CN109129518A - 一种气压驱动刚架承载救援机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气压驱动刚架承载救援机器人，包括主机架、调整装置和工作臂；所述主机架上方设置有调整装置，所述调整装置由第一法兰、第二法兰、第一直线驱动器和第二直线驱动器组成，下端与主机架固定连接；所述主机架下方左右两侧分别设置有3套工作臂，左右两侧为对称布置；所述工作臂由第三直线驱动器、摆动刚架、滑动刚架、减阻辊和驱动气囊组成，上端与主机架转动连接，在直线驱动器和驱动气囊的驱动下可分别实现摆动和伸缩，配合减阻辊完成救援作业。本发明采用刚架承载可满足负载要求，采用气压驱动有效保证了救援的安全性。

Description

一种气压驱动刚架承载救援机器人

技术领域

本发明涉及救援机器人领域，具体涉及一种气压驱动刚架承载救援机器人。

背景技术

频频发生的自然灾害和意外事故对人类的生命和财产安全带来了严重的威胁。复杂的灾后环境给救援工作带来了很大的阻碍。比如火灾后现场有未扑灭的明火或有浓烟使得救援人员无法安全有效地实施救援工作，在这种情况下救援机器人可以代替人员对被困对象进行救援。现有的救援机器人大致可以分为刚性机器人和柔性机器人两类。刚性机器人由刚性材料制成，驱动方式一般为电机等。受自身材料和驱动方式的限制，其救援安全性无法保证，极有可能对被救援队对象造成二次伤害。柔性机器人的主要制作材料是硅橡胶和纸张等，动力源大多为气体、电磁和形状记忆合金SMA等，在环境适应性和安全性上表现更好，然而与刚性机器人相比在承载力上表现较差，无法完成对被救援对象的承载、转移。

目前公开号为CN104944280A的发明专利公开了一种救援机械手，包括连接件、左液压缸、右液压缸、左机械手组件和右机械手组件，该发明夹持灵活，夹持效率高，被夹持物不会脱落，比较可靠，但是该发明各组件均为刚性材料制成，驱动方式为液压驱动，因此难以保证救援过程的安全性，刚性件与被救援对象直接接触，液压驱动力过大都有可能对被救援对象造成二次伤害。

公开号为CN107891919A的发明专利公开了本发明公开了一种气压软轴联合驱动的软体救援机器人，包括软体管道、软轴、手柄和工具，该发明采用气压驱动的方式实现对软体管道弯曲，避过障碍进入废墟内部，有效的避免了在工作过程中对被困人员或易倒塌废墟内部的碰撞，同时为软轴提供了唯一的固定通道，该发明采用软轴传递动力，软轴的末端可以安装多种救援工具，但是由于该发明时有柔性材料制成的软体机器人，所以其承载能力有限，无法完成将被救援对象转移等大负载救援作业。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种气压驱动刚架承载救援机器人。本发明既具有大承载能力、又能够保证救援安全性。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种气压驱动刚架承载救援机器人，包括主机架、调整装置和工作臂，其中，所述调整装置设置在所述所述主机架上方，所述调整装置由第一法兰、第二法兰、第一直线驱动器和第二直线驱动器组成，所述第一法兰位于主机架中部上方，与主机架固定连接；所述第二法兰位于第一法兰上方，通过第一连接销与第一法兰形成铰接；所述第一直线驱动器位于第二法兰前方，活塞端通过第二连接销与第二法兰形成铰接，缸座端通过第三连接销与主机架形成铰接；所述第二直线驱动器位于第二法兰后方，活塞端通过第四连接销与第二法兰形成铰接，缸座端通过第五连接销与主机架形成铰接；所述主机架下方对称两侧分别设置有3套工作臂；所述工作臂由第三直线驱动器、摆动刚架、滑动刚架、减阻辊和驱动气囊组成；所述摆动刚架上端与主机架通过第六连接销形成铰接；所述第三直线驱动器位于摆动刚架内侧，活塞端通过第七连接销与摆动刚架形成铰接，缸座端通过第八连接销与主机架形成铰接；所述滑动刚架位于摆动刚架内侧与摆动刚架下半段滑动连接；所述减阻辊紧密均布于滑动刚架内侧与滑动刚架组成转动连接；所述驱动气囊填充于摆动刚架内部。

上述技术方案中，所述摆动刚架由刚性材料制成，上半段为直线形，下半段为圆弧形，下半段两侧设置有滑槽，与滑动刚架组成滑动连接并限制滑动刚架极限位置，中间设置有圆柱形带开口的气囊腔，放置所述驱动气囊，并限制其膨胀方向。

上述技术方案中，所述滑动刚架由刚性材料制成，为圆弧形，外侧设置有卡扣和活塞，卡扣与所述摆动刚架上的滑槽滑动配合，活塞与摆动刚架上的气囊腔滑动配合，滑动刚架内测沿圆弧方向设置有均布的圆孔，放置减阻辊。

上述技术方案中，所述驱动气囊由柔性材料制成，位于气囊腔中，所述驱动气囊的一端与气囊腔上端固定连接，另一端与活塞固定连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明采用气压驱动的方式实现对滑动刚架的推出和拉回，使得本救援机器人具有良好的柔顺性和安全性，有效的减少甚至避免在救援过程中，救援机器人对被救对象造成的二次伤害。

2、本发明采用刚性机架来保证机器人整体的刚度，并且使其具有较大的承载能力，保证本救援机器人在实施救援的过程中可以承担被救援对象的重量，并且在转运过程中不会发生变形，使得救援作业可以顺利进行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为调整装置及主机架右视图；

图3为工作臂局部剖视图；

图4为摆动刚架截面图；

图5为本发明的工作示意图；

其中，附图标记：1、主机架，2、调整装置，3、工作臂，201、第一法兰，202、第二法兰，203、第一直线驱动器，204、第二直线驱动器，205、第一连接销，206、第二连接销，207、第三连接销，208、第四连接销，209、第五连接销，301、第三直线驱动器，302、摆动刚架，303、滑动刚架，304、减阻辊，305、驱动气囊，306、第六连接销，307、第七连接销，308、第八连接销，309、滑槽，310、气囊腔，311、卡扣，312、活塞，4、人体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图1-4对本发明进行进一步地描述。本发明的一种气压驱动刚架承载救援机器人，包括主机架1、调整装置2和工作臂3；所述主机架1上方设置有调整装置2，所述调整装置2由第一法兰201、第二法兰202、第一直线驱动器203和第二直线驱动器204组成；所述第一法兰201位于主机架1中部上方，下端与主机架1固定连接；所述第二法兰202位于第一法兰201上方，通过第一连接销205与第一法兰201形成铰接；所述第一直线驱动器203位于第二法兰202前方，活塞端通过第二连接销206与第二法兰202形成铰接，缸座端通过第三连接销207与主机架1形成铰接；所述第二直线驱动器204位于第二法兰202后方，活塞端通过第四连接销208与第二法兰202形成铰接，缸座端通过第五连接销209与主机架1形成铰接；所述主机架1下方左右两侧分别设置有3套工作臂3，左右两侧为对称布置；所述工作臂3由第三直线驱动器301、摆动刚架302、滑动刚架303、减阻辊304和驱动气囊305组成；所述摆动刚架302上端与主机架1通过第六连接销306形成铰接；所述第三直线驱动器301位于摆动刚架302内侧，活塞端通过第七连接销307与摆动刚架302形成铰接，缸座端通过第八连接销308与主机架1形成铰接；所述滑动刚架303位于摆动刚架302内侧与摆动刚架302下半段滑动连接；所述减阻辊304紧密均布于滑动刚架303内侧与滑动刚架303组成可转动连接；所述驱动气囊305填充于摆动刚架302内部。

本发明的所述摆动刚架302由刚性材料制成，上半段为直线形，下半段为圆弧形，下半段两侧设置有滑槽309，与滑动刚架303组成滑动连接并限制滑动刚架303极限位置，中间设置有圆柱形带开口的气囊腔310，用于放置所述驱动气囊305，并限制其膨胀方向.

本发明的所述滑动刚架303由刚性材料制成，为圆弧形，外侧设置有卡扣311和活塞312，卡扣311与所述摆动刚架302上的滑槽309滑动配合，活塞312与摆动刚架302上的气囊腔310滑动配合，滑动刚架内测沿圆弧方向设置有均布的圆孔313，用于放置减阻辊304。

本发明的所述驱动气囊305由柔性材料制成，位于气囊腔310中，一端与气囊腔310上端固定连接，另一端与活塞312固定连接，驱动气囊也可替换为驱动水囊，采用水压驱动。

本发明的第二法兰202上端法兰面用于与其他机械臂或机器人等设备连接。

本发明的具体使用方法如下：

进行救援作业时，由其他设备将本发明运送到被救援对象上方，然后通过控制调整装置2中第一直线驱动器203和第二直线驱动器204的伸缩将本发明调整至主机架1与被救援对象平行位置，锁定第一直线驱动器203和第二直线驱动器204，然后由其他设备调整本发明的高度至左右两侧的工作臂3位于被救援对象两侧，然后控制第三直线驱动器301的伸缩使摆动刚架302与被救援对象接近，锁定第三直线驱动器301，然后向驱动气囊305中充入气体使其膨胀，推动活塞312运动，从而带动滑动刚架303沿摆动刚架302上的滑槽309滑动伸出，同时减阻辊304起到减小阻力的作用，将被救援对象环抱在本发明内部，然后由其他设备将本发明包含被救援对象一起转运到安全位置，然后抽出驱动气囊305中的气体使其收缩，拉动活塞312运动，从而带动滑动刚架303沿摆动刚架302上的滑槽309滑动缩回，同时减阻辊304起到减小阻力的作用然后控制第三直线驱动器301的伸缩使摆动刚架302远离被救援对象，最后撤走本发明用于下一次救援作业。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种气压驱动刚架承载救援机器人，包括主机架、调整装置和工作臂，其中，所述调整装置设置在所述主机架上方，所述调整装置由第一法兰、第二法兰、第一直线驱动器和第二直线驱动器组成，所述第一法兰位于主机架中部上方，与主机架固定连接；所述第二法兰位于第一法兰上方，通过第一连接销与第一法兰形成铰接；所述第一直线驱动器位于第二法兰前方，活塞端通过第二连接销与第二法兰形成铰接，缸座端通过第三连接销与主机架形成铰接；所述第二直线驱动器位于第二法兰后方，活塞端通过第四连接销与第二法兰形成铰接，缸座端通过第五连接销与主机架形成铰接；所述主机架下方对称两侧分别设置有3套工作臂；所述工作臂由第三直线驱动器、摆动刚架、滑动刚架、减阻辊和驱动气囊组成；所述摆动刚架上端与主机架通过第六连接销形成铰接；所述第三直线驱动器位于摆动刚架内侧，活塞端通过第七连接销与摆动刚架形成铰接，缸座端通过第八连接销与主机架形成铰接；所述滑动刚架位于摆动刚架内侧与摆动刚架下半段滑动连接；所述减阻辊紧密均布于滑动刚架内侧与滑动刚架组成转动连接；所述驱动气囊填充于摆动刚架内部。

2.根据权利要求1所述的一种气压驱动刚架承载救援机器人，其特征在于：所述摆动刚架由刚性材料制成，上半段为直线形，下半段为圆弧形，下半段两侧设置有滑槽，与滑动刚架组成滑动连接并限制滑动刚架极限位置，中间设置有圆柱形带开口的气囊腔，放置所述驱动气囊，并限制其膨胀方向。

3.根据权利要求1所述的一种气压驱动刚架承载救援机器人，其特征在于：所述滑动刚架由刚性材料制成，为圆弧形，外侧设置有卡扣和活塞，卡扣与所述摆动刚架上的滑槽滑动配合，活塞与摆动刚架上的气囊腔滑动配合，滑动刚架内测沿圆弧方向设置有均布的圆孔，放置减阻辊。

4.根据权利要求1所述的一种气压驱动刚架承载救援机器人，其特征在于：所述驱动气囊由柔性材料制成，位于气囊腔中，所述驱动气囊的一端与气囊腔上端固定连接，另一端与活塞固定连接。