CN110406678A - 爆破飞行机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种爆破飞行机器人，包括机器人本体、搭载于机器人本体上且用于竖直向下远程爆破爆炸物的远程爆破装置、用于获取底面图像信息的图像获取装置以及用于与底面指挥中心无线通讯连接的通讯模块。地面指挥中心的工作人员通过通讯模块控制机器人动作以飞行至爆炸物的上方，通过图像获取模块获得爆炸物的位置，通过远程爆破装置远程爆破爆炸物，从而使机器人的爆破过程不受地面地形限制，进而为操作人员操作机器人进行移动和排爆带来方便。
Description
技术领域
本发明涉及消防机器人的技术领域，尤其是涉及一种爆破飞行机器人。
背景技术
在爆破或排爆的过程中，为了降低爆炸物伤害人员的可能，这个过程一般是借助智能机械设备实现的，操作人员远程操控智能机械设备进行爆破或排爆过程，这种智能机械设备一般称为爆破机器人。
由于地面地形的限制，机器人的移动和爆破过程会存在诸多不便，故如何使机器人的移动和爆破过程不受地面地形限制，从而为操作人员操作机器人进行移动和排爆带来方便是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种爆破飞行机器人，其优点在于其能够从空中进行爆破，从而使机器人的爆破过程不受地面地形限制，进而为操作人员操作机器人进行移动和排爆带来方便。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种爆破飞行机器人，包括机器人本体、搭载于机器人本体上且用于竖直向下远程爆破爆炸物的远程爆破装置、用于获取底面图像信息的图像获取装置以及用于与底面指挥中心无线通讯连接的通讯模块。
通过采用上述技术方案，地面指挥中心的工作人员通过通讯模块控制机器人动作以飞行至爆炸物的上方，通过图像获取模块获得爆炸物的位置，通过远程爆破装置远程爆破爆炸物，从而使机器人的爆破过程不受地面地形限制，进而为操作人员操作机器人进行移动和排爆带来方便。
本发明进一步设置为：所述机器人还包括用于调节远程爆破装置的发射角度以保持发射角度竖直向下的角度调节装置以及用于计算机器人重心以保持机器人动作过程中重心不变的重心计算模块。
通过采用上述技术方案，由于远程爆破装置的发射方向是竖直向下的，故在爆破过程中需要机器人移动至爆炸物正上方以竖直向下爆破爆炸物，而在机器人水平移动过程中，机器人本体是倾斜的，故远程爆破装置的爆破方向难以保持竖直，角度调节装置的作用就是在机器人本体倾斜的情况下保持远程爆破装置的爆破方向也是竖直向下的，从而使机器人在水平移动过程中也能够竖直向下进行爆破；由于角度调节装置的动作会改变远程爆破装置相对机器人本体的位置，故会改变机器人的重心，重心计算模块的作用是在机器人动作过程中计算机器人如何动作使机器人重心不变，以免机器人动作过程中重心失衡。
本发明进一步设置为：所述机器人本体上设置有供远程爆破装置竖直穿过的让位孔，所述角度调节装置包括两组分别位于机器人本体上下两侧的两组电动伸缩杆，每组电动伸缩杆包括圆对称分布于远程爆破装置外侧的三个电动伸缩杆，所述电动伸缩杆两端分别与远程爆破装置和机器人本体球铰接。
通过采用上述技术方案，通过控制电动伸缩杆的伸缩能够调节接远程爆破装置与该电动伸缩杆连接点至机器人本体的距离，通过六个电动伸缩杆的配合能够调节远程爆破装置的爆破方向，结构简单，设置方便。
本发明进一步设置为：所述远程爆破装置设置包括穿甲弹发射器以及与其适配的穿甲弹。
通过采用上述技术方案，使用穿甲弹发射器发射穿甲弹远程爆破爆炸物，发射距离较远，穿透力较高，爆破效率较高。
本发明进一步设置为：所述图像获取模块设置为固定在远程爆破装置外侧且摄制方向与远程爆破装置爆破方向平行的摄像头。
通过采用上述技术方案，图像获取模块设置为摄像头且固定在远程爆破装置外侧，则在角度调节装置调节远程爆破装置的角度时，摄像头的摄制方向也跟随远程爆破装置动作，以保持摄像头的摄制方向也总是竖直向下的，从而在调节远程爆破装置的爆破方向时使爆炸物在获取的图像内是相对静止的，从而方便了操作人员锁定爆炸物，进而方便了爆破过程。
本发明进一步设置为：所述远程爆破装置外侧设置有用于测定远程爆破装置沿发射方向至爆炸物的距离的测距模块。
通过采用上述技术方案，通过测距模块测得远程爆破装置沿发射方向至爆炸物的距离，结合爆炸物的有效射程，能够判断远程爆破装置能否成功爆破爆炸物。
本发明进一步设置为：所述测距模块包括光测距模块以及超声测距模块。
通过采用上述技术方案，通过激光测距模块和超声测距模块的配合，能够较为准确的测定远程爆破装置沿爆破方向至爆炸物的距离。
本发明进一步设置为：所述机器人还包括用于跟随移动的爆炸物移同步移动的轨迹跟随模块。
通过采用上述技术方案，轨迹跟随模块使机器人能够自动跟随移动的爆炸物同步移动，从而使指挥人员无需同时控制机器人移动和进行爆破，降低了爆破的操作难度，同时，机器人与爆炸物同步移动是机器人和爆炸物相对静止，有利于指挥人员锁定爆炸物，进一步方便了爆破过程。
本发明进一步设置为：所述机器人还包括用于维持原有的速度方向且提供正向于原有速度方向的最大加速度的线性逃离模块。
通过采用上述技术方案，在机器人进行爆破过程之后，需要尽快逃离爆炸物的爆破区域，轨迹跟随模块启动后，机器人自动跟随爆炸物移动，在进行爆破之后机器人维持原有速度方向且沿该速度方向加速逃离，有利于机器人逃离爆炸区域，降低机器人受到爆炸冲击的可能，同时省去了指挥人员操作的步骤，方便了操作。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.通过飞行机器人搭载远程爆破装置，使爆破过程不受地面地形限制；
2.通过角度调节装置保持远程爆破装置竖直，通过重心计算模块保持机器人动作过程中重心不变，从而使机器人能够在平移动作中进行竖直向下的爆破；
3.轨迹跟随模块使机器人能够自动跟随移动爆炸物同步移动，从而方便了指挥人员操作爆破的过程。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明另一视角的结构示意图；
图3是本发明的系统结构示意图。
图中，1、机器人本体；2、远程爆破装置；3、角度调节装置；31、电动伸缩杆；4、图像获取模块；5、测距模块；51、激光测距模块；52、超声测距模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1和图3，一种爆破飞行机器人，包括中央处理器以及耦接中央处理器的通讯模块，中央处理器通过通讯模块与地面指挥中心无线通讯连接，地面指挥中心通过通讯模块能够操控机器人动作和获得机器人获得的所有信息。
参照图2和图3，该机器人包括用于远程爆破爆炸物的远程爆破装置2、用于调节远程爆破装置2发射角度的角度调节装置3、用于测定机器人到爆炸物距离的测距模块5以及用于获取地面机器人所在位置地面图像信息的图像获取模块4。
远程爆破装置2包括穿甲弹发射器以及与其适配的穿甲弹，机器人本体1上设置有竖直贯穿机器人本体1且用于容纳远程爆破装置2的让位孔，穿甲弹发射器的炮管由上至下穿过让位孔且敞口朝下设置，穿甲弹置于炮管内，穿甲弹的发射由起爆器驱动，起爆器耦接且受控于中央处理器，通过中央处理器能够驱动穿甲弹发射器向下竖直发射穿甲弹从而达到从高空远程销毁爆炸物的目的。
角度调节装置3设置为六个电动伸缩杆31，六个电动伸缩杆31分为分别位于机器人本体1上下两侧的两组，每组电动伸缩杆31有三个，同组电动伸缩杆31的长度方向所在直线位于同一平面上且相邻两个电动伸缩杆31的长度方向夹角为一百二十度，每个电动伸缩杆31均有一端与机器人本体1球铰接、一端与穿甲弹发射器的炮管外侧球铰接，六个电动伸缩杆31均耦接且受控于控制中心，通过调节六个电动伸缩杆31能够调节穿甲弹发射器炮管的角度，从而在机器人本体1倾斜时使穿甲弹发射器的炮管总是竖直向下的。
图像获取模块4设置为耦接中央处理器的摄像头，摄像头设置在穿甲弹发射器炮管的外侧且其摄制方向与穿甲弹发射器炮管的敞口方向相同，通过摄像头能够获得机器人下方的图像信息，有利于操作人员观察和操作机器人动作。
测距模块5包括激光测距模块51以及超声测距模块52，激光测距模块51和超声测距模块52的测量方向均与穿甲弹发射器的炮管朝向相同，且激光测距模块51、超声测距模块52与图像获取模块4圆对称分布于穿甲弹发射器炮管外侧。激光测距模块51和超声测距模块52均能够测得穿甲弹发射器敞口至地面爆炸物的距离，且通过两种测距方式使测得距离的精度较高。
由于测距模块5和图像获取模块4均位于穿甲弹发射器的炮管上，故在通过角度调节装置3调节穿甲弹发射器的炮管的敞口朝向时，测距模块5的测距方向和图像获取模块4的摄制方向均会跟随穿甲弹发射器的炮管动作，从而避免了炮管角度调节时爆炸物在获取的图像信息内动作以及测距模块5的测距方向偏离穿甲弹发射器的发射方向，影响爆破过程。
中央处理器内集成设置有重心计算模块，重心计算模块内记录有机器人上各部分的质量信息并通过计算获得机器人的重心线，通过对机器人各部分装置的排布使机器人的重心线与穿甲弹发射器的轴线重合，且在机器人本体1作出倾斜动作时，中央处理器驱动角度调节装置3动作以保持穿甲弹发射器炮管的竖直状态，在中央处理器驱动角度调节装置3动作的过程中重心计算模块仍会工作以使机器人本体1倾斜后穿甲弹发射器炮管竖直且机器人的重心线仍与穿甲弹发射器炮管的轴线重合。中央处理器使机器人在作出各种飞行动作时穿甲弹发射器均是竖直向下的，且机器人本体1的重心线保持与穿甲弹发射器的炮管轴线重合，使机器人能够在各种动作过程中进行竖直向下发射穿甲弹发射器的发射药筒且降低了在穿甲弹发射器动作过程中机器人重心失衡的可能。
中央处理器内还集成设置有用于跟随爆炸物动作的轨迹跟随模块和用于在爆破完成后快速脱离爆炸区域的线性逃离模块。
由于爆炸物可能是处于移动状态的，故机器人单纯的平飞悬浮与爆炸物上方进行竖直爆破是无法满足移动爆炸物的爆破需要的，而地面指挥中心的指挥人员同时操作机器人跟随爆炸物动作和进行爆破过程是比较困难的，轨迹跟随模块的设置能够使机器人自动跟随爆炸物同步运动，从而使指挥人员只需操作爆破过程即可。轨迹跟随模块获取爆炸物的移动轨迹是通过图像获取模块4获取的图像信息得到的。
可以理解的，轨迹跟随模块的跟随动作只适用于匀速线性运动的爆炸物。
线性逃离模块具体来说就是在机器人完成爆破过程后自动逃离爆炸区域。在机器人跟随爆炸物同步运动时，当指挥人员发射出穿甲弹发射器的穿甲弹后，为了使机器人本体1尽快逃离爆炸区域，机器人本体1自动动作，维持发射出穿甲弹发射器的发射穿甲弹时的速度方向并沿该速度方向提供机器人保持悬空所能达到的最大加速度，以加速直线运动逃离爆破现场，以使机器人尽可能的远离爆炸物爆炸区域，降低爆炸物爆炸对机器人的影响。
具体工作过程中：指挥人员操作机器人动作以飞行至爆炸物所在的区域附近，通过图像获取模块4获取的图像信息确定爆炸物的位置；若爆炸物处于静止状态，则操控机器人悬停在爆炸物上方，竖直向下发射穿甲弹发射器的穿甲弹以对爆炸物进行爆破，在发射出穿甲弹后指挥人员操作机器人动作逃离爆炸区域，通过测距模块5能够判断穿甲弹发射器的射程是否满足爆破需要；若爆炸物处于移动状态，则机器人会通过轨迹跟随模块自动跟随爆炸物同步移动，并且图像获取模块4获取图像的方向总是竖直向下的，故在指挥人员获取的图像中移动的爆炸物是相对静止的，故方便了指挥人员操作爆破过程，在机器人发射出穿甲弹发射器的穿甲弹后，线性逃离模块使机器人维持原有的速度方向并沿该速度方向提供最大功率的加速度，以使机器人能够尽快逃离爆炸区域，降低机器人受到爆炸物冲击的可能。
在机器人的动作过程中，由于重心计算模块和角度调节装置3的配合，使穿甲弹发射器的炮管总是竖直向下的且机器人的重心线总与穿甲弹发射器炮管的轴线重合，既使机器人的飞行平稳，又能够为爆破过程提供方便。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种爆破飞行机器人，其特征在于：包括机器人本体(1)、搭载于机器人本体(1)上且用于竖直向下远程爆破爆炸物的远程爆破装置(2)、用于获取底面图像信息的图像获取装置以及用于与地面指挥中心无线通讯连接的通讯模块。
2.根据权利要求1所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述机器人还包括用于调节远程爆破装置(2)的发射角度以保持发射角度竖直向下的角度调节装置(3)以及用于计算机器人重心以保持机器人动作过程中重心不变的重心计算模块。
3.根据权利要求2所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述机器人本体(1)上设置有供远程爆破装置(2)竖直穿过的让位孔，所述角度调节装置(3)包括两组分别位于机器人本体(1)上下两侧的两组电动伸缩杆(31)，每组电动伸缩杆(31)包括圆对称分布于远程爆破装置(2)外侧的三个电动伸缩杆(31)，所述电动伸缩杆(31)两端分别与远程爆破装置(2)和机器人本体(1)球铰接。
4.根据权利要求1所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述远程爆破装置(2) 包括穿甲弹发射器以及与其适配的穿甲弹。
5.根据权利要求2所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述图像获取模块(4)设置为固定在远程爆破装置(2)外侧且摄制方向与远程爆破装置(2)爆破方向平行的摄像头。
6.根据权利要求2所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述远程爆破装置(2)外侧设置有用于测定远程爆破装置(2)沿发射方向至爆炸物的距离的测距模块(5)。
7.根据权利要求6所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述测距模块(5)包括激光测距模块(51)以及超声测距模块(52)。
8.根据权利要求2所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述机器人还包括用于跟随移动的爆炸物移同步移动的轨迹跟随模块。
9.根据权利要求8所述的爆破飞行机器人，其特征在于：所述机器人还包括用于维持原有的速度方向且提供正向于原有速度方向的最大加速度的线性逃离模块。
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