CN110253589A - 一种横渡救援机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种横渡救援机器人，其包括机载端和遥控端，机载端包括有机载端壳体，机载端壳体设置为半圆形状，机载端壳体内部设置有吊升组件、限位组件、控制组件及电池组，吊升组件位于机载端壳体的中部，吊升组件包括有横向设置的吊升电机，吊升电机的左右两端均连接有减速机构，吊升电机的下部设置有救援绳卷；救援绳卷的下方左侧设置有减震组件、下方右侧设置有限位组件；机载端壳体的顶部间隔设置有两个滑轮，滑轮的外部设置有上壳体，滑轮的内部设置有控制滑轮转动的槽轮电机，滑轮上设置有电子刹车。本发明目的在灾害发生后的极端恶劣环境下对被困人员及物资进行救援，具有功能多样化、操作简单化、设备轻小型化以及高可靠性等特点。

Description

一种横渡救援机器人

技术领域

本发明涉及消防救援器具技术领域，具体为一种横渡救援机器人。

背景技术

我国是个自然灾害严重、重大突发事件频发的国家,每年因此死亡约20万人,经济损失约占我国GDP总量的6%。特别是地震灾害，更是严重威胁我国人民群众生命财产安全的一大因素。2008年5月我国四川省汶川县发生里氏8.0级强烈地震,最大烈度为11度,超过10万平方公里的国土遭受严重破坏,震灾波及大半个中国。震灾造成69000余人死亡,37万余人受伤,17000余人失踪,紧急转移安置1500万余人,累计受灾人数4500万余人；2010年4月青海省玉树县发生7.1级地震，震源深度33千米。此次震造成2220人死亡，12135人受伤，70人失踪，十万人需要安置。由于地震的破坏性和难以准确预报性，世界各国在对地震预测技术的不断开发和强化的基础上，重点紧抓“事后处理”，即第一时间内的应急救援建设，其中，强化以公安消防部队为主体的应急救援力量建设更是目前我国应对地震灾害的重点课题。

如今的消防一方面是救援现场信息和救援速度，另一方面国家应急管理部成立改制需要职业消防兵使用高精尖消防装备来救援，因此更加注重消防员的安全保障。在这样的背景下，消防机器人逐渐成为消防领域的发展方向之一。消防机器人融合了众多先进技术，不仅能帮助获取火区的各项信息，更能协助甚至代替消防员进入危险区域进行信息获取、生命探测、救援等作业，有效保障消防员的生命安全。在国家的支持以及各行业多年技术积累的推动下，我国消防机器人行业能否抓住机遇，突破研发与应用难题，是我国消防特种机器人产业发展的关键。

国内消防机器人起步较晚，且多为传统机械类、消防设备类公司从事这方面的研发工作，更多地着重在消防机器人上实现现有消防类功能，对于消防机器人的感觉、智能化等方面有着研发乏力的共性。

当前形势下制约消防地震应急救援发展的因素中，消防应急救援人员及器材，易造成“资源短缺”的客观制约。近年来灾害的频繁发生让我们看到了消防救援人员数量上的缺少和专业素质的低下，掌握高科技救援工具的人员更加少。救援现场我们看到更多的是广大的其他官兵。有丰富的救援经验或者有专业的救援技术的人员，对于灾害发生后的救援工作至关重要，而消防官兵具有这样的条件和可能；同时，应急救援需要的特种器材装备类型多样、技术要求高、购置价格昂贵，由于受经费、技术等方面的限制，有的基层消防部队不可能按需求配齐买全，只能配备一些常用的抢险救援器材。在应急救援中，对于一般的灾害事故处置所需的器材装备还能应付，当遇到一些特殊事故、特殊物品的灾害事故时，由于缺乏特种器材装备，就显得束手无策，力不从心。尤其是地震发生后的废墟结构极不稳定，其中救援人员面临很多危险，同时，大型机器设备很难穿越废墟，无法有效施救。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种横渡救援机器人。

本发明的技术方案是提供一种横渡救援机器人，其包括机载端和遥控端，其特征在于：所述机载端包括有机载端壳体，所述机载端壳体设置为半圆形状，所述机载端壳体内部设置有吊升组件、限位组件、控制组件及电池组，所述吊升组件位于所述机载端壳体的中部，所述吊升组件包括有横向设置的吊升电机，所述吊升电机的左右两端均连接有减速机构，所述吊升电机的下部设置有救援绳卷，所述救援绳卷包括有辊轴，所述辊轴上套接有辊筒，所述辊筒上缠绕有救援绳；所述救援绳卷的下方左侧设置有减震组件、下方右侧设置有所述限位组件，所述机载端壳体的底部于所述减震组件和所述限位组件之间开设有开口；所述机载端壳体的顶部间隔设置有两个滑轮，所述滑轮的外部设置有上壳体，所述滑轮的内部设置有控制所述滑轮转动的槽轮电机，所述滑轮上设置有电子刹车；

所述遥控端包括有遥控端壳体，所述遥控端壳体内设置有遥控端核心主板、ARM遥控芯片、双天线通信接收组件，所述遥控端壳体表面设置有高清显示屏、状态信息显示屏、吊升摇杆、前进摇杆，所述遥控端壳体顶部设置有天线接收器。

进一步的，所述吊升电机的两端均垂直设置有支撑板，所述吊升电机的左右两轴通过轴承连接于所述支撑板上。

进一步的，所述减速机构均包括有相互啮合的上齿轮、中齿轮和下齿轮，所述上齿轮同轴连接于所述吊升电机，所述中齿轮连接于所述支撑板上，所述下齿轮同轴连接于所述辊轴。

进一步的，所述减震组件包括有支撑杆，所述支撑杆通过一旋转连接器连接于所述机载端壳体内斜侧，所述支撑杆的前端连接有支撑环，所述支撑杆上套接有一固定扣，所述支撑杆的下部设置有一减震器，所述减震器的顶端连接所述固定扣。

进一步的，所述减震器包括有一减震筒、所述减震筒内设置有高压弹簧，所述高压弹簧的顶部延伸于所述减震筒且连接所述固定扣。

进一步的，所述限位组件包括有一限位块，所述限位块的一端设置有一限位条，所述限位条上开设有限位孔，所述限位孔用于救援绳的穿过，所述限位块的左侧设置有一固定板，所述固定板上嵌设有驱动马达，所述驱动马达的右端连接有一伸缩杆，所述伸缩杆的前端设置有一套杆，所述套杆能够套接于所述限位条上且能够在限位条上往复滑动。

进一步的，所述控制组件包括有机载端核心主板、ARM主控芯片、双天线无线通信组件、爆闪指示灯、照明指示灯、摄像头、温度监测仪；所述机载端核心主板位于所述吊升组件的左侧，所述ARM主控芯片设置于所述机载端核心主板上，所述双天线无线通信组件设置于所述机载端核心主板上部，所述爆闪指示灯包括有两个且分别位于所述机载端壳体两侧中部；所述摄像头包括有两个且分别位于所述机载端壳体两侧斜下方；所述照明指示灯设置有两个且分别位于所述开口的左右两侧。

进一步的，所述高清显示屏位于所述遥控端壳体表面中部，高清显示屏的下部设置有所述状态信息显示屏，所述状态信息显示屏的左右两端分别设置有所述吊升摇杆和所述前进摇杆。

进一步的，所述遥控端壳体表面还设置有视频按钮、爆闪按钮、音频按钮及避障按钮。

本发明的有益效果是：本发明的一种横渡救援机器人设置有相互配合的机载端和遥控端，通过遥控端遥控机载端的操作，机载端内设置有吊升组件、减速机构、减震组件、限位组件和控制组件用于实现机载端的前后快速运动、上下吊升操作、避障、报警、语音互传、高清视频传输等功能；本发明设置的双天线无线通信组件通过2.4G与5.8G无线控制技术，实现遥控端与机载端数据、语音及高清图像实时传输，通过遥控端对机载端进行远距离实时操控，目的在灾害发生后的极端恶劣环境下对被困人员及物资进行救援，具有功能多样化、操作简单化、设备轻小型化以及高可靠性等特点。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的一种横渡救援机器人的机载端结构示意图；

图2是本发明的一种横渡救援机器人的遥控端结构示意图；

图3是本发明的一种横渡救援机器人的机载端系统框图；

图4是本发明的一种横渡救援机器人的遥控端系统框图。

附图标记：机载端壳体1，电池组11，开口12，滑轮13，上壳体14，槽轮电机15，吊升电机2，救援绳卷21，辊轴22，辊筒23，救援绳24，支撑板25，上齿轮3，中齿轮31，下齿轮32，支撑杆4，旋转连接器41，支撑环42，固定扣43，减震器，减震筒44，高压弹簧45，限位块5，限位条51，限位孔52，固定板53，驱动马达54，伸缩杆55，套杆56，机载端核心主板6，ARM主控芯片61，双天线无线通信组件62，爆闪指示灯63，照明指示灯64，摄像头65，温度监测仪66，遥控端壳体7，遥控端核心主板，ARM遥控芯片72，高清显示屏74，状态信息显示屏75，吊升摇杆76，前进摇杆77，天线接收器8，视频按钮81，爆闪按钮82，音频按钮83，避障按钮84。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，如有术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的一种横渡救援机器人。

如图1至图4所示，本发明的一种横渡救援机器人，其包括机载端和遥控端，所述机载端包括有机载端壳体1，所述机载端壳体1设置为半圆形状下部无棱角，防止作业人员意外受伤，所述机载端壳体1内部设置有吊升组件、限位组件、控制组件及电池组11，所述吊升组件位于所述机载端壳体1的中部，所述吊升组件包括有横向设置的吊升电机2，所述吊升电机2的左右两端均连接有减速机构用于救援绳24的慢速均匀收放，所述吊升电机2的下部设置有救援绳卷21，所述救援绳卷21包括有辊轴22，所述辊轴22上套接有辊筒23，所述辊筒23上缠绕有救援绳24；救援吊升操作，最大承载300公斤；所述救援绳卷21的下方左侧设置有减震组件、下方右侧设置有所述限位组件，减震组件在救援绳24下放的时候减小下放时的振动，增加了平稳性；当需要停止下放的时候，限位组件固定救援绳24位置，同时吊升电机2停止工作，双保险保证救援绳24的下放；所述机载端壳体1的底部于所述减震组件和所述限位组件之间开设有开口12用于救援绳24下放的出口；所述机载端壳体1的顶部间隔设置有两个滑轮13，所述滑轮13的外部设置有上壳体14，所述滑轮13的内部设置有控制所述滑轮13转动的槽轮电机15，所述滑轮13上设置有电子刹车；滑轮13沿绳索前后运动，行进速度1.5m/s，同时拥有避障、电子刹车功能，限位组件具有机械急停功能，可实现任意位置空中悬停。

本发明一个较佳实施例中，所述吊升电机2的两端均垂直设置有支撑板25，所述吊升电机2的左右两轴通过轴承连接于所述支撑板25上，辊轴22的两端也通过轴承连接于支撑板25上。

本发明一个较佳实施例中，所述减速机构均包括有相互啮合的上齿轮3、中齿轮31和下齿轮32，所述上齿轮3同轴连接于所述吊升电机2，所述中齿轮31连接于所述支撑板25上，所述下齿轮32同轴连接于所述辊轴22。上齿轮3的直径大于中齿轮31，中齿轮31的直径大于下齿轮32，通过上齿轮3、中齿轮31和下齿轮32的啮合传动来实现救援绳24的减速放卷。

本发明一个较佳实施例中，所述减震组件包括有支撑杆4，所述支撑杆4通过一旋转连接器41连接于所述机载端壳体1内斜侧，所述支撑杆4的前端连接有支撑环42，救援绳24穿设到支撑环42内进行下放，所述支撑杆4上套接有一固定扣43，所述支撑杆4的下部设置有一减震器，所述减震器的顶端连接所述固定扣43；所述减震器包括有一减震筒44、所述减震筒44内设置有高压弹簧45，所述高压弹簧45的顶部延伸于所述减震筒44且连接所述固定扣43。当救援绳24下放而受到压力之后，支撑环42带动支撑杆4下压，使得支撑杆4下方的高压弹簧45受压而下压，从而使救援绳24的下放具有缓冲作用，减小救援绳24下放的振动。

本发明一个较佳实施例中，所述限位组件包括有一限位块5，所述限位块5的一端设置有一限位条51，所述限位条51上开设有限位孔52，所述限位孔52用于救援绳24的穿过，所述限位块5的左侧设置有一固定板53，所述固定板53上嵌设有驱动马达54，所述驱动马达54的右端连接有一伸缩杆55，所述伸缩杆55的前端设置有一套杆56，所述套杆56能够套接于所述限位条51上且能够在限位条51上往复滑动。当救援绳24需要停止下放或者上移后，吊升电机2停止工作，同时驱动马达54工作带动伸缩杆55向右移动，伸缩杆55前端的套杆56右移卡紧限位孔52内的救援绳24，使得救援绳24固定，双保险保证救援绳24的安全停止。

本发明一个较佳实施例中，所述控制组件包括有机载端核心主板6、ARM主控芯片61、双天线无线通信组件62、爆闪指示灯63、照明指示灯64、摄像头65、温度监测仪66；所述机载端核心主板6位于所述吊升组件的左侧，所述ARM主控芯片61设置于所述机载端核心主板6上，所述双天线无线通信组件62设置于所述机载端核心主板6上部，所述摄像头65包括有两个且分别位于所述机载端壳体1两侧斜下方；所述爆闪指示灯63包括有两个且分别位于所述机载端壳体1两侧中部；所述照明指示灯64设置有两个且分别位于所述开口12的左右两侧，可实现摄像照相、报警指示、照明指示功能。

本发明的遥控端包括有遥控端壳体7，所述遥控端壳体7内设置有遥控端核心主板、ARM遥控芯片、双天线通信接收组件，所述遥控端壳体7表面设置有高清显示屏74、状态信息显示屏75、吊升摇杆76、前进摇杆77，所述遥控端壳体7顶部设置有天线接收器8。

本发明一个较佳实施例中，所述高清显示屏74位于所述遥控端壳体7表面中部，高清显示屏74的下部设置有所述状态信息显示屏75，所述状态信息显示屏75的左右两端分别设置有所述吊升摇杆76和所述前进摇杆77；遥控端可实时显示机载端与本地各种参数信息。

本发明一个较佳实施例中，所述遥控端壳体7表面还设置有视频按钮81、爆闪按钮82、音频按钮83及避障按钮84。

本发明的双天线通信接收组件和双天线通信接收组件配合使用，能够实现200米双天线稳定传输，传输内容包含数据、双向语音以及视频，同时实现音视频存储。消防救援现场通常要使用350MHz-400MHz， 800MHz-900MHz对讲机，3G、4G音视频图传系统，微波天线，卫星图传系统，手机等，这些频段应尽量避开较大范围为准，本发明无线通信采用2.4G与5.8G传输，使传输更加稳定、可靠。该方案较市面上三天线无线操控系统更加集成，较单兵系统所用的单天线系统性价比更高。且市面上采购不到同时满足数据、双向音视频及全双工数据传输的集成模块。

本发明通过合理布局与原理优化，遥控端核心主板采用异形设计，避免了外围开关及指示灯等部件与核心主板有线连接，提高了系统抗感染能力，简化了安装工艺；机器人系统通过接收遥控端无线操控指令，可在绳索上实现前后快速运动、上下吊升操作、避障、报警、语音互传、高清视频传输等功能，系统集成度及轻小型化程度高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种横渡救援机器人，其包括机载端和遥控端，其特征在于：所述机载端包括有机载端壳体，所述机载端壳体设置为半圆形状，所述机载端壳体内部设置有吊升组件、限位组件、控制组件及电池组，所述吊升组件位于所述机载端壳体的中部，所述吊升组件包括有横向设置的吊升电机，所述吊升电机的左右两端均连接有减速机构，所述吊升电机的下部设置有救援绳卷，所述救援绳卷包括有辊轴，所述辊轴上套接有辊筒，所述辊筒上缠绕有救援绳；所述救援绳卷的下方左侧设置有减震组件、下方右侧设置有所述限位组件，所述机载端壳体的底部于所述减震组件和所述限位组件之间开设有开口；所述机载端壳体的顶部间隔设置有两个滑轮，所述滑轮的外部设置有上壳体，所述滑轮的内部设置有控制所述滑轮转动的槽轮电机，所述滑轮上设置有电子刹车；

所述遥控端包括有遥控端壳体，所述遥控端壳体内设置有遥控端核心主板、ARM遥控芯片、双天线通信接收组件，所述遥控端壳体表面设置有高清显示屏、状态信息显示屏、吊升摇杆、前进摇杆，所述遥控端壳体顶部设置有天线接收器。

2.根据权利要求1所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述吊升电机的两端均垂直设置有支撑板，所述吊升电机的左右两轴通过轴承连接于所述支撑板上。

3.根据权利要求2所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述减速机构均包括有相互啮合的上齿轮、中齿轮和下齿轮，所述上齿轮同轴连接于所述吊升电机，所述中齿轮连接于所述支撑板上，所述下齿轮同轴连接于所述辊轴。

4.根据权利要求1所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述减震组件包括有支撑杆，所述支撑杆通过一旋转连接器连接于所述机载端壳体内斜侧，所述支撑杆的前端连接有支撑环，所述支撑杆上套接有一固定扣，所述支撑杆的下部设置有一减震器，所述减震器的顶端连接所述固定扣。

5.根据权利要求4所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述减震器包括有一减震筒、所述减震筒内设置有高压弹簧，所述高压弹簧的顶部延伸于所述减震筒且连接所述固定扣。

6.根据权利要求1所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述限位组件包括有一限位块，所述限位块的一端设置有一限位条，所述限位条上开设有限位孔，所述限位孔用于救援绳的穿过，所述限位块的左侧设置有一固定板，所述固定板上嵌设有驱动马达，所述驱动马达的右端连接有一伸缩杆，所述伸缩杆的前端设置有一套杆，所述套杆能够套接于所述限位条上且能够在限位条上往复滑动。

7.根据权利要求1所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述控制组件包括有机载端核心主板、ARM主控芯片、双天线无线通信组件、爆闪指示灯、照明指示灯、摄像头、温度监测仪；所述机载端核心主板位于所述吊升组件的左侧，所述ARM主控芯片设置于所述机载端核心主板上，所述双天线无线通信组件设置于所述机载端核心主板上部，所述爆闪指示灯包括有两个且分别位于所述机载端壳体两侧中部；所述摄像头包括有两个且分别位于所述机载端壳体两侧斜下方；所述照明指示灯设置有两个且分别位于所述开口的左右两侧。

8.根据权利要求1所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述高清显示屏位于所述遥控端壳体表面中部，高清显示屏的下部设置有所述状态信息显示屏，所述状态信息显示屏的左右两端分别设置有所述吊升摇杆和所述前进摇杆。

9.根据权利要求1所述的一种横渡救援机器人，其特征在于：所述遥控端壳体表面还设置有视频按钮、爆闪按钮、音频按钮及避障按钮。