CN105619375A - 一种多功能救援机器人及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废墟救援设备，具体地说是一种多功能救援机器人及其使用方法，机器人包括移动机构、摄像头、储气筒及无线连接模块，移动机构包括驱动模块及分别安装在驱动模块两侧、由驱动模块驱动行走的履带行走机构，摄像头及无线连接模块分别通过快速插头与驱动模块相连接，摄像头上安装有采集废墟内气体样本的储气筒；本发明机器人具有有缆、无缆和摄像头单独工作的三种工作方式，驱动模块上的快速插头通过线缆直接与控制台连接，实现有缆；驱动模块与无线连接模块通过快速插头连接，实现无缆；摄像头单独工作的方式为摄像头连同储气筒从移动机构取下，通过线缆直接与控制台连接。本发明结构简单、紧凑、模块化，易于安装，体积小，重量轻。
Description
技术领域
本发明涉及废墟救援设备，具体地说是一种多功能救援机器人及其使用方法。
背景技术
地震、海啸等意外事故的发生常常会导致建筑物倒塌产生废墟，搜救被埋在废墟下的幸存者是一项非常紧迫的任务。为了提高搜救效率，大力发展搜救机器人技术；由于废墟内环境的杂乱无章，有些情况下机器人有缆无法进入废墟内，或机器人无缆都无法进入，给搜救工作带来了很大的困难。
发明内容
为了解决不同废墟内环境的复杂情况需要不同的搜救设备的限制，本发明的目的在于提供一种多功能救援机器人及其使用方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明机器人包括移动机构、摄像头、储气筒及无线连接模块，其中移动机构包括驱动模块及分别安装在该驱动模块两侧、由所述驱动模块驱动行走的履带行走机构，所述摄像头及无线连接模块分别通过快速插头与驱动模块相连接，所述摄像头上安装有采集废墟内气体样本的储气筒。
其中：所述摄像头包括摄像头底座、镜头底座、电机A、电机输出轴、电机B及旋转镜头，该摄像头底座通过快速插头与所述驱动模块相连，所述电机A安装在该摄像头底座内，该电机A的电机输出轴与位于摄像头底座上方的所述镜头底座相连、驱动镜头底座旋转；所述旋转镜头可转动地安装在镜头底座上，所述电机B位于该旋转镜头内，电机B的输出轴与所述镜头底座连接，所述旋转镜头的一侧与电机B固接，另一侧与所述镜头底座转动连接；所述旋转镜头具有两个自由度，分别为绕竖直轴线旋转及仰俯转动；所述摄像头底座的底部设有快速插头C，该摄像头底座通过快速插头C与所述驱动模块前部的快速插头A连接；
所述无线连接模块包括控制板、视频接收板、DC模块、视频接收器及电池，该电池分别与所述控制板及驱动模块电连接，所述视频接收板及DC模块分别与该控制板电连接，所述视频接收器与该视频接收板电连接；所述无线连接模块上设有快速插头D，该快速插头D通过线缆与所述驱动模块后部的快速插头B相连；
所述驱动模块上安装有防止所述机器人倾翻的尾部支撑机构，该尾部支撑机构包括支撑杆底座、支撑杆、后轮及弹簧，所述支撑杆底座安装在驱动模块的后部，所述支撑杆的一端铰接在支撑杆底座上，另一端连接有所述后轮，所述弹簧的两端分别连接于支撑杆底座及支撑杆上；所述支撑杆底座、支撑杆、后轮及弹簧均为两个，两个所述支撑杆底座分别固定在驱动模块的后部，两个所述支撑杆的一端分别铰接在支撑杆底座上，另一端通过后轮支撑轴紧固在一起，所述后轮支撑轴的两端均连接有后轮，在两个所述支撑杆之间连接有弹簧支撑轴，两个所述弹簧的一端分别连接于支撑杆底座上，另一端分别连接于所述弹簧支撑轴上。
本发明多功能救援机器人的使用方法为：
所述机器人具有有缆、无缆和摄像头单独工作的三种工作方式，有缆方式为将所述无线连接模块由驱动模块上取下，驱动模块上的快速插头通过线缆直接与控制台连接，由所述控制台控制所述机器人工作；无缆方式为所述驱动模块与无线连接模块通过快速插头连接，由所述无线连接模块无缆远距离控制所述机器人工作；摄像头单独工作的方式为所述摄像头连同储气筒从移动机构取下，通过线缆直接与控制台连接。
其中：所述无线连接模块包括控制板、视频接收板、DC模块、视频接收器及电池，该电池分别与所述控制板及驱动模块电连接，所述视频接收板及DC模块分别与该控制板电连接，所述视频接收器与该视频接收板电连接；无缆方式时，所述电池为控制板及驱动模块供电，所述视频接收板接收摄像头传来的视频信号，并通过所述视频接收器传至控制台；所述DC模块控制驱动模块的电压，使驱动模块稳压。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明由机器人移动机构作为载体平台，摄像头、储气筒、无线连接模块固定在其上，相互配合完成搜救工作，结构简单、紧凑、模块化，易于安装，体积小，重量轻。
2.本发明机器人的驱动模块后部设置了尾部支撑机构，在整个机器人移动越障过程中用于支撑机器人本体，防止机器人倾翻。
3.本发明机器人的旋转镜头可实现上下左右无死角旋转，侦查废墟环境；储气筒可收集废墟环境中可能存在的有毒气体，实现监测。
4.本发明机器人的摄像头、无线连接模块与驱动模块之间通过快速插头连接，在使用时可实现有缆、无缆和摄像头单独工作等方式，以适应复杂多变的废墟环境，适应性更强，可靠实用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明移动机构的结构示意图；
图3为本发明摄像头的立体结构示意图；
图4为本发明摄像头的内部结构示意图；
图5为本发明尾部支撑机构的结构示意图；
图6为本发明无线连接模块的内部结构示意图；
其中：1为移动机构，2为摄像头，3为储气筒，4为无线连接模块，5为履带行走机构，6为驱动模块，7为尾部支撑机构，8为快速插头A，9为快速插头B，10为摄像头底座，11为镜头底座，12为快速插头C，13为快速插头D、14为支撑杆底座、15为支撑杆、16为弹簧支撑轴、17为后轮支撑轴、18为后轮、19为弹簧、20为电机A、21为电机输出轴、22为电机B、23为旋转镜头、24为控制板、25为视频接收板、26为DC模块、27为视频接收器、28为电池。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1所示，本发明的机器人包括移动机构1、摄像头2、储气筒3及无线连接模块4，其中摄像头2及无线连接模块4分别安装在移动机构1上、随移动机构1行走，储气筒3固定在摄像头2上。
如图2、图5所示，移动机构1包括履带行走机构5、驱动模块6及尾部支撑机构7，驱动模块6的两侧分别安装有履带行走机构5，两侧的履带行走机构5对称设置，由驱动模块6驱动行走，可根据地形环境被动变形，以适应废墟环境，越过较高的障碍物；本发明的履带行走机构5及驱动模块6均为现有技术，采用专利号为201010219515.2发明专利中的轮—履复合移动模块及履带驱动装置。驱动模块6的前部设有快速插头A8，后部设有快速插头B9。尾部支撑机构7安装在驱动模块6的后部，包括两个支撑杆底座14、两个支撑杆15、一根弹簧支撑轴16、一根后轮支撑轴17、两个后轮18及两个弹簧19，两个支撑杆底座14分别固定在驱动模块6的后部、位于快速插头B9下方的两侧，两个支撑杆15的一端分别铰接在支撑杆底座14上，另一端通过后轮支撑轴17紧固在一起，后轮支撑轴17的两端均连接有后轮18，弹簧支撑轴16支撑在两个支撑杆15之间，两个弹簧19的一端分别连接于支撑杆底座14上，另一端分别连接于弹簧支撑轴16上。尾部支撑机构7在整个机器人移动越障过程中用于支撑机器人本体，防止机器人倾翻。
如图3、图4所示，摄像头2包括摄像头底座10、镜头底座11、电机A20、电机输出轴21、电机B22及旋转镜头23，该摄像头底座10的底部设有快速插头C12，摄像头底座10通过快速插头C12与驱动模块6前部的快速插头A8连接；电机A20固定在该摄像头底座10内，电机A20的电机输出轴21与位于摄像头底座10上方的镜头底座11相连、驱动镜头底座11绕竖直轴线旋转。旋转镜头23可转动地安装在镜头底座11上，电机B22位于旋转镜头23内，电机B22的输出轴与镜头底座11固接，旋转镜头23的一侧与电机B22固接，另一侧通过轴承与镜头底座11转动连接。当电机B22工作时，因输出轴与镜头底座11固接，所以旋转镜头23在外作用力的作用下进行仰俯转动；即，旋转镜头23具有两个自由度，分别为可绕竖直轴线旋转360°，同时仰俯角可达240°，分别由电机A20、电机B22驱动。
储气筒3固定于摄像头底座10的后侧，由自带的电磁阀控制吸气、关闭等动作，可收集废墟环境中可能存在的有毒气体，实现监测。本发明的储气筒3为市购产品，购置于东莞市远帆工业设备有限公司，型号为YHS—0.5L。
如图6所示，无线连接模块4包括控制板24、视频接收板25、DC模块26、视频接收器27及电池28，该电池28分别与控制板24及驱动模块6电连接，视频接收板25及DC模块26分别与控制板24电连接，视频接收器27与视频接收板25电连接。无线连接模块4上设有快速插头D13，无线连接模块4固定于驱动模块6的上侧，快速插头D13通过线缆与驱动模块6后部的快速插头B9相连。
本发明机器人的使用方法为：
本发明有三种工作模式，即有缆、无缆和摄像头2单独工作。近距离可实现有缆，即将无线连接模块4由驱动模块6上取下，驱动模块6上的快速插头B9直接与控制台连接，由控制台(本发明的控制台为现有技术)控制机器人工作；远距离或特殊条件下可实现无缆，驱动模块6上的快速插头B9与无线连接模块4上的快速插头D13连接，由无线连接模块4无缆远距离控制机器人工作；极其特殊条件或移动机构1无法到达的情况下，摄像头2连同储气筒3从移动机构1取下，摄像头底座10上的快速插头C12通过线缆直接与控制台连接。
本发明的工作原理为：
当废墟环境允许搜救设备有缆进入搜救时，无线连接模块4直接从驱动模块6上取下，驱动模块6上的快速插头B9通过线缆直接与控制台连接，此时不仅减轻了整个搜救设备的重量，减小了移动机构1的负载，而且使得信号传输更加稳定流畅。
当废墟环境不允许搜救设备有缆进入搜救时，无线连接模块4上的快速插头D13通过线缆与驱动模块6上的快速插头B9连接，可实现远距离无拖拽废墟内搜救。即电池28为控制板24及驱动模块6供电，视频接收板2接收摄像头2传来的视频信号，并通过视频接收器27传至控制台；DC模块26控制驱动模块6的电压，使驱动模块6稳压。
当废墟环境极其特殊或移动机构1无法进入的情况下(垂直废墟环境)，摄像头2连同储气筒3从驱动模块6上取下，摄像头底座10上的快速插头C12通过线缆直接与控制台连接，由搜救人员直接操作摄像头2，将摄像头2拖拽入废墟内部完成探测任务。
无论哪种工作模式，储气筒3进入废墟内部后，在电磁阀的控制下，将废墟内气体吸入储气筒3内，采得气体样本以供检测。
本发明通过快速插头A8、B9、C12、D13的应用，完成了三种工作模式的相互转换，使得更能适应复杂多变的废墟环境。
Claims (10)
1.一种多功能救援机器人，其特征在于：包括移动机构(1)、摄像头(2)、储气筒(3)及无线连接模块(4)，其中移动机构(1)包括驱动模块(6)及分别安装在该驱动模块(6)两侧、由所述驱动模块(6)驱动行走的履带行走机构(5)，所述摄像头(2)及无线连接模块(4)分别通过快速插头与驱动模块(6)相连接，所述摄像头(2)上安装有采集废墟内气体样本的储气筒(3)。
2.按权利要求1所述的多功能救援机器人，其特征在于：所述摄像头(2)包括摄像头底座(10)、镜头底座(11)、电机A(20)、电机输出轴(21)、电机B(22)及旋转镜头(23)，该摄像头底座(10)通过快速插头与所述驱动模块(6)相连，所述电机A(20)安装在该摄像头底座(10)内，该电机A(20)的电机输出轴(21)与位于摄像头底座(10)上方的所述镜头底座(11)相连、驱动镜头底座(11)旋转；所述旋转镜头(23)可转动地安装在镜头底座(11)上，所述电机B(22)位于该旋转镜头(23)内，电机B(22)的输出轴与所述镜头底座(11)连接，所述旋转镜头(23)的一侧与电机B(22)固接，另一侧与所述镜头底座(11)转动连接。
3.按权利要求2所述的多功能救援机器人，其特征在于：所述旋转镜头(23)具有两个自由度，分别为绕竖直轴线旋转及仰俯转动。
4.按权利要求2所述的多功能救援机器人，其特征在于：所述摄像头底座(10)的底部设有快速插头C(12)，该摄像头底座(10)通过快速插头C(12)与所述驱动模块(6)前部的快速插头A(8)连接。
5.按权利要求1所述的多功能救援机器人，其特征在于：所述无线连接模块(4)包括控制板(24)、视频接收板(25)、DC模块(26)、视频接收器(27)及电池(28)，该电池(28)分别与所述控制板(24)及驱动模块(6)电连接，所述视频接收板(25)及DC模块(26)分别与该控制板(24)电连接，所述视频接收器(27)与该视频接收板(25)电连接。
6.按权利要求5所述的多功能救援机器人，其特征在于：所述无线连接模块(4)上设有快速插头D(13)，该快速插头D(13)通过线缆与所述驱动模块(6)后部的快速插头B(9)相连。
7.按权利要求1所述的多功能救援机器人，其特征在于：所述驱动模块(6)上安装有防止所述机器人倾翻的尾部支撑机构，该尾部支撑机构包括支撑杆底座(14)、支撑杆(15)、后轮(18)及弹簧(19)，所述支撑杆底座(14)安装在驱动模块(6)的后部，所述支撑杆(15)的一端铰接在支撑杆底座(14)上，另一端连接有所述后轮(18)，所述弹簧(19)的两端分别连接于支撑杆底座(14)及支撑杆(15)上。
8.按权利要求7所述的多功能救援机器人，其特征在于：所述支撑杆底座(14)、支撑杆(15)、后轮(18)及弹簧(19)均为两个，两个所述支撑杆底座(14)分别固定在驱动模块(6)的后部，两个所述支撑杆(15)的一端分别铰接在支撑杆底座(14)上，另一端通过后轮支撑轴(17)紧固在一起，所述后轮支撑轴(17)的两端均连接有后轮(18)，在两个所述支撑杆(15)之间连接有弹簧支撑轴(16)，两个所述弹簧(19)的一端分别连接于支撑杆底座(14)上，另一端分别连接于所述弹簧支撑轴(16)上。
9.一种按权利要求1所述的多功能救援机器人的使用方法，其特征在于：所述机器人具有有缆、无缆和摄像头(2)单独工作的三种工作方式，有缆方式为将所述无线连接模块(4)由驱动模块(6)上取下，驱动模块(6)上的快速插头通过线缆直接与控制台连接，由所述控制台控制所述机器人工作；无缆方式为所述驱动模块(6)与无线连接模块(4)通过快速插头连接，由所述无线连接模块(4)无缆远距离控制所述机器人工作；摄像头(2)单独工作的方式为所述摄像头(2)连同储气筒(3)从移动机构(1)取下，通过线缆直接与控制台连接。
10.按权利要求9所述的使用方法，其特征在于：所述无线连接模块(4)包括控制板(24)、视频接收板(25)、DC模块(26)、视频接收器(27)及电池(28)，该电池(28)分别与所述控制板(24)及驱动模块(6)电连接，所述视频接收板(25)及DC模块(26)分别与该控制板(24)电连接，所述视频接收器(27)与该视频接收板(25)电连接；无缆方式时，所述电池(28)为控制板(24)及驱动模块(6)供电，所述视频接收板(2)接收摄像头(2)传来的视频信号，并通过所述视频接收器(27)传至控制台；所述DC模块(26)控制驱动模块(6)的电压，使驱动模块(6)稳压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |