CN102514640B

CN102514640B - 一种可变形的救援机器人

Info

Publication number: CN102514640B
Application number: CN 201110402598
Authority: CN
Inventors: 潘晓彬; 于长征; 李春阳; 王聪
Original assignee: Ningbo University
Current assignee: Ningbo University
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: CN102514640A

Abstract

本发明公开了一种可变形的救援机器人，包括主车架和设置在主车架两侧的第一行进驱动机构，特点是主车架的两端分别设置有端车节，端车节与主车架之间设置有用于驱动端车节上下转动的转动驱动机构；优点是端车节可绕主车架进行上下的转动，即可通过主车架以及位于主车架两端的端车节共三段车节的相对角度以及间距的变化来调整机器人的形状，使机器人可根据需要（移动、越障、过坑、上下坡等）进行灵活变形以适应不同地形；由于端车节的端车架上设置有开合驱动机构，使夹持臂可灵活的开合，实现机器人的夹取功能，在用于救灾时，可搭载和配合各种救援设备如摄像头、生命探测器等检测仪器或救援物品，从而在救援现场发挥巨大的作用。

Description

一种可变形的救援机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种可变形的救援机器人。

背景技术

在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。在灾难救援中，救援人员需要尽快在倒塌的废墟中寻找幸存者。目前，在多数情况下还是靠救护人员进行一线营救，但是在破坏严重的灾难现场，常规大型救援机械很难在灾难第一时间展开救援，而且由于地形复杂和灾难破坏，救灾现场对救援人员的生命安全也造成了巨大的威胁。此时，救援机器人就可以为救援人员提供帮助。但是传统的机器人由于自身机械结构的限制，决定了其所具有的运动性能和功能的单一化，无法适应复杂的工作环境和工作任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可根据需要进行灵活变形以适应不同地形的可变形的救援机器人。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可变形的救援机器人，包括主车架和设置在所述的主车架两侧的第一行进驱动机构，所述的主车架的两端分别设置有端车节，所述的端车节与所述的主车架之间设置有用于驱动所述的端车节上下转动的转动驱动机构。

所述的转动驱动机构包括蜗轮蜗杆电机和连接杆，所述的蜗轮蜗杆电机固定设置在所述的主车架上，所述的蜗轮蜗杆电机的输出轴上同轴固定设置有转动驱动齿轮，所述的端车节包括端车架，所述的连接杆的一端与所述的端车架固定连接，所述的主车架上轴接有连接轴，所述的连接杆的另一端与所述的连接轴固定连接，所述的连接轴上同轴固定设置有转动从动齿轮，所述的转动从动齿轮与所述的转动驱动齿轮相啮合。

所述的端车节还包括两个相对设置的夹持臂，所述的端车架上设置有用于驱动两个所述的夹持臂进行开合的开合驱动机构。

所述的开合驱动机构包括第一驱动电机和开合驱动齿轮，所述的第一驱动电机固定设置在所述的连接杆中，所述的开合驱动齿轮同轴固定连接在所述的第一驱动电机的输出轴上，所述的夹持臂上固定连接有齿条，两个齿条位于所述的开合驱动齿轮的上、下两侧且与所述的开合驱动齿轮相啮合。

所述的端车架上设置有第一滑槽，所述的齿条上一体设置有滑块，所述的滑块与所述的第一滑槽滑动配合，所述的连接杆的端部伸入所述的端车架中，所述的连接杆上设置有第二滑槽，所述的齿条与所述的第二滑槽滑动配合。

所述的夹持臂上设置有第二行进驱动机构，所述的第二行进驱动机构包括第二主动履带轮、第二从动履带轮和第二驱动履带，所述的第二主动履带轮和第二从动履带轮分别轴接在所述的夹持臂的同一侧上，所述的夹持臂内固定设置有第二驱动电机，所述的第二主动履带轮同轴固定连接在所述的第二驱动电机的输出轴上。

所述的第一行进驱动机构包括第一主动履带轮、第一从动履带轮和第一驱动履带，所述的第一主动履带轮和第一从动履带轮分别轴接在所述的主车架的同一侧上，所述的主车架上固定设置有第三驱动电机，所述的第一主动履带轮同轴固定连接在所述的第三驱动电机的输出轴上。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）、由于主车架的两端分别设置有端车节，且端车节与主车架之间设置有转动驱动机构，使端车节可绕主车架进行上下的转动，即可通过主车架以及位于主车架两端的端车节共三段车节的相对角度以及间距的变化来调整机器人的形状，使机器人可根据需要（移动、越障、过坑、上下坡等）进行灵活变形以适应不同地形；

（2）、由于端车节的端车架上设置有开合驱动机构，使夹持臂可灵活的开合，实现机器人的夹取功能，在用于救灾时，可搭载和配合各种救援设备如摄像头、生命探测器等检测仪器或救援物品，从而在救援现场发挥巨大的作用；

（3）、该机器人将移动、变形、夹取等功能的机构进行了最大限度的集成，以最简洁的结构实现多种运动状态和功能，大大降低了制作难度和成本；

（4）、由于两个对称的端车节可进行拆装，提高了机器人的工作效率和安全系数，而且可以根据救援场合的不同，对车节进行调整和更换。

附图说明

图1为本发明的整体结构立体示意图；

图2为本发明的端车节的结构示意图；

图3为本发明的连接杆的结构示意图；

图4、5、6、7上本发明的机器人在过不同地形时的运动状态示意图；

图8为本发明的机器人搬运物体时的运动状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，一种可变形的救援机器人，包括主车架1和设置在主车架1两侧的第一行进驱动机构，第一行进驱动机构包括第一主动履带轮11、第一从动履带轮12和第一驱动履带13，第一主动履带轮11和第一从动履带轮12分别轴接在主车架1的同一侧上，主车架1上固定设置有第三驱动电机2，第一主动履带轮11同轴固定连接在第三驱动电机2的输出轴上，主车架1的两端分别设置有端车节，端车节包括端车架3和两个相对设置的夹持臂4，端车架3与主车架1之间设置有用于驱动端车节上下转动的转动驱动机构，转动驱动机构包括蜗轮蜗杆电机5和连接杆6，蜗轮蜗杆电机5固定设置在主车架1上，蜗轮蜗杆电机5的输出轴上同轴固定设置有转动驱动齿轮51，连接杆6的一端端部伸入端车架3中且与端车架3固定连接，主车架1上轴接有连接轴14，连接杆6的另一端与连接轴14固定连接，连接轴14上同轴固定设置有转动从动齿轮15，转动从动齿轮15与转动驱动齿轮51相啮合，端车架3上设置有用于驱动两个夹持臂4进行开合的开合驱动机构，开合驱动机构包括第一驱动电机31和开合驱动齿轮32，第一驱动电机31固定设置在连接杆6中，开合驱动齿轮32同轴固定连接在第一驱动电机31的输出轴上，夹持臂4上固定连接有齿条7，两个齿条7位于开合驱动齿轮32的上、下两侧且与开合驱动齿轮32相啮合，端车架3上设置有第一滑槽33，齿条7上一体设置有滑块71，滑块71与第一滑槽33滑动配合，连接杆6的端部设置有第二滑槽61，齿条7与第二滑槽61滑动配合，夹持臂4上设置有第二行进驱动机构，第二行进驱动机构包括第二主动履带轮41、第二从动履带轮42和第二驱动履带43，第二主动履带轮41和第二从动履带轮42分别轴接在夹持臂4的同一侧上，夹持臂4内固定设置有第二驱动电机8，第二主动履带轮41同轴固定连接在第二驱动电机8的输出轴上，第三驱动电机2、蜗轮蜗杆电机5、第一驱动电机31和第二驱动电机8分别与控制系统电连接。

以下是对本发明的机器人在过不同地形时的具体运动过程说明：

一：如图4所示，当机器人向前移动遇见较低的障碍物时，主车架1上的蜗轮蜗杆电机5（前）正转，使位于前端的端车节抬起，此时，主车架1继续前进，当位于前端的端车节与障碍物接触时，蜗轮蜗杆电机5（前）开始反转使主车架1向上抬起，另一个蜗轮蜗杆电机5（后）开始正转，使位于后端的端车节与地面紧贴，然后同时启动第三驱动电机2和前、后端车节中的第二驱动电机8，使第一驱动履带13和前、后端车节中的第二驱动履带43同时转动，便可翻越低障碍。

二：如图5所示，当机器人向前移动遇见较高的障碍物时，主车架1上的蜗轮蜗杆电机5（前）正转，使位于前端的端车节抬起，此时，主车架1继续前进，当位于前端的端车节与障碍物接触时，蜗轮蜗杆电机5（前）开始反转使主车架1向上抬起，同时后端端车节中的第二驱动电机8开始启动带动第二驱动履带43转动，直至前端的端车节与障碍物的上表面紧贴，然后蜗轮蜗杆电机5（后）开始反转一定角度，并同时启动第三驱动电机2和前、后端车节中的第二驱动电机8，使第一驱动履带13和前、后端车节中的第二驱动履带43同时转动，便可翻越高障碍。

三：如图6所示，当机器人遇见壕沟时，主车架1上的蜗轮蜗杆电机5（后）正转，使位于后端的端车节向上抬起，然后同时启动第三驱动电机2和前端车节中的第二驱动电机8，当前端车节接触到壕沟的对岸时，主车架1上的蜗轮蜗杆电机5（后）反转，使位于后端的端车节向下转动直到与地面水平，然后同时启动第三驱动电机2和前、后端车节中的第二驱动电机8，使整车直接驶过壕沟。

四：如图7所示，当机器人遇见楼梯时，主车架1上的蜗轮蜗杆电机5（前）正转，使位于前端的端车节抬起，然后主车架1继续前进，当位于前端的端车节与楼梯接触时，蜗轮蜗杆电机5（前）开始反转使主车架1向上抬起，然后蜗轮蜗杆电机5（后）开始正转，使后端端车节与地面紧贴，再同时开启后端端车节中的第二驱动电机8和第三驱动电机2，当攀爬上楼梯后，蜗轮蜗杆电机5（后）开始反转使后端端车节与主车架1齐平，即可继续攀爬楼梯。

五：如图8所示，当机器人需要搬运救援物资时，第一驱动电机31转动，通过开合驱动齿轮32带动其上、下侧的齿条7向相反方向移动，使两个相对设置的夹持臂4分开，当两个夹持臂4可以包容住救援物资时，第一驱动电机31反向转动，使两个夹持臂4相合拢，从而夹紧救援物资，然后蜗轮蜗杆电机5转动，使夹持有救援物资的端车节向上抬起，再启动第三驱动电机2，使主车架1向前移动，将救援物资放置到想放置的地方。

Claims

1.一种可变形的救援机器人，包括主车架和设置在所述的主车架两侧的第一行进驱动机构，所述的主车架的两端分别设置有端车节，所述的端车节与所述的主车架之间设置有用于驱动所述的端车节上下转动的转动驱动机构，所述的转动驱动机构包括蜗轮蜗杆电机和连接杆，所述的蜗轮蜗杆电机固定设置在所述的主车架上，所述的蜗轮蜗杆电机的输出轴上同轴固定设置有转动驱动齿轮，所述的端车节包括端车架和两个相对设置的夹持臂，所述的端车架上设置有用于驱动两个所述的夹持臂进行开合的开合驱动机构，所述的连接杆的一端与所述的端车架固定连接，所述的主车架上轴接有连接轴，所述的连接杆的另一端与所述的连接轴固定连接，所述的连接轴上同轴固定设置有转动从动齿轮，所述的转动从动齿轮与所述的转动驱动齿轮相啮合，其特征在于所述的开合驱动机构包括第一驱动电机和开合驱动齿轮，所述的第一驱动电机固定设置在所述的连接杆中，所述的开合驱动齿轮同轴固定连接在所述的第一驱动电机的输出轴上，所述的夹持臂上固定连接有齿条，两个齿条位于所述的开合驱动齿轮的上、下两侧且与所述的开合驱动齿轮相啮合。

2.如权利要求1所述的一种可变形的救援机器人，其特征在于所述的端车架上设置有第一滑槽，所述的齿条上一体设置有滑块，所述的滑块与所述的第一滑槽滑动配合，所述的连接杆的端部伸入所述的端车架中，所述的连接杆上设置有第二滑槽，所述的齿条与所述的第二滑槽滑动配合。

3.如权利要求1所述的一种可变形的救援机器人，其特征在于所述的夹持臂上设置有第二行进驱动机构，所述的第二行进驱动机构包括第二主动履带轮、第二从动履带轮和第二驱动履带，所述的第二主动履带轮和第二从动履带轮分别轴接在所述的夹持臂的同一侧上，所述的夹持臂内固定设置有第二驱动电机，所述的第二主动履带轮同轴固定连接在所述的第二驱动电机的输出轴上。

4.如权利要求1所述的一种可变形的救援机器人，其特征在于所述的第一行进驱动机构包括第一主动履带轮、第一从动履带轮和第一驱动履带，所述的第一主动履带轮和第一从动履带轮分别轴接在所述的主车架的同一侧上，所述的主车架上固定设置有第三驱动电机，所述的第一主动履带轮同轴固定连接在所述的第三驱动电机的输出轴上。