CN109938933A - 一种自平衡移动转运平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自平衡移动转运平台，其包括：下平台，底部设有行走装置；上平台，上表面设置有伤员固定平台；自平衡补偿系统，设置在所述上平台和下平台之间，所述自平衡补偿系统包括中部约束支链、驱动支链；环境探测系统，与所述自平衡补偿系统相连接，所述环境探测系统包括传感器和电控板。本发明可以在崎岖地形情况下保障病人的安全，适应性好，极具应用前景；并且，本发明的自平衡补偿系统的结构稳定、刚度大，承载能力强，避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在救援、检测、勘探等环境中的应用范围。

Description

一种自平衡移动转运平台

技术领域

本发明涉及救援机器人技术领域，尤其涉及一种自平衡移动转运平台。

背景技术

灾害发生后，道路和建筑物受到严重的破坏。针对复杂、未知、不确定的非结构环境，通常情况下救护车无法直接到达伤员受伤的地点。灾难现场外围的医疗人员来不及对伤员进行及时的紧急救治，错过最佳的救治时间，最终导致悲剧的发生。

近些年来美国、德国和日本等国家已经开始将机器人应用到地震、泥石流和大型建筑物坍塌的抢险救援中。我国转运机器人主要以担架床体为研究主体，利用剪裁技术、连杆技术、三角支撑技术等来调节担架床体的位姿，从而实现将伤员安全、平稳转运出灾难现场，但其转运的动力源主要依靠人力而且承载能力有限，因此设计一种具有良好的越障性、稳定性且自平衡性的移动承载型机器人对于救援机器人的研究具有重要意义。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种能适应复杂的非结构化环境、安全性好、稳定性高的自平衡移动转运平台。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供的自平衡移动转运平台，其包括：

下平台，底部设有行走装置；

上平台，上表面设置有伤员固定平台；

自平衡补偿系统，设置在所述上平台和下平台之间，所述自平衡补偿系统包括中部约束支链、驱动支链，所述中部约束支链设置在所述下平台的上表面中间位置处，所述驱动支链对称设置在所述下平台的上表面前后左右边界的中点，所述自平衡补偿系统用于调整所述上平台与下平台之间的前后倾斜角度和左右倾斜角度；

环境探测系统，与所述自平衡补偿系统相连接，所述环境探测系统包括传感器和电控板，所述传感器用于检测行走路径的坡度和左右倾角，所述电控板根据所述坡度和倾角控制所述自平衡补偿系统调整所述上平台与下平台之间的前后倾斜角度和左右倾斜角度，使所述伤员固定平台保持水平。

进一步地，所述中部约束支链包括中间直线电机和中间连杆，所述中间缸体固定在所述下平台的上表面中间位置处，所述中间连杆的一端与所述缸体间隙配合可以发生相对运动，其另一端经中间球副与所述上平台的下表面中间位置相连接。

进一步地，所述驱动支链包括伺服电推杆、虎克铰和连杆，所述伺服电推杆经虎克铰对称设置在所述下平台的上表面前后左右边界中点，所述连杆的一端与所述伺服电推杆相配合，其另一端经球副与所述上平台的下表面前后左右边界中心点相连接。

进一步地，所述行走装置包括电源、平动电机、小同步带轮、大同步带轮、履带、主动轮、诱导轮、负重轮和拖带轮，所述平动电机对称设置在所述下平台的下表面左右两侧，所述平动电机的一端与所述电源相连接，其另一端与所述小同步带轮相连接，所述小同步带轮经同步带与所述大同步带轮相连接，且所述小同步带轮与所述主动轮相连接，所述大同步带轮与所述诱导轮相连接，所述下平台左侧或右侧的主动轮、诱导轮、负重轮和拖带轮通过履带相连接。

进一步地，所述主动轮和诱导轮之间还设有履带调整器。

本发明的有益效果在于：通过环境探测系统和自平衡补偿系统的相互配合使用，实时根据周围路况环境调节顶端伤员固定平台的平衡姿态，从而实现自平衡，其可以在崎岖地形情况下保障病人的安全，适应性好，极具应用前景；并且，本发明的自平衡补偿系统的结构稳定、刚度大，承载能力强，避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在救援、检测、勘探等环境中的应用范围。

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他的附图。

图1是本发明的自平衡移动转运平台的结构图；

图2是本发明的自平衡移动转运平台的主视图；

图3是本发明的自平衡移动转运平台的右视图；

图4是本发明的自平衡移动转运平台的仰视图；

图5是本发明的自平衡移动转运平台的使用状态图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1-5所示，本发明的自平衡移动转运平台，其包括：

下平台1，底部设有行走装置2；

上平台3，上表面设置有伤员固定平台4；所述伤员固定平台是由床体45构成。该平台能够安全承载伤员。

自平衡补偿系统5，设置在上平台3和下平台1之间，自平衡补偿系统5包括中部约束支链51、四个驱动支链(52、53、54、55)，中间约束支链51设置在下平台1的上表面中间位置处，驱动支链(52、54)对称设置在下平台1的上表面前后两侧，驱动支链(53、55)对称设置在下平台1的上表面左右两侧，四个驱动支链(52、53、54、55)经过耦合运动用于调整上平台3与下平台1之间的前后倾斜角度和左右倾斜角度；

环境探测系统6，与自平衡补偿系统5相连接，环境探测系统6包括传感器和电控板，传感器用于检测行走路径的坡度和左右倾角，电控板根据坡度和左右倾角控制自平衡补偿系统5调整上平台3与下平台1之间的前后倾斜角度和左右倾斜角度，使所述伤员固定平台4保持水平。

本发明通过环境探测系统6和自平衡补偿系统5的相互配合使用，实时根据周围路况环境调节顶端伤员固定平台4的平衡姿态，从而实现自平衡，其可以在崎岖地形情况下保障病人的安全，适应性好，极具应用前景；并且，本发明的自平衡补偿系统5的结构稳定、刚度大，承载能力强，避免了伤员在运送过程中受到二次伤害，扩大了其在救援、检测、勘探等环境中的应用范围。

具体地，中间约束支链51包括中间缸体511和中间连杆512，中间缸体511固定在下平台1的上表面中间位置处，中间连杆512的一端与中间缸体511相配合，其另一端经中间球副513与上平台3的下表面中间位置相连接。

驱动支链(52、54)包括伺服电推杆(521、541)、虎克铰(522、542)和连杆(523、543)，伺服电推杆(521、541)经虎克铰设置在下平台1的上表面前后两侧，连杆(523、543)的一端分别与伺服电推杆(521、541)相配合，其另一端经球副(524、544)与上平台3的下表面前后两侧相连接。

驱动支链(53、55)包括伺服电推杆(531、551)、虎克铰(532、552)和连杆(533、553)，伺服电推杆(531、551)经虎克铰设置在下平台1的上表面左右两侧，连杆(533、553)的一端分别与伺服电推杆(531、551)相配合，其另一端经球副(534、554)与上平台3的下表面左右两侧相连接。

本发明中，中间约束支链51、四个驱动支链(52、53、54、55)构成的并联机构有4个自由度，即沿X轴的转动、沿Y轴的转动、沿Z轴的转动，沿Z轴的移动。当遇到崎岖地形时，上平台3上的传感器将采集的数据信息发送到控制板上，然后控制板控制伺服电推杆(522、532、542、552)的伸缩变化，来调节上平台3，以此补偿前后左右的倾斜。中间约束支链约束掉沿X轴的移动和沿Y轴的移动。

本发明的行走装置2包括电源21、平动电机22、小同步带轮23、大同步带轮24、履带25、主动轮26、诱导轮27、负重轮28和拖带轮29，平动电机22对称设置在下平台1的下表面左右两侧，平动电机22的一端与电源21相连接，其另一端与小同步带轮23相连接，小同步带轮23经同步带210与大同步带轮24相连接，且小同步带轮23与主动轮26相连接，大同步带轮24与诱导轮27相连接，下平台1左侧或右侧的主动轮26、诱导轮27、负重轮28和拖带轮29通过履带25相连接。较佳地，主动轮26和诱导轮27之间还设有履带调整器211。

本发明的工作过程如下：

当本发明开始上下坡时，整体会发生前倾和后仰，系统即将失衡，此时，驱动支链(52、54)开始工作。位于顶端的环境探测系统6对伤员水平位姿做出感应，电控板对传感器的信号做出及时反应，通过控制驱动支链(52、54)的连杆(523、543)的伸缩，调节伤员前后平衡位姿，直至达到绝对水平位置。

同时，由于救援现场路面状况较差，行进路线会出现大量障碍物以及左右倾斜坡度，导致转运无法平稳通过。在越障过程中，当出现左右倾斜，要避免大幅度的摆动给伤员带来的不舒适感以及倾斜角度过大导致伤员滑落的状况，此时，驱动支链(53、55)开始工作，位于顶端的环境探测系统6对伤员水平位姿做出感应，电控板对传感器的信号做出及时反应，通过控制驱动支链(53、55)的连杆(533、553)伸缩调整伤员固定平台的左右平衡，以确保伤员的绝对水平位姿。

当本发明通过复杂路段时，电控板对传感器的信号进行计算，确保驱动支链(52、53、54、55)的耦合调节。在调节伤员位姿时，避免由于调节速度过快或过慢导致的不舒适感，结合驱动支链(52、53、54、55)的调节平衡角度范围，需确保自平衡调节系统最大调节不平衡度为2.2°，最长调节时间不超过5秒。自平衡转运平台确保了伤员的安全和舒适，节约了救援人员的时间和体力，提高了搜救工作和转运工作的效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种自平衡移动转运平台，其特征在于，包括：

下平台，底部设有行走装置；

上平台，上表面设置有伤员固定平台；

自平衡补偿系统，设置在所述上平台和下平台之间，所述自平衡补偿系统包括中部约束支链、驱动支链，所述中部约束支链设置在所述下平台的上表面中间位置处，所述驱动支链对称设置在所述下平台的上表面前后左右边界的中点，所述自平衡补偿系统用于调整所述上平台与下平台之间的前后倾斜角度和左右倾斜角度；

环境探测系统，与所述自平衡补偿系统相连接，所述环境探测系统包括传感器和电控板，所述传感器用于检测行走路径的坡度和左右倾角，所述电控板根据所述坡度和左右倾角控制所述自平衡补偿系统调整所述上平台与下平台之间的前后倾斜角度和左右倾斜角度，使所述伤员固定平台保持水平。

2.如权利要求1所述的自平衡移动转运平台，其特征在于，所述中部约束支链包括中间缸体和中间连杆，所述中间缸体固定在所述下平台的上表面中心位置处，所述中间连杆的一端与所述中间缸体间隙配合，其另一端经中间球副与所述上平台的下表面中间位置相连接。

3.如权利要求2所述的自平衡移动转运平台，其特征在于，所述驱动支链包括伺服电推杆、虎克铰和连杆，所述伺服电推杆经虎克铰对称设置在所述下平台的上表面前后左右边界中点，所述连杆的一端与所述伺服电推杆相配合，其另一端经球副与所述上平台的下表面前后左右边界中心点相连接。

4.如权利要求1所述的自平衡移动转运平台，其特征在于，所述行走装置包括电源、平动电机、小同步带轮、大同步带轮、履带、主动轮、诱导轮、负重轮和拖带轮，所述平动电机对称设置在所述下平台的下表面左右两侧，所述平动电机的一端与所述电源相连接，其另一端与所述小同步带轮相连接，所述小同步带轮经同步带与所述大同步带轮相连接，且所述小同步带轮与所述主动轮相连接，所述大同步带轮与所述诱导轮相连接，所述下平台左侧或右侧的主动轮、诱导轮、负重轮和拖带轮通过履带相连接。

5.如权利要求4所述的自平衡移动转运平台，其特征在于，所述主动轮和诱导轮之间还设有履带调整器。