CN110370300A - 一种基于电磁弹射的投掷救援机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，由支架、皮带、上层直流电机、电解电容、线圈、铁芯、图像识别摄像头组模块、上层主控PCB板、驱动电机、底盘直流电机、轮胎、激光模块、工控电脑、STM32主控板、锂电池、走线孔、手柄、按钮组、传感器组模块、六个上层螺母、六个下层螺母和六根连杆构成。该投掷救援机器人具有制作成本低、操作方便、功能稳定、抗干扰性强，电磁弹射投掷的精准度高等特点。此外，还具有安全性高，在一些危险地带可以由机器代替人工进行救援。智能化程度高，在一些固定地点，可以通过摄像头组与传感器进行自主导航救援。而且，各个模块集成度高，方便更换拔插。
Description
技术领域
本发明涉及生活救援安全设备领域，特别涉及一种基于电磁弹射的投掷救援机器人。
背景技术
目前，生活中发生一些灾害的情况还是很多的，无论是消防灭火、化工工厂爆炸、深水区溺水，都需要精确投掷一些救援物品，例如“投掷式逃生瓶”、“投掷式水上救生器”等。现状往往是等待人工救援，而人工投掷缺乏精准度，缺乏及时性，在一些危险区域也无法靠近。
本发明的方案便是针对上述问题对现有救援方式进行的改进。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，克服了现今人工投掷救援的不精确、危险地带靠近时安全性不足、突发情况救援不及时的缺陷。
为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，包括由支架、皮带、上层直流电机、电解电容、线圈、铁芯和图像识别摄像头组模块，其中：
所述支架设置在机器人上层；
所述上层直流电机设置在所述支架的内侧；
所述皮带套设在所述上层直流电机上；
所述支架通过所述上层直流电机和皮带构成一套可旋转的捡拾装置，用于捡拾需要投掷的物品；
所述电解电容设置在所述支架的旁边；
所述线圈设置在所述支架上；
所述铁芯插在所述线圈内；
所述电解电容和所述线圈及铁芯相连构成一个电磁炮，用于通过电磁弹射的方式将物品投掷出去；
所述图像识别摄像头组模块设置在机器人上层的前端，并位于所述上层直流电机的正前方，用于侦查路况及图像物品识别。
进一步的，还包括上层主控PCB板，所述上层主控PCB板设置在机器人上层左端，并与所述电解电容和上层直流电机电性相连，用于控制所述捡拾装置。
进一步的，还包括驱动电机、底盘直流电机、轮胎、激光模块、工控电脑、STM32主控板和锂电池，其中：
所述底盘直流电机设置在机器人下层的中部；
所述轮胎设置在所述底盘直流电机外侧输出轴上；
所述驱动电机设置在所述轮胎一侧，并与所述底盘直流电机和轮胎相连，用于构成一套可调速的电机轮胎；
所述激光模块位于所述机器人下层的前端，用于扫描探测距离角度；
所述STM32主控板设于所述机器人下层的左端，并与所述上层直流电机、图像识别摄像头组模块、上层主控PCB板、驱动电机、底盘直流电机、激光模块、工控电脑和锂电池电性相连，用于控制所述上层直流电机、图像识别摄像头组模块、上层主控PCB板、驱动电机、底盘直流电机、激光模块、工控电脑和锂电池；
所述工控电脑设置在机器人下层的后端，并与所述STM32主板电性相连，用于对所述STM32主控板发送控制指令；
所述锂电池设置在机器人下层的右端，用于给机器人供电。
优选的，所述驱动电机、底盘直流电机和轮胎的数量均为三个，其中：
三个所述底盘直流电机的输出轴的反向连接线共接于一点，任意两个底盘直流电机之间的夹角角度为120度；
三个所述轮胎中任意相邻的两个所述轮胎之间的夹角角度为60度；
三个所述驱动电机横向设置于对应的所述轮胎的同一侧；
三个所述驱动电机、底盘直流电机和轮胎共同形成一全向底盘。
优选的，所述机器人上层和所述机器人下层的截面均呈正六边形。
进一步的，还包括六个上层螺母、六个下层螺母和六根连杆，其中：
六个所述上层螺母分别开设于所述机器人上层的任意相邻两个邻边衔接处内侧；
六个所述下层螺母分别开设于所述机器人下层的任意相邻两个邻边衔接处内侧；
六根所述连杆分别与六个所述上层螺母和六个所述下层螺母对应连接，用于连接所述机器人上层和机器人下层进而固定整个机器人。
进一步的，还包括走线孔，所述走线孔开设在所述机器人上层，并与所述STM32主控板电性相连，用于连接整个机器人的控制电路。
进一步的，还包括一手柄，所述手柄与所述工控电脑无线连接，用于远程控制机器人。
进一步的，还包括按钮组，所述按钮组设置在机器人侧边挡板上，包括紧急停止按钮、电源按钮、充电按钮和放电弹射按钮，其中：
所述紧急停止按钮，用于控制机器人的紧急制动；
所述电源按钮，用于控制机器人的开关；
所述充电按钮，用于手动控制所述电解电容的充电；
所述放电弹射按钮，用于手动控制电磁炮放电弹射。
进一步的，还包括传感器组模块，所述传感器组模块设置于机器人上层的前端，包括温度传感器、湿度传感器和火焰传感器，分别用于感测周围环境的温度、湿度和火焰的情况。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本发明一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，上层放置机器人的电磁弹射装置(电磁炮)、图像识别摄像头组模块与传感器组模块；下层为全向底盘，三个全向轮搭配三个驱动电机，底盘中心放有一块以STM32为主控的PCB板，板上有各个模块的控制接口，STM32主控板旁边放置搭建上位机所用到的工控主板。该投掷救援机器人具有制作成本低、操作方便、功能稳定、抗干扰性强，电磁弹射投掷的精准度高等特点。此外，还具有安全性高，在一些危险地带可以由机器代替人工进行救援。智能化程度高，在一些固定地点，可以通过摄像头组与传感器进行自主导航救援。而且，各个模块集成度高，方便更换拔插。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，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。附图中：
图1是本发明一种基于电磁弹射的投掷救援机器人的整体结构示意图；
图2是本发明一种基于电磁弹射的投掷救援机器人的上层结构示意图；
图3是本发明一种基于电磁弹射的投掷救援机器人的下层结构示意图；
图4是本发明一种基于电磁弹射的投掷救援机器人的上下层连接结构示意图。
【主要符号说明】
1-支架；
2-皮带；
3-上层直流电机；
4-电解电容；
5-线圈；
6-铁芯；
7-图像识别摄像头组模块；
8-上层主控PCB板；
9-驱动电机；
10-底盘直流电机；
11-轮胎；
12-激光模块；
13-工控电脑；
14-STM32主控板；
15-锂电池；
16-上层螺母；
17-下层螺母；
18-连杆；
19-走线孔；
20-紧急停止按钮；
21-电源按钮；
22-充电按钮；
23-放电弹射按钮。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例公开了一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，包括由支架1、皮带2、上层直流电机3、电解电容4、线圈5、铁芯6和图像识别摄像头组模块7，其中：
所述支架1设置在机器人上层；
所述上层直流电机3设置在所述支架1的内侧；
所述皮带2套设在所述上层直流电机3上；
所述支架1通过所述上层直流电机3和皮带2构成一套可旋转的捡拾装置，用于捡拾需要投掷的物品；
所述电解电容4设置在所述支架1的旁边；
所述线圈5设置在所述支架1上；
所述铁芯6插在所述线圈5内；
所述电解电容4和所述线圈5及铁芯6相连构成一个电磁炮，用于通过电磁弹射的方式将物品投掷出去；
所述图像识别摄像头组模块7设置在机器人上层的前端，并位于所述上层直流电机3的正前方，用于侦查路况及图像物品识别。
进一步参考图1，所述投掷救援机器人还包括按钮组，所述按钮组设置在机器人侧边挡板上，包括紧急停止按钮20、电源按钮21、充电按钮22和放电弹射按钮23，其中：
所述紧急停止按钮20和机器人下层的电源开关相连，用于控制机器人的紧急制动；
所述电源按钮21与机器人下层内的电源相连，用于控制机器人的开关；
所述充电按钮22与机器人下层控制电解电容4的模块相连，用于手动控制所述电解电容4的充电，可以定期检测充电电路是否正常；
所述放电弹射按钮23与控制晶闸管电路相连，用于手动控制电磁炮放电弹射，可以定期检测电磁炮的弹射功能是否正常。
参考图2，基于电磁弹射的投掷救援机器人上层结构，包括六个上层螺母16、上层主控PCB板8、上层直流电机3、线圈5、铁芯6、电解电容4、图像识别摄像头组模块7和走线孔19，所述上层主控PCB板8设置在机器人上层左端，并与所述电解电容4和上层直流电机3电性相连，用于控制所述捡拾装置。所述走线孔19开设在所述机器人上层，并与所述STM32主控板14电性相连，用于连接整个机器人的控制电路。
本实施例中，所述投掷救援机器人还包括传感器组模块(未图示)，所述传感器组模块设置于机器人上层的前端，包括温度传感器、湿度传感器和火焰传感器，分别用于感测周围环境的温度、湿度和火焰的情况。
参考图3，基于电磁弹射的投掷救援机器人下层结构，包括六个下层螺母17、驱动电机9、底盘直流电机10、轮胎11、激光模块12、工控电脑13、STM32主控板14和锂电池15，其中：
所述底盘直流电机10设置在机器人下层的中部；
所述轮胎11设置在所述底盘直流电机10外侧输出轴上；
所述驱动电机9设置在所述轮胎11一侧，并与所述底盘直流电机10和轮胎11相连，用于构成一套可调速的电机轮胎；
所述激光模块12位于所述机器人下层的前端，用于扫描探测距离角度；
所述STM32主控板14设于所述机器人下层的左端，并与所述上层直流电机3、图像识别摄像头组模块7、上层主控PCB板8、驱动电机9、底盘直流电机10、激光模块12、工控电脑13和锂电池15电性相连，用于控制所述上层直流电机3、图像识别摄像头组模块7、上层主控PCB板8、驱动电机9、底盘直流电机10、激光模块12、工控电脑13和锂电池15。本实施例中，所述STM32主控板14采用STM32F103C8T6型微控制器。
所述工控电脑13设置在机器人下层的后端，并与所述STM32主控板14电性相连，用于对所述STM32主控板14发送控制指令；
所述锂电池15设置在机器人下层的右端，用于给机器人供电。本实施例中，所述锂电池15采用24V防爆锂电池。
优选的，所述驱动电机9、底盘直流电机10和轮胎11的数量均为三个，其中：
三个所述底盘直流电机10的输出轴的反向连接线共接于一点，任意两个底盘直流电机10之间的夹角角度为120度。本实施例中，三个底盘直流电机10构成三角形状。
三个所述轮胎11中任意相邻的两个所述轮胎11之间的夹角角度为60度。
三个所述驱动电机9横向设置于对应的所述轮胎11的同一侧。本实施例中，横向设置在所述轮胎11逆时针行驶方向的一侧。
三个所述驱动电机9、底盘直流电机10和轮胎11共同形成一全向底盘。
优选的，所述机器人上层和所述机器人下层的截面均呈正六边形。六个所述上层螺母16分别开设于所述机器人上层的任意相邻两个邻边衔接处内侧；六个所述下层螺母17分别开设于所述机器人下层的任意相邻两个邻边衔接处内侧。本实施例中，每个轮胎11均平行于机器人下层正六边形的间隔边。
参考图4，基于电磁弹射的投掷救援机器人的上下层结构连接图，由一组连杆18(六根连杆18)构成，所述连杆18物理连接上下层结构，固定整个机器人。具体的，六根所述连杆18分别与六个所述上层螺母16和六个所述下层螺母17对应连接，用于连接所述机器人上层和机器人下层进而固定整个机器人。
优选实施例中，所述投掷救援机器人还包括一手柄(未图示)，所述手柄与所述工控电脑13无线连接，用于远程控制机器人。
具体使用方法：
使用时可以选择通过工控电脑13界面切换不同的模式。
模式1：自主导航模式，机器人会根据图像识别摄像头组模块7的反馈数值，通过摄像头自主导航至合适距离后进行救援物品投掷，此模式可根据执行场合进行修改程序。
模式2：遥控模式，操作者通过手柄令机器人上下左右旋转移动，至合适位置便可以按下角度校正和充电弹射按钮进行投掷。
本发明的目的是克服了现今人工投掷救援的不精确、危险地带靠近时安全性不足、突发情况救援不及时的缺陷，提供了一种基于电磁弹射投掷技术，图像识别技术(图像识别摄像头组模块7)，火焰温度湿度传感器技术(传感器组模块)，自主导航和WiFi遥控技术。救援人员可以通过上位机遥控机器人进行危险地带的救援物品投掷；同时，在一些安全地带，机器人可以通过图像识别和传感器结合，进行自主导航和投掷救援物品。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，包括由支架、皮带、上层直流电机、电解电容、线圈、铁芯和图像识别摄像头组模块，其中：
所述支架设置在机器人上层；
所述上层直流电机设置在所述支架的内侧；
所述皮带套设在所述上层直流电机上；
所述支架通过所述上层直流电机和皮带构成一套可旋转的捡拾装置，用于捡拾需要投掷的物品；
所述电解电容设置在所述支架的旁边；
所述线圈设置在所述支架上；
所述铁芯插在所述线圈内；
所述电解电容和所述线圈及铁芯相连构成一个电磁炮，用于通过电磁弹射的方式将物品投掷出去；
所述图像识别摄像头组模块设置在机器人上层的前端，并位于所述上层直流电机的正前方，用于侦查路况及图像物品识别。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，还包括上层主控PCB板，所述上层主控PCB板设置在机器人上层左端，并与所述电解电容和上层直流电机电性相连，用于控制所述捡拾装置。
3.根据权利要求2所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，还包括驱动电机、底盘直流电机、轮胎、激光模块、工控电脑、STM32主控板和锂电池，其中：
所述底盘直流电机设置在机器人下层的中部；
所述轮胎设置在所述底盘直流电机外侧输出轴上；
所述驱动电机设置在所述轮胎一侧，并与所述底盘直流电机和轮胎相连，用于构成一套可调速的电机轮胎；
所述激光模块位于所述机器人下层的前端，用于扫描探测距离角度；
所述STM32主控板设于所述机器人下层的左端，并与所述上层直流电机、图像识别摄像头组模块、上层主控PCB板、驱动电机、底盘直流电机、激光模块、工控电脑和锂电池电性相连，用于控制所述上层直流电机、图像识别摄像头组模块、上层主控PCB板、驱动电机、底盘直流电机、激光模块、工控电脑和锂电池；
所述工控电脑设置在机器人下层的后端，并与所述STM32主板电性相连，用于对所述STM32主控板发送控制指令；
所述锂电池设置在机器人下层的右端，用于给机器人供电。
4.根据权利要求3所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，所述驱动电机、底盘直流电机和轮胎的数量均为三个，其中：
三个所述底盘直流电机的输出轴的反向连接线共接于一点，任意两个底盘直流电机之间的夹角角度为120度；
三个所述轮胎中任意相邻的两个所述轮胎之间的夹角角度为60度；
三个所述驱动电机横向设置于对应的所述轮胎的同一侧；
三个所述驱动电机、底盘直流电机和轮胎共同形成一全向底盘。
5.根据权利要求4所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，所述机器人上层和所述机器人下层的截面均呈正六边形。
6.根据权利要求5所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，还包括六个上层螺母、六个下层螺母和六根连杆，其中：
六个所述上层螺母分别开设于所述机器人上层的任意相邻两个邻边衔接处内侧；
六个所述下层螺母分别开设于所述机器人下层的任意相邻两个邻边衔接处内侧；
六根所述连杆分别与六个所述上层螺母和六个所述下层螺母对应连接，用于连接所述机器人上层和机器人下层进而固定整个机器人。
7.根据权利要求6所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，还包括走线孔，所述走线孔开设在所述机器人上层，并与所述STM32主控板电性相连，用于连接整个机器人的控制电路。
8.根据权利要求7所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，还包括一手柄，所述手柄与所述工控电脑无线连接，用于远程控制机器人。
9.根据权利要求8所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，还包括按钮组，所述按钮组设置在机器人侧边挡板上，包括紧急停止按钮、电源按钮、充电按钮和放电弹射按钮，其中：
所述紧急停止按钮，用于控制机器人的紧急制动；
所述电源按钮，用于控制机器人的开关；
所述充电按钮，用于手动控制所述电解电容的充电；
所述放电弹射按钮，用于手动控制电磁炮放电弹射。
10.根据权利要求1所述的一种基于电磁弹射的投掷救援机器人，其特征在于，还包括传感器组模块，所述传感器组模块设置于机器人上层的前端，包括温度传感器、湿度传感器和火焰传感器，分别用于感测周围环境的温度、湿度和火焰的情况。
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