CN113997262A - 一种陆空巡检机器人及其工作方法 - Google Patents

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周晓宇
陈传飞
薛巨峰
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Abstract

一种陆空巡检机器人及其工作方法，本申请设计一种应用于陆地运行或空中飞行的巡检机器人，所述机器人底部设置双履带轮，履带轮上部设置设备安装盘，所述设备安装盘四角位置安装双旋翼螺旋桨，设备安装盘中部安装多自由度手臂，前端安装图像采集设备，所述在设备安装盘前端中部安装方向感应器，左侧安装信息处理模块，右侧安装信息交互模块，所述设备安装盘后部安装控制模块，所述设备安装盘下部安装动力系统和电源系统；其工作方法为通过控制模块控制履带或双旋翼螺旋桨的运动实现机器人在陆地或空中的运行，多自由度手臂运转支撑前端的安装的图像采集设备的对机器人外部环境的全方位采集，采集的信息通过信息处理模块处理，并经信息交互模块进行远程传送交互，实现陆空巡检。

Description

一种陆空巡检机器人及其工作方法
技术领域
本发明涉及巡检类机器人技术领域，特别是涉及到一种陆空巡检机器人及其工作方法。
背景技术
随着机器人科技的不断进步，不同的机器人开发出来实现不同的功能，在实际的生活工作中帮助人们生产和制造，机器人的出现将人们从繁重重复的劳动中解放出来，实现生产制造的标准化，精确化，避免了产品生产制造时人为因素影响质量的问题，在一些危险的领域，机器人的出现也代替了人进行工作，避免危险事故的发生，不同的机器人因不同的结构设置，不同的设计系统安装，实现着不同的功能，在不同的领域实现其价值。而在巡视检查方便，目前还鲜有机器人设备的身影，目前市场上的巡检机器人大多还停留在室内巡检，和固定路线巡检，其机器人的运行对路面和运行路径有严格的要求，这就导致巡检机器人的运行范围和适用范围较小，在市场上变得难以推广。为此申请人设计一款陆空巡检机器人，采用履带轮满足多种地面的运行，设置双旋翼螺旋桨能在空中飞行巡检，设置多自由度手臂搭载图像采集设备对机器人周围环境的全覆盖巡查，机器人设置信息交互模块实现远程信息交互控制和传输。解决现有巡检机器人存在的不足。
发明内容
为了解决上述存在问题。本发明提供一种陆空巡检机器人及其工作方法，通过设置双履带轮，设置设备安装盘，在设备安装盘上安装多自由度手臂，多自由度手臂前端安装应急夹爪和图像采集设备，在设备安装盘四角安装双旋翼螺旋桨，搭载方向感应器、控制模块、信息处理模块、信息交互模块，实现陆空巡航机器人能在多种地面运行或在空中飞行；多自由度手臂配合前端安装的应急夹爪和图像采集设备，能实现巡检机器人在室外多种情况的应急处理和对巡检机器人周围全方位的信息采集，采集的信息经信息处理模块处理后由信息交互模块实现远程信息交互，控制模块实现对整个巡检机器人设备的运行控制，通过信息交互模块实现对机器人的远程控制，实现机器人多种外出巡检的需求。
本发明提供一种陆空巡检机器人，包括多自由度手臂、双旋翼螺旋桨、旋翼传感器、控制模块、履带轮、信息交互模块、方向感应器、设备安装盘、信息处理模块、蓄电池和电动机，所述陆空巡检机器人下部设置双履带轮，所述双履带轮内侧前端为调节轮，所述双履带轮后端为驱动轮，所述驱动轮内侧安装电动机，电动机后侧安装蓄电池，所述双履带轮中部设置支架与履带轮上部的设备安装盘相连接支撑，所述设备安装盘为长方形倒角结构，所述在设备安装盘中部安装多自由度手臂，所述多自由度手臂前端安装应急夹爪和图像采集设备，在设备安装盘四角位置下部安装双旋翼螺旋桨，所述双旋翼螺旋桨下部安装无刷电机，所述无刷电机外侧安装旋翼传感器，所述设备安装盘前端中间位置安装方向感应器，所述方向感应器左侧安装信息处理模块，所述方向感应器右侧安装信息交互模块，所述设备安装盘后端安装控制模块。
作为本发明进一步改进，所述机器人设置的多自由度手臂结构包括小臂、小臂转轴、大臂、大臂转轴、旋转底座和夹爪旋转轴，所述多自由度手臂与设备安装盘通过旋转底座安装中部，所述旋转底座上设置U型卡架，所述U型卡架上部安装大臂，所述U型卡架与大臂通过大臂转轴安装连接，所述大臂上部安装小臂，所述小臂与大臂通过小臂转轴相连接，所述大臂和小臂为内空框架式结构，所述小臂前端安装应急夹爪，所述应急夹爪通过夹爪旋转轴与小臂安装连接，所述在应急夹爪上部安装图像采集设备，通过以上结构实现图像采集
作为本发明进一步改进，所述陆空巡航机器人设备安装盘四角下部安装的双旋翼螺旋桨设置有伸缩支架，所述伸缩支架安装在设备安装盘的下部，在陆空巡航机器人需要飞行时，伸缩支架伸出设备安装盘外侧，双旋翼螺旋桨旋转实现飞行，所述双旋翼螺旋桨下部安装的无刷电机为螺旋桨提供动力。
作为本发明进一步改进，所述陆空巡航机器人设备安装盘上安装的方向感应器上集成了摄像头系统、指南针系统和陀螺仪系统，实现对陆空巡航机器人运动的精准控制。
作为本发明进一步改进，所述在设备安装盘四角的旋翼传感器下侧安装警示灯，通过警示灯进行相应的预警。
本发明陆空巡检机器人的工作方法为：陆地巡检，机器人陆地巡检时，开机后连接控制终端，通过终端对其运动实现控制，机器人由履带轮实现其陆地移动，在移动过程中多角度自由手臂上安装的摄像头对运行的环境进行数据采集巡查，如在陆地运行时遇到较小的障碍可通过多自由手臂前端的夹爪进行路障清理，实现巡检路线的畅通；空中巡检，在需要空中巡检时，通过控制终端打开空中巡检界面，通过控制机器人四角安装的双旋翼螺旋桨进行空中飞行，飞行过程中多角度自由手臂上安装的摄像头对周围的环境进行数据采集巡查，双旋翼螺旋桨上设置的旋翼传感器能避免机器人飞行时与其物体相撞，巡检完成后返回降落点，完成空中巡检。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1.本发明设计的陆空巡检机器人，设计履带轮设计和双旋翼螺旋桨设计，履带轮内侧安装调节轮和驱动轮，双旋翼螺旋桨下部设置无刷电机，无刷电机外侧安装旋翼传感器，实现机器人多种陆地地面的运行或在空中飞行巡检，飞行过程中通过旋翼传感器避开障碍物，避免飞行碰撞事故的发生；
2.本发明设计的陆空巡检机器人，机器人的设备安装盘中部安装多自由度手臂，多自由度手臂前端安装应急夹爪和图像采集设备，通过多自由度手臂配合前端安装的应急夹爪和图像采集设备，能实现巡检机器人在室外多种情况的应急处理和对巡检机器人周围全方位的图像信息采集；
3.本发明设计的陆空巡检机器人，所述陆空巡航机器人设备安装盘上安装的方向感应器上集成了摄像头系统、指南针系统和陀螺仪系统，实现对陆空巡航机器人运动的精准控制；
4.本发明设计的陆空巡检机器人，所述陆空巡航机器人设置的双旋翼螺旋桨使用伸缩支架，在不飞行时支架内收，便于机器人陆地运行，在飞行时伸缩支架伸出，获得就好的飞行空间；
5、本发明设计的陆空巡检机器人，所述陆空巡航机器人安装控制模块、信息处理模块和信息交互模块，在图像采集设备采集信息后，采集的信息经信息处理模块处理后由信息交互模块实现远程信息交互，控制模块实现对整个巡检机器人设备的运行控制，并通过信息交互模块实现对机器人的远程控制运行。
附图说明
图1为本发明装置整体结构示意图；
图2为本发明装置局部结构示意图一；
图3为本发明装置局部结构示意图二。
图中标记为：1、多自由度手臂；1-1、应急夹爪；1-2、图像采集设备；1-3、小臂；1-4、小臂转轴；1-5、大臂；1-6、大臂转轴；1-7、旋转底座；1-8、夹爪旋转轴；2、双旋翼螺旋桨；3、旋翼传感器；3-1、警示灯；4、控制模块；5、履带轮；6、信息交互模块；7、方向感应器；8、设备安装盘；9、信息处理模块；10、蓄电池；11、电动机。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种陆空巡检机器人,通过设置双履带轮，设置设备安装盘，在设备安装盘上安装多自由度手臂，多自由度手臂前端安装应急夹爪和图像采集设备，在设备安装盘四角安装双旋翼螺旋桨，搭载方向感应器、控制模块、信息处理模块、信息交互模块，实现陆空巡航机器人能在多种地面运行或在空中飞行；多自由度手臂配合前端安装的应急夹爪和图像采集设备，能实现巡检机器人在室外多种情况的应急处理和对巡检机器人周围全方位的信息采集，采集的信息经信息处理模块处理后由信息交互模块实现远程信息交互，控制模块实现对整个巡检机器人设备的运行控制，通过信息交互模块实现对机器人的远程控制，实现机器人多种外出巡检的需求。
作为发明的一种实施例，本发明提供如图1-图2所示一种陆空巡检机器人，所示结构包括多自由度手臂1、应急夹爪1-1、图像采集设备1-2、双旋翼螺旋桨2、旋翼传感器3、警示灯3-1、控制模块4、履带轮5、信息交互模块6、方向感应器7、设备安装盘8、信息处理模块9、蓄电池10和电动机11，所示陆空巡检机器人下部设置双履带轮5，双履带轮对称设置，所示双履带轮5内侧前端为调节轮，后端为驱动轮，通过驱动轮的转动实现履带轮5在地面的运动，所示驱动轮内侧安装电动机11，电动机11为机器人的运动提供动能，所示在电动机11后侧安装蓄电池10，蓄电池为机器人提供能源供应，所示双履带轮5中部设置支架与履带轮5上部的设备安装盘8相连接支撑，所示设备安装盘8为长方形倒角结构，所示在设备安装盘8中部安装多自由度手臂1，所示多自由度手臂前端安装应急夹爪1-1和图像采集设备1-2，所述应急夹爪1-1前端设置两夹钳，夹钳后端设置夹紧电机，通过电机旋转控制夹爪开合对物体实现夹持功能，所示图像采集设备1-2能多机器人周围的物体进行图像或视频采集，所示在设备安装盘8四角位置下部安装双旋翼螺旋桨2，双旋翼螺旋桨2为便捷安拆结构设计，所示双旋翼螺旋桨2下部安装无刷电机，所示无刷电机外侧安装旋翼传感器3，所示设备安装盘8四角下部安装双旋翼螺旋桨2的伸缩支架，所示伸缩支架安装在设备安装盘8的下部，在陆空巡航机器人需要飞行时，伸缩支架伸出设备安装盘8外侧，双旋翼螺旋桨旋转实现飞行；所示设备安装盘8前端中间位置安装方向感应器7，所示方向感应器7上集成了摄像头系统、指南针系统和陀螺仪系统，实现对陆空巡航机器人运动的精准控制；所示方向感应器7左侧安装信息处理模块9，所示方向感应器7右侧安装信息交互模块6，所示设备安装盘8后端安装控制模块4，在图像采集设备1-2采集信息后，采集的信息经信息处理模块9处理后由信息交互模块6实现远程信息交互，控制模块4实现对整个巡检机器人设备的运行控制，并通过信息交互模块6实现对机器人的远程控制运行，所示在设备安装盘8四角的旋翼传感器3下侧安装警示灯3-1，在设备运行式开启警示灯3-1，提醒周围人员注意，避免与其发生碰撞。
如图3所示，所示结构为机器人设置的多自由度手臂的具体结构，结构包括小臂1-3、小臂转轴1-4、大臂1-5、大臂转轴1-6、旋转底座1-7和夹爪旋转轴1-8，所示多自由度手臂1与设备安装盘8通过旋转底座7安装中部，旋转底座7可通过内部电机控制旋转，所示旋转底座1-7上设置U型卡架，所示U型卡架上部安装大臂1-5，所示U型卡架与大臂1-5通过大臂转轴1-6安装连接，大臂转轴1-6内部安装电机，控制转轴的转动，所示大臂上部安装小臂1-3，所示小臂1-3与大臂1-5通过小臂转轴1-4相连接，所示小臂转轴1-4内安装控制电机，控制小臂转轴1-4旋转，所示大臂1-5和小臂1-3为内空框架式结构，内部安装传输信息的线缆，所示小臂1-3前端安装应急夹爪1-1，所示应急夹爪1-1通过夹爪旋转轴1-8与小臂1-3安装连接，所示应急夹爪1-1前端设置两夹钳，夹钳后端设置夹紧电机，通过电机旋转控制夹爪开合对物体实现夹持功能，在有阻碍机器人移动的障碍物出现时，通过应急夹爪1-1进行清理，所示在应急夹爪1-1上部安装图像采集设备1-2，图像采集设备1-2根据设置的模式或人工控制对巡检机器人经过地方的环境进行图像或视频采集。本陆空巡检机器人通过合理的设计，解决目前巡检机器人运行方式的局限性，采用多自由度手臂搭载图像采集设备对机器人运行过程中的环境进行检查，及时发现问题，通过远程控制满足不同地域空域的巡查，实现多种巡检功能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种陆空巡检机器人，包括多自由度手臂(1)、双旋翼螺旋桨(2)、旋翼传感器(3)、控制模块(4)、履带轮(5)、信息交互模块(6)、方向感应器(7)、设备安装盘(8)、信息处理模块(9)、蓄电池(10)和电动机(11)，其特征在于：所述陆空巡检机器人下部设置双履带轮(5)，所述双履带轮(5)内侧前端为调节轮，所述双履带轮(5)后端为驱动轮，所述驱动轮内侧安装电动机(11)，电动机(11)后侧安装蓄电池(10)，所述双履带轮(5)中部设置支架与履带轮(5)上部的设备安装盘(8)相连接支撑，所述设备安装盘(8)为长方形倒角结构，所述在设备安装盘(8)中部安装多自由度手臂(1)，所述多自由度手臂前端安装应急夹爪(1-1)和图像采集设备(1-2)，在设备安装盘(8)四角位置下部安装双旋翼螺旋桨(2)，所述双旋翼螺旋桨(2)下部安装无刷电机，所述无刷电机外侧安装旋翼传感器(3)，所述设备安装盘(8)前端中间位置安装方向感应器(7)，所述方向感应器(7)左侧安装信息处理模块(9)，所述方向感应器(7)右侧安装信息交互模块(6)，所述设备安装盘(8)后端安装控制模块(4)。
2.根据权利要求1所述的一种陆空巡检机器人，其特征在于：所述机器人设置的多自由度手臂(1)结构包括小臂(1-3)、小臂转轴(1-4)、大臂(1-5)、大臂转轴(1-6)、旋转底座(1-7)和夹爪旋转轴(1-8)，所述多自由度手臂(1)与设备安装盘(8)通过旋转底座(7)安装中部，所述旋转底座(1-7)上设置U型卡架，所述U型卡架上部安装大臂(1-5)，所述U型卡架与大臂(1-5)通过大臂转轴(1-6)安装连接，所述大臂上部安装小臂(1-3)，所述小臂(1-3)与大臂(1-5)通过小臂转轴(1-4)相连接，所述大臂(1-5)和小臂(1-3)为内空框架式结构，所述小臂(1-3)前端安装应急夹爪(1-1)，所述应急夹爪(1-1)通过夹爪旋转轴(1-8)与小臂(1-3)安装连接，所述在应急夹爪(1-1)上部安装图像采集设备(1-2)。
3.根据权利要求1所述的一种陆空巡检机器人，其特征在：所述陆空巡航机器人设备安装盘(8)四角下部安装的双旋翼螺旋桨(2)设置有伸缩支架，所述伸缩支架安装在设备安装盘(8)的下部。
4.根据权利要求1所述的一种陆空巡检机器人，其特征在于：所述陆空巡航机器人设备安装盘(8)上安装的方向感应器(7)上集成了摄像头系统、指南针系统和陀螺仪系统。
5.根据权利要求1所述的一种陆空巡检机器人，其特征在于：所述在设备安装盘(8)四角的旋翼传感器(3)下侧安装警示灯(3-1)。
6.根据权利要求1-5所述的一种陆空巡检机器人的工作方法，其特征在于：陆地巡检，机器人陆地巡检时，开机后连接控制终端，通过终端对其运动实现控制，机器人由履带轮实现其陆地移动，在移动过程中多角度自由手臂上安装的摄像头对运行的环境进行数据采集巡查，如在陆地运行时遇到较小的障碍可通过多自由手臂前端的夹爪进行路障清理，实现巡检路线的畅通；空中巡检，在需要空中巡检时，通过控制终端打开空中巡检界面，通过控制机器人四角安装的双旋翼螺旋桨进行空中飞行，飞行过程中多角度自由手臂上安装的摄像头对周围的环境进行数据采集巡查，双旋翼螺旋桨上设置的旋翼传感器能避免机器人飞行时与其物体相撞，巡检完成后返回降落点，完成空中巡检。
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