CN112026945A - 一种足履式可调姿并联救援机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及救援机器人领域，具体而言，尤其涉及一种足履式可调姿并联救援机器人，包括上平台机构、运动支链机构、执行机构和行走机构，所述上平台机构边沿采用正三角方位安装三组所述运动支链机构，所述运动支链上端固定于所述上平台机构，下端分别独立安装在三组所述行走机构上，所述执行机构设置在所述上平台机构下表面。本发明可根据人体不同姿态调整自身位姿实施救援，并且能够稳定转运，避免对被救人员造成二次伤害，同时本发明具有变参数特性，会使救援机器人的工作空间发生变化，能够适应不同的救援环境。

Description

一种足履式可调姿并联救援机器人

技术领域

本发明涉及救援机器人领域，具体而言，尤其涉及一种足履式可调姿并联救援机器人。

背景技术

近年来自然灾害对人类生命财产的危害程度加大，当灾难发生后需要在第一时间对伤员进行救治，由于自然灾害发生后现场具有复杂性容易引起二次灾害，对救援人员造成伤亡，为了及时的救治伤员保护救援人员。因此研发代替或部分代替救护人员的救援勘测机器人及时、快速深入复杂地形灾区进行环境探测和搜救工作具有极其重要的意义。

例如，中国发明专利CN111409083A公开了一种多功能救援机器人，包括履带机构Ⅰ、履带机构Ⅱ、摄像机构、主体架、机械臂、驱动机构Ⅰ、驱动机构Ⅱ和推物机构，两个履带机构Ⅰ分别转动连接在主体架的两端，两个履带机构Ⅱ分别转动连接在主体架前端的两侧，两个机械臂并排固定连接在主体架前端的中部，摄像机构固定连接在主体架上端的后侧的中部，驱动机构Ⅰ固定连接在主体架内的后端，驱动机构Ⅱ固定连接在主体架内的前端，推物机构滑动连接在主体架内。该救援机器人可以在找到幸存者后，帮助幸存者自救，同时该救援机器人可以携带一定量的食品和药品，当发现幸存者后，将食品和药品给予幸存者，维持幸存者的身体机能的正常。该救援机器人救援过程采用液压钳拖动，容易在救援过程造成二次伤害。

又例如，中国发明专利CN109466402A公开一种具有防护功能的地震救援机器人，包括车体，车体顶部设置第一摄像仪，第一摄像仪两侧均设置第一探照灯，车体顶部设置第一支撑板。该救援机器人结构紧凑，使用方便，在车体内部设置担架，进而可以使被困者躺在车体内，进而将被困者救出，同时避免在移动被困者时，坍塌的建筑发生塌方，而对被困者造成二次伤害，通过设置防护门、把手和系带可以避免地震救援机器人在移动的过程中由于道路不平造成被困者上下左右颠簸或移动过程中溅起的石子对被困者造成二次伤害，通过设置切割刀，可以对移动过程中的障碍物进行切割，进而使地震救援机器人能够顺利移动。但要求被困人员神智清晰，自己可以进入车体内的担架上。该救援机器人自身笨拙体大，不适合有限空间和负责区域开展救援工作。

发明内容

本发明解决救援机器人救援姿态单一，无法根据人体不同姿态调整自身位姿实施救援的缺陷，并且能够根据实际需求对机构整体参数和工作空间进行调节，可以适应不同的救援环境，使灾后救援作业效率高和安全性好，同时在运输过程中对伤员提供保护。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种足履式可调姿并联救援机器人，包括上平台机构、运动支链机构、执行机构和行走机构，所述上平台机构边沿采用正三角方位安装三组所述运动支链机构，所述运动支链机构上端固定在所述上平台机构，下端分别独立安装在三组所述行走机构上，所述执行机构设置在所述上平台机构下表面；

进一步的，所述上平台机构包括支撑板和竖直框架，所述支撑板为正三角平面体，所述支撑板下表面固定所述竖直框架；

进一步的，所述运动支链机构包括连接件、第一连杆、电动缸、第二连杆、连杆支座和球铰，所述连接件一端固定在所述上平台机构，另一端通过转轴连接所述第一连杆前端，所述第一连杆后端通过转轴连接所述第二连杆，所述第二连杆后端固定在所述连杆支座上，所述连接支座适配所述球铰，所述球铰固定在所述行走机构上，所述第一连杆与所述第二连杆下表面中部设置所述电动缸；

进一步的，所述行走机构包括电机、联轴器、水平车架和履带轮，所述电机固定在水平车架内腔，所述水平车架两侧外设置所述联轴器，所述联轴器上安装履带轮；

进一步的，所述第一连杆包括第一支撑杆、第二支撑杆，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆对称设置；

进一步的，所述第二连杆前端设置在所述第一支撑杆和所述第二支撑杆后端的夹层中；

进一步的，所述联轴器对称设置于所述水平车架两侧外；

进一步的，所述电动缸前端和后端分别通过销轴连接所述第一连杆和所述第二连杆。

与现有技术相比本发明提供一种足履式可调姿并联救援机器人有益效果如下：

1.本发明提供一种足履式可调姿并联救援机器人，该救援机器人采用并联机构，使救援机器人不易有动态误差，精度较高，运动惯性小，能够实现稳定运转，提高救援质量。

2.本发明提供一种足履式可调姿并联救援机器人，该救援机器人行走机构与地面确定机器人的下平台，通过行走机构之间的相对运动，使该救援机器人具有可变参数特性，使救援机器人的工作空间发生变化，能够适应不同的救援环境。

3.本发明提供一种足履式可调姿并联救援机器人，该救援机器人三组行走机构和上平台构成并联结构，使上平台机构具有两转一移三个自由度：沿X,Y轴转动，沿Z轴上下移动，使救援机器人具有上平台机构姿态调整的能力。

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是本发明提供的一种足履式可调姿并联救援机器人结构示意图；

图2是本发明提供的一种足履式可调姿并联救援机器人的运动支链机构示意图；

图3是本发明提供的一种足履式可调姿并联救援机器人的行走机构示意图。

附图标号：1-行走机构，1-1-联轴器，1-2-电机，1-3-水平车架，1-4-履带轮；2-运动支链机构，2-1-连接件，2-2-第一连杆，2-2-1-第二支撑杆，2-2-2-第二支撑杆，2-3-第二连杆，2-4-电动缸，2-5-连杆支座，2-6-球铰；3-上平台机构，3-1-支撑板，3-2-竖直框架；4-执行机构。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，所述一种足履式可调姿救援机器人，包括：包括上平台机构(3)、运动支链机构(2)、执行机构(4)和行走机构(1)，所述上平台机构(3)边沿采用正三角方位安装三组所述运动支链机构(2)，所述运动支链机构(2)上端固定在所述上平台机构(3)，下端分别独立安装在三组所述行走机构(1)上，所述执行机构(4)设置在所述上平台机构(3)下表面；

优选的，所述上平台机构(3)包括支撑板(3-1)和竖直框架(3-2)，所述支撑板(3-1)为正三角平面体，所述支撑板(3-1)下表面固定所述竖直框架(3-2)。

其中，运动支链机构(2)有三组具有相同结构，并以正三角形的方式均匀布置于行走机构(1)和与上平台机构(3)之间，每个运动支链机构(2)上端与上平台机构(3)固定，另一端与行走机构(1)连接，所述执行机构(4)设置在上平台机构(3)中的竖直框架(3-2)底部。所述三组行走机构(1)与上平台机构(3)之间构成并联机构，使救援机器人具有多姿态调整的能力。

如图2所示，所述运动支链机构(2)包括连接件(2-1)、第一连杆(2-2)、电动缸(2-4)、第二连杆(2-3)、连杆支座(2-5)和球铰(2-6)，所述连接件(2-1)一端固定在所述上平台机构(3)，另一端通过转轴(图中未示)连接所述第一连杆(2-2)前端，所述第一连杆(2-2)后端通过转轴连接所述第二连杆(2-3)，所述第二连杆(2-3)后端固定在所述连杆支座(2-5)上，所述连接支座(2-5)适配所述球铰(2-6)，所述球铰(2-6)固定在所述行走机构(1)上，所述第一连杆(2-2)与所述第二连杆(2-3)下表面中部设置所述电动缸(2-4)；其中，运动支链机构(2)中，连接件(2-1)通过转轴连接第一连杆(2-2)前端；第一连杆(2-2)后端通过转轴连接第二连杆(2-3)；电动缸(2-4)前端连接第一连杆(2-2)，后端连接第二连杆(2-3)；连接支座(2-5)适配球铰(2-6)；该救援机器人采用上述的两轴一缸一球铰连接方式，使该救援机器人可进行多角度姿态调整，上平台机构(3)下方连接三组运动支链机构(2)，其具有稳定性、调资误差、调资精度高，运动惯性小等优点。

如图3所示，所述行走机构(1)包括电机(1-2)、联轴器(1-1)、水平车架(1-3)和履带轮(1-4)，所述电机(1-2)固定在水平车架(1-3)内腔，所述水平车架(1-3)两侧外设置所述联轴器(1-1)，所述联轴器(1-1)上安装履带轮(1-4)；所述行走机构安装三组，行走机构与地面确定机器人的下平台，通过行走机构之间的相对运动，使该救援机器人具有可变参数特性，使救援机器人的工作空间发生变化，能够适应不同的救援环境。

优选的，所述第一连杆(2-2)包括第一支撑杆(2-2-1)、第二支撑杆(2-2-2)，第一支撑杆(2-2-1)与第二支撑杆(2-2-2)对称设置；所述第二连杆(2-3)前端设置在第一支撑杆(2-2-1)和第二支撑杆(2-2-2)后端的夹层中；所述联轴器(1-1)对称设置于水平车架(1-3)两侧外；所述电动缸(2-4)前端和后端分别通过销轴(图中未示)连接第一连杆(2-2)和第二连杆(2-3)。

本实施例中，所述上平台机构(3)分别安装，控制器(图中未示)、照明灯(图中未示)、陀螺仪(图中未示)、距离传感器(图中未示)、摄像头(图中未示)，电机(图中未示)、电源(图中未示)等；其中，控制器分别电连接照明灯、陀螺仪、距离传感器、摄像头，电动缸、电机、电源。所述电源安装在竖直框架(3-2)内腔中，所述控制器采用无线方式进行数据传输和接收。

优选的，所述执行机构(4)具有载荷药箱、食品箱、救援工具、灭火设备、机械手、机械臂中的一种或其组合。

本发明具体工作原理：启动足履式调姿救援机器人，首先距离传感器进行地图构建，实现自主定位，感知道路环境探测障碍物的距离；摄像头收集沿路信息，传入控制器进行比对寻找受灾人员。确定受灾人员后，通过行走机构(1)驱使救援机器人移动到待救援人员周边，根据摄像头与距离传感器提供的信息，行走机构(1)对救援机器人的位置和下平台(3)的大小进行调节，然后驱动运动支链机构(2)控制上平台机构(3)的姿态利用执行机构(4)，将受灾人员救起。在整个救援过程中，陀螺仪实时监测上平台的姿态，并将实时数据反馈至控制器，控制器根据数据实时调整运动支链机构(2)，使搜救和伤员运送过程中，上平台机构(3)与地面始终保持相对平行，按规划路线返回。。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：包括上平台机构(3)、运动支链机构(2)、执行机构(4)和行走机构(1)，所述上平台机构(3)边沿采用正三角方位安装三组所述运动支链机构(2)，所述运动支链机构(2)上端固定于所述上平台机构(3)，下端分别独立安装在三组所述行走机构(1)上，所述执行机构(4)设置在所述上平台机构(3)下表面。

2.根据权利要求1所述一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：所述上平台机构(3)包括支撑板(3-1)和竖直框架(3-2)，所述支撑板(3-1)为平面正三角体，所述支撑板(3-1)下表面固定所述竖直框架(3-2)。

3.根据权利要求1所述一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：所述运动支链机构(2)包括连接件(2-1)、第一连杆(2-2)、电动缸(2-4)、第二连杆(2-3)、连杆支座(2-5)和球铰(2-6)，所述连接件(2-1)一端固定在所述上平台机构(3)，另一端通过转轴连接所述第一连杆(2-2)前端，所述第一连杆(2-2)后端通过转轴连接所述第二连杆(2-3)，所述第二连杆(2-3)后端固定在所述连杆支座(2-5)上，所述连接支座(2-5)适配所述球铰(2-6)，所述球铰(2-6)固定在所述行走机构(1)上，所述第一连杆(2-2)与所述第二连杆(2-3)下表面中部设置所述电动缸(2-4)。

4.根据权利要求1所述一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：所述行走机构(1)包括电机(1-2)、联轴器(1-1)、水平车架(1-3)和履带轮(1-4)，所述电机(1-2)固定在水平车架(1-3)内腔，所述水平车架(1-3)两侧外设置所述联轴器(1-1)，所述联轴器(1-1)上安装所述履带轮(1-4)。

5.根据权利要求3所述一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：所述第一连杆(2-2)包括第一支撑杆(2-2-1)、第二支撑杆(2-2-2)，所述第一支撑杆(2-2-1)与所述第二支撑杆(2-2-2)对称设置。

6.根据权利要求3所述一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：所述第二连杆(2-3)前端设置在所述第一支撑杆(2-2-1)与所述第二支撑杆(2-2-2)后端的夹层中。

7.根据权利要求4所述一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：所述联轴器(1-1)对称设置于所述水平车架(1-3)两侧外。

8.根据权利要求3所述一种足履式可调姿并联救援机器人，其特征在于：所述电动缸(2-4)前端和后端分别通过销轴连接所述第一连杆(2-2)和所述第二连杆(2-3)。

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