CN107902093A - 空投式灾难搜救机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种空投式灾难搜救机器人，包括机架、安装在机架上部的降落伞、安装在降落伞伞面上方的脱离火箭、安装在机架上的缓冲装置以及用于切断降落伞和机架连接关系并触发脱离火箭工作的分离机构。本申请降落伞的设置使得机器人能够进行空投，方便机器人的部署；缓冲装置能够在着陆时保护机器人，防止冲击力太大损害机器人；分离机构能够切断降落伞和机架连接关系，使得着陆后降落伞可以与机架分离；通过设置脱离火箭，使得在机器人着陆时脱离火箭能够向外飞出，将与机架脱离的降落伞带到其他位置，从而有效防止降落伞对机器人的后续工作造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及空投式灾难搜救机器人。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。搜救机器人，为救援而采取先进科学技术研制的机器人，如地震救援机器人，它是一种专门用于地震后在废墟中寻找幸存者执行救援任务的机器人。
现有的搜救机器人不能够进行空投，使用限制较大，在地震发生后不能够及时的部署。
发明内容
本发明针对上述问题，克服不足，提出了一种空投式灾难搜救机器人。
本发明采取的技术方案如下：
一种空投式灾难搜救机器人，包括机架、安装在机架上部的降落伞、安装在降落伞伞面上方的脱离火箭、安装在机架上的缓冲装置以及用于切断降落伞和机架连接关系并触发脱离火箭工作的分离机构。
降落伞的设置使得机器人能够进行空投，方便机器人的部署；缓冲装置能够在着陆时保护机器人，防止冲击力太大损害机器人；分离机构能够切断降落伞和机架连接关系，使得着陆后降落伞可以与机架分离；通过设置脱离火箭，使得在机器人着陆时脱离火箭能够向外飞出，将与机架脱离的降落伞带到其他位置，从而有效防止降落伞对机器人的后续工作造成影响。
可选的，所述缓冲装置包括位于机架下方的缓冲板以及设置在缓冲板和机架之间的多个缓冲弹簧；
所述机架包括底板和位于底板上方的横梁；
所述降落伞包括安装盘，位于安装盘上方的伞面，以及连接安装盘和伞面的多根第一伞绳；所述安装盘与横梁上端面抵靠，所述安装盘通过两根连接线固定在横梁上，所述连接线的两端均与安装盘固定，连接线与安装盘形成限位孔，所述横梁穿设在限位孔中；
所述横梁上具有贯穿横梁的切割槽，所述安装盘上安装有控制电路，控制电路通过导线与所述脱离火箭连接，控制电路包括伸入所述切割槽的控制开关；
所述分离机构包括：
升降杆，滑动设置在机架上，能够相对机架上下移动；
切割刀片，固定在升降杆的上端面，且刀刃朝上，所述切割刀片位于横梁的正下方，且刀刃对准两根连接线，所述切割槽与所述刀刃相配合；
穿过孔，设置在底板上，且位于升降杆的正下方；
顶杆，一端与所述缓冲板固定，另一端与所述穿过孔配合，用于在着陆时，通过穿过孔后，带动升降杆相对机架向上移动，使刀刃伸入切割槽将两根连接线切断后再触发控制开关，使脱离火箭工作。
缓冲装置能够在着陆时保护机器人，防止冲击力太大损害机器人。穿过孔的内径小于升降杆，另外，实际运用时可以设置弹性件使升降杆保持在低位，比如设置拉簧(拉簧一端与升降杆侧壁连接，另一端与底板连接)。
通过两根连接线能够使降落伞的安装盘连接到横梁上，从而降落伞能够起到降速作用；通过设置切割刀片、切割槽以及伸入所述切割槽的控制开关，使得刀刃切割完连接线后能够深入切割槽，进一步触发控制开关，从而使控制电路控制脱离火箭工作，将与机架脱离的降落伞带到其他位置，有效防止降落伞对机器人的后续工作造成影响。
着陆时具体工作过程如下：机器人空投，着陆时缓冲板首先受到冲击，从而能够压缩缓冲弹簧后向机架一侧移动，缓冲板的移动使顶杆通过穿过孔后，带动升降杆相对机架向上移动，使刀刃将两根连接线切断，并深入对应的切割槽，刀刃与控制开关接触，触发控制开关，使控制电路控制脱离火箭工作。
可选的，位于横梁下方的连接线与刀刃的长度方向垂直。
可选的，脱离火箭包括箭体以及安装在箭体下部的火药发动机。
导线一端与控制电路连接，另一端为触发头，所述触发头伸入火药发动机内，用于在通电后使点燃火药发动机。实际运用时，触发头通电后能够产生电火花，或者高温。本申请的脱离火箭可以采用普通的能够发射的箭模。
实际运用时，脱离火箭内的火药发动机可以用高压气罐代替，高压气罐上设置由控制电路控制的打开阀，当控制开关被触发后，控制电路能够将打开阀打开，高压气罐内的高压气体向外排出，通过反作用力也能起到飞行的功能。
可选的，安装盘与横梁之间具有多组定位结构，所述定位结构包括相互配合的凹点和凸点，定位结构的凹点和凸点分别位于安装盘和横梁上。
凹点和凸点相互配合，用于防止安装盘与横梁相对移动，定位结构和两根连接线的配合，能够有效的将降落伞与机架连接住。
可选的，机架还包括与横梁固定的限位套，所述升降杆滑动内套在限位套中。
可选的，缓冲机构还包括弹簧安装块和连接销，缓冲弹簧一端与缓冲板连接，另一端与弹簧安装块下端连接，所述弹簧安装块上端具有连接轴；所述底板上具有下端开口的中空配合柱，所述连接轴由下往上插入对应的中空配合柱，所述连接销横穿相配合的连接轴和中空配合柱，用于将连接轴与中空配合柱限定住。
实际运用时连接轴和中空配合柱的侧壁均设置有通孔，连接销通过各通孔后，将连接轴与中空配合柱限定住。
可选的，所述分离机构还包括拉线和导向轮，所述拉线的一端与连接销连接，另一端经过导向轮后与升降杆连接；升降杆相对底板向上移动时，带动拉线移动，将连接销从连接轴和中空配合柱上抽离。
优选的，导向轮邻近所述升降杆，这样设置后，当升降杆相对底板向上移动时能够有效带动拉线运动，相对于没有导向轮的设置而言，拉线远离升降杆的一端移动距离大，从而能保证将连接销从连接轴和中空配合柱上抽离。
可选的，所述脱离火箭通过第二伞绳与伞面连接。
通过设置第二伞绳能够增加脱离火箭和伞面的距离，防止因为脱离火箭与伞面距离太近烧坏伞面或者太大的向下反作用力给伞面，影响脱离火箭带动降落伞飞行。
可选的，所述机架上安装有多个行走足。
行走足的作用是使得机器人能够行走，即通过行走足能够带动机架移动开展工作。实际运用时行走足可以采用现有的行走足结构，如公开号为CN 206494025 U、CN107200080 A、CN 107253497 A、CN 107200078 A、CN206278172U、CN206171601U、CN20623293U、CN 107140055 A以及CN205469363U等专利文献所公开的行走足结构。
本发明的有益效果是：降落伞的设置使得机器人能够进行空投，方便机器人的部署；缓冲装置能够在着陆时保护机器人，防止冲击力太大损害机器人；分离机构能够切断降落伞和机架连接关系，使得着陆后降落伞可以与机架分离；通过设置脱离火箭，使得在机器人着陆时脱离火箭能够向外飞出，将与机架脱离的降落伞带到其他位置，从而有效防止降落伞对机器人的后续工作造成影响。
附图说明：
图1是实施例1机器人的结构示意图；
图2是图1去除降第一伞绳和伞面后的示意图；
图3是实施例1机器人去除降落伞后的爆炸图；
图4是安装盘的示意图；
图5是实施例1横梁的示意图；
图6是实施例1横梁另一角度的示意图；
图7是实施例2机器人的结构示意图；
图8是实施例2横梁的示意图；
图9是实施例2横梁和安装盘配合后的示意图。
图中各附图标记为：
1、机架；2、缓冲装置；3、降落伞；4、脱离火箭；5、行走足；6、安装盘；7、第一伞绳；8、伞面；9、缓冲板；10、缓冲弹簧；11、弹簧安装块；12、连接轴；13、中空配合柱；14、连接销；15、拉线；16、导向轮；17、升降杆；18、顶杆；19、穿过孔；20、底板；21、横梁；22、限位套；23、切割刀片；24、刀刃；25、连接线；26、搜救装置；27、第一旋转电机；28、第一旋转电机的输出轴；29、第一活动杆；30、第二旋转电机；31、第二旋转电机的输出轴；32、第二活动杆；33、第三旋转电机；34、第三旋转电机的输出轴；35、支撑足；36、飞行风机；37、限位孔；38、凸点；39、凹点；40、切割槽；41、控制开关；42、第二伞绳；43、导线。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
实施例1
如图1、2和3所示，本实施例的公开了一种机器人，也叫搜救机器人或空投式机器人，包括机架1、安装在机架1上的搜救装置26以及四个分别安装在机架1四个角上的行走足5，行走足5包括飞行风机36。
搜救机器人通过设置行走足5能够行走，通过在行走足5上设置飞行风机36使得搜救机器人在遇到不能翻越的障碍物时，能够进行短暂的越障飞行，搜救机器人运动形式多样，适用性强。
如图2所示，于本实施例中，行走足5还包括：
第一旋转电机27，安装在机架1上；
第一活动杆29，第一活动杆29的第一端与第一旋转电机的输出轴28固定；
第二旋转电机30，安装在第一活动杆29的第二端，第二旋转电机的输出轴31轴线与第一旋转电机的输出轴28轴线垂直；
第二活动杆32，第二活动杆32的第一端与第二旋转电机的输出轴31固定；
第三旋转电机33，安装在第二活动杆32的第二端，第三旋转电机的输出轴34轴线垂直于第二旋转电机的输出轴31轴线；
支撑足35，支撑足35的侧壁与第三旋转电机的输出轴34固定，飞行风机36安装在支撑足35的上端。
通过三个旋转电机的控制，支撑足35能够做行走动作；通过第一活动杆29、第二活动杆32和支撑足35的转动，以及设置在支撑足35上端的飞行风机36，能够可靠的控制飞行风机36的位置，从而在短暂飞行时，能够控制飞行的方向和距离。
如图2所示，于本实施例中，支撑足35为柱状结构，且支撑足35的下端收拢呈锥形。这种结构能够方便整流，保证飞行风机36有较大的升力。
于本实施例中，还包括与搜救装置26和飞行风机36电连接的控制器(图中未画出)。实际运用时，控制器包括用于与外界通讯的通讯单元，通讯单元能够将搜救装置26采集的信号发送给其他装置(比如远程控制中心)。
于本实施例中，还包括与控制器电连接的供电元件。供电元件给用电元件(飞行风机36、搜救装置26等)供电。实际运用时，供电元件为锂电池或燃油发电机。
如图2所示，于本实施例中，搜救装置26包括人体探测器，摄像机和声音采集器的至少一种。
如图1、2和3所示，机架1的上部安装有空投装置，机架1的下部安装有缓冲装置2，于本实施例中，空投装置包括降落伞3，设置降落伞3能够使搜救机器人能够进行空投，方便机器人投入受灾地区进行工作。于本实施例中，缓冲装置2包括位于机架1下方的缓冲板9以及设置在缓冲板9和机架1之间的多个缓冲弹簧10。缓冲装置2能够在空投时保护搜救机器人，防止冲击力太大损害搜救机器人。
如图2、3所示，机器人还包括用于切断降落伞3和机架1连接关系的分离机构。分离机构能够切断降落伞3和机架1连接关系，使得陆后降落伞3可以与机架1分离。
如图2、3和4所示，于本实施例中，机架1包括底板20和位于底板20上方的横梁21；
降落伞3包括安装盘6，位于安装盘6上方的伞面8，以及连接安装盘6和伞面8的多根第一伞绳7；安装盘6与横梁21上端面抵靠，安装盘6通过两根连接线25固定在横梁21上，连接线25的两端均与安装盘6固定，连接线25与安装盘6形成限位孔37，横梁21穿设在限位孔37中；分离机构用于在空投式机器人着陆时切断连接线25。
通过两根连接线25能够使降落伞3的安装盘6连接到横梁21上，从而降落伞3能够起到降速作用。
如图4和5所示，于本实施例中，安装盘6与横梁21之间具有多组定位结构，定位结构包括相互配合的凹点39和凸点38，定位结构的凹点39和凸点38分别位于安装盘6和横梁21上(本实施例中安装盘6为凸点38，横梁21上为凹点39)。凹点39和凸点38相互配合，用于防止安装盘6与横梁21相对移动，定位结构和两根连接线25的配合，能够有效的将降落伞3与机架1连接住。
如图2和3所示，于本实施例中，分离机构包括：
升降杆17，滑动设置在机架1上，能够相对机架1上下移动；
切割刀片23，固定在升降杆17的上端面，且刀刃24朝上，切割刀片23位于横梁21的正下方，且刀刃24对准两根连接线25；
穿过孔19，设置在底板20上，且位于升降杆17的正下方；
顶杆18，一端与缓冲板9固定，另一端与穿过孔19配合，用于在着陆时，通过穿过孔19后，带动升降杆17相对机架1向上移动，使刀刃24将两根连接线25切断。
穿过孔19的内径小于升降杆17，另外，实际运用时可以设置弹性件使升降杆17保持在低位，比如设置拉簧(拉簧一端与升降杆17侧壁连接，另一端与底板20连接)。
实际操作时，当机器人空投着陆时，缓冲板9首先受到冲击，从而能够压缩缓冲弹簧10后向机架1一侧移动，缓冲板9的移动带动顶杆18同步移动，顶杆18通过穿过孔19后，顶住升降杆17，带动升降杆17相对机架1向上移动，使刀刃24将两根连接线25切断。
如图2所示，于本实施例中，机架1还包括与横梁21固定的限位套22，升降杆17滑动内套在限位套22中。
如图6所示，于本实施例中，横梁21的下方具有供刀刃24伸入的切割槽40，两根连接线25位于切割槽40和切割刀片23之间，位于横梁21下方的连接线25与刀刃24的长度方向垂直。通过设置切割槽40能够方便连接线25的切割操作。
如图2和3所示，于本实施例中，缓冲机构还包括弹簧安装块11和连接销14，缓冲弹簧10一端与缓冲板9连接，另一端与弹簧安装块11下端连接，弹簧安装块11上端具有连接轴12；底板20上具有下端开口的中空配合柱13，连接轴12由下往上插入对应的中空配合柱13，连接销14横穿相配合的连接轴12和中空配合柱13，用于将连接轴12与中空配合柱13限定住。连接轴12和中空配合柱13的侧壁均设置有通孔，连接销14通过各通孔后，将连接轴12与中空配合柱13限定住。
如图2所示，于本实施例中，分离机构还包括拉线15和导向轮16，拉线15的一端与连接销14连接，另一端经过导向轮16后与升降杆17连接；升降杆17相对底板20向上移动时，带动拉线15移动，将连接销14从连接轴12和中空配合柱13上抽离。优选的，导向轮16邻近升降杆17，这样设置后，当升降杆17相对底板20向上移动时能够有效带动拉线15运动，相对于没有导向轮16的结构而言，拉线15远离升降杆17的一端移动距离大，从而能保证将连接销14从连接轴12和中空配合柱13上抽离，此时通过行走足使得底板2抬升后与连接轴12脱离，即机架1与缓冲板9、缓冲弹簧10以及弹簧安装块11相分离，这样能够有效减轻机架的负重，提高续航能力。
实施例2
本实施例的公开了一种空投式灾难搜救机器人。如图7、8和9所示，本实施例的机器人与实施例1的区别在于，本实施的机器人还包括安装在降落伞3伞面8上方的脱离火箭4，另外分离机构与实施例1有区别，本实施例的分离机构不仅能够切断降落伞3和机架1连接关系，而且能够触发脱离火箭4工作。
如图7、8和9所示，于本实施例中，为了使分离机构能够触发脱离火箭4工作，本实施例的横梁21的切割槽40贯穿横梁21，本实施例的安装盘6上安装有控制电路，控制电路通过导线43与脱离火箭4连接，控制电路包括伸入切割槽40的控制开关41。
本实施例的分离机构与实施例1相同，在着陆时，通过穿过孔19后，带动升降杆17相对机架1向上移动，使刀刃24伸入切割槽40将两根连接线25切断后再触发控制开关41，使脱离火箭4工作。
通过设置切割刀片23、切割槽40以及伸入切割槽40的控制开关41，使得刀刃24切割完连接线25后能够深入切割槽40，进一步触发控制开关41，从而使控制电路控制脱离火箭4工作，将与机架1脱离的降落伞3带到其他位置，有效防止降落伞3对机器人的后续工作造成影响。
着陆时具体工作过程如下：机器人空投，着陆时缓冲板9首先受到冲击，从而能够压缩缓冲弹簧10后向机架1一侧移动，缓冲板9的移动使顶杆18通过穿过孔19后，带动升降杆17相对机架1向上移动，使刀刃24将两根连接线25切断，并深入对应的切割槽40，刀刃24与控制开关41接触，触发控制开关41，使控制电路控制脱离火箭4工作。
于本实施例中，脱离火箭4包括箭体以及安装在箭体下部的火药发动机。导线43一端与控制电路连接，另一端为触发头，触发头伸入火药发动机内，用于在通电后使点燃火药发动机。实际运用时，触发头通电后能够产生电火花，或者高温。本申请的脱离火箭4可以采用普通的能够发射的箭模。实际运用时，脱离火箭4内的火药发动机可以用高压气罐代替，高压气罐上设置由控制电路控制的打开阀，当控制开关41被触发后，控制电路能够将打开阀打开，高压气罐内的高压气体向外排出，通过反作用力也能起到飞行的功能。
如图7所示，于本实施例中，脱离火箭4通过第二伞绳42与伞面8连接。通过设置第二伞绳42能够增加脱离火箭4和伞面8的距离，防止因为脱离火箭4与伞面8距离太近烧坏伞面8或者太大的向下反作用力给伞面8，影响脱离火箭4带动降落伞3飞行。
于本实施例中，机架1上安装有多个行走足5。本实施例的行走足5除了可以采用实施例1的行走足结构外，还可以采用现有技术的行走足，如公开号为CN 206494025 U、CN107200080 A、CN 107253497 A、CN 107200078 A、CN206278172U、CN206171601U、CN20623293U以及CN205469363U等专利文献所公开的行走结构。
本实施例的机器人通过设置能够进行空投，方便机器人的部署；缓冲装置2能够在着陆时保护机器人，防止冲击力太大损害机器人；分离机构能够切断降落伞3和机架1连接关系，使得着陆后降落伞3可以与机架1分离；通过设置脱离火箭4，使得在机器人着陆时脱离火箭4能够向外飞出，将与机架1脱离的降落伞3带到其他位置，从而有效防止降落伞3对机器人的后续工作造成影响。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种空投式灾难搜救机器人，其特征在于，包括机架、安装在机架上部的降落伞、安装在降落伞伞面上方的脱离火箭、安装在机架上的缓冲装置以及用于切断降落伞和机架连接关系并触发脱离火箭工作的分离机构。
2.如权利要求1所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，所述缓冲装置包括位于机架下方的缓冲板以及设置在缓冲板和机架之间的多个缓冲弹簧；
所述机架包括底板和位于底板上方的横梁；
所述降落伞包括安装盘，位于安装盘上方的伞面，以及连接安装盘和伞面的多根第一伞绳；所述安装盘与横梁上端面抵靠，所述安装盘通过两根连接线固定在横梁上，所述连接线的两端均与安装盘固定，连接线与安装盘形成限位孔，所述横梁穿设在限位孔中；
所述横梁上具有贯穿横梁的切割槽，所述安装盘上安装有控制电路，控制电路通过导线与所述脱离火箭连接，控制电路包括伸入所述切割槽的控制开关；
所述分离机构包括：
升降杆，滑动设置在机架上，能够相对机架上下移动；
切割刀片，固定在升降杆的上端面，且刀刃朝上，所述切割刀片位于横梁的正下方，且刀刃对准两根连接线，所述切割槽与所述刀刃相配合；
穿过孔，设置在底板上，且位于升降杆的正下方；
顶杆，一端与所述缓冲板固定，另一端与所述穿过孔配合，用于在着陆时，通过穿过孔后，带动升降杆相对机架向上移动，使刀刃伸入切割槽将两根连接线切断同时触发控制开关使脱离火箭工作。
3.如权利要求2所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，位于横梁下方的连接线与刀刃的长度方向垂直。
4.如权利要求2所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，脱离火箭包括箭体以及安装在箭体下部的火药发动机。
5.如权利要求2所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，安装盘与横梁之间具有多组定位结构，所述定位结构包括相互配合的凹点和凸点，定位结构的凹点和凸点分别位于安装盘和横梁上。
6.如权利要求2所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，机架还包括与横梁固定的限位套，所述升降杆滑动内套在限位套中。
7.如权利要求2所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，缓冲机构还包括弹簧安装块和连接销，缓冲弹簧一端与缓冲板连接，另一端与弹簧安装块下端连接，所述弹簧安装块上端具有连接轴；所述底板上具有下端开口的中空配合柱，所述连接轴由下往上插入对应的中空配合柱，所述连接销横穿相配合的连接轴和中空配合柱，用于将连接轴与中空配合柱限定住。
8.如权利要求7所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，所述分离机构还包括拉线和导向轮，所述拉线的一端与连接销连接，另一端经过导向轮后与升降杆连接；升降杆相对底板向上移动时，带动拉线移动，将连接销从连接轴和中空配合柱上抽离。
9.如权利要求2所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，所述脱离火箭通过第二伞绳与伞面连接。
10.如权利要求1所述的空投式灾难搜救机器人，其特征在于，所述机架上安装有多个行走足。
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