CN106476544A - 一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，包括无人机系统、四足系统和传动系统，所述无人机系统包括机身、机臂、双输出轴电机，旋翼；所述传动系统包括与所述机臂连接的外壳、设置在所述外壳内的蜗轮蜗杆驱动机构，蜗轮蜗杆驱动机构的输入端通过单向联轴器连接所述双输出轴电机的输出轴下端，输出端与四足系统驱动连接；所述四足系统包括四套曲柄连杆机构及设置在各曲柄连杆机构末端的弹性足底。相比现有技术，本发明提供了一种集飞行和行走于一身的陆空两栖应急救援侦查机器人，结构简单、控制容易且兼具稳定性和鲁棒性，能在关键区域降落至地面,在地面各处移动采集现场危险气体和视频数据,提高数据的准确性和有效性。

Description

一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人

技术领域

本发明公开了一种陆空两栖的四足应急救援机器人,属于安全生产监控与应急救援技术领域。

背景技术

近年来化工类企业频发的重大安全事故对国家安全、环保以及人民生命财产带来了巨大的损失。化工行业的事故往往破坏力大,对现场毁坏较为严重,并且伴有爆炸、燃烧、危险气体泄漏、危险液体泄漏等严重灾害,事故现场地面设施破坏非常严重,情况复杂。而且抢险和救援时效性要求高,如不及时采取有效措施,会带来继发事故和次生灾害。因此,对石化事故的处理需要在短时间内做出快速的应急响应,尽最大努力迅速搜集事故现场参数、信息,制定相应救援方案,减少事故造成的损失,遏制事故的进一步恶化。然而化工行业事故现场往往处于火灾、窒息、有毒、有害的环境中,事故现场救援人员往往无法第一时间进入,第一手数据难以迅速获得,因对事故现场侦查不够造成的救援不当导致事故扩大的案例并不鲜见,这正是应急救援工作的薄弱环节之一。目前在安全生产监控与应急救援的无人机多为采用单一的空中侦查手段,由于螺旋桨的扰动、气流等因素,在空中采集的数据与地面的数据存在较大偏差。如在空中采集的危险气体成分、浓度数据都比地面低很多,会在一定程度上造成误判。同时,由于在空中观测地面情况时受到螺旋桨电机震动、气流干扰机身抖动等因素影响,会造成采集的视频数据分辨率低的问题。现在已有轮式无人机可以在地面移动，但是需要救援的地方一般地形较为复杂，轮式无人机的移动受到极大限制，因此提供一种可以在关键区域降落至地面,在地面各处移动采集现场危险气体和视频数据,提高数据的准确性和有效性的陆空两栖的应急救援侦查机器人是很有必要的。

发明内容

本发明为提供一种可以在关键区域降落至地面,在地面各处移动采集现场危险气体和视频数据,提高数据的准确性和有效性的陆空两栖的应急救援侦查机器人，设计了一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，包括无人机系统、四足系统和传动系统，

所述的无人机系统包括机身、机臂、双输出轴电机，旋翼，所述机臂的一端连接机身，另一端连接双输出轴电机，所述旋翼固定在双输出轴电机的输出轴上端；

所述传动系统包括与所述机臂连接的外壳、设置在所述外壳内的蜗轮蜗杆驱动机构，所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端通过单向联轴器连接所述的双输出轴电机的输出轴下端，输出端与四足系统驱动连接；

所述的四足系统包括四套曲柄连杆机构及设置在各曲柄连杆机构末端的弹性足底，所述曲柄连杆机构与所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输出端驱动连接。

进一步地，所述的蜗轮蜗杆驱动机构包括输出轴、相啮合的蜗杆和蜗轮，所述的双输出轴电机的输出轴下端通过单向联轴器与蜗杆驱动连接，所述的输出轴与蜗轮同轴连接。

进一步地，各个所述曲柄连杆机构均包括曲柄、连杆、连架杆、机身连接杆，所述的曲柄的一端连接输出轴，另一端与连杆上端转动铰接，所述的连架杆一端与机身连接杆转动铰接，另一端与连杆中部转动铰接，所述机身连接杆的另一端铰接外壳。

进一步地，所述的单向联轴器包括单向轴承、卡簧、联轴器，所述的联轴器一端连接所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端，另一端通过单向轴承连接所述的双输出轴电机的输出轴，联轴器通过螺钉夹紧单向轴承，所述卡簧卡在所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端的凹环中。

进一步地，所述的弹性足底与连杆榫接并用铆钉加强。

进一步地，所述的弹性足底上端为圆形平面，下端为球面。

进一步地，所述的机身包括飞行控制器、电子调速器、通信系统、采集系统、危险气体监测仪和电池，所述飞行控制器连接至电子调速器, 所述双输出轴电机连接电子调速器，飞行控制器根据遥控指令向电子调速器发出指令调整双输出轴电机转速；通信系统用于接受控制指令、回传采集系统和危险气体监测仪的数据用于地理信息定位,辅助飞行控制器控制机器人的位置；采集系统用于采集现场光学资料；危险气体监测仪用于采集现场危险气体数据,并在每个采样点标记地理信息；危险气体监测仪和采集系统均连接至通信系统，电池用于给机器人供电。

进一步地，所述的蜗杆通过轴承支承固定在外壳上，所述的输出轴通过法兰轴承支承固定在外壳上。

进一步地，所述的输出轴上设置有凹环，所述的凹环内中卡设有限制输出轴1轴向位置的卡簧。

进一步地，所述的单向联轴器和蜗杆通过顶丝锁紧连接，所述的蜗轮和输出轴通过顶丝锁紧连接。

相比现有技术，本发明提供了一种集飞行和行走于一身的陆空两栖的应急救援侦查机器人，行走机构结构简单、控制容易且兼具稳定性和鲁棒性，与人类足底轨迹类似，可实现直线行走和飞行作业；具有减震及适应复杂地形的优点，能在关键区域降落至地面,在地面各处移动采集现场危险气体和视频数据,提高数据的准确性和有效性。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例的传动系统结构示意图。

图3是图2中A-A向剖视示意图。

图4是图3中B处剖视示意图。

图5是本发明实施例曲柄连杆结构示意图。

示意图中零部件的标号说明：

1-输出轴，2-单向轴承，3-卡簧，4-联轴器，5-蜗轮，6-蜗杆，7-双输出轴电机，8-旋翼，9-机身，10-机臂，11-外壳，12-曲柄，13-连杆，14-弹性足底，15-连架杆，16-机身连接杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，包括无人机系统、四足系统和传动系统，

所述的包括机身9、四个机臂10、双输出轴电机7，旋翼8，四个机臂10的一端通过固定件与机身9四角相连,另一端与双输出轴电机7及外壳11相连接。四个旋翼8分别设置在四个双输出轴电机7及外壳11的顶部，固定在双输出轴电机7的输出轴上端；

所述传动系统包括与所述机臂10连接的外壳11、设置在所述外壳11内的蜗轮蜗杆驱动机构，所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端通过单向联轴器连接所述的双输出轴电机7的输出轴下端，输出端与四足系统驱动连接；

所述的四足系统包括四套曲柄连杆机构及设置在各曲柄连杆机构末端的弹性足底14，所述曲柄连杆机构与所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输出端驱动连接。

如图2至图4所示，所述的蜗轮蜗杆驱动机构包括输出轴1、相啮合的蜗杆6和蜗轮5，所述的双输出轴电机7的输出轴下端通过单向联轴器与蜗杆6驱动连接，所述的输出轴1与蜗轮5同轴连接。

如图4所示，所述的单向联轴器包括单向轴承2、卡簧3、联轴器4，所述的联轴器4一端连接所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端，另一端通过单向轴承2连接所述的双输出轴电机7的输出轴，联轴器4通过螺钉夹紧单向轴承2，所述卡簧3卡在所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端的凹环中。

所述的蜗杆6通过轴承支承固定在外壳11上，所述的输出轴1通过法兰轴承10支承固定在外壳11上。所述的输出轴1上设置有凹环，所述的凹环内中卡设有限制输出轴1轴向位置的卡簧3。所述的单向联轴器和蜗杆6通过顶丝锁紧连接，所述的蜗轮5和输出轴1通过顶丝锁紧连接。

如图5所示，各个所述曲柄连杆机构均包括曲柄12、连杆13、连架杆15、机身连接杆16，所述的曲柄12的一端连接输出轴1，另一端与连杆13上端转动铰接，所述的连架杆15一端与机身连接杆16转动铰接，另一端与连杆13中部转动铰接，所述机身连接杆16的另一端铰接外壳11。所述的弹性足底14与连杆13榫接并用铆钉加强。所述的弹性足底14上端为圆形平面，下端为球面。

具体而言，所述的机身9包括飞行控制器、电子调速器、通信系统、采集系统、危险气体监测仪和电池，所述飞行控制器连接至电子调速器, 所述双输出轴电机7连接电子调速器，飞行控制器根据遥控指令向电子调速器发出指令调整双输出轴电机7转速；通信系统用于接受控制指令、回传采集系统和危险气体监测仪的数据用于地理信息定位,辅助飞行控制器控制机器人的位置；采集系统用于采集现场光学资料；危险气体监测仪用于采集现场危险气体数据,并在每个采样点标记地理信息；危险气体监测仪和采集系统均连接至通信系统，电池用于给机器人供电。

当机器人在空中飞行时传动系统断开，单向轴承2空转，不起传动作用,只将动量传递给旋翼8，当机器人在地面爬行时,双输出轴电机7反转，单向轴承2锁死将扭矩通过联轴器4传输给传动系统，带动四足系统，扭矩传输到曲柄12，在曲柄连杆机构中，曲柄12作为原动件，带动连杆13，连杆13末端的轨迹为半椭圆型，与人类足底轨迹类。爬行时旋翼8也会有一定转动，但是相对飞行时的转速，爬行时的转速可忽略不计。从而实现经过空中飞行快速到达目标地点后降落至地面进入爬行模式,并由采集系统采集近地面危险气体的种类和浓度,并将数据传递给控制端。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，其特征在于：包括无人机系统、四足系统和传动系统，

所述的无人机系统包括机身(9)、机臂(10)、双输出轴电机(7)，旋翼(8)，所述机臂(10)的一端连接机身(9)，另一端连接双输出轴电机(7)，所述旋翼(8)固定在双输出轴电机(7)的输出轴上端；

所述传动系统包括与所述机臂(10)连接的外壳(11)、设置在所述外壳(11)内的蜗轮蜗杆驱动机构，所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端通过单向联轴器连接所述的双输出轴电机(7)的输出轴下端，输出端与四足系统驱动连接；

所述的四足系统包括四套曲柄连杆机构及设置在各曲柄连杆机构末端的弹性足底(14)，所述曲柄连杆机构与所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输出端驱动连接。

2.根据权利要求1所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，其特征在于：所述的蜗轮蜗杆驱动机构包括输出轴(1)、相啮合的蜗杆(6)和蜗轮(5)，所述的双输出轴电机(7)的输出轴下端通过单向联轴器与蜗杆(6)驱动连接，所述的输出轴(1)与蜗轮(5)同轴连接。

3.根据权利要求2所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，其特征在于：各个所述曲柄连杆机构均包括曲柄(12)、连杆(13)、连架杆(15)、机身连接杆(16)，所述的曲柄(12)的一端连接输出轴(1)，另一端与连杆(13)上端转动铰接，所述的连架杆(15)一端与机身连接杆(16)转动铰接，另一端与连杆(13)中部转动铰接，所述机身连接杆(16)的另一端铰接外壳(11)。

4.根据权利要求1所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，其特征在于：所述的单向联轴器包括单向轴承(2)、卡簧(3)、联轴器(4)，所述的联轴器(4)一端连接所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端，另一端通过单向轴承(2)连接所述的双输出轴电机(7)的输出轴，联轴器(4)通过螺钉夹紧单向轴承(2)，所述卡簧(3)卡在所述的蜗轮蜗杆驱动机构的输入端的凹环中。

5.根据权利要求3所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人,其特征在于：所述的弹性足底(14)与连杆(13)榫接并用铆钉加强。

6.根据权利要求1所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，其特征在于：所述的弹性足底(14)上端为圆形平面，下端为球面。

7.根据权利要求1所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，其特征在于：所述的机身(9)包括飞行控制器、电子调速器、通信系统、采集系统、危险气体监测仪和电池，所述飞行控制器连接至电子调速器, 所述双输出轴电机(7)连接电子调速器，飞行控制器根据遥控指令向电子调速器发出指令调整双输出轴电机(7)转速；通信系统用于接受控制指令、回传采集系统和危险气体监测仪的数据用于地理信息定位,辅助飞行控制器控制机器人的位置；采集系统用于采集现场光学资料；危险气体监测仪用于采集现场危险气体数据,并在每个采样点标记地理信息；危险气体监测仪和采集系统均连接至通信系统，电池用于给机器人供电。

8.根据权利要求2所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人,,其特征在于：所述的蜗杆(6)通过轴承支承固定在外壳(11)上，所述的输出轴(1)通过法兰轴承(10)支承固定在外壳(11)上。

9.根据权利要求8所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人,,其特征在于：所述的输出轴(1)上设置有凹环，所述的凹环内中卡设有限制输出轴(1)轴向位置的卡簧(3)。

10.根据权利要求2所述的陆空两栖的四足应急救援侦查机器人，其特征在于：所述的单向联轴器和蜗杆(6)通过顶丝锁紧连接，所述的蜗轮(5)和输出轴(1)通过顶丝锁紧连接。