CN114228851A - 越障救援机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种越障救援机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有行走机构和检测组件，所述行走机构包括履带行走组件、摆臂轮行走组件以及连杆支撑组件；所述检测组件用于在特定位置进行数据采集。本发明公开的一种越障救援机器人，通过对行走机构进行颠覆式的改进，使越障机器人能够根据环境信息，进行自主控制，寻找信号源，并把灾难环境信息传送给救援指挥人员，在复杂的灾区可以进行转弯、上下坡、上下连续台阶、越过凸台和沟壑等复杂动作，并且配置备温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器，可以深入到复杂的灾区中心去采集各种数据。
Description
技术领域
本发明涉及抢险救灾技术领域，具体涉及一种越障救援机器人。
背景技术
我国是世界上灾害，事故发生最多的国家之一，如煤矿井下瓦斯爆炸、塌方事故，地面上的火灾、地震塌方，以及相似类型的人为事故，给人民生命财产安全造成极大的危害。为了解决在自然灾害之后的地理环境探测问题，中外众多团队都在研发体积小、质量轻、便于携带的探测机器人。在传统情况下当发生特大地震事故后或是其它灾难环境下，周围地理环境受到严重破坏，同时最新的受灾环境信息无法直接传送到救援指挥中心，救援人员无法了解灾区环境情况更无法从事救援行动，这样极大的严重影响救援效率，被困人员的生命安全也受到了极大的威胁。于是需要救援机器人在复杂环境下探索灾难环境信息，并把灾难环境信息传送给救援指挥中心。但同时，因为灾难环境十分复杂，救援机器人为无线通信方式进行环境探测，往往会受到环境干扰，导致机器人信号丢失，使救援机器人被困于灾难环境。
因此，为解决以上问题，需要一种越障救援机器人，能够根据环境信息，进行自主控制，寻找信号源，并把灾难环境信息传送给救援指挥人员，在复杂的灾区可以进行转弯、上下坡、上下连续台阶、越过凸台和沟壑等复杂动作，并且配置备温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器，可以深入到复杂的灾区中心去采集各种数据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供越障救援机器人，能够根据环境信息，进行自主控制，寻找信号源，并把灾难环境信息传送给救援指挥人员，在复杂的灾区可以进行转弯、上下坡、上下连续台阶、越过凸台和沟壑等复杂动作，并且配置备温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器，可以深入到复杂的灾区中心去采集各种数据。
本发明的越障救援机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有行走机构和检测组件，所述行走机构包括履带行走组件、摆臂轮行走组件以及连杆支撑组件；所述检测组件用于在特定位置进行数据采集。
进一步，所述机器人本体通过四组半轴分别与四组履带行走组件传动连接，四组半轴为左前半轴、右前半轴、左后半轴和右后半轴，所述履带行走组件包括主动行走轮、从动行走轮和履带，所述履带与主动行走轮和从动行走轮表面滚动配合，所述主动行走轮与半轴传动配合，在常规路面进行行走时，通过履带行走组件即可以完成行走。
进一步，所述从动行走轮的半径小于所述主动行走轮，且所述主动行走轮与所述从动行走轮之间通过保持架连接，履带具有较宽的触地面积，能够保证越障机器人在行走过程中较为平稳，可以保证各检测部件的良好工作环境。
进一步，所述摆臂轮行走组件包括定转轮、摆臂轮和摆臂，所述定转轮传动连接于所述半轴上并位于所述主动行走轮的内侧，所述摆臂轮通过摆臂与所述半轴连接，所述摆臂与所述半轴转动配合，摆臂轮的主要作用在于支撑机器人本体进行爬坡时对机器人本体进行良好的支撑以保持机器人本体的平衡。
进一步，所述摆臂轮上还设置有控制臂，所述控制臂用于控制所述摆臂轮的触地或悬空，控制臂的设置主要是为了控制摆臂轮的工作状态，保证摆臂轮能实现预定的工作任务。
进一步，所述连杆支撑组件包括以可转动的方式设置于机器人本体上的连杆以及设置于连杆末端的滚轮，所述连杆的转动轴与半轴方向一致，在通过沟壑时，通过连杆支撑组件对机器人本体的支撑，可以保证机器人本体具有较强的通过能力。
进一步，所述连杆以机器人本体为中心前后左右对称地设置四个，可以对机器人本体进行平稳对称的支撑，保持机器人本体顺利通过沟壑。
进一步，每个所述半轴均由独立的电机分别驱动，分开控制的电机可以保证机器人本体左右两侧可以具有不同的移动速度进而进行转向。
进一步，所述检测组件包括温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器，所述温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器用于检测环境中的温度、氧浓度、甲烷浓度和一氧化碳浓度。所述检测组件由元器件组成，并由电路系统控制。传感器采用原子光谱法这是一种利用原子蒸气对特征谱线的吸收作用，基于从光源辐射出具有待测元素特征波长的光通过试样蒸气时被其中的待测元素基态原子所吸收，由辐射谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。
左拐弯动作：由履带行走组件驱动机器人本体行走，所有履带接触地面，驱动右侧半轴的电机转速大于驱动左侧半轴的电机转速，使机器人本体右侧履带的速度大于左侧履带的速度，机器人本体进行左拐弯行驶；
右拐弯动作：由履带行走组件驱动机器人本体行走，所有履带接触地面，驱动左侧半轴的电机转速大于驱动右侧半轴的电机转速，使机器人本体左侧履带的速度大于右侧履带的速度，机器人本体进行右拐弯行驶；
上斜坡动作：由履带行走组件配合摆臂轮行走组件驱动机器人本体行走，位于机器人本体后侧的左右摆臂轮均接触地面，使机器人本体水平，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶；
下斜坡动作：由履带行走组件配合摆臂轮行走组件驱动机器人本体行走，位于机器人本体前侧的左右摆臂轮均接触地面，使机器人本体水平，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶；
越过凸台动作：首先，所有摆臂轮均支起接触地面，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶越过凸台；然后，所有摆臂轮在控制臂的干涉下全部悬空，由履带行走组件驱动机器人本体行走，所有履带接触地面，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶；
越过沟壑动作：首先，在翻越沟壑之前机器人上的环境检测装置将在沟壑前1m处完成提前识别。在识别之后机器人上方的前轮滑台先将连杆移动到指定位置，然后电机控制旋转舵机将连杆放下使前轮部分被撑起，然后机器人后轮旋转以此将机器人前部推向沟壑对面。同理，然后电机将后方连杆放下使机器人后方部分撑起，同时前轮旋转将机器人完全送至沟壑对面。
上连续台阶动作：首先，位于机器人本体前侧的履带全部接触底面，同时，位于机器人前侧的左右摆臂轮均支起接触地面，使救援机器人机身与台阶角度面保持平行，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶爬上台阶；然后，位于左侧的主动行走轮和右侧的主动行走轮接触地面，同时，左后摆臂轮和右后摆臂轮支起接触地面，使机器人本体与台阶角度面保持平行，驱动左侧半轴转动的电机转速等于驱动右侧半轴转动的电机转速，进行直线行驶爬上台阶；最后，左后摆臂轮和右后摆臂轮悬空，左侧主动行走轮和从动行走轮以及右侧的主动行走轮和从动行走轮均接触地面，驱动左侧半轴转动的电机转速等于驱动右侧半轴转动的电机转速，机器人本体完成爬上连续台阶动作。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种越障救援机器人，通过对行走机构进行颠覆式的改进，使越障机器人能够根据环境信息，进行自主控制，寻找信号源，并把灾难环境信息传送给救援指挥人员，在复杂的灾区可以进行转弯、上下坡、上下连续台阶、越过凸台和沟壑等复杂动作，并且配置备温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器，可以深入到复杂的灾区中心去采集各种数据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的正视图；
图3为图1的侧视图；
图4为图1的俯视图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1的正视图，图3为图1的侧视图，图4为图1的俯视图，如图所示，本实施例中的越障救援机器人包括机器人本体1，所述机器人本体1上设置有行走机构和检测组件，所述行走机构包括履带行走组件、摆臂轮行走组件以及连杆支撑组件；所述检测组件用于在特定位置进行数据采集。
本实施例中，所述机器人本体1通过四组半轴2分别与四组履带行走组件传动连接，四组半轴2为左前半轴2、右前半轴2、左后半轴2和右后半轴2，所述履带行走组件包括主动行走轮3a、从动行走轮3b和履带3c，所述履带3c与主动行走轮3a和从动行走轮3b表面滚动配合，所述主动行走轮3a与半轴2传动配合，在常规路面进行行走时，通过履带行走组件即可以完成行走。
本实施例中，所述从动行走轮3b的半径小于所述主动行走轮3a，且所述主动行走轮3a与所述从动行走轮3b之间通过保持架3d连接，履带3c具有较宽的触地面积，能够保证越障机器人在行走过程中较为平稳，可以保证各检测部件的良好工作环境。
本实施例中，所述摆臂轮行走组件包括定转轮4a、摆臂轮4b和摆臂4c，所述定转轮4a传动连接于所述半轴2上并位于所述主动行走轮3a的内侧，所述摆臂轮4b通过摆臂4c与所述半轴2连接，所述摆臂4c与所述半轴2转动配合，摆臂轮4b的主要作用在于支撑机器人本体1进行爬坡时对机器人本体1进行良好的支撑以保持机器人本体1的平衡。
本实施例中，所述摆臂轮4b上还设置有控制臂4d，所述控制臂4d用于控制所述摆臂轮4b的触地或悬空，控制臂4d的设置主要是为了控制摆臂轮4b的工作状态，保证摆臂轮4b能实现预定的工作任务。
本实施例中，所述连杆支撑组件包括以可转动的方式设置于机器人本体1上的连杆5以及设置于连杆5末端的滚轮5a，所述连杆5的转动轴与半轴2方向一致，在通过沟壑时，通过连杆支撑组件对机器人本体1的支撑，可以保证机器人本体1具有较强的通过能力。
本实施例中，所述连杆5以机器人本体1为中心前后左右对称地设置四个，可以对机器人本体1进行平稳对称的支撑，保持机器人本体1顺利通过沟壑。
本实施例中，每个所述半轴2均由独立的电机6分别驱动，分开控制的电机6可以保证机器人本体1左右两侧可以具有不同的移动速度进而进行转向。
本实施例中，所述检测组件包括温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器，所述温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器用于检测环境中的温度、氧浓度、甲烷浓度和一氧化碳浓度。所述检测组件由元器件组成，并由电路系统控制。传感器采用原子光谱法这是一种利用原子蒸气对特征谱线的吸收作用，基于从光源辐射出具有待测元素特征波长的光通过试样蒸气时被其中的待测元素基态原子所吸收，由辐射谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量的方法。
左拐弯动作：由履带行走组件驱动机器人本体行走，所有履带接触地面，驱动右侧半轴的电机转速大于驱动左侧半轴的电机转速，使机器人本体右侧履带的速度大于左侧履带的速度，机器人本体进行左拐弯行驶；
右拐弯动作：由履带行走组件驱动机器人本体行走，所有履带接触地面，驱动左侧半轴的电机转速大于驱动右侧半轴的电机转速，使机器人本体左侧履带的速度大于右侧履带的速度，机器人本体进行右拐弯行驶；
上斜坡动作：由履带行走组件配合摆臂轮行走组件驱动机器人本体行走，位于机器人本体后侧的左右摆臂轮均接触地面，使机器人本体水平，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶；
下斜坡动作：由履带行走组件配合摆臂轮行走组件驱动机器人本体行走，位于机器人本体前侧的左右摆臂轮均接触地面，使机器人本体水平，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶；
越过凸台动作：首先，所有摆臂轮均支起接触地面，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶越过凸台；然后，所有摆臂轮在控制臂的干涉下全部悬空，由履带行走组件驱动机器人本体行走，所有履带接触地面，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶；
越过沟壑动作：首先，在翻越沟壑之前机器人上的环境检测装置将在沟壑前1m处完成提前识别。在识别之后机器人上方的前轮滑台先将连杆移动到指定位置，然后电机控制旋转舵机将连杆放下使前轮部分被撑起，然后机器人后轮旋转以此将机器人前部推向沟壑对面。同理，然后电机将后方连杆放下使机器人后方部分撑起，同时前轮旋转将机器人完全送至沟壑对面。
上连续台阶动作：首先，位于机器人本体前侧的履带全部接触底面，同时，位于机器人前侧的左右摆臂轮均支起接触地面，使救援机器人机身与台阶角度面保持平行，驱动左侧半轴的电机转速与驱动右侧半轴的电机转速相同，机器人本体进行直线行驶爬上台阶；然后，位于左侧的主动行走轮和右侧的主动行走轮接触地面，同时，左后摆臂轮和右后摆臂轮支起接触地面，使机器人本体与台阶角度面保持平行，驱动左侧半轴转动的电机转速等于驱动右侧半轴转动的电机转速，进行直线行驶爬上台阶；最后，左后摆臂轮和右后摆臂轮悬空，左侧主动行走轮和从动行走轮以及右侧的主动行走轮和从动行走轮均接触地面，驱动左侧半轴转动的电机转速等于驱动右侧半轴转动的电机转速，机器人本体完成爬上连续台阶动作。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种越障救援机器人，其特征在于：包括机器人本体，所述机器人本体上设置有行走机构和检测组件，所述行走机构包括履带行走组件、摆臂轮行走组件以及连杆支撑组件；所述检测组件用于在特定位置进行数据采集。
2.根据权利要求1所述的越障救援机器人，其特征在于：所述机器人本体通过四组半轴分别与四组履带行走组件传动连接，四组半轴为左前半轴、右前半轴、左后半轴和右后半轴，所述履带行走组件包括主动行走轮、从动行走轮和履带，所述履带与主动行走轮和从动行走轮表面滚动配合，所述主动行走轮与半轴传动配合。
3.根据权利要求2所述的越障救援机器人，其特征在于：所述从动行走轮的半径小于所述主动行走轮，且所述主动行走轮与所述从动行走轮之间通过保持架连接。
4.根据权利要求2所述的越障救援机器人，其特征在于：所述摆臂轮行走组件包括定转轮、摆臂轮和摆臂，所述定转轮传动连接于所述半轴上并位于所述主动行走轮的内侧，所述摆臂轮通过摆臂与所述半轴连接，所述摆臂与所述半轴转动配合。
5.根据权利要求4所述的越障救援机器人，其特征在于：所述摆臂轮上还设置有控制臂，所述控制臂用于控制所述摆臂轮的触地或悬空。
6.根据权利要求1所述的越障救援机器人，其特征在于：所述连杆支撑组件包括以可转动的方式设置于机器人本体上的连杆以及设置于连杆末端的滚轮，所述连杆的转动轴与半轴方向一致。
7.根据权利要求6所述的越障救援机器人，其特征在于：所述连杆以机器人本体为中心前后左右对称地设置四个。
8.根据权利要求5所述的越障救援机器人，其特征在于：每个所述半轴均由独立的电机分别驱动。
9.根据权利要求1所述的越障救援机器人，其特征在于：所述检测组件包括温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器，所述温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器用于检测环境中的温度、氧浓度、甲烷浓度和一氧化碳浓度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220325 |