CN109079821A - 一种便携式排爆机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式排爆机器人,包括机器人本体和上位机控制箱,机器人本体和上位机控制箱之间通讯连接,机器人本体包括履带底盘和机械手,履带底盘包括底板结构、底盘行走装置、前摆装置和带步进电机的旋转平台,底盘行走装置包括分别位于底板结构后部两侧的两个底盘驱动轮、分别位于底板结构前部两侧的两个底盘从动轮和行走驱动单元,位于底板结构同一侧的底盘驱动轮和底盘从动轮通过底盘履带相连,行走驱动单元与底盘驱动轮相连;所述带步进电机的旋转平台固设于底板结构前部,机械手设置于所述带步进电机的旋转平台上,本发明体积和重量较小,可以人工搬运,而且能搭载小型机械手和排爆装置进行反恐排爆作业,能有效减少人员伤亡的风险。
Description
技术领域
本发明涉及机器人设备技术领域,尤其是一种便携式排爆机器人。
背景技术
当今国际恐怖袭击频发,各国加强了反恐排爆机器人的研制工作。排爆机器人是指代替人到不能去或不适宜去的有爆炸危险等环境中,直接在事发现场进行侦察、排除和处理爆炸物及其他危险品的机器人。国内对反恐排爆机器人的研究相对起步较晚,但目前已有不少科研单位和企业纷纷加入智能排爆机器人的研究行列,如广州卫富、北京瑞奇等,主要采用仿制国外成熟产品的发展思路,设计思路大同小异。目前市场上的排爆机器人体积和质量普遍较大,主要用于户外大型反恐排爆工作;此外市场上的反恐排爆类机器人普遍价格过高,功能单一。针对写字楼、车站和商场等公共空间的反恐排爆任务,开发一种便于携带,能够代替人工进行反恐排爆的移动式机器人非常必要。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种便携式排爆机器人。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种便携式排爆机器人,包括机器人本体和上位机控制箱,机器人本体和上位机控制箱之间通过有线或无线方式进行通讯,所述机器人本体包括履带底盘和机械手,所述履带底盘包括底板结构、底盘行走装置、前摆装置和带步进电机的旋转平台,其中,
所述底盘行走装置包括分别位于所述底板结构后部两侧的两个底盘驱动轮、分别位于底板结构前部两侧的两个底盘从动轮和行走驱动单元,位于底板结构同一侧的底盘驱动轮和底盘从动轮通过底盘履带相连,所述行走驱动单元与底盘驱动轮相连;
所述前摆装置包括设于底板结构前端的两组前摆单元和底板结构内的前摆驱动单元,每组前摆单元均包括一个前摆驱动轮、一个前摆从动轮、一个前摆摇杆和一个前摆履带,每组前摆单元中,前摆驱动轮与前摆从动轮通过前摆履带相连,前摆驱动轮与位于底板结构同一侧的底盘从动轮固连并位于所述底盘从动轮的外侧,前摆摇杆的一端与前摆从动轮相连,前摆摇杆另一端与驱动轮轴固接,所述驱动轮轴一端穿过一侧的底盘从动轮和前摆驱动轮与前摆摇杆固接,驱动轮轴另一端与前摆驱动单元固连,前摆驱动单元驱动驱动轮轴转动并带动前摆摇杆转动,
所述带步进电机的旋转平台固设于底板结构前部,所述机械手设置于所述带步进电机的旋转平台上。
进一步地,所述前摆驱动单元包括电动推杆和方管推杆,所述方管推杆的两侧端头分别包括一连接片,所述电动推杆一端固接在底板结构内,电动推杆另一端与靠近电动推杆一侧的连接片铰接,两个连接片分别与各自侧的驱动轮轴固定连接。
进一步地,所述行走驱动单元设有两组,两组行走驱动单元分别用于驱动位于底板结构两侧上对应的底盘驱动轮,每组行走驱动单元均包括一个直流伺服电动机和一个直流伺服电机驱动器,直流伺服电动机和直流伺服电机驱动器均安装于底板结构内,每组行走驱动单元中直流伺服电动机与直流伺服电机驱动器相连,直流伺服电机驱动器的输出轴与对应一侧的底盘驱动轮相连。
进一步地,还包括供电元件和用于将供电元件固定安装在底板结构内的供电元件固定器,所述供电元件分别与行走驱动单元和前摆驱动单元相连。
进一步地,所述供电元件为电池。
进一步地,所述机械手包括与带步进电机的旋转平台铰接的大臂、与所述大臂的另一端铰接的小臂、与所述小臂的末端连接的手爪。
进一步地,所述小臂能够伸缩,在所述小臂上靠近手爪的位置设置有第一摄像头。
进一步地,在所述履带底盘的前端设置有第二摄像头。
进一步地,所述上位机控制箱包括控制箱本体、控制面板、控制电路和液晶显示屏。
进一步地,所述控制面板位于控制箱本体上,包括履带底盘行走控制按钮、带步进电机的旋转平台控制按钮、大臂控制按钮、小臂控制按钮、手爪控制按钮、照明按钮和电源按钮,所述控制箱本体内部设置有所述控制电路,液晶显示屏安装在控制箱本体上部。
本发明便携式排爆机器人具有遥控操作和履带式行走方式,体积和重量较小,可以人工搬运,便于携带至目标位置附近,而且能搭载小型机械手和排爆装置进行反恐排爆作业,能有效减少人员伤亡的风险。采用履带型移动载体和遥控操作机械臂相结合的方式,拓展了反恐排爆机器人的应用范围,可适应复杂环境的避障要求。该机器人由于小型化轻量化设计,在实际使用中更为方便,且做出了一定的结构创新,功能全面实用,可以爬越台阶等障碍物,工作人员可以控制机器人完成反恐侦查、搜索、破拆、抓取等功能。本发明合理控制成本,相较于市场上同类产品,价格适当,操作简便,使用范围广,具有很高的推广价值。
附图说明
图1是本发明便携式排爆机器人整体结构图。
图2是本发明履带底盘的结构示意图。
图3为本发明前摆驱动单元部分结构示意图。
图4是本发明上位机控制箱的示意图。
图5是本发明机械手的结构示意图。
图6是本发明履带底盘爬越台阶的示意图.
图中,1、第一摄像头,2、带步进电机的旋转平台,3、第二摄像头,4、底盘行走装置,5、履带底盘,6、机械手,7、液晶显示屏,8、控制箱本体,9、控制面板,10、大臂,11、小臂,12、手爪,13、前摆摇杆、14、底盘从动轮,15、前摆从动轮,16、前摆履带,17、前摆驱动轮,18、电动推杆,19、方管推杆,19-1、连接片,20、前摆,21、驱动轮轴,22、供电元件固定器,23、供电元件,24、底盘履带,25、直流伺服电机,26、底板结构,27、伺服电机驱动器。
具体实施方式
下面结合说明书附图,对本发明作进一步的说明。
结合图1-2,一种便携式排爆机器人,包括机器人本体和上位机控制箱,机器人本体和上位机控制箱之间通过有线或无线方式进行通讯,当通讯环境良好时使用无线通讯,当环境干扰较大时采用有线通讯,所述机器人本体包括履带底盘5和机械手6,所述履带底盘5包括底板结构26、底盘行走装置、前摆装置20和带步进电机的旋转平台2,其中,
所述底盘行走装置包括分别位于所述底板结构26后部两侧的两个底盘驱动轮4、分别位于底板结构26前部两侧的两个底盘从动轮14和行走驱动单元,位于底板结构26同一侧的底盘驱动轮4和底盘从动轮14通过底盘履带24相连,所述行走驱动单元与底盘驱动轮4相连;
所述前摆装置20包括设于底板结构26前端的两组前摆单元和底板结构26内的前摆驱动单元,每组前摆单元均包括一个前摆驱动轮17、一个前摆从动轮15、一个前摆摇杆13和一个前摆履带16,每组前摆单元中,前摆驱动轮17与前摆从动轮15通过前摆履带16相连,前摆驱动轮17与位于底板结构26同一侧的底盘从动轮14固连并位于所述底盘从动轮14的外侧,前摆摇杆13的一端与前摆从动轮15相连,前摆摇杆13另一端与驱动轮轴21固接,所述驱动轮轴21一端穿过一侧的底盘从动轮14和前摆驱动轮17与前摆摇杆13固接,驱动轮轴21另一端与前摆驱动单元固连,前摆驱动单元驱动驱动轮轴21转动并带动前摆摇杆13转动,
所述带步进电机的旋转平台2固设于底板结构26前部,所述机械手6设置于所述带步进电机的旋转平台2上。
进一步地,结合图2、3,所述前摆驱动单元包括电动推杆18和方管推杆19,所述方管推杆19的两侧端头分别包括一连接片19-1,所述电动推杆18一端固接在底板结构26内,电动推杆18另一端与靠近电动推杆18一侧的连接片19-1铰接,两个连接片19-1分别与各自侧的驱动轮轴21固定连接。
进一步地,所述行走驱动单元设有两组,两组行走驱动单元分别用于驱动位于底板结构26两侧上对应的底盘驱动轮4,每组行走驱动单元均包括一个直流伺服电动机25和一个直流伺服电机驱动器27,直流伺服电动机25和直流伺服电机驱动器27均安装于底板结构26内,每组行走驱动单元中直流伺服电动机25与直流伺服电机驱动器27相连,直流伺服电机驱动器27的输出轴与对应一侧的底盘驱动轮4相连,所述直流伺服电机驱动器27具体为减速齿轮箱。
进一步地,还包括供电元件23和用于将供电元件23固定安装在底板结构26内的供电元件固定器22,所述供电元件23分别与行走驱动单元和前摆驱动单元相连。
进一步地,所述供电元件23为电池。
进一步地,结合图5,所述机械手6包括与带步进电机的旋转平台2铰接的大臂10、与所述大臂10的另一端铰接的小臂11、与所述小臂11的末端连接的手爪12,所述小臂11能够伸缩,在所述小臂11上靠近手爪12的位置设置有第一摄像头1,在所述履带底盘5的前端设置有第二摄像头3。
进一步地,结合图4,所述上位机控制箱包括控制箱本体8、控制面板9、控制电路和液晶显示屏7,所述控制面板9位于控制箱本体8上,包括履带底盘5行走控制按钮、带步进电机的旋转平台2控制按钮、大臂10控制按钮、小臂11控制按钮、手爪12控制按钮、照明按钮和电源按钮,所述控制箱本体8内部设置有所述控制电路,液晶显示屏7安装在控制箱本体8上部。
本发明所述机器人尺寸为550mm×360mm×200mm,重量小于30千克,便于人工搬运。
本发明所述机器人的行走速度约为1.5m/s,爬坡能力不小于30度。
本发明所述机械手合理运用电动推杆,在最大化减小重量的情况下保证了足够的强度和支撑力,该机械手最大抓取距离约为550mm,最大抓取重量为2千克。
本发明所述机械手具有六个自由度,能够适应各种复杂环境,实现对目标爆炸物的准确抓取。
本发明的工作原理为:操作者先通过电源按钮给上位机控制箱上电,然后通过控制面板9输入指令,控制单元收到指令后执行相应操作。当需要执行排爆任务时,由控制单元启动驱动单元,驱动单元带底盘驱动轮4实现机器人整体的行走,排爆人员通过履带底盘前端的摄像头3传回控制箱液晶显示屏7的图像来搜寻爆炸物。当爆炸物位置确定后,先控制机器人运动到爆炸物附近停下,然后通过相应按钮控制机械手的大臂10、小臂11以及手爪12,结合摄像头1和摄像头3的拍摄的图像信息实现对爆炸物的抓取,机器人成功控制住爆炸物后立即送到安全区域,从而避免造成人员伤亡。
直流伺服电动机25提供动力驱动履带底盘整体行走,由于底盘从动轮14与前摆驱动轮17固连,当底盘驱动轮4通过底盘履带24将运动传递给底盘从动轮14时,运动同时被传递给前摆驱动轮17,前摆驱动轮17又通过前摆履带20将运动传递给前摆从动轮15。当需要越过台阶等障碍物时,由电动推杆18推动方管推杆19,使驱动轮轴21转过一定角度,带动前摆摇杆13也转过一定角度,使得前摆装置20搭在阶梯上,在动力的驱动下,整个履带底盘就能爬上台阶,如图6所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种便携式排爆机器人,包括机器人本体和上位机控制箱,机器人本体和上位机控制箱之间通过有线或无线方式进行通讯,所述机器人本体包括履带底盘(5)和机械手(6),其特征在于,所述履带底盘(5)包括底板结构(26)、底盘行走装置、前摆装置(20)和带步进电机的旋转平台(2),其中,
所述底盘行走装置包括分别位于所述底板结构(26)后部两侧的两个底盘驱动轮(4)、分别位于底板结构(26)前部两侧的两个底盘从动轮(14)和行走驱动单元,位于底板结构(26)同一侧的底盘驱动轮(4)和底盘从动轮(14)通过底盘履带(24)相连,所述行走驱动单元与底盘驱动轮(4)相连;
所述前摆装置(20)包括设于底板结构(26)前端的两组前摆单元和底板结构(26)内的前摆驱动单元,每组前摆单元均包括一个前摆驱动轮(17)、一个前摆从动轮(15)、一个前摆摇杆(13)和一个前摆履带(16),每组前摆单元中,前摆驱动轮(17)与前摆从动轮(15)通过前摆履带(16)相连,前摆驱动轮(17)与位于底板结构(26)同一侧的底盘从动轮(14)固连并位于所述底盘从动轮(14)的外侧,前摆摇杆(13)的一端与前摆从动轮(15)相连,前摆摇杆(13)另一端与驱动轮轴(21)固接,所述驱动轮轴(21)一端穿过一侧的底盘从动轮(14)和前摆驱动轮(17)与前摆摇杆(13)固接,驱动轮轴(21)另一端与前摆驱动单元固连,前摆驱动单元驱动驱动轮轴(21)转动并带动前摆摇杆(13)转动,
所述带步进电机的旋转平台(2)固设于底板结构(26)前部,所述机械手(6)设置于所述带步进电机的旋转平台(2)上。
2.根据权利要求1所述的便携式排爆机器人,其特征在于,所述前摆驱动单元包括电动推杆(18)和方管推杆(19),所述方管推杆(19)的两侧端头分别包括一连接片(19-1),所述电动推杆(18)一端固接在底板结构(26)内,电动推杆(18)另一端与靠近电动推杆(18)一侧的连接片(19-1)铰接,两个连接片(19-1)分别与各自侧的驱动轮轴(21)固定连接。
3.根据权利要求1所述的便携式排爆机器人,其特征在于,所述行走驱动单元设有两组,两组行走驱动单元分别用于驱动位于底板结构(26)两侧上对应的底盘驱动轮(4),每组行走驱动单元均包括一个直流伺服电动机(25)和一个直流伺服电机驱动器(27),直流伺服电动机(25)和直流伺服电机驱动器(27)均安装于底板结构(26)内,每组行走驱动单元中直流伺服电动机(25)与直流伺服电机驱动器(27)相连,直流伺服电机驱动器(27)的输出轴与对应一侧的底盘驱动轮(4)相连。
4.根据权利要求1所述的便携式排爆机器人,其特征在于,还包括供电元件(23)和用于将供电元件(23)固定安装在底板结构(26)内的供电元件固定器(22),所述供电元件(23)分别与行走驱动单元和前摆驱动单元相连。
5.根据权利要求4所述的便携式排爆机器人,其特征在于,所述供电元件(23)为电池。
6.根据权利要求1所述的便携式排爆机器人,其特征在于,所述机械手(6)包括与带步进电机的旋转平台(2)铰接的大臂(10)、与所述大臂(10)的另一端铰接的小臂(11)、与所述小臂(11)的末端连接的手爪(12)。
7.根据权利要求6所述的便携式排爆机器人,其特征在于,所述小臂(11)能够伸缩,在所述小臂(11)上靠近手爪(12)的位置设置有第一摄像头(1)。
8.根据权利要求1所述的便携式排爆机器人,其特征在于,在所述履带底盘(5)的前端设置有第二摄像头(3)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的便携式排爆机器人,其特征在于,所述上位机控制箱包括控制箱本体(8)、控制面板(9)、控制电路和液晶显示屏(7)。
10.根据权利要求9所述的便携式排爆机器人,其特征在于,所述控制面板(9)位于控制箱本体(8)上,包括履带底盘(5)行走控制按钮、带步进电机的旋转平台(2)控制按钮、大臂(10)控制按钮、小臂(11)控制按钮、手爪(12)控制按钮、照明按钮和电源按钮,所述控制箱本体(8)内部设置有所述控制电路,液晶显示屏(7)安装在控制箱本体(8)上部。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181225 |