CN109202849A - 一种战地搜索救援机器人及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种战地搜索救援机器人及使用方法，涉及救援运输技术领域，它包括机器人主体、辅助装置、底部密封机构、伤员救援机构和多功能机械手，机器人主体主要是提供机器人的机动性，辅助装置进行信息的采集以及处理，核心的控制单元，底部密封机构、伤员救援机构将伤员从战地之中救起到密封舱内，多功能机械手对伤员的伤口进行简单的处理或者辅助伤员进行伤口处理，本发明可以实现在战地、灾难等现场有良好的通过性，密封舱内提供简单的伤口处理物品，又有多功能机械手帮助或辅助伤员对伤口进行简单处理，可以将伤员安全快速的运送的安全地区。

Description

一种战地搜索救援机器人及使用方法

技术领域

本发明属于医疗机器人领域，特别是一种涉及一种战地搜索救援机器人及使用方法。

背景技术

在当今世界，战争和冲突是无法避免的，因此人民生命财产的损失和伤亡人数都应该被尽可能的降到最低。研究发现，对于受伤人员来说，最危险的阶段莫过于创伤发生后的10分钟和1小时的时间段，这两个时间段分别是救治的“白金时间”和“黄金时间”。如果伤员的伤情能在这段时间内获得稳定，那么，40％以上的伤员都将获救。据统计，战场上90％的死亡伤员是因其伤情没有在这两段时间内获得稳定造成的。因此，为了减少战场上的死亡率，需要在现场对危重伤员实施有效救治以及及时的送到后方基地抢救治疗，因此本发明一种用于战地搜索救援机器人因用而生。

CN 101869745 A公开了一种救援机器人，一种六足机器人越障能力比较强，但是控制较为复杂，体积过小，只能提供搜索功能，无法将伤员运送至后方。

CN 103818491 A 公开了一种灾难救援机器人，它的驱动形式是履带式的驱动，这种驱动形式虽然保证了通过性，但是效率低，且故障率高，在战地的复杂情况下，断裂的可能性更高。该发明主要是用于灾害现场的操作，不适合用于战场。

CN 107050708 A 公开了一种消防救援机器人，该消防机器人的移动载体组件是应用履带式的机构，效率低，故障率高，破除组件结构受力复杂，不好控制，液压组件采用的结构不符合人体工程学。

基于现有机构存在的缺陷，本发明所需解决的技术问题为提供一种用于战地搜索救援机器人及使用方法，能够通过使用分离式的担架将伤员救起，从而避免了因救援与转运时对伤员造成的二次伤害，在搜救现场对伤员进行简单的伤口处理，包括但不限于快速止血的止血粉、氧气、呼吸机、心肺复苏、注射吗啡、强心剂的功能，可以使失去自主行动能力的伤员，安全的转移到密封舱内，然后在舱内进行简单的伤口处理以及紧急抢救，并且与此同时，将伤员向后方运输。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供了一种战地搜索救援机器人及使用方法。

本发明的一种战地搜索救援机器人及使用方法，它包括机器人主体、辅助设备、底部密封机构、伤员救援机构和多功能机械手，所述的辅助设备分布在机器人主体的内部后面、底部前面以及顶部后面，底部密封机构在机器人主体的底部，起密封作用，伤员救援机构在底部密封机构之上，也在机器人主体的内部并且通过齿轮齿条可以上下平移，多功能机械手通过螺栓固定悬挂在机器人主体内部的顶棚。

作为优选，所述的包括车架、密封舱、车轮、行动驱动电机、转向电机、机组厢，车架是整个机器人主体的主体部分，密封舱通过螺栓固定在车架上，车轮在车架左右两侧，每侧分别布置3个，共6个，分别与6个行动驱动电机通过螺栓连接，转向电机在车架底部的前面，与车轮以及行动驱动电机通过螺栓连接，在机器人主体的后面并且与密封舱隔离。

作为优选，所述的辅助设备由汽油发电机组、蓄电池、中央控制箱、压缩储气罐、生命支持箱、图像信息采集装置、信号收发装置组成，汽油发电机组通过螺栓固定在机组厢的内部并且靠左侧，蓄电池通过螺栓固定在汽油发电机组的正上方，中央控制箱通过螺栓固定在汽油发电机组的右侧，压缩储气罐通过螺栓固定在汽油发电机组的右侧和中央控制箱的前方，生命支持箱放置于密封舱的内部的后方，图像信息采集装置通过螺栓固定在车架的前下方，信号收发装置通过螺栓固定在密封舱后上方。

作为优选，所述的底部密封机构包括密封舱门、滑槽、滑槽销轴、摇杆、摇臂、密封气缸、销轴支座、舱门门柱，密封气缸的一端铰接在车架上，另一端与摇臂铰接，摇臂与舱门门柱通过过盈配合连接，摇杆带动密封舱门转动，销轴滑槽销轴在滑槽做滑动运动，从而推动密封舱门的开启和关闭。

作为优选，所述的伤员救援机构由救援气缸、支撑架、救援销、救援滑动销轴、分离式救援床、升降齿条以及升降减速电机，升降减速电机通过螺栓固定在车架，升降减速电机与升降齿条通过齿轮啮合，从而控制伤员救援机构整体的升降，救援气缸的一端铰接在支撑架上，另一端通过救援销铰接在分离式救援床上，救援滑动销轴在支撑架的滑槽中滑动，救援气缸推动分离式救援床运动，从而实现床体的分离与合并。

作为优选，多功能机械手包括纵向滑轨、横向滑轨、纵向滑块、机器手底座、大臂、小臂、大臂轴、小臂轴、多功能操作端、操作端销轴，多功能操作端由吗啡注射器、强心剂注射器、激光切割、止血粉、摄像头组成，吗啡注射器、强心剂注射器、激光切割以及止血粉均匀分布在多功能操作端的下面，摄像头固定在多功能操作端的上面；纵向滑轨通过螺栓固定在密封舱内部的棚顶，横向滑轨固定在两个纵向滑块并且纵向滑块与纵向滑轨滑动配合，机器手底座与横向滑轨滑动配合，大臂通过大臂轴与机器手底座铰接，小臂通过小臂轴与大臂铰接，多功能操作端通过操作端销轴与小臂铰接。

本发明的有益效果为：

1、本发明的战地救援机器人采用轮式传动行动机构，并且选用实心橡胶轮胎，避免了履带式的断裂与空芯胎的爆胎。

2、本发明的行动驱动电机和转向电机均为步进电机，可以精确控制机器人主体的位置，从而避免了机器人主体对伤员的二次伤害，并且可以以最佳的姿态和位置将伤员救助到密封富氧仓内。

3、本发明采用气动驱动密封舱门以及分离式的救援床，气缸驱动具有响应速度快，污染小的优点，分离式救援床可通过很小的运动即可救起伤员患者。

4、本发明采用汽油机发电机组为机器人主体提供能源，汽油的质能比高，单位质量下的能量远大于锂电池，所以采用的汽油机发电机组既保证了机器人主体的功率，也保证了其续航能力。

5、本发明采用了多功能机械手，可辅助伤员对伤口进行简单的处理，在到达战地医院之前使伤情不再恶化。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1是本发明的结构整体示意图；

图2是本发明的机构透视图；

图3是本发明的辅助设备位置分布示意图；

图4是本发明的底部密封机构示意图；

图5是本发明的初始状态示意图；

图6是本发明的密封舱门打开示意图；

图7是本发明的伤员救援机构落下示意图；

图8是本发明的分离式救援床合并示意图；

图9是本发明的伤员救援机构升起示意图；

图10是本发明的密封舱门关闭示意图；

图11是本发明的救援伤员后的示意图；

图12是本发明的多功能操作端的示意图。

图中：1机器人主体；1-1车架；1-2密封舱；1-3车轮；1-4行动驱动电机；1-5转向电机；1-6机组厢；2辅助设备；2-1汽油发电机组；2-2蓄电池；2-3中央控制箱；2-4压缩储气罐；2-5生命支持箱；2-6图像信息采集装置；2-7信号收发装置；3底部密封机构；3-1密封舱门；3-2滑槽；3-3滑槽销轴；3-4摇杆；3-5摇臂；3-6密封气缸；3-7轴承支座；3-8舱门门柱；4伤员救援机构；4-1救援气缸；4-2支撑架；4-3救援销；4-4救援滑动销轴；4-5分离式救援床；4-6升降齿条；4-7升降减速电机；5多功能机械手；5-1纵向滑轨；5-2横向滑轨；5-3纵向滑块；5-4机器手底座；5-5大臂；5-6小臂；5-7大臂轴；5-8小臂轴；5-9多功能操作端；5-10操作端销轴；5-9-1吗啡注射器；5-9-2强心剂注射器；5-9-3激光切割；5-9-4止血粉；5-9-5摄像头。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12所示，本具体实施方式采用以下技术方案：

一种战地搜索救援机器人及使用方法，它包括机器人主体1、辅助设备2、底部密封机构3、伤员救援机构4和多功能机械手5，所述的辅助设备2分布在机器人主体1的内部后面、底部前面以及顶部后面，底部密封机构3在机器人主体1的底部，起密封作用，伤员救援机构4在底部密封机构3之上，并且也在机器人主体1的内部并且通过齿轮齿条可以上下平移，多功能机械手5通过螺栓固定悬挂在机器人主体1内部的顶棚。

进一步的，所述的机器人主体1包括车架1-1、密封舱1-2、车轮1-3、行动驱动电机1-4、转向电机1-5、机组厢1-6，车架1-1是整个机器人主体的主体部分，密封舱1-2通过螺栓固定在车架1-1上，车轮1-3在车架1-1左右两侧，每侧分别布置3个，共6个，分别与6个行动驱动电机1-4通过螺栓连接，转向电机1-5在车架1-1底部的前面，与车轮1-3以及行动驱动电机1-4通过螺栓连接，在机器人主体1的后面并且与密封舱1-2隔离。

进一步的，所述的辅助设备2由汽油发电机组2-1、蓄电池2-2、中央控制箱2-3、压缩储气罐2-4、生命支持箱2-5、图像信息采集装置2-6、信号收发装置2-7组成，汽油发电机组2-1通过螺栓固定在机组厢1-6的内部并且靠左侧，蓄电池2-2通过螺栓固定在汽油发电机组2-1的正上方，中央控制箱2-3通过螺栓固定在汽油发电机组2-1的右侧，压缩储气罐2-4通过螺栓固定在汽油发电机组2-1的右侧和中央控制箱2-3的前方，生命支持箱2-5放置于密封舱1-2的内部的后方，图像信息采集装置2-6通过螺栓固定在车架1-1的前下方，信号收发装置2-7通过螺栓固定在密封舱1-2后上方。

进一步的，所述的底部密封机构3包括密封舱门3-1、滑槽3-2、滑槽销轴3-3、摇杆3-4、摇臂3-5、密封气缸3-6、销轴支座3-7、舱门门柱3-8，密封气缸3-6的一端铰接在车架1-1上，另一端与摇臂3-5铰接，摇臂3-5与舱门门柱3-8通过过盈配合连接，摇杆3-4带动密封舱门3-1转动，销轴滑槽销轴3-3在滑槽3-2做滑动运动，从而推动密封舱门3-1的开启和关闭。

进一步的，所述的伤员救援机构4由救援气缸4-1、支撑架4-2、救援销4-3、救援滑动销轴4-4、分离式救援床4-5、升降齿条4-6以及升降减速电机4-7，升降减速电机4-7通过螺栓固定在车架1-1，升降减速电机4-7与升降齿条4-6通过齿轮啮合，从而控制伤员救援机构4整体的升降，救援气缸4-1的一端铰接在支撑架4-2上，另一端通过救援销4-3铰接在分离式救援床4-5上，救援滑动销轴4-4在支撑架4-2的滑槽中滑动，救援气缸4-1推动分离式救援床4-5运动，从而实现床体的分离与合并。

进一步的，多功能机械手5包括纵向滑轨5-1、横向滑轨5-2、纵向滑块5-3、机器手底座5-4、大臂5-5、小臂5-6、大臂轴5-7、小臂轴5-8、多功能操作端5-9以及操作端销轴5-10，多功能操作端5-9由吗啡注射器5-9-1、强心剂注射器5-9-2、激光切割5-9-3、止血粉5-9-4、摄像头5-9-5组成，吗啡注射器5-9-1、强心剂注射器5-9-2、激光切割5-9-3以及止血粉5-9-4均匀分布在多功能操作端5-9的下面，摄像头5-9-5固定在多功能操作端5-9的上面；纵向滑轨5-1通过螺栓固定在密封舱1-2内部的棚顶，横向滑轨5-2固定在两个纵向滑块5-3并且纵向滑块5-3与纵向滑轨5-1滑动配合，机器手底座5-4与横向滑轨5-2滑动配合，大臂5-5通过大臂轴5-7与机器手底座5-4铰接，小臂5-6通过小臂轴5-8与大臂5-5铰接，多功能操作端5-9通过操作端销轴5-10与小臂5-8铰接。

实施例2：战地救援机器人的初始状态；

根据实施例1中所述的装置，当战地救援机器人处于初始状态的时候，底部密封机构3处于密封状态，密封舱门3-1关闭，密封气缸3-6处于收缩状态，伤员救援机构4位于高位，分离式救援床4-5处于分离位置。

实施例3：战地救援机器人的救援过程；

根据实施例1中所述的装置，当战地救援机器人实施救援过程时，密封气缸3-6推出，推动密封舱门3-1打开，升降减速电机4-7带动伤员救援机构4落下到伤员位置，救援气缸4-1推动分离式救援床4-5，将伤员救起，升降减速电机4-7带动伤员救援机构4升回到初始位置，密封气缸3-6收回，带动密封舱门3-1关闭，完成救援过程。

本具体实施方式的工作原理为：当伤员发出受伤信号，或者由机器人上的生命探测系统探测到伤员的位置时，可以自动巡航至伤员附近位置，同时通过图像信息采集装置2-6，将信息传递到后方的控制室，并且将控制权移交给控制室，控制室的操控人员控制机器人到达指定位置，然后启动底部的密封机构3中的密封舱门3-1，再通过升降减速电机4-7与升降齿条4-6的啮合，将伤员救援机构4降落到地面，同时给救援气缸4-1进气，推动分离式救援床4-5翻转，从而将伤员救起，通过升降减速电机4-7的反转，将整个伤员救援机构4提升到初始位置，然后将密封舱门3-1关闭，救援机器人自动规划路径向后方移动，此时操作人员可以控制多功能操作手5对伤员进行伤口的简单处理，可以利用激光将伤口处的多余衣物切割掉，在需要止血处撒上止血粉，如果有必要，也可以注射吗啡，强心剂；当伤员只是丧失了自主行动的能力并没有失去意识时，将其救起后，这时可以自行利用舱内的自助救援箱中的紧急医疗处理工具，进行简单的自救，最后由救援机器人运送到后方医院，进行正规的处理。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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有所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种战地搜索救援机器人，其特征在于：它包括机器人主体（1）、辅助设备（2）、底部密封机构（3）、伤员救援机构（4）和多功能机械手（5），所述的辅助设备（2）分布在机器人主体（1）的内部后面、底部前面以及顶部后面，底部密封机构（3）在机器人主体（1）的底部，起密封作用，伤员救援机构（4）在底部密封机构（3）之上，并且也在机器人主体（1）的内部并且通过齿轮齿条可以上下平移，多功能机械手（5）通过螺栓固定悬挂在机器人主体（1）内部的顶棚；所述的机器人主体（1）包括车架（1-1）、密封舱（1-2）、车轮（1-3）、行动驱动电机（1-4）、转向电机（1-5）、机组厢（1-6），车架（1-1）是整个机器人主体的主体部分，密封舱（1-2）通过螺栓固定在车架（1-1）上，车轮（1-3）在车架（1-1）左右两侧，每侧分别布置3个，共6个，分别与6个行动驱动电机（1-4）通过螺栓连接，转向电机（1-5）在车架（1-1）底部的前面，与车轮（1-3）以及行动驱动电机（1-4）通过螺栓连接，在机器人主体（1）的后面并且与密封舱（1-2）隔离；所述的辅助设备（2）由汽油发电机组（2-1）、蓄电池（2-2）、中央控制箱（2-3）、压缩储气罐（2-4）、生命支持箱（2-5）、图像信息采集装置（2-6）、信号收发装置（2-7）组成，汽油发电机组（2-1）通过螺栓固定在机组厢（1-6）的内部并且靠左侧，蓄电池（2-2）通过螺栓固定在汽油发电机组（2-1）的正上方，中央控制箱（2-3）通过螺栓固定在汽油发电机组（2-1）的右侧，压缩储气罐（2-4）通过螺栓固定在汽油发电机组（2-1）的右侧和中央控制箱（2-3）的前方，生命支持箱（2-5）放置于密封舱（1-2）的内部的后方，图像信息采集装置（2-6）通过螺栓固定在车架（1-1）的前下方，信号收发装置（2-7）通过螺栓固定在密封舱（1-2）后上方；所述的底部密封机构（3）包括密封舱门（3-1）、滑槽（3-2）、滑槽销轴（3-3）、摇杆（3-4）、摇臂（3-5）、密封气缸（3-6）、销轴支座（3-7）、舱门门柱（3-8），密封气缸（3-6）的一端铰接在车架（1-1）上，另一端与摇臂（3-5）铰接，摇臂（3-5）与舱门门柱（3-8）通过过盈配合连接，摇杆（3-4）带动密封舱门（3-1）转动，销轴滑槽销轴（3-3）在滑槽（3-2）做滑动运动，从而推动密封舱门（3-1）的开启和关闭。

2.根据权利要求1所述的一种战地搜索救援机器人，其特征在于：所述的伤员救援机构（4）由救援气缸（4-1）、支撑架（4-2）、救援销（4-3）、救援滑动销轴（4-4）、分离式救援床（4-5）、升降齿条（4-6）以及升降减速电机（4-7），升降减速电机（4-7）通过螺栓固定在车架（1-1），升降减速电机（4-7）与升降齿条（4-6）通过齿轮啮合，从而控制伤员救援机构（4）整体的升降，救援气缸（4-1）的一端铰接在支撑架（4-2）上，另一端通过救援销（4-3）铰接在分离式救援床（4-5）上，救援滑动销轴（4-4）在支撑架（4-2）的滑槽中滑动，救援气缸（4-1）推动分离式救援床（4-5）运动，从而实现床体的分离与合并。

3.根据权利要求1所述的一种战地搜索救援机器人，其特征在于：多功能机械手（5）包括纵向滑轨（5-1）、横向滑轨（5-2）、纵向滑块（5-3）、机器手底座（5-4）、大臂（5-5）、小臂（5-6）、大臂轴（5-7）、小臂轴（5-8）、多功能操作端（5-9）以及操作端销轴（5-10），多功能操作端（5-9）由吗啡注射器（5-9-1）、强心剂注射器（5-9-2）、激光切割（5-9-3）、止血粉（5-9-4）、摄像头（5-9-5）组成，吗啡注射器（5-9-1）、强心剂注射器（5-9-2）、激光切割（5-9-3）以及止血粉（5-9-4）均匀分布在多功能操作端（5-9）的下面，摄像头（5-9-5）固定在多功能操作端（5-9）的上面；纵向滑轨（5-1）通过螺栓固定在密封舱（1-2）内部的棚顶，横向滑轨（5-2）固定在两个纵向滑块（5-3）并且纵向滑块（5-3）与纵向滑轨（5-1）滑动配合，机器手底座（5-4）与横向滑轨（5-2）滑动配合，大臂（5-5）通过大臂轴（5-7）与机器手底座（5-4）铰接，小臂（5-6）通过小臂轴（5-8）与大臂（5-5）铰接，多功能操作端（5-9）通过操作端销轴（5-10）与小臂（5-8）铰接。

4.根据权利要求1所述的一种战地搜索救援机器人，其特征在于：当伤员发出受伤信号，或者由机器人上的生命探测系统探测到伤员的位置时，可以自动巡航至伤员附近位置，同时通过图像信息采集装置（2-6），将信息传递到后方的控制室，并且将控制权移交给控制室，控制室的操控人员控制机器人到达指定位置，然后启动底部的密封机构（3）中的密封舱门（3-1），再通过升降减速电机（4-7）与升降齿条（4-6）的啮合，将伤员救援机构（4）降落到地面，同时给救援气缸（4-1）进气，推动分离式救援床（4-5）翻转，从而将伤员救起，通过升降减速电机（4-7）的反转，将整个伤员救援机构（4）提升到初始位置，然后将密封舱门（3-1）关闭，救援机器人自动规划路径向后方移动，此时操作人员可以控制多功能操作手（5）对伤员进行伤口的简单处理，可以利用激光将伤口处的多余衣物切割掉，在需要止血处撒上止血粉，如果有必要，也可以注射吗啡，强心剂；当伤员只是丧失了自主行动的能力并没有失去意识时，将其救起后，这时可以自行利用舱内的自助救援箱中的紧急医疗处理工具，进行简单的自救，最后由救援机器人运送到后方医院，进行正规的处理。