CN106695769B - 一种蛇形救援机器人 - Google Patents

Abstract

根据本发明所涉及的蛇形救援机器人，包括躯干单元、动力单元以及控制单元。躯干单元具有多关节组件，动力单元为关节组件提供驱动，控制单元中的无线通讯模块接收外部的控制指令，控制模块根据接收到的控制指令分别控制多个关节组件进行移动而驱动筒体组件扭动前行。本发明所提供的蛇形救援机器人模仿蛇的移动进行仿生设计，具有体积小，爬行灵活的特点，在地质情况复杂，又不容许将通道扩大的情况下，能够通过较小的通道并绕过障碍物，将救援物资送达被困人员身边，对被困人员进行救援和提供物质补给。

Description

一种蛇形救援机器人

技术领域

本发明属于机械领域，具体涉及一种机器人。

背景技术

仿生机器人的用途非常广泛，广泛应用于救援，探测，物质运输等。当地震，泥石流等灾害发生后，被困人员处在危险境地，急需救援，然而一些救援现场由于救援空间小，地况复杂，一般情况下救援人员和救援物质无法通过，而且由于地质情况复杂，又不容许将通道扩大，此时，无法及时通过常规的方法将救援物资送达被困人员身边，无法及时对被困人员进行救援和提供物质补给。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种蛇形救援机器人，通过较小的救援通道将救援物资送达被困人员身边。

本发明提供了一种蛇形救援机器人，具有这样的特征，包括：躯干单元，包括复数个筒体组件和复数个连接相邻的筒体组件的关节组件；动力单元，设置在躯干单元中，包括动力组件和连接动力组件与关节组件的管路，用于为关节组件提供动力；以及控制单元，包括无线通讯模块和控制模块，其中，无线通讯模块接收外部的控制指令，控制模块根据接收到的控制指令分别控制多个关节组件进行移动而驱动筒体组件扭动前行。

在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征：其中，筒体组件与关节组件之间为转动连接。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征：其中，筒体组件的前、后端面分别设置两个铰支座，前端面和后端面上设置的两个铰支座之间的连线彼此90度交错。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征，包括：头部单元，与第一个筒体组件铰接连接，包括口部开合组件、上颚、下颚，上颚的后端与筒体组件铰接连接，下颚的后端与筒体组件铰接连接，上颚和下颚通过设置在上颚和下颚之间的口部开合组件带动使得上颚和下颚张开和闭合。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征：其中，口部开合组件包括：上连杆、下连杆、连接上连杆、下连杆的连接铰座以及口部液压缸，口部液压缸设置在与头部单元相邻的筒体组件内且口部液压缸的后端与筒体组件固定连接，口部液压缸的前端与连接铰座连接，上连杆的一端与上颚的前端内侧铰接连接，另一端与连接铰座铰接连接，下连杆的一端与下颚的前端内侧铰接连接，另一端与连接铰座铰接连接。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征：其中，头部单元还包括具有自动输送管的补给液输送装置，该补给液输送装置设置在与头部单元相邻的筒体组件内且位于上颚和下颚之间。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征，包括：救援补给单元，设置在筒体组件中，包括救援补给箱、液体泵以及连接管，用于为被困人员提供补给，连接管的一端与液体泵连接，另一端与自动输送管连接。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征，包括：尾部关节,呈锥形，通过关节组件与最后一个筒体组件连接。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征：其中，动力组件为液压泵或气泵。

另外，在本发明提供的蛇形救援机器人中，还可以具有这样的特征：其中，关节组件为液压缸或气缸。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的蛇形救援机器人，包括躯干单元、动力单元以及控制单元。躯干单元具有多关节组件，动力单元为关节组件提供驱动，控制单元中的无线通讯模块接收外部的控制指令，控制模块根据接收到的控制指令分别控制多个关节组件进行移动而驱动筒体组件扭动前行。

本发明所提供的蛇形救援机器人模仿蛇的移动进行仿生设计，具有体积小，爬行灵活的特点，在地质情况复杂，又不容许将通道扩大的情况下，能够通过较小的通道并绕过障碍物，将救援物资送达被困人员身边，对被困人员进行救援和提供物质补给。

附图说明

图1是本发明的实施例中蛇形救援机器人立体示意图；

图2是本发明的实施例中筒体组件立体示意图；

图3是本发明的实施例中头部单元立体示意图；

图4是本发明的实施例中补给液自动输送装置立体示意图；

图5是本发明的实施例中自动输送管立体示意图；

图6是本发明的实施例中尾部关节立体示意图；

图7是本发明的实施例中救援补给单元立体示意图；

图8是图7中A的局部放大示意图；以及

图9是本发明的实施例中药品存储箱位置立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所提供的蛇形救援机器人作具体阐述。

实施例

如图1所示，蛇形救援机器人100包括躯干单元10、头部单元20、尾部关节30、动力单元40、控制单元50以及救援补给单元60。

躯干单元10包括复数个筒体组件11和复数个连接相邻的筒体组件11的关节组件12。

图2是本发明的实施例中筒体组件立体示意图；

如图2所示，本实施例中，筒体组件11为圆形环状结构，两个圆环作为前端面111和后端面112通过4个圆柱113连接而成，筒体组件11的中间部位设置有圆环形片114与4个圆柱112固定连接，起到固定关节和增大与地面摩擦的作用；筒体组件11的前、后端面分别设置两个铰支座115，筒体组件11的前端面111和后端面112上设置的两个铰支座115之间的连线彼此90度交错。筒体组件11的数量为7个。

关节组件12为液压缸或气缸，关节组件12与筒体组件11之间为转动连接。本实施例中，关节组件12为液压缸，液压缸活塞杆一端连接于前一筒体组件11上铰支座115，缸体一端连接于后一筒体组件11上铰支座115；前后关节液压缸形成的面相垂直，这样关节在液压缸的驱动下便可实现俯仰和偏摆动作。

图3是本发明的实施例中头部单元立体示意图；

如图3所示，头部单元20仿造蛇头的结构设计成扁状，以使得其在行进的过程中受到较小的阻力，包括上颚21、下颚22、口部开合组件23以及补给液输送装置24。

上颚21和下颚22分别设置成条形框架结构，上颚21和下颚22的内侧分别设置有上、下铰支座，上颚21的后端和下颚22的后端分别与躯干单元10中第一节筒体组件11铰接连接，

口部开合组件23设置在上颚21和下颚22之间，口部开合组件23包括：上连杆231、下连杆232、连接上连杆231、下连杆232的连接铰座233以及口部液压缸234。

上连杆231的上端与上颚21的上铰支座连接，其下端与连接铰座233铰接连接。

下连杆232的下端与下颚22的下铰支座连接，其上端与连接铰座233铰接连接。上颚21和下颚22通过上连杆231、下连杆232与连接铰座233连接形成转动副。

口部液压缸234设置在与头部单元20相邻的筒体组件11内，且口部液压缸234的后端与筒体组件11固定连接，口部液压缸234的前端与连接铰座233连接。在口部液压缸234的驱动下，口部开合组件23带动上颚21和下颚22张开和闭合。

图4是本发明的实施例中补给液自动输送装置立体示意图。

如图4所示，补给液输送装置24，设置在与头部单元20相邻的筒体组件11内且位于上颚21和下颚22之间，包括丝杠支座241、步进电机242、丝杠243、联轴器244、自动输送管245、滑块246。

丝杠支座241包括与筒体组件11连接的底座和设置在该底座上的直管，直管侧面设置有一长形口。

步进电机242设置在丝杠支座241底座的一端。

丝杠243设置在丝杠支座241底座的另一端。

联轴器244的一端连接步进电机242，另一端连接丝杠243。

图5是本发明的实施例中自动输送管立体示意图。

如图5所示，自动输送管245设置在丝杠支座241的直管内，自动输送管可在直管内滑动，自动输送管245前端为管头，该管头有数个小通孔，内部为通孔，自动输送管245后端连接有输液管道，输送的液体可通过管头送到被救人员的口中。

滑块246内部设置有与丝杠243配合的螺纹，装配在丝杠243上，滑块246的外部与自动输送管245的外壁固定连接。

步进电机242带动丝杠243转动进而带动自动输送管245来回伸缩。

图6是本发明的实施例中尾部关节立体示意图。

如图6所示，尾部关节30呈锥形，通过两个关节组件12与最后一个筒体组件11连接。实施例中，尾部关节30通过两个液压缸与第七筒体组件11连接。

动力单元40设置在躯干单元10中，包括动力组件和连接动力组件与关节组件的管路，用于为关节组件提供动力；动力组件为微型内燃机、液压泵以及气泵，实施例中动力组件为液压泵。

控制单元50包括无线通讯模块和控制模块与动力单元40连接，设置在躯干单元10中，无线通讯模块接收外部的控制指令，控制模块根据接收到的控制指令分别控制多个关节组件进行移动而驱动筒体组件扭动前行。

图7是本发明的实施例中救援补给单元立体示意图；

图8是图7中A的局部放大示意图。

如图7、图8所示，救援补给单元60，设置在躯干单元10中，包括救援补给箱61、液体泵62、连接管63以及药品存储箱64，用于为被困人员提供补给。

救援补给箱61呈圆柱形桶状，主要存放液体救援物质，设置在筒体组件11中，实施例中设置在距离头部单元20第四个筒体组件11中。

液体泵62设置在救援补给箱61上，可将救援补给箱61内的液体自动的抽出，为被困人员进行补给。

连接管63的一端与液体泵连接，另一端与自动输送管245的后端连接。

图9是本发明的实施例中药品存储箱位置立体示意图。

如图9所示，药品存储箱64呈矩形块状，内部为中空，设置在筒体组件11中，实施例中设置在距离头部单元20第六个筒体组件11中。药品存储箱64上端一侧设置有方形入口，该入口通过拉伸板641进行封锁和打开；使用时将食物药品放入该存储箱后，将存储箱口的拉伸板641封好并固定牢靠。

蛇形救援机器人100的工作原理。

当地震，泥石流等灾害发生后，被困人员急需救援。此时，救援人员将食物和补给物质放入该蛇形救援机器人100中的存储箱中。救援人员通过遥控器发出控制指令，控制单元50中的无线通讯模块接收外部的控制指令后分别控制多个关节组件进行移动而驱动筒体组件扭动前行到被困人员身边。

在被困人员受伤，体力不足，或半昏迷状态下，该蛇形救援机器人100可将救援补给物质自动输送到被救人员的口中，进行紧急救援，为维持被困人员的生命提供保障。救援人员控制头部单元20中的上颚21和下颚22张开，补给液自动输送装置开始工作，自动输送管245在步进电机242的驱动下伸到被困人员的嘴边，救援补给箱61上的液体泵62将救援补给箱61中的补给液抽出，并通过连接管63输送到自动输送管245中送到被困人员的口中；补给结束后自动输送管245收回，头部单元20嘴部上颚21和下颚22闭合。

蛇形救援机器人100也可搭载救援探测设备进行人员的搜救。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的蛇形救援机器人，包括躯干单元、动力单元以及控制单元。躯干单元具有多关节组件，动力单元为关节组件提供驱动，控制单元中的无线通讯模块接收外部的控制指令，控制模块根据接收到的控制指令分别控制多个关节组件进行移动而驱动筒体组件扭动前行。

本实施例所提供的蛇形救援机器人模仿蛇的移动进行仿生设计，具有体积小，爬行灵活的特点，在地质情况复杂，又不容许将通道扩大的情况下，能够通过较小的通道并绕过障碍物，将救援物资送达被困人员身边，对被困人员进行救援和提供物质补给。

另外，前端面和后端面上设置的两个铰支座之间的连线彼此90度交错，能够实现躯干的摆动和俯仰动作。

进一步地，实施例中蛇形救援机器人还设置有小型救援补给箱，食物药品存储箱，便于物质的储备救援。蛇形救援机器人的头部还设置有补给物质自动输送装置，在被困人员受伤，体力不足，或半昏迷状态下，该机器蛇可将救援补给物质自动输送到被救人员的口中，进行紧急急救，为维持被困人员的生命提供保障。

进一步地，实施例中蛇形救援机器人采用液压系统，通过控制液压缸的伸缩量来实现该机器人的行走。液压系统与电池相比的优点在于可为其提供强大的动力，控制方便，控制精度高，响应快。

该蛇形机器人还可以通过微型内燃机提供动力，与电池相比具有动力大，环境适应能力强的特点；

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种蛇形救援机器人，其特征在于，包括：

躯干单元，包括复数个筒体组件和复数个连接相邻的所述筒体组件的关节组件；

动力单元，设置在所述躯干单元中，包括动力组件和连接所述动力组件与所述关节组件的管路，用于为所述关节组件提供动力；以及

控制单元，包括无线通讯模块和控制模块，

其中，所述筒体组件的前、后端面分别设置两个铰支座，所述前端面和所述后端面上设置的两个所述铰支座之间的连线彼此90度交错，

所述关节组件为液压缸或气缸，

所述无线通讯模块接收外部的控制指令，所述控制模块根据接收到的所述控制指令分别控制多个所述关节组件进行移动而驱动所述筒体组件扭动前行。

2.根据权利要求1所述的蛇形救援机器人，其特征在于：

其中，所述筒体组件与所述关节组件之间为转动连接。

3.根据权利要求1所述的蛇形救援机器人，其特征在于，还包括：

头部单元，与第一个所述筒体组件铰接连接，包括口部开合组件、上颚、下颚，

所述上颚的后端与所述筒体组件铰接连接，

所述下颚的后端与所述筒体组件铰接连接，

所述上颚和所述下颚通过设置在所述上颚和所述下颚之间的所述口部开合组件带动使得上颚和下颚张开和闭合。

4.根据权利要求3所述的蛇形救援机器人，其特征在于：

其中，所述口部开合组件包括：上连杆、下连杆、连接所述上连杆、所述下连杆的连接铰座以及口部液压缸，

所述口部液压缸设置在与所述头部单元相邻的所述筒体组件内且所述口部液压缸的后端与所述筒体组件固定连接，所述口部液压缸的前端与所述连接铰座连接，

所述上连杆的一端与所述上颚的前端内侧铰接连接，另一端与所述连接铰座铰接连接，

所述下连杆的一端与所述下颚的前端内侧铰接连接，另一端与所述连接铰座铰接连接。

5.根据权利要求3所述的蛇形救援机器人，其特征在于：

其中，所述头部单元还包括具有自动输送管的补给液输送装置，该补给液输送装置设置在与所述头部单元相邻的所述筒体组件内且位于所述上颚和所述下颚之间。

6.根据权利要求5所述的蛇形救援机器人，其特征在于，还包括：

救援补给单元，设置在所述筒体组件中，包括救援补给箱、液体泵以及连接管，用于为被困人员提供补给，

所述连接管的一端与所述液体泵连接，另一端与所述自动输送管连接。

7.根据权利要求1所述的蛇形救援机器人，其特征在于，还包括：

尾部关节,呈锥形，通过所述关节组件与最后一个筒体组件连接。

8.根据权利要求1所述的蛇形救援机器人，其特征在于：

其中，所述动力组件为液压泵或气泵。