CN110901859B - 一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人 - Google Patents

一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人 Download PDF

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Abstract

一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，包括中控平台、悬浮支杆、中伸缩杆与救生网架，所述中控平台的侧围与悬浮支杆的顶端相铰连，悬浮支杆的底端与浮筒的顶端相连接，浮筒的底端内设置有螺旋桨，悬浮支杆的中部与侧伸缩杆的顶端相铰连，侧伸缩杆的底端与铰支座的侧围相铰连，铰支座的顶部经中伸缩杆与中控平台的底部相连接，铰支座的侧围与底伸缩杆的顶端相铰连，底伸缩杆的底端与救生网架中的外侧围环相铰连，中控平台、中伸缩杆、铰支座、救生网架由上至下依次设置，且在中控平台上安装有摄像头。本设计不仅搜救效果较好，而且具有航行灵活性高、自动化程度高、适应性强、适合水上快速救援等优点，具有广阔的应用前景。

Description

一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人
技术领域
本发明涉及一种搜救机器人，属于搜救机器技术领域，尤其涉及一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人。
背景技术
我国是一个海洋大国，有着漫长的海岸线及辽阔的海洋经济水域。随着社会发展，不论是海洋运输业还是水上娱乐业都在迅速发展，然而在日益繁荣的同时，水上安全问题也日益突出，为社会稳定和经济发展带来了严重的影响。海上工作人员不断增多，水上游玩的游客也在不断增多，与此同时，海上事故也在增加。当发生海上事故时，落水者如果得不到及时的救援将会导致失去宝贵的生命。
传统的救援方式一般都是人工救援，救援人员会采用海上搜救队的方式，利用船舶和人眼进行搜救，可是水上事故发生的时间、地点、海况等等因素都是不可控的，事故发生经常伴随着恶劣的海况，比如：狂风、大浪等恶劣气象，此时传统方式很难对落水者进行有效的救援。而且，传统方式容易导致落水者漏检，此外，恶劣气象条件下，救援人员也无法通过小艇或船舶靠近落水者，因此很容易错过最佳的救援时间，无法做到快速救援，并且救援人员的生命安全也受到一定的威胁。
为此，急需一种能够快速发现落水人员并对其实施快速、安全、有效的救援，提高落水人员的救援成功率，还能降低救援人员遇害风险的搜救装置。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的搜救效果较差的缺陷与问题，提供一种搜救效果较好的水上可伸缩式三轴智能搜救机器人。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，包括中控平台、悬浮支杆、中伸缩杆与救生网架，所述中控平台的侧围与悬浮支杆的顶端相铰连，悬浮支杆的底端与浮筒的顶端相连接，浮筒的底端内设置有螺旋桨，悬浮支杆的中部与侧伸缩杆的顶端相铰连，侧伸缩杆的底端与铰支座的侧围相铰连，铰支座的顶部经中伸缩杆与中控平台的底部相连接，铰支座的侧围与底伸缩杆的顶端相铰连，底伸缩杆的底端与救生网架中的外侧围环相铰连，中控平台、中伸缩杆、铰支座、救生网架由上至下依次设置，且在中控平台上安装有摄像头。
所述救生网架包括外侧围环、多个内侧围环与多根径向固定筋，所有的内侧围环与外侧围环都同心设置，所有的径向固定筋的内端都在外侧围环的圆心处相交，径向固定筋的外端与外侧围环相连接，径向固定筋的中部与所有的内侧围环相连接。
所述侧伸缩杆的数量为三根，相邻的侧伸缩杆之间的夹角为一百二十度，侧伸缩杆与中伸缩杆之间的夹角为三十度至七十度。
所述侧伸缩杆为二级伸缩结构，所述中伸缩杆为三级伸缩结构，且中伸缩杆的伸缩长度大于等于四十厘米。
所述中伸缩杆完全收缩时，救生网架的底端高于浮筒的底端；所述中伸缩杆完全伸出时，救生网架的底端低于浮筒的底端。
所述底伸缩杆的数量为三根，且沿铰支座的侧围均匀设置。
所述中控平台内设置有控制板与伸缩电机，所述控制板与伸缩电机进行电连接，所述伸缩电机的输出端与中伸缩杆的顶端相连接；
所述控制板经驱动模块与调速电机进行电连接，该调速电机设置于浮筒的内部，调速电机的输出端与螺旋桨相连接。
所述控制板经图像识别模块与摄像头进行电连接。
所述摄像头为防水的球型摄像头。
所述控制板与通讯模块、避障模块、GPS定位模块、锂电池进行电连接，且通讯模块、避障模块、GPS定位模块、锂电池、驱动模块都设置于中控平台的内部。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人中，主要包括中控平台、悬浮支杆、中伸缩杆、侧伸缩杆、铰支座、底伸缩杆与救生网架，应用时，中控平台上装配的摄像头能够采集图像信息以进行落水人员识别，实现落水人员的定位与跟踪，与传统搜救方法中采用的人眼搜索相比，提高了搜救效率，降低了落水者漏检的概率，此外，本设计通过悬浮支杆、中伸缩杆、侧伸缩杆、底伸缩杆的伸长或收缩动作，以驱使整个机器人运动，灵活性较强，适应性较广，尤其当悬浮支杆、侧伸缩杆的数量限定为三根时，稳定性较强，更适合于水面应用。因此，本发明不仅搜救效果较好，而且适应性、灵活性、稳定性都较强。
2、本发明一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人中，当进行救援时，中伸缩杆伸长以下降救生网架，并将救生网架不断深入水中，直至移动到落水人员下方后，中伸缩杆收缩以将救生网架、落水者一并上升至水面之上，使落水者脱离水的环境，不仅能提高落水者的生存概率，而且能降低救援人员的遇害风险，此外，当已救起落水者之后，若遇到风浪大摇晃严重的情况时，本发明还可控制中伸缩杆适当伸长，以使机器人重心下移，从而提高稳定性，使得机器人具有较强的抗风浪能力，进而减小救援返航过程中落水人员二次落水的概率。因此，本发明不仅救援效果较好，安全性较强，而且稳定性较好，能避免二次落水。
3、本发明一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人中，中控平台的侧围与悬浮支杆的顶端相铰连，悬浮支杆的底端与浮筒的顶端相连接，浮筒的底端内设置有螺旋桨，中控平台内设置有驱动模块以经调速电机而控制螺旋桨，不仅采用吊舱推进器的方式以作为动力方式，而且能通过控制三组调速电机的转速，实现快速前行，并利用差速方式实现全方位的快速转向，达到快速航行、快速救援的目的。因此，本发明的运动效率较高。
4、本发明一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人中，中控平台内设置有控制板及其上所连接的图像识别模块、驱动模块、通讯模块、避障模块、GPS定位模块、锂电池，该设计不仅能驱动机器人运动、救援与搜索，而且能与岸上的岸基平台进行信息交流，以提高搜救效果。因此，本发明的智能化程度较高，搜救效果较好。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是图1收拢之后的结构示意图。
图3是图2的后视图。
图4是图2的仰视图。
图5是本发明中铰支座的结构示意图。
图6是本发明中浮筒的内部结构示意图。
图7是本发明中的中控平台的内部结构示意图。
图8是本发明中的控制板与其余模块之间的电连接示意图。
图中：中控平台1、悬浮支杆2、中伸缩杆3、伸缩电机31、救生网架4、外侧围环41、内侧围环42、径向固定筋43、浮筒5、螺旋桨51、调速电机52、侧伸缩杆6、铰支座7、底伸缩杆8、控制板9、驱动模块91、图像识别模块92、通讯模块93、避障模块94、GPS定位模块95、锂电池96、摄像头10。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1—图8，一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，包括中控平台1、悬浮支杆2、中伸缩杆3与救生网架4，所述中控平台1的侧围与悬浮支杆2的顶端相铰连，悬浮支杆2的底端与浮筒5的顶端相连接，浮筒5的底端内设置有螺旋桨51，悬浮支杆2的中部与侧伸缩杆6的顶端相铰连，侧伸缩杆6的底端与铰支座7的侧围相铰连，铰支座7的顶部经中伸缩杆3与中控平台1的底部相连接，铰支座7的侧围与底伸缩杆8的顶端相铰连，底伸缩杆8的底端与救生网架4中的外侧围环41相铰连，中控平台1、中伸缩杆3、铰支座7、救生网架4由上至下依次设置，且在中控平台1上安装有摄像头10。
所述救生网架4包括外侧围环41、多个内侧围环42与多根径向固定筋43，所有的内侧围环42与外侧围环41都同心设置，所有的径向固定筋43的内端都在外侧围环41的圆心处相交，径向固定筋43的外端与外侧围环41相连接，径向固定筋43的中部与所有的内侧围环42相连接。
所述侧伸缩杆6的数量为三根，相邻的侧伸缩杆6之间的夹角为一百二十度，侧伸缩杆6与中伸缩杆3之间的夹角为三十度至七十度。
所述侧伸缩杆6为二级伸缩结构，所述中伸缩杆3为三级伸缩结构，且中伸缩杆3的伸缩长度大于等于四十厘米。
所述中伸缩杆3完全收缩时，救生网架4的底端高于浮筒5的底端；所述中伸缩杆3完全伸出时，救生网架4的底端低于浮筒5的底端。
所述底伸缩杆8的数量为三根，且沿铰支座7的侧围均匀设置。
所述中控平台1内设置有控制板9与伸缩电机31，所述控制板9与伸缩电机31进行电连接，所述伸缩电机31的输出端与中伸缩杆3的顶端相连接；
所述控制板9经驱动模块91与调速电机52进行电连接，该调速电机52设置于浮筒5的内部，调速电机52的输出端与螺旋桨51相连接。
所述控制板9经图像识别模块92与摄像头10进行电连接。
所述摄像头10为防水的球型摄像头10。
所述控制板9与通讯模块93、避障模块94、GPS定位模块95、锂电池96进行电连接，且通讯模块93、避障模块94、GPS定位模块95、锂电池96、驱动模块91都设置于中控平台1的内部。
实施例1：
参见图1—图8，一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，包括中控平台1、悬浮支杆2、中伸缩杆3与救生网架4，所述中控平台1的侧围与悬浮支杆2的顶端相铰连，悬浮支杆2的底端与浮筒5的顶端相连接，浮筒5的底端内设置有螺旋桨51，悬浮支杆2的中部与侧伸缩杆6的顶端相铰连，侧伸缩杆6的底端与铰支座7的侧围相铰连，铰支座7的顶部经中伸缩杆3与中控平台1的底部相连接，铰支座7的侧围与底伸缩杆8的顶端相铰连，底伸缩杆8的底端与救生网架4中的外侧围环41相铰连，中控平台1、中伸缩杆3、铰支座7、救生网架4由上至下依次设置，且在中控平台1上安装有摄像头10。
应用时，先通过摄像头10（优选为球型摄像头）识别到落水者的具体位置，再通过中控平台1控制各个浮筒5内螺旋桨51的转速，利用差速原理通过三组螺旋桨51之间的差速控制机器人的前进方向，调节方便，转向迅速，可以实现快速抵达的功能，当本机器人抵达落水者所在时，先控制中伸缩杆3伸长，救生网架4下降，不断深入水中，并且移动到落水者下方后，再控制中伸缩杆3收缩，救生网架4上升抬至水面之上，使得落水者脱离水的环境，提高落水者的生存概率。此外，在救起落水者之后返航时，若风浪大摇晃严重时，可再次控制中伸缩杆3适当伸长，机器人重心下移，以提高稳定性，使得机器人具有较强的抗风浪能力，从而减小救援返航过程中落水者二次落水的概率。
优选当中伸缩杆3完全收缩时，侧伸缩杆6收缩且与中伸缩杆3呈70°夹角，而当中伸缩杆3完全伸出时，侧伸缩杆6完全伸长且与中伸缩杆3呈30°夹角。中伸缩杆3的伸缩长度不小于40cm，进一步优选为45cm。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述中控平台1内设置有控制板9及其上所连接的、驱动模块91、图像识别模块92、通讯模块93、避障模块94、GPS定位模块95、锂电池96，其中，控制板9经驱动模块91与调速电机52进行电连接，调速电机52设置于浮筒5的内部，调速电机52的输出端与螺旋桨51相连接，控制板9经图像识别模块92与摄像头10进行电连接。应用时，控制板9通过图像识别模块92、摄像头10可以进行落水人员识别，控制板9通过通讯模块93可以向岸基平台传输图像信息，控制板9通过伸缩电机31控制中伸缩杆3的伸缩，锂电池96用于供电。
此外，通过GPS定位模块95、避障模块94与通讯模块93，可以与岸基平台进行信息传输，同时可进行定位与自主航行。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述智能搜救机器人包括中控平台(1)、悬浮支杆(2)、中伸缩杆(3)与救生网架(4)，所述中控平台(1)的侧围与悬浮支杆(2)的顶端相铰连，悬浮支杆(2)的底端与浮筒(5)的顶端相连接，浮筒(5)的底端内设置有螺旋桨(51)，悬浮支杆(2)的中部与侧伸缩杆(6)的顶端相铰连，侧伸缩杆(6)的底端与铰支座(7)的侧围相铰连，铰支座(7)的顶部经中伸缩杆(3)与中控平台(1)的底部相连接，铰支座(7)的侧围与底伸缩杆(8)的顶端相铰连，底伸缩杆(8)的底端与救生网架(4)中的外侧围环(41)相铰连，中控平台(1)、中伸缩杆(3)、铰支座(7)、救生网架(4)由上至下依次设置，且在中控平台(1)上安装有摄像头(10)；
所述侧伸缩杆(6)的数量为三根，相邻的侧伸缩杆(6)之间的夹角为一百二十度，侧伸缩杆(6)与中伸缩杆(3)之间的夹角为三十度至七十度；
所述救生网架(4)包括外侧围环(41)、多个内侧围环(42)与多根径向固定筋(43)，所有的内侧围环(42)与外侧围环(41)都同心设置，所有的径向固定筋(43)的内端都在外侧围环(41)的圆心处相交，径向固定筋(43)的外端与外侧围环(41)相连接，径向固定筋(43)的中部与所有的内侧围环(42)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述侧伸缩杆(6)为二级伸缩结构，所述中伸缩杆(3)为三级伸缩结构，且中伸缩杆(3)的伸缩长度大于等于四十厘米。
3.根据权利要求1所述的一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述中伸缩杆(3)完全收缩时，救生网架(4)的底端高于浮筒(5)的底端；所述中伸缩杆(3)完全伸出时，救生网架(4)的底端低于浮筒(5)的底端。
4.根据权利要求1所述的一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述底伸缩杆(8)的数量为三根，且沿铰支座(7)的侧围均匀设置。
5.根据权利要求1所述的一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述中控平台(1)内设置有控制板(9)与伸缩电机(31)，所述控制板(9)与伸缩电机(31)进行电连接，所述伸缩电机(31)的输出端与中伸缩杆(3)的顶端相连接；
所述控制板(9)经驱动模块(91)与调速电机(52)进行电连接，该调速电机(52)设置于浮筒(5)的内部，调速电机(52)的输出端与螺旋桨(51)相连接。
6.根据权利要求5所述的一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述控制板(9)经图像识别模块(92)与摄像头(10)进行电连接。
7.根据权利要求6所述的一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述摄像头(10)为防水的球型摄像头(10)。
8.根据权利要求5所述的一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人，其特征在于：所述控制板(9)与通讯模块(93)、避障模块(94)、GPS定位模块(95)、锂电池(96)进行电连接，且通讯模块(93)、避障模块(94)、GPS定位模块(95)、锂电池(96)、驱动模块(91)都设置于中控平台(1)的内部。
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