CN109048942A - 快速通过复杂地形的排爆机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速通过复杂地形的排爆机器人,包括机械臂、排爆功能模块及行走装置,移动履带机构包括前后分布于行走座的前履带轮和后履带轮及套设于前履带轮和后履带轮的行走履带,移动履带机构还包括位于行走履带内侧的涨紧调节组件及浮动行走组件,涨紧调节组件用于调节行走履带的涨紧程度并位于靠近行走履带上部的位置,浮动行走组件包括浮动轮、浮动座、缓冲轮、缓冲销、缓冲弹簧及缓冲座,浮动座用于安装竖向摆动的浮动轮,缓冲销在缓冲弹簧的作用下将浮动轮向下挤压。采用上述方案,本发明提供一种保证应对复杂地形的能力的同时保证移动速度的快速通过复杂地形的排爆机器人,从而提高排爆机器人应对危险的综合能力。
Description
技术领域
本发明涉及排爆领域,具体涉及一种快速通过复杂地形的排爆机器人。
背景技术
排爆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;可配备散弹枪对犯罪分子进行攻击;可配备探测器材检查危险场所及危险物品。
在实际排爆工作中,排爆机器人的首要要求就是快速达到排爆场地,一般的排爆场地地形比较复杂,路面崎岖不平,这就导致了排爆机器人的移动速度大大减小。
为解决上述问题,为排爆机器人设置履带行走装置,履带可弯曲且与地面接触面积大,从而提高复杂地形的应对能力,为了使履带不会形变过大,会在履带内排布若干履带轮,然而受到体型限制,排爆机器人所能配备的电机扭矩输出有限,如果履带轮排布过多且履带轮相对行走装置的位置不变,在经过复杂地形时履带可形变范围变小,导致履带与地形间的压力增加,即增加履带的行走摩擦力,而电机的扭矩输出大部分用于克服该行走摩擦力,导致行走速度大大减小;如果履带轮排布过少,在经过复杂地形时履带可形变范围变大,经过复杂地形时无法保持一定形状进行移动,使得克服复杂地形的能力下降。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种保证应对复杂地形的能力的同时保证移动速度的快速通过复杂地形的排爆机器人,从而提高排爆机器人应对危险的综合能力。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:包括机械臂、排爆功能模块及行走装置,所述的行走装置包括用于安装机械臂及排爆功能模块的行走座、安装于行走座两侧的移动履带机构及驱动各移动履带机构动作的履带动力机构,所述的移动履带机构包括前后分布于行走座的前履带轮和后履带轮及套设于前履带轮和后履带轮的行走履带,其特征在于:所述的移动履带机构还包括位于行走履带内侧的涨紧调节组件及浮动行走组件,所述的涨紧调节组件用于调节行走履带的涨紧程度并位于靠近行走履带上部的位置,所述的浮动行走组件包括浮动轮、浮动座、缓冲销、缓冲弹簧及缓冲座,所述的浮动座位于靠近行走履带下部的位置,所述的浮动座一端转动设置于行走座侧面,另一端用于安装于行走履带的内侧面相抵的浮动轮并可竖向摆动,所述的缓冲座固定于行走座侧面并位于浮动座上方,所述的缓冲销可相对缓冲座伸缩,所述的缓冲弹簧压缩于缓冲销与缓冲座之间并在于浮动座相抵时将浮动轮向下挤压。
通过采用上述技术方案,增设具有浮动功能的浮动轮,在经过复杂地形时,浮动轮的位置会根据地形实际状态在保证履带贴合地面的前提下进行自动调整,具有足够的履带轮用于行走的同时避免形变范围变小造成摩擦阻力变大,保证行走装置的快速移动,此外,涨紧调节组件配合缓冲弹簧能够实现应对不同的地质的履带涨紧程度,进一步提供适应能力,提高排爆机器人的快速移动能力。
本发明进一步设置为:所述的浮动座位于与缓冲销相抵的位置设置有缓冲轮,所述的缓冲轮沿周向环绕设置有与缓冲销端部形状相适配的施力槽。
通过采用上述技术方案,由施力槽配合缓冲销构成抵配,增加缓冲销与浮动座的接触面积,施力槽沿缓冲轮周向环绕设置,对缓冲销的两侧进行限位,相综合,提高施力座与缓冲销的配合稳定性。
本发明进一步设置为:所述的缓冲销包括导向杆及滑移于导向杆的销头,所述的导向杆固定于缓冲座,所述的缓冲弹簧套设于导向杆并压缩于销头与缓冲座之间。
通过采用上述技术方案,由导向杆对销头进行导向,使与缓冲座相抵的销头具有稳定导向,且导向杆作为缓冲弹簧的安装位使其安装更加稳定。
本发明进一步设置为:所述的浮动行走组件的数量若干个组并沿前履带轮向后履带轮的方向依次设置,位于同一组所述的浮动行走组件的缓冲销与浮动座呈V形排布,相对前履带轮更靠近后履带轮所述的的浮动行走组件的缓冲销与浮动座形成的V形开口朝向前履带轮,相对前履带轮更靠近后履带轮所述的的浮动行走组件的缓冲销与浮动座形成的V形开口朝向前履带轮。
通过采用上述技术方案,地形对浮动轮产生的压力被分解后的水平方向的作用力被不同朝向的缓冲销的布局相抵消,从而降低履带与地面之间的摩擦阻力,此外,由于缓冲销倾斜作用于浮动座,相对垂直作用,缓冲销能够与更大摆动范围的浮动座保持相抵,进一步提高配合范围。
本发明进一步设置为:所述的涨紧调节组件包括静调节座、动调节座及涨紧轮,所述的静调节座固定于行走座侧面并位于靠近行走履带上部的位置,所述的静调节座设置有供动调节座靠近或远离履带上部的调节轨道及将动调节座锁定于调节轨道某一位置的锁定件,所述的涨紧轮转动设置于动调节座上端并与行走履带的内侧面相抵。
通过采用上述技术方案,操作锁定件,使动调节座能够锁定于相对静调节座的不同位置,对履带形成不同的挤压力,即使履带具有不同的涨紧程度,操作方便,调节准确。
本发明进一步设置为:所述的机械臂与排爆功能模块之间设置有动力传输机构,所述的动力传输机构包括动力传输座、输入轴、输出轴、联轴器及输出电机,所述的动力传输座固定于机械臂与排爆功能模块并设置有联通通道,所述的输入轴、输出轴及联轴器位于联通通道内,并由联轴器构成输入轴和输出轴的联动,所述的输出电机位于机械臂并通过输入轴传输动力,所述的输出轴延伸至排爆功能模块内并将动力传输至排爆功能模块。
通过采用上述技术方案,排爆功能模块的动力源一般集成于排爆功能模块,一方面提高排爆功能模块的制造成本,另一方面会增加排爆功能模块的重量,提高机械臂带动其移动时所产生的惯性,由于处置或销毁爆炸可疑物为高精度操作,一旦出现差池会产生较大的人员伤亡及财产损失,而惯性所产生的机械振动一般为发生危险的主因,故通过将输出电机集成于机械臂,并由动力传输机构将动力进行传递,大大避免了危险情况的发生,并同时降低了排爆功能模块的制造成本。
本发明进一步设置为:所述的机械臂包括依次铰接的三个以上臂关节,相邻所述的臂关节之间设置有调节两者夹角大小的关节动力机构。
通过采用上述技术方案,多个臂关节配合关节动力机构实现排爆功能模块的多维度快速移动,使排爆功能模块能够快速到达准确位置,提高排爆效率。
本发明进一步设置为:所述的行走座设置有水平转动的转盘及驱动转盘转动的转盘动力机构,所述的机械臂安装于转盘并随转盘同步转动。
通过采用上述技术方案,转盘在行走机构行走到位后进行周向调位,进一步提高机械臂的调位功能,避免由行走机构进行二次调位所带来的时间浪费。
本发明进一步设置为:所述的行走座两侧分别设置有翻越履带机构,所述的翻越履带机构包括翻越支架、前翻越轮、后翻越轮、翻越履带及翻越动力机构,所述的翻越动力机构安装于行走座并驱动翻越支架竖向摆动,所述的前翻越轮及后翻越轮分别转动设置于翻越支架,所述的翻越履带套设于前翻越轮及后翻越轮。
通过采用上述技术方案,当遇到大障碍物时,由前翻越轮、后翻越轮及翻越履带模拟腿部跨越的动作,将行走机构的前端进行抬高,解决无法由移动履带机构越过的障碍,提高综合越障能力。
本发明进一步设置为:所述的排爆功能模块为夹持模块或剪切模块或撬棍模块或油桶抓取模块或切割模块。
通过采用上述技术方案,由于在排爆现场会遇到不同的排爆要求,组合不同的排爆功能模块,使排爆机器人具有不同的功能,提高综合排爆功能。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的立体图;
图2为本发明具体实施方式中移动履带机构的结构示意图;
图3为本发明具体实施方式中缓冲轮的立体图;
图4为本发明具体实施方式中缓冲销的爆炸图;
图5为图2中A的放大图;
图6为本发明具体实施方式中动力传输机构的结构示意图;
图7为本发明具体实施方式中转盘与行走座的装配示意图;
图8为本发明具体实施方式中翻越履带机构的装配示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1—图8所示,本发明公开了一种快速通过复杂地形的排爆机器人,包括机械臂1、排爆功能模块2及行走装置,行走装置包括用于安装机械臂1及排爆功能模块2的行走座3、安装于行走座3两侧的移动履带机构及驱动各移动履带机构动作的履带动力机构39,移动履带机构包括前后分布于行走座3的前履带轮31和后履带轮32及套设于前履带轮31和后履带轮32的行走履带33,移动履带机构还包括位于行走履带33内侧的涨紧调节组件及浮动行走组件,涨紧调节组件用于调节行走履带33的涨紧程度并位于靠近行走履带33上部的位置,浮动行走组件包括浮动轮341、浮动座34、缓冲销351、缓冲弹簧352及缓冲座35,浮动座34位于靠近行走履带33下部的位置,浮动座34一端转动设置于行走座3侧面,另一端用于安装于行走履带33的内侧面相抵的浮动轮341并可竖向摆动,缓冲座35固定于行走座3侧面并位于浮动座34上方,缓冲销351可相对缓冲座35伸缩,缓冲弹簧352压缩于缓冲销351与缓冲座35之间并在于浮动座34相抵时将浮动轮341向下挤压,增设具有浮动功能的浮动轮341,在经过复杂地形时,浮动轮341的位置会根据地形实际状态在保证履带贴合地面的前提下进行自动调整,具有足够的履带轮用于行走的同时避免形变范围变小造成摩擦阻力变大,保证行走装置的快速移动,此外,涨紧调节组件配合缓冲弹簧352能够实现应对不同的地质的履带涨紧程度,进一步提供适应能力,提高排爆机器人的快速移动能力,而且,履带动力机构39为置于行走座内并驱动后履带轮32的电机。
浮动座34位于与缓冲销351相抵的位置设置有缓冲轮342,缓冲轮342沿周向环绕设置有与缓冲销351端部形状相适配的施力槽3421,由施力槽3421配合缓冲销351构成抵配,增加缓冲销351与浮动座34的接触面积,施力槽3421沿缓冲轮342周向环绕设置,对缓冲销351的两侧进行限位,相综合,提高施力座与缓冲销351的配合稳定性。
缓冲销351包括导向杆3511及滑移于导向杆3511的销头3512,导向杆3511固定于缓冲座35,缓冲弹簧352套设于导向杆3511并压缩于销头3512与缓冲座35之间,由导向杆3511对销头3512进行导向,使与缓冲座35相抵的销头3512具有稳定导向,且导向杆3511作为缓冲弹簧352的安装位使其安装更加稳定。
浮动行走组件的数量若干个组并沿前履带轮31向后履带轮32的方向依次设置,位于同一组浮动行走组件的缓冲销351与浮动座34呈V形排布,相对前履带轮31更靠近后履带轮32的浮动行走组件的缓冲销351与浮动座34形成的V形开口朝向前履带轮31,相对前履带轮31更靠近后履带轮32的浮动行走组件的缓冲销351与浮动座34形成的V形开口朝向前履带轮31,地形对浮动轮341产生的压力被分解后的水平方向的作用力被不同朝向的缓冲销351的布局相抵消,从而降低履带与地面之间的摩擦阻力,此外,由于缓冲销351倾斜作用于浮动座34,相对垂直作用,缓冲销351能够与更大摆动范围的浮动座34保持相抵,进一步提高配合范围。
涨紧调节组件包括静调节座36、动调节座361及涨紧轮362,静调节座36固定于行走座3侧面并位于靠近行走履带33上部的位置,静调节座36设置有供动调节座361靠近或远离履带上部的调节轨道363及将动调节座361锁定于调节轨道某一位置的锁定件364,涨紧轮362转动设置于动调节座361上端并与行走履带33的内侧面相抵,操作锁定件364,使动调节座361能够锁定于相对静调节座36的不同位置,对履带形成不同的挤压力,即使履带具有不同的涨紧程度,操作方便,调节准确。
机械臂1与排爆功能模块2之间设置有动力传输机构,动力传输机构包括动力传输座4、输入轴41、输出轴42、联轴器43及输出电机44,动力传输座4固定于机械臂1与排爆功能模块2并设置有联通通道45,输入轴41、输出轴42及联轴器43位于联通通道45内,并由联轴器43构成输入轴41和输出轴42的联动,输出电机44位于机械臂1并通过输入轴41传输动力,输出轴42延伸至排爆功能模块2内并将动力传输至排爆功能模块2,排爆功能模块2的动力源一般集成于排爆功能模块2,一方面提高排爆功能模块2的制造成本,另一方面会增加排爆功能模块2的重量,提高机械臂1带动其移动时所产生的惯性,由于处置或销毁爆炸可疑物为高精度操作,一旦出现差池会产生较大的人员伤亡及财产损失,而惯性所产生的机械振动一般为发生危险的主因,故通过将输出电机44集成于机械臂1,并由动力传输机构将动力进行传递,大大避免了危险情况的发生,并同时降低了排爆功能模块2的制造成本。
机械臂1包括依次铰接的三个以上臂关节11,相邻臂关节11之间设置有调节两者夹角大小的关节动力机构12,多个臂关节11配合关节动力机构12实现排爆功能模块2的多维度快速移动,使排爆功能模块2能够快速到达准确位置,提高排爆效率,关节动力机构12为具有伸缩功能的电机。
行走座3设置有水平转动的转盘37及驱动转盘37转动的转盘动力机构371,机械臂1安装于转盘37并随转盘37同步转动,转盘37在行走机构行走到位后进行周向调位,进一步提高机械臂1的调位功能,避免由行走机构进行二次调位所带来的时间浪费,转盘动力机构371带有传动齿轮372的电机,行走座3位于转盘底部设置有与转盘37转动配合的转动基座373,转盘37底部设置有与传动齿轮372啮合并环绕转动基座373的环形从动齿轮374。
行走座3两侧分别设置有翻越履带机构,翻越履带机构包括翻越支架38、前翻越轮381、后翻越轮382、翻越履带383及翻越动力机构384,翻越动力机构384安装于行走座3并驱动翻越支架38竖向摆动,前翻越轮381及后翻越轮382分别转动设置于翻越支架38,翻越履带383套设于前翻越轮381及后翻越轮382,当遇到大障碍物时,由前翻越轮381、后翻越轮382及翻越履带383模拟腿部跨越的动作,将行走机构的前端进行抬高,解决无法由移动履带机构越过的障碍,提高综合越障能力,翻越动力机构384为安装于行走座3内的电机,且具有同轴连接于后翻越轮382并驱动其转动的驱动轴385。
排爆功能模块为夹持模块2或剪切模块或撬棍模块或油桶抓取模块或切割模块,由于在排爆现场会遇到不同的排爆要求,组合不同的排爆功能模块,使排爆机器人具有不同的功能,提高综合排爆功能,切割模块具有锯断物体的功能,剪切模块具有将线材剪断的功能,撬棍模块具有将物体撬起的功能,油桶抓取模块具有抓取油桶后将油桶进行搬运的功能,在本发明具体实施方式中采用具有夹持小型物体的夹持模块2。
Claims (10)
1.一种快速通过复杂地形的排爆机器人,包括机械臂、排爆功能模块及行走装置,所述的行走装置包括用于安装机械臂及排爆功能模块的行走座、安装于行走座两侧的移动履带机构及驱动各移动履带机构动作的履带动力机构,所述的移动履带机构包括前后分布于行走座的前履带轮和后履带轮及套设于前履带轮和后履带轮的行走履带,其特征在于:所述的移动履带机构还包括位于行走履带内侧的涨紧调节组件及浮动行走组件,所述的涨紧调节组件用于调节行走履带的涨紧程度并位于靠近行走履带上部的位置,所述的浮动行走组件包括浮动轮、浮动座、缓冲销、缓冲弹簧及缓冲座,所述的浮动座位于靠近行走履带下部的位置,所述的浮动座一端转动设置于行走座侧面,另一端用于安装于行走履带的内侧面相抵的浮动轮并可竖向摆动,所述的缓冲座固定于行走座侧面并位于浮动座上方,所述的缓冲销可相对缓冲座伸缩,所述的缓冲弹簧压缩于缓冲销与缓冲座之间并在于浮动座相抵时将浮动轮向下挤压。
2.根据权利要求1所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的浮动座位于与缓冲销相抵的位置设置有缓冲轮,所述的缓冲轮沿周向环绕设置有与缓冲销端部形状相适配的施力槽。
3.根据权利要求1所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的缓冲销包括导向杆及滑移于导向杆的销头,所述的导向杆固定于缓冲座,所述的缓冲弹簧套设于导向杆并压缩于销头与缓冲座之间。
4.根据权利要求1所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的浮动行走组件的数量若干个组并沿前履带轮向后履带轮的方向依次设置,位于同一组所述的浮动行走组件的缓冲销与浮动座呈V形排布,相对前履带轮更靠近后履带轮所述的的浮动行走组件的缓冲销与浮动座形成的V形开口朝向前履带轮,相对前履带轮更靠近后履带轮所述的的浮动行走组件的缓冲销与浮动座形成的V形开口朝向前履带轮。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的涨紧调节组件包括静调节座、动调节座及涨紧轮,所述的静调节座固定于行走座侧面并位于靠近行走履带上部的位置,所述的静调节座设置有供动调节座靠近或远离履带上部的调节轨道及将动调节座锁定于调节轨道某一位置的锁定件,所述的涨紧轮转动设置于动调节座上端并与行走履带的内侧面相抵。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的机械臂与排爆功能模块之间设置有动力传输机构,所述的动力传输机构包括动力传输座、输入轴、输出轴、联轴器及输出电机,所述的动力传输座固定于机械臂与排爆功能模块并设置有联通通道,所述的输入轴、输出轴及联轴器位于联通通道内,并由联轴器构成输入轴和输出轴的联动,所述的输出电机位于机械臂并通过输入轴传输动力,所述的输出轴延伸至排爆功能模块内并将动力传输至排爆功能模块。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的机械臂包括依次铰接的三个以上臂关节,相邻所述的臂关节之间设置有调节两者夹角大小的关节动力机构。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的行走座设置有水平转动的转盘及驱动转盘转动的转盘动力机构,所述的机械臂安装于转盘并随转盘同步转动。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的行走座两侧分别设置有翻越履带机构,所述的翻越履带机构包括翻越支架、前翻越轮、后翻越轮、翻越履带及翻越动力机构,所述的翻越动力机构安装于行走座并驱动翻越支架竖向摆动,所述的前翻越轮及后翻越轮分别转动设置于翻越支架,所述的翻越履带套设于前翻越轮及后翻越轮。
10.根据权利要求1或2或3或4所述的快速通过复杂地形的排爆机器人,其特征在于:所述的排爆功能模块为夹持模块或剪切模块或撬棍模块或油桶抓取模块或切割模块。
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