CN104416563A - 一种基于双螺旋驱动的可翻转搜救机器人 - Google Patents
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Abstract
一种新型的用于搜救的智能机器人，主要采用了双螺旋驱动的方式，并利用三个螺旋筒三角形结构布置，实现了机器人在翻转任意角度后仍然可以行进的功能，带有声音图像传输装置以及位置检测装置，本发明利用有线传输方式，配备两条传输管道，一条用于数据传输，一条用于水，流体食物等营养物质输送。可用于各类矿难，地震等事故救援。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于矿难，地震等情况下的救援机器人，尤其适用于救援困难，不明受害人情况的灾难的救援。
背景技术
目前用于搜救的机器人大致分为三类：履带式，轮式以及仿生类。履带式搜救机器人支撑面积大，接地比压小，在松软或泥泞场地作业时，下陷度小，不易打滑，越障能力良好等优点。但一般情况体积较大，转弯阻力较大，不适合救援空间较小的情况；轮式搜救机器人的优点在于操作筒单，动作稳定，在平坦的路面能高速移动。但容易打滑，在松软或泥泞场地，容易下陷；仿生式搜救机器人对环境的适应能力强，但结构较复杂，制作成本昂贵。针对以上情况，研究一种体积小，支撑面积大，结构筒单的搜救机器人有很大的必要。
发明内容
本发明中的基于双螺旋驱动的可翻转搜救机器人主要解决了现有机器人中存在的体积大，支撑面积小以及机构复杂等问题。三个螺旋筒的三角形布置形式使得机器人在搜救过程中出现翻转时仍然能够继续前进，本发明舍弃方便的无限控制而采用有线控制方式是为了预防地震，矿难等地区出现的通讯中断的情况，提高了控制的可靠性，并且为向被困人员输送营养物质提供了条件。
本发明主要包含驱动结构，障碍攀爬机构，信息传输装置，位置检测仪以及营养物质输送装置等部分组成。
驱动结构：由于单根螺旋线绕轴线旋转时，具备一个斜向前的力，设计并排布置两个螺旋筒，通过控制旋向和螺距，产生沿轴向的合成力，实现机器人的前进，通过控制左右螺旋的速度差实现机器人的转向。通过三个螺旋筒的三角形布置，可实现机器人的任意翻转。
障碍攀爬机构：机器人前段采用双滚轮结构，滚轮和机器人主体利用轴连接，并有齿轮啮合，利用电机控制双滚轮上的齿轮转动，实现双滚轮绕轴上下转动，当双滚轮攀上障碍物时，电机反转，抬起机器人主体部分。此种攀爬机构只适用于障碍物尺寸较小的情况。
信息传输装置：本装置主要包含摄像头，麦克风。摄影头主要用于观察矿难无法救援区域的情况和寻找被困人员的位置，麦克风主要用于和被困人员进行通话安抚等。
位置检测装置：本装置安装在机器人尾部，当机器人发生翻转时，利用位置检测装置可以判断出哪两个滚筒与地面接触，从而进一步正确地控制电机。
营养物质输送装置：本装置利用软管，救援人员可以通过软管向被困人员提供水，流体营养物质等，以维持被困人员生命。
附图说明
下面将结合附图对本发明的使用作进一步说明。
图1：本发明的总体结构示意图：部件1为钢化前罩，部件2为前滚轮，部件3为信息传输装置，部件4为螺旋筒，部件5为驱动电机，部件6为位置检测装置，部件7为攀爬齿轮；
图2：双螺旋驱动机构；
图3：攀爬机构：部件1为支架，部件2为齿轮驱动电机；部件3为支架；部件4为攀爬小齿轮，部件5为攀爬大齿轮；
图4：位置检测仪：部件1为机器人后支架，部件2为装有压力传感器的检测支架，部件3为位置球。
具体实施方式
本发明的具体结构如图1所示，通过远程有线遥控，控制机器人尾部电机(5)转动，同时带动螺旋筒转动，使得机器人前行，在三个螺旋筒中间有两根管道，一条用来放置控制线路，一条用来放置输送营养物质的软管。信息传输装置(3)主要包含话筒和摄像头，摄像头用于导航和观察被困人员的情况，话筒主要用于和被困人员交流，同时，信息传感装置上开孔洞，方便营养物质输送软管的伸出。
图3是攀爬机构，支架1焊接在机器人主体上，支架1与支架3用轴连接，当遇见尺寸较小的障碍物时，电机2带动齿轮5转动，由于啮合作用，齿轮5带动支架3绕齿轮4向上抬起，此时，螺旋筒转动，机器人前进，电机2发转，支架3依靠障碍物的支持力，带动齿轮4绕齿轮5抬起，螺旋筒转动，实现攀爬。
图4是位置检测仪。位置检测仪主要与机器人后支架连接，为封闭式(图4并未显示)，主要包括压力传感器支架和位置球组成。压力传感器支架呈正三角形，与机器人后支架呈60°布置，压力传感器布置在支架的三个顶角处，当机器人翻转时，位置球在重力作用下发生滚动，当位置球与压力传感装置接触时，位置检测仪发出信号用于控制电机。
Claims (5)
1.一种基于双螺旋驱动的可翻转式搜救机器人，其特征在于由驱动结构，障碍攀爬机构，信息传输装置，位置检测仪以及营养物质输送装置等部分组成，其中攀爬机构，信息传输装置布置在机器人前段，位置检测仪布置在机器人后端，并采用有线控制方式。
2.根据权利要求1所述的一种基于双螺旋驱动的可翻转式搜救机器人，其特征在于驱动机构是利用双螺旋驱动，利用螺旋筒的形式增大与地面的接触面积，防止地面松软而造成的行走困难，利用两个螺旋筒并列布置产生沿轴向驱动力通过控制左右螺旋筒的速度差实现转向。
3.根据权利要求2所述的一种基于双螺旋驱动的可翻转式搜救机器人，其特征在于驱动机构采用三个螺旋筒三角形布置，使得机器人在翻转任意角度后仍然能够继续前进。
4.根据权利要求1所述的一利基于双螺旋驱动的可翻转式搜救机器人，其特征在于其攀爬机构是利用齿轮的啮合力，先将前端双滚轮抬起，再利用障碍物的支持力使得机器人主体部分抬起实现攀爬。
5.根据权利要求1所述的一种基于双螺旋驱动的可翻转式搜救机器人，其特征在于利用压力传感器的方式检测哪两个滚筒与地面接触。位置检测装置主要由压力传感器和位置球组成，压力传感器呈正三角形布置，由支架连接，与机器人支架呈60°布置，当机器人翻转时，位置球在重力作用下与对应的压力传感器接触，从而产生信号控制电机。
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2013
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