CN106428264A

CN106428264A - 一种排爆机器人

Info

Publication number: CN106428264A
Application number: CN201610888246.6A
Authority: CN
Inventors: 曾令亮; 汤涛; 张仕进; 熊奇; 章伟成
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2017-02-22

Abstract

本发明提供了一种排爆机器人，包括底盘、探测单元、箱体、液压机械臂、机械手。底盘采用摆臂式履带机构，既能在平路上快速行驶，又能跨越各种障碍物，特别适合在危险复杂路面环境中移动；在箱体上安装高清摄像头探测设备，该摄像头能识别爆炸物；此外，在箱体上安装旋转装置，使得机械臂可任意角度旋转；机械臂主体采用液压式机械臂，共配置一个液压驱动俯仰缸、两个液压从动俯仰缸和一个液压驱动伸缩缸；机械手安装在机械臂末端，通过伺服电机驱动，丝杆传动，采用四杆机构完成爆炸物夹取动作。本发明的排爆机器人具有移动迅速、抓取准确、结构简单、性能良好的特点。

Description

一种排爆机器人

技术领域

本发明涉及消防装备领域，特别涉及一种排爆机器人。

背景技术

爆炸给国家和人民带来巨大的经济损失和政治影响，威胁排爆人员的生命安全。各国为了维护社会稳定和政治需求，对研究开发反恐防暴技术和装备给予了极大的重视和较多的投入。排爆机器人又称危险作业机器人，是排爆人员用于处置或销毁爆炸可疑物的专用器材，避免不必要的人员伤亡。它可用于多种复杂地形进行排爆。主要用于代替排爆人员搬运、转移爆炸可疑物品及其它有害危险品，代替排爆人员使用爆炸物销毁器销毁炸弹，代替现场安检人员实地勘察，实时传输现场图像，对排爆机器人的研究越来越受到各国家的重视。

目前国内对排爆机器人的研制刚刚起步，国内有研制的几款排爆机器人采用先进技术，但价格昂贵，急需一种价格低廉、性能可靠的排爆机器人必然会降低排爆机器人的使用门槛，利国利民。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种排爆机器人，既能在危险环境复杂路况中快速行走，又能平稳搬运爆咋物，隔绝危险环境对消防员的伤害。

为达到上述目的，本发明技术方案为：

一种排爆机器人，包括底盘、箱体、探测单元、机械手、液压机械臂；所述箱体固定在底盘上，所述探测单元安装在箱体上，所述液压机械臂固定在箱体上，机械手与液压机械臂固定连接。底盘通过直流电机驱动链轮履带与摆臂链轮履带，探测单元通过高清摄像头识别爆炸物，箱体固定在底盘上面，主要起支撑和固定液压机械臂作用。

所述底盘采用摆臂式履带越障结构，包括直流电机、钢架、主动履带、摆臂履带、从动摆臂小链轮、摆臂、从动摆臂大链轮、从动链轮、压紧轮、中间链轮、主动摆臂大链轮、主动链轮、主动摆臂小链轮；两个直流电机安装在底盘的钢架前部两侧，两直流电机分别与两传动轴一端齿轮连接，主动摆臂大链轮和主动链轮与传动轴另一端间隔固定连接，主动摆臂小链轮与摆臂铰接，摆臂与钢架固定连接，所述中间链轮铰接在钢架中部，压紧轮的支座固定在钢架前后两侧，且与支座铰接，所述从动链轮和从动摆臂大链轮间隔固定在从动轴上，且从动轴与与钢架铰接，从动摆臂小链轮与摆臂铰接，所述主动履带分别与主动链轮、从动链轮、中间链轮、压紧轮啮合，摆臂履带分别与主动摆臂大链轮、主动摆臂小链轮、从动摆臂大链轮、从动摆臂小链轮啮合。

所述探测单元包括高清摄像头、舵机、支架，所述支架一端固定在箱体上，另一端与高清摄像头铰接，所述舵机的输出端与高清摄像头的输入轴固定连接。

所述液压机械臂包括旋转装置，支撑杆，液压驱动俯仰缸，连杆，液压驱动伸缩缸，第一液压从动俯仰缸，第二液压从动俯仰缸；所述旋转装置固定在箱体上，所述支撑杆一端固定在旋转装置上，另一端与连杆一端铰接，连杆另一端与液压驱动伸缩缸铰接，液压驱动俯仰缸缸筒尾端铰接在旋转装置上，活塞杆顶端铰接在连杆中部，第一液压从动俯仰缸缸筒尾端铰接在旋转装置上，活塞杆顶端铰接在支撑杆顶部，第二液压从动俯仰缸缸筒尾端铰接在连杆中部，活塞杆顶端铰接在液压驱动伸缩缸缸筒中部；所述液压驱动伸缩缸缸筒尾端与连杆上端铰接，机械手端部与液压驱动伸缩缸的活塞杆顶端固定连接。

所述机械手包括伺服电机丝杆，驱动杆，前连杆，抓手杆，后连杆；所述伺服电机固定在机械手内壁上，丝杆与伺服电机输出轴固定连接，驱动杆通过内侧螺纹和丝杆组成螺母副连接，后连杆一端与驱动杆的末端铰接，另一端铰接在抓手杆端部，前连杆一端铰接在机械手外壳上，另一端与抓手杆中部铰接。

本发明的有益效果是：

本发明排爆机器人采用摆臂式履带越障机构，既能在平路上快速行驶，又能跨越各种障碍物，特别适合在危险复杂路面环境中移动；在箱体上安装高清摄像头探测设备，该摄像头能识别爆炸物；在箱体上安装旋转装置，使得机械臂可任意角度旋转，可全方位抓取爆炸物；机械臂主体采用液压式机械臂，共配置三个俯仰液压缸和一个伸缩液压缸，俯仰液压缸用于调整机械手的上下俯仰运动，伸缩液压缸用于控制机械手的前后伸缩运动；夹取爆炸物的机械抓手采用伺服电机驱动，通过丝杆螺母副连接带动抓手的张合，从而夹取爆炸物。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明底盘结构示意图。

图3为本发明探测单元结构示意图。

图4为本发明机械手结构示意图。

图5为本发明液压机械臂结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。

如图1所示，一种排爆机器人，包括底盘1、箱体2、探测单元3、机械手4、液压机械臂5；所述箱体2固定在底盘1上，所述探测单元3安装在箱体2上，所述液压机械臂5固定在箱体2上，机械手4与液压机械臂5固定连接。

如图2所示，所述底盘1采用摆臂式履带越障结构，包括直流电机101、钢架102、主动履带103、摆臂履带104、从动摆臂小链轮105、摆臂106、从动摆臂大链轮107、从动链轮108、压紧轮109、中间链轮110、主动摆臂大链轮111、主动链轮112、主动摆臂小链轮113；两个直流电机101安装在底盘的钢架102前部两侧，两直流电机101分别与两传动轴一端齿轮连接，主动摆臂大链轮111和主动链轮112与传动轴另一端间隔固定连接，主动摆臂小链轮113与摆臂106铰接，摆臂106与钢架102固定连接，所述中间链轮110铰接在钢架102中部，压紧轮109的支座固定在钢架102前后两侧，且与支座铰接，所述从动链轮108和从动摆臂大链轮107间隔固定在从动轴上，且从动轴与与钢架102铰接，从动摆臂小链轮105与摆臂106铰接，所述主动履带103分别与主动链轮112、从动链轮108、中间链轮110、压紧轮109啮合，摆臂履带104分别与主动摆臂大链轮111、主动摆臂小链轮113、从动摆臂大链轮107、从动摆臂小链轮105啮合。

在行驶时直流电机101带动主动链轮112和主动摆臂大链轮111转动，主动链轮112、主动摆臂大链轮111分别通过主动履带103和摆臂履带104带动中间链轮110、压紧轮109、从动链轮108、从动摆臂大链轮107、从动摆臂小链轮105转动，所述中间链轮110与压紧轮109固定主动履带103，且能增大底盘1的承载重量，遇到障碍物时，转动的摆臂履带结构可以轻松越过各种障碍物，当排爆机器人需要转弯时，只需配置两直流电机不同转速即可。

如图3所示，所述探测单元3包括高清摄像头303、舵机302、支架301，所述支架301一端固定在箱体2上，另一端与高清摄像303头铰接，所述舵机302的输出端与高清摄像头303的输入轴固定连接。

在危险环境中，舵机302驱动高清摄像头303旋转，可使高清摄像头303全方位识别爆炸物，当探测到爆炸物时，控制液压机械臂5完成抓取爆炸物动作。

如图5所示，所述液压机械臂5包括旋转装置501，支撑杆503，液压驱动俯仰缸504，连杆505，液压驱动伸缩缸507，第一液压从动俯仰缸502，第二液压从动俯仰缸506；所述旋转装置501固定在箱体2上，所述支撑杆503一端固定在旋转装置501上，另一端与连杆505一端铰接，连杆505另一端与液压驱动伸缩缸507铰接，液压驱动俯仰缸504缸筒尾端铰接在旋转装置501上，活塞杆顶端铰接在连杆505中部，第一液压从动俯仰缸502缸筒尾端铰接在旋转装置501上，活塞杆顶端铰接在支撑杆503顶部，第二液压从动俯仰缸506缸筒尾端铰接在连杆505中部，活塞杆顶端铰接在液压驱动伸缩缸507缸筒中部；所述液压驱动伸缩缸507缸筒尾端与连杆505上端铰接，机械手4端部与液压驱动伸缩缸507的活塞杆顶端固定连接。

在搬运爆炸物时，液压驱动俯仰缸504驱动机械臂作上下运动，第一液压从动俯仰缸502和第二液压从动俯仰缸506起稳定与支撑支撑杆503和连杆505作用，液压驱动伸缩缸507驱动机械手4作伸缩运动。

如图4所示，所述机械手4包括伺服电机401，丝杆402，驱动杆403，前连杆405，抓手杆406，后连杆404；所述伺服电机401固定在机械手4内壁上，丝杆402与伺服电机401输出轴固定连接，驱动杆403通过内侧螺纹和丝杆402组成螺母副连接，后连杆404一端与驱动杆403的末端铰接，另一端铰接在抓手杆406端部，前连杆405一端铰接在机械手4外壳上，另一端与抓手杆406中部铰接。

在抓取爆炸物时，伺服电机401带动丝杆402转动，丝杆402通过驱动杆403、前连杆405和后连杆404，驱动抓手杆406完成张合抓取爆炸物的动作。

Claims

1.一种排爆机器人，其特征在于：包括底盘（1）、箱体（2）、探测单元（3）、机械手（4）、液压机械臂（5）；所述箱体（2）固定在底盘（1）上，所述探测单元（3）安装在箱体（2）上，所述液压机械臂（5）固定在箱体（2）上，机械手（4）与液压机械臂（5）固定连接。

2.根据权利要求1所述的排爆机器人，其特征在于：所述底盘（1）采用摆臂式履带越障结构，包括直流电机（101）、钢架（102）、主动履带（103）、摆臂履带（104）、从动摆臂小链轮（105）、摆臂（106）、从动摆臂大链轮（107）、从动链轮（108）、压紧轮（109）、中间链轮（110）、主动摆臂大链轮（111）、主动链轮（112）、主动摆臂小链轮（113）；两个直流电机（101）安装在钢架（102）前部两侧，两直流电机（101）分别与两传动轴一端齿轮连接，主动摆臂大链轮（111）和主动链轮（112）与传动轴另一端间隔固定连接，主动摆臂小链轮（113）与摆臂（106）铰接，摆臂（106）与钢架（102）固定连接，所述中间链轮（110）铰接在钢架（102）中部，压紧轮（109）的支座固定在钢架（102）前后两侧，且与支座铰接，所述从动链轮（108）和从动摆臂大链轮（107）间隔固定在从动轴上，且从动轴与与钢架（102）铰接，从动摆臂小链轮（105）与摆臂（106）铰接，所述主动履带（103）分别与主动链轮（112）、从动链轮（108）、中间链轮（110）、压紧轮（109）啮合，摆臂履带（104）分别与主动摆臂大链轮（111）、主动摆臂小链轮（113）、从动摆臂大链轮（107）、从动摆臂小链轮（105）啮合。

3.根据权利要求1所述的排爆机器人，其特征在于：所述探测单元（3）包括高清摄像头（303）、舵机（302）、支架（301），所述支架（301）一端固定在箱体（2）上，另一端与高清摄像头（303）铰接，所述舵机（302）的输出端与高清摄像头（303）的输入轴固定连接。

4.根据权利要求1所述的排爆机器人，其特征在于：所述液压机械臂（5）包括旋转装置（501），支撑杆（503），液压驱动俯仰缸（504），连杆（505），液压驱动伸缩缸（507），第一液压从动俯仰缸（502），第二液压从动俯仰缸（506）；所述旋转装置（501）固定在箱体（2）上，所述支撑杆（503）一端固定在旋转装置（501）上，另一端与连杆（505）一端铰接，连杆（505）另一端与液压驱动伸缩缸（507）铰接，液压驱动俯仰缸（504）缸筒尾端铰接在旋转装置（501）上，活塞杆顶端铰接在连杆（505）中部，第一液压从动俯仰缸（502）缸筒尾端铰接在旋转装置（501）上，活塞杆顶端铰接在支撑杆（503）顶部，第二液压从动俯仰缸（506）缸筒尾端铰接在连杆（505）中部，活塞杆顶端铰接在液压驱动伸缩缸（507）缸筒中部；所述液压驱动伸缩缸（507）缸筒尾端与连杆（505）上端铰接，机械手（4）端部与液压驱动伸缩缸（507）的活塞杆顶端固定连接。

5.根据权利要求1所述的排爆机器人，其特征在于：所述机械手（4）包括伺服电机（401），丝杆（402），驱动杆（403），前连杆（405），抓手杆（406），后连杆（404）；所述伺服电机（401）固定在机械手（4）内壁上，丝杆（402）与伺服电机（401）输出轴固定连接，驱动杆（403）通过内侧螺纹和丝杆（402）组成螺母副连接，后连杆（404）一端与驱动杆（403）的末端铰接，另一端铰接在抓手杆（406）端部，前连杆（405）一端铰接在机械手（4）外壳上，另一端与抓手杆（406）中部铰接。