块间的连接形式为直线型、三角型或并排型多种结构造型，适应各种地形环境中的探测任务；三个运动模块实现整个设备的运动，可以自主调整生命信号探测头的探测距离、扩展生命信号探测范围。其中：直线构型可以穿过狭窄地形和沟壑；三角构型可以协同爬坡和越障碍；并排构型可以便于转弯等。因此，在不同的地形环境下，该设备都可以不依赖人的搬运和移动，变成合适的构型自主进入各种复杂的地形进行移动的生命探测。
本实施例中各个运动模块中的驱动电机驱动履带驱动轮9，带动履带8转动，实现运动模块的前进和后退等运动方式，通过前进或后退运动调整生命信号的探测距离，使探测目标位于有效探测范围内。如图11所示，第一运动模块1和第三运动模块3的差速运动(即通过调整两模块的驱动电机速度方向和大小)，可以实现整个设备的转向运动，转向运动可以调整生命信号探测的水平探测范围，可以达到360度；如图12所示，第一运动模块1和第二运动模块2通过第一俯仰电机和第二俯仰电机19、20使第二运动模块2绕延长轴11转动，实现仰俯运动，仰俯运动可以调整生命信号探测的垂直探测范围，垂直角度可以达到90度。
本实施例中的生命信号探测头利用雷达探测技术和生物雷达技术，以电磁波为探测媒介，利用雷达的介质穿透能力和非接触探测特性，可以穿透遮挡介质，可以探测到压埋在建筑物或墙壁另一端存活的生命信号，生命信号探测头4前部的圆形探测信号发射口6向前的投射空间为探测区域，当具有生命迹象的人在探测区域内，生命信号探测头4会获得探测结果。探测距离为5米以内，在空旷无遮挡环境，探测距离为25米以上。探测目标为人的呼吸、体动信息，具有较强的介质穿透能力，可穿透大于24厘米的废墟砖墙。

Claims (3)

1.一种可移动的机器人化生命探测设备，包括顺次连接的可形成多种构型的第一、第二、第三三个运动模块，其特征在于：还包括有通过支架台安装在第二运动模块的上端的生命信号探测头；所述三个运动模块通过连接臂连接，每个运动模块均包括密封箱体、箱体两侧的履带轮及履带，每个运动模块的履带轮中的一个为履带驱动轮，其内均设有驱动电机，其中：
第一运动模块在其另一履带轮内还设有第一俯仰电机，第一俯仰电机的输出轴通过第一涨套连接有伸出第一运动模块的所述另一履带轮的第一延长轴；
第二运动模块包括置于另一履带轮内的第二俯仰电机、置于两履带轮间的第一偏转电机、第一涡轮及第一蜗杆，所述第一偏转电机输出轴通过第一一级齿轮与第一蜗杆一端连接，与第一蜗杆啮合的第一涡轮伸出履带外，第一涡轮的轴上连接有与连接臂配合的第一转动臂，第二俯仰电机的输出轴通过第二涨套连接有伸出第二运动模块的所述另一履带轮的第二延长轴，所述第二延长轴与第一涡轮分置于两侧履带外；
第三运动模块在其另一履带轮内还设有第二偏转电机，第二偏转电机输出轴通过第二一级齿轮与第二蜗杆一端连接，与第二蜗杆啮合的第二涡轮伸出履带外，第二涡轮的轴上连接有与连接臂配合的第二转动臂。
2.按照权利要求1所述可移动的机器人化生命探测设备，其特征在于：各运动模块中的驱动电机及履带驱动轮驱动履带转动，实现设备的前进、后退运动，调整生命信号探测的距离；第一运动模块和第三运动模块的差速运动，即通过调整第一运动模块和第三运动模块的驱动电机速度方向和大小，实现设备的转向运动，调整生命信号探测的水平探测范围；第一运动模块和第二运动模块利用第一俯仰电机和第二俯仰电机、使第二运动模块绕第二转轴臂转动，实现仰视运动，调整生命信号探测的垂直探测范围。
3.按照权利要求1所述可移动的机器人化生命探测设备，其特征在于：所述三个运动模块间的连接形式为直线型、三角型或并排型。
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