CN116198628A - 一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,涉及机器人技术应用领域。本发明基于ROS搭建SLAM和导航系统,包括执行模块、控制模块以及感知模块,感知模块采集各种数据,控制模块包括主控制器与副控制器;执行模块为六足移动平台。本发明在未知的环境中依据自身搭载的激光雷达以及热成像仪对周围环境进行感知,通过对比热成像仪的信息寻找待救援人员,激光雷达提供数据用于SLAM算法构建实时环境信息,并搭建地图;以姿态传感器提供的信息结合已构建的地图与里程计信息实现机器人的精确定位。本发明用于抢险救灾之前的侦察工作,从而解决在坍塌废墟场景下救援人员难以获取有效信息从而无法安全开展救援的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术应用领域,具体为一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人。
背景技术
目前,仍然有许多高危作业是人类无法在保障自身安全的前提下去完成的,如消防营救、矿石勘探、排雷、核电站以及高辐射环境下的作业等。近些年来,随着人工智能的飞速发展,现代机器人已经可以从生产车间的定点作业扩展到非结构化场景下的自由作业。而对于在危险环境下的移动作业,现阶段主要是依靠可移动机器人完成的。
移动机器人按照其具体的运动方式大致可以分为:轮式机器人、履带式机器人以及足式机器人。轮式机器人具有移动速度快、效率高,易于控制等优点。但是由于其运动方式的限制,导致它在一些复杂环境下的移动能力大大降低。例如:楼梯,崎岖的地面等复杂路况;履带式机器人虽然在复杂路面比轮式机器人具有更好的适应性,但其灵活性和移动速度却得到了大幅的降低。相比轮式机器人和履带式机器人,足式机器人的仿生特性赋予了其很高的灵活度,同时,足式机器人的自由度多,腿部占地面积小,使得其可以适应各种不同的路况;足式机器人按照其腿部的数量可以分为单腿、双腿以及多腿机器人。单腿和双腿机器人的重心不稳定,尤其是在复杂路面下的移动,仍是机器人控制领域的一个难点。而随着腿部数量的增多,机器人的稳定性也会随着提高,目前应用较多的多腿机器人有四足机器人和六足机器人,六足机器人基于仿生学设计,相比四足机器人拥有更加丰富的形态,同时六足机器人可以做到手脚并用,同时具备了行走能力和一定的控制能力,例如六足机器人可以执行开关门、拆卸炸弹、取放物品等四足机器人无法做到的事情。
同时,在一些抢险救灾现场,目前应用较多的往往是一些大型和中型的救援机器人,大型的救援机器人拥有快速清除地面障碍物的优势,中型机器人拥有在运输伤员和救援物资方面的快速可靠性。但有关小型侦察机器人的应用却少之又少。灾后的救援任务同时也需要小型机器人对未知环境的侦察能力才能更加有效快速的实施救援工作。因此,小型的六足机器人是代替人类在未知狭小环境下执行侦察性任务的理想平台。
发明内容
本发明为了解决在抢险救灾现场,缺乏具有侦察能力并可对恶劣环境进行侦察的小型机器人的问题,提供了一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人。
本发明是通过如下技术方案来实现的:一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,包括执行模块、控制模块以及感知模块,感知模块用于采集各种数据,比如激光雷达采集的数据、定位信息与热成像数据等;所述控制模块包括主控制器与副控制器,主控制器负责接收上位机的信息,副控制器由主控制器控制并与主控制器有数据传输。所述执行模块包括上盖板、下盖板与功能性爬行足,功能性爬行足安装于上盖板与下盖板上,不仅起固定上盖板与下盖板的作用,而且整个装置由功能性爬行足带动移动,进行前进、后退、爬坡、旋转等活动。所述上盖板与下盖板形状大小均相同、均呈长方形状态,所述上盖板位于下盖板的上方且正对,所述上盖板与下盖板的四角与长边中点处各设有一个连接耳,因此上盖板与下盖板互相匹配形成了六对连接耳;每对连接耳之间连接一支功能性爬行足,即一共有六只功能性爬行足,而且六只功能性爬行足结构相同,同时由于上下盖板的形状,使得六只功能性爬行足三个一组形成两组对称结构,形成了六足移动平台。
每支功能性爬行足均包括基节部、转节部、腿节部、胫节部与前跗节;前跗节为与地面接触的部位,所述功能性爬行足的基节部与腿节部之间通过转节部连接,转节部可由基节部的伺服舵机Ⅰ带动,使腿节部、胫节部与前跗节整体转动。所述功能性爬行足的基节部包括基节上盖板与基节下盖板,所述基节上盖板连接于上盖板的连接耳底部,所述基节下盖板连接于下盖板的连接耳顶部,所述基节上盖板与基节下盖板之间安装有伺服舵机Ⅰ,伺服舵机Ⅰ的作用为带动转节部转动;所述伺服舵机Ⅰ的输出轴两端分别伸出基节上盖板与基节下盖板;所述转节部包括转节上盖板、转节下盖板、转节侧盖板Ⅰ、转节侧盖板Ⅱ与转节中心盖板,所述转节上盖板的前端连接于转节中心盖板的顶端,所述转节下盖板的前端连接于转节中心盖板的底端,所述转节侧盖板Ⅰ的后端连接于转节中心盖板的右侧端,所述转节侧盖板Ⅱ的后端连接于转节中心盖板的左侧端,四个转节盖板连接于转节中心盖板的四周,连接方式不限,只要可以实现固定的作用即可。转节上盖板与转节下盖板连接在基节部,转节侧盖板Ⅰ与转节侧盖板Ⅱ连接于腿节部;所述伺服舵机Ⅰ输出轴的上端连接转节上盖板后端,所述伺服舵机Ⅰ输出轴的下端连接转节下盖板后端,所述转节上盖板与伺服舵机Ⅰ输出轴连接处的顶部还通过舵机盘压紧锁定,因此当伺服舵机Ⅰ动作时,整个转节部以输出轴为轴心左右水平转动。
所述腿节部包括腿节侧盖板Ⅰ和腿节侧盖板Ⅱ,所述腿节侧盖板Ⅰ的后端连接于转节侧盖板Ⅱ的前端,所述腿节侧盖板Ⅱ的后端连接于转节侧盖板Ⅰ的前端,所述腿节侧盖板Ⅰ与腿节侧盖板Ⅱ之间设置有伺服舵机Ⅱ与伺服舵机Ⅲ,所述伺服舵机Ⅲ位于伺服舵机Ⅱ的后侧,所述伺服舵机Ⅲ的输出轴两端分别伸出腿节侧盖板Ⅰ和腿节侧盖板Ⅱ,所述伺服舵机Ⅲ输出轴的左端连接于转节侧盖板Ⅱ的前端,所述伺服舵机Ⅲ输出轴的右端连接转节侧盖板Ⅰ的前端,所述转节侧盖板Ⅱ与伺服舵机Ⅲ输出轴连接处的端部还通过舵机盘压紧锁定,由于转节侧盖板Ⅰ与Ⅱ位置相对固定,因此当伺服舵机Ⅲ动作时,腿节侧盖板Ⅰ和腿节侧盖板Ⅱ以输出轴为轴心上下转动。
所述胫节部包括胫节侧盖板Ⅰ、胫节侧盖板Ⅱ与胫节中心盖板,所述胫节侧盖板Ⅰ与胫节侧盖板Ⅱ的前部分别卡接于胫节中心盖板的左右两侧,则胫节侧盖板Ⅰ与胫节侧盖板Ⅱ有所转动或移动时,胫节中心盖板也移动,由于胫节中心盖板前部的尖端连接有前跗节,因此前跗节也随胫节中心盖板移动。所述伺服舵机Ⅱ的输出轴两端分别伸出腿节侧盖板Ⅰ和腿节侧盖板Ⅱ,所述伺服舵机Ⅱ输出轴的左端连接于胫节侧盖板Ⅱ的后端,所述伺服舵机Ⅱ输出轴的右端连接于胫节侧盖板Ⅰ的后端,所述胫节侧盖板Ⅱ与伺服舵机Ⅱ输出轴连接处的端部还通过舵机盘压紧锁定,因此当伺服舵机Ⅱ动作时,胫节侧盖板Ⅰ与胫节侧盖板Ⅱ带动胫节中心盖板以输出轴为轴心上下转动,从而当伺服舵机Ⅲ动作时,整个腿节部、胫节部及前跗节均转动。所述胫节中心盖板的前部呈三角形状,所述胫节中心盖板前部的尖端连接有前跗节,三角形状使前跗节与地面接触面积小,摩擦力小,方便移动。
由于控制器均需要安装在机器人本体上,因此所述主控制器通过相应的支撑结构安装于上盖板上部,所述副控制器位于上盖板与下盖板之间、且安装于下盖板上,控制器分布均匀合理。由于一共有六对连接耳,所以共有六只功能性爬行足,一共有18个伺服舵机。
本发明具体操作为:本发明用于抢险救灾之前的侦察工作,从而解决在坍塌废墟场景下救援人员难以获取有效信息从而无法安全开展救援的问题;操作者通过上位机向六足机器人主控制器发送移动指令,主控制器进一步将指令发送至副控制器,副控制器进行运动学正逆解以及轨迹规划从而控制18个舵机实现六足机器人的移动,感知模块采集各种数据信息传输至主控制器,然后主控制器将数据反馈给上位机,上位机控制六足机器人进行各种方式的移动,以便于在灾后无规律的障碍地形区活动并采集数据。
优选的,所述主控制器为主控制板OrangePi3 LTS,所述副控制器为副控制板STM32F411CCU6单片机,所述主控制板OrangePi3 LTS与副控制板STM32F411CCU6单片机采用串口通信,所述主控制板OrangePi3 LTS通过4个M4*20的六角铜柱安装于上盖板上;所述副控制板STM32F411CCU6单片机安装于下盖板中间。
进一步的,所述感知模块包括一个热成像仪、一个姿态传感器以及一个激光雷达1,热成像仪用于实时探测附近是否有待救援者,姿态传感器与已知地图结合进行自主定位,激光雷达获取多种信息,所述上盖板的顶部设有激光雷达安装台,所述激光雷达安装台位于主控制板OrangePi3 LTS上方,所述激光雷达安装台通过四个M4*50的六角铜柱安装于上盖板上,所述激光雷达安装于激光雷达安装台上;所述热成像仪安装于上盖板与下盖板之间;所述姿态传感器安装于副控制板STM32F411CCU6单片机中;所述上盖板与下盖板上均开有散热孔;所述激光雷达安装台上也开有散热孔。
优选的,所述伺服舵机Ⅰ的顶端嵌入基节上盖板,所述伺服舵机Ⅰ的底端嵌入基节下盖板,所述伺服舵机Ⅱ与伺服舵机Ⅲ的左侧均嵌入腿节侧盖板Ⅰ,所述伺服舵机Ⅱ与伺服舵机Ⅲ的右侧均嵌入腿节侧盖板Ⅱ。
优选的,所述基节下盖板上垂直设有若干排固定电线的齿状结构;所述腿节侧盖板Ⅱ朝向腿节侧盖板Ⅰ的一侧垂直设有若干排固定电线的齿状结构,该种齿状结构不仅可以固定电线而且还可以起到一定的防止舵机脱出的作用。
优选的,所述转节上盖板、转节下盖板、转节侧盖板Ⅰ及转节侧盖板Ⅱ与转节中心盖板连接的方式为:固定连接或榫卯连接或卡接或螺栓连接,只要可以实现固定的作用即可。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果:本发明所提供的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,①本发明采用分布式和模块化设计,将其分为传感器信息融合、同步定位与地图创建、导航三个模块,各个模块之间功能独立,降低了模块之间的耦合性,提供了代码的执行效率;②本发明通过将姿态传感器数据与里程计信息进行融合实现初步定位,进一步通过SLAM算法实现精确定位并更新未知环境地图,并能在地图中标示机器人的运动轨迹、待救援人员信息;③本发明相较于传统的轮式机器人和履带式机器人具有更好的机动性,多足赋予了六足机器人更高的自由度,使其可以通过一些障碍地形,如斜坡、小型障碍物。
附图说明
图1为本发明的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人的结构示意图。
图2为本发明功能性爬行足的爆炸图。
图3为本发明的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人仰视角度结构示意图。
图4为本发明的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人转动一定角度的结构示意图。
图5为本发明上盖板的结构示意图。
图6为本发明下盖板的结构示意图。
图中标记如下:1-激光雷达,2-主控制器,3-上盖板,4-下盖板,5-副控制器,6-舵机盘,7-基节上盖板,8-伺服舵机Ⅰ,9-基节下盖板,10-伺服舵机Ⅱ,11-伺服舵机Ⅲ,12-腿节侧盖板Ⅰ,13-腿节侧盖板Ⅱ,14-转节上盖板,15-转节下盖板,16-转节侧盖板Ⅰ,17-转节侧盖板Ⅱ,18-转节中心盖板,19-胫节侧盖板Ⅰ,20-胫节侧盖板Ⅱ,21-胫节中心盖板,22-前跗节,23-激光雷达安装台,A-连接耳,B-功能性爬行足。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,如图1至图6所示:包括执行模块、控制模块以及感知模块,所述控制模块包括主控制器2与副控制器5;所述执行模块包括上盖板3、下盖板4与功能性爬行足B,所述上盖板3与下盖板4形状大小均相同、均呈长方形状态,所述上盖板3位于下盖板4的上方且正对,所述上盖板3与下盖板4的四角与长边中点处各设有一个连接耳,因此上盖板3与下盖板4互相匹配形成了六对连接耳A;每对连接耳A之间连接一支功能性爬行足B,即一共有六只功能性爬行足,而且六只功能性爬行足B结构相同。每支功能性爬行足B均包括基节部、转节部、腿节部、胫节部与前跗节;所述功能性爬行足B的基节部与腿节部之间通过转节部连接;所述功能性爬行足B的基节部包括基节上盖板7与基节下盖板9,所述基节上盖板7连接于上盖板3的连接耳A底部,所述基节下盖板9连接于下盖板4的连接耳A顶部,所述基节上盖板7与基节下盖板9之间安装有伺服舵机Ⅰ8,所述伺服舵机Ⅰ8的输出轴两端分别伸出基节上盖板7与基节下盖板9;所述转节部包括转节上盖板14、转节下盖板15、转节侧盖板Ⅰ16、转节侧盖板Ⅱ17与转节中心盖板18,所述转节上盖板14的前端连接于转节中心盖板18的顶端,所述转节下盖板15的前端连接于转节中心盖板18的底端,所述转节侧盖板Ⅰ16的后端连接于转节中心盖板18的右侧端,所述转节侧盖板Ⅱ17的后端连接于转节中心盖板18的左侧端;所述伺服舵机Ⅰ8输出轴的上端连接转节上盖板14后端,所述伺服舵机Ⅰ8输出轴的下端连接转节下盖板15后端,所述转节上盖板14与伺服舵机Ⅰ8输出轴连接处的顶部还通过舵机盘6压紧锁定。所述腿节部包括腿节侧盖板Ⅰ12和腿节侧盖板Ⅱ13,所述腿节侧盖板Ⅰ12的后端连接于转节侧盖板Ⅱ17的前端,所述腿节侧盖板Ⅱ13的后端连接于转节侧盖板Ⅰ16的前端,所述腿节侧盖板Ⅰ12与腿节侧盖板Ⅱ13之间设置有伺服舵机Ⅱ10与伺服舵机Ⅲ11,所述伺服舵机Ⅲ11位于伺服舵机Ⅱ10的后侧,所述伺服舵机Ⅲ11的输出轴两端分别伸出腿节侧盖板Ⅰ12和腿节侧盖板Ⅱ13,所述伺服舵机Ⅲ11输出轴的左端连接于转节侧盖板Ⅱ17的前端,所述伺服舵机Ⅲ11输出轴的右端连接转节侧盖板Ⅰ16的前端,所述转节侧盖板Ⅱ17与伺服舵机Ⅲ11输出轴连接处的端部还通过舵机盘6压紧锁定。所述胫节部包括胫节侧盖板Ⅰ19、胫节侧盖板Ⅱ20与胫节中心盖板21,所述胫节侧盖板Ⅰ19与胫节侧盖板Ⅱ20的前部分别卡接于胫节中心盖板21的左右两侧;所述伺服舵机Ⅱ10的输出轴两端分别伸出腿节侧盖板Ⅰ12和腿节侧盖板Ⅱ13,所述伺服舵机Ⅱ10输出轴的左端连接于胫节侧盖板Ⅱ20的后端,所述伺服舵机Ⅱ10输出轴的右端连接于胫节侧盖板Ⅰ19的后端,所述胫节侧盖板Ⅱ20与伺服舵机Ⅱ10输出轴连接处的端部还通过舵机盘6压紧锁定;所述胫节中心盖板21的前部呈三角形状,所述胫节中心盖板21前部的尖端连接有前跗节22。所述主控制器2通过相应的支撑结构安装于上盖板3上部,所述副控制器5位于上盖板3与下盖板4之间、且安装于下盖板4上。
本实施例采用了如下优选方案:①所述主控制器2为主控制板OrangePi3 LTS,所述副控制器5为副控制板STM32F411CCU6单片机,所述主控制板OrangePi3 LTS与副控制板STM32F411CCU6单片机采用串口通信,所述主控制板OrangePi3 LTS通过4个M4*20的六角铜柱安装于上盖板3上;所述副控制板STM32F411CCU6单片机安装于下盖板4中间。②所述感知模块包括一个热成像仪、一个姿态传感器以及一个激光雷达1,所述上盖板3的顶部设有激光雷达安装台23,所述激光雷达安装台23位于主控制板OrangePi3 LTS上方,所述激光雷达安装台23通过四个M4*50的六角铜柱安装于上盖板3上,所述激光雷达1安装于激光雷达安装台23上;所述热成像仪安装于上盖板3与下盖板4之间;所述姿态传感器安装于副控制板STM32F411CCU6单片机中。③所述上盖板3与下盖板4上均开有散热孔;所述激光雷达安装台23上也开有散热孔。④所述伺服舵机Ⅰ8的顶端嵌入基节上盖板7,所述伺服舵机Ⅰ8的底端嵌入基节下盖板9,所述伺服舵机Ⅱ10与伺服舵机Ⅲ11的左侧均嵌入腿节侧盖板Ⅰ12,所述伺服舵机Ⅱ10与伺服舵机Ⅲ11的右侧均嵌入腿节侧盖板Ⅱ13。⑤所述基节下盖板9上垂直设有若干排固定电线的齿状结构;所述腿节侧盖板Ⅱ13朝向腿节侧盖板Ⅰ12的一侧垂直设有若干排固定电线的齿状结构。⑥所述转节上盖板14、转节下盖板15、转节侧盖板Ⅰ16及转节侧盖板Ⅱ17与转节中心盖板18连接的方式为:榫卯连接后通过螺栓固定。
本实施例所述的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人在灾后侦察中的应用方法,基于ROS系统实现,包括如下步骤:
1)操作者通过上位机向六足机器人主控制板OrangePi3 LTS发送移动指令,六足机器人进行移动;
2)六足机器人在移动过程中,主控制板OrangePi3 LTS利用SLAM算法对激光雷达1获取信息进行处理并实现实时建图,并将信息上传至上位机,操作人员接收到信息后进行决策,并下发指令到主控制板OrangePi3 LTS,主控制板OrangePi3 LTS进一步将指令通过串口发送给副控制板STM32F411CCU6单片机,副控制板STM32F411CCU6单片机进行运动学正逆解以及轨迹规划从而控制18个伺服舵机实现六足机器人的移动,每个功能性爬行足B内均包括伺服舵机Ⅰ8、伺服舵机Ⅱ10与伺服舵机Ⅲ11,一共有六只功能性爬行足B,因此有18个伺服舵机;同时,利用姿态传感器的信息结合已知的地图进行自主定位,并利用热成像仪实时探测附近有无待救援者。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接连接,可以是两个原件内部的连通。
本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式,而且对于本领域技术人员而言,本发明可以有多种变形和更改,凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,其特征在于:包括执行模块、控制模块以及感知模块,所述控制模块包括主控制器(2)与副控制器(5);所述执行模块包括上盖板(3)、下盖板(4)与功能性爬行足(B),所述上盖板(3)与下盖板(4)形状大小均相同、均呈长方形状态,所述上盖板(3)位于下盖板(4)的上方且正对,所述上盖板(3)与下盖板(4)的四角与长边中点处各设有一个连接耳,因此上盖板(3)与下盖板(4)互相匹配形成了六对连接耳(A);每对连接耳(A)之间连接一支功能性爬行足(B),即一共有六只功能性爬行足,而且六只功能性爬行足(B)结构相同;
每支功能性爬行足(B)均包括基节部、转节部、腿节部、胫节部与前跗节;所述功能性爬行足(B)的基节部与腿节部之间通过转节部连接;所述功能性爬行足(B)的基节部包括基节上盖板(7)与基节下盖板(9),所述基节上盖板(7)连接于上盖板(3)的连接耳(A)底部,所述基节下盖板(9)连接于下盖板(4)的连接耳(A)顶部,所述基节上盖板(7)与基节下盖板(9)之间安装有伺服舵机Ⅰ(8),所述伺服舵机Ⅰ(8)的输出轴两端分别伸出基节上盖板(7)与基节下盖板(9);所述转节部包括转节上盖板(14)、转节下盖板(15)、转节侧盖板Ⅰ(16)、转节侧盖板Ⅱ(17)与转节中心盖板(18),所述转节上盖板(14)的前端连接于转节中心盖板(18)的顶端,所述转节下盖板(15)的前端连接于转节中心盖板(18)的底端,所述转节侧盖板Ⅰ(16)的后端连接于转节中心盖板(18)的右侧端,所述转节侧盖板Ⅱ(17)的后端连接于转节中心盖板(18)的左侧端;所述伺服舵机Ⅰ(8)输出轴的上端连接转节上盖板(14)后端,所述伺服舵机Ⅰ(8)输出轴的下端连接转节下盖板(15)后端,所述转节上盖板(14)与伺服舵机Ⅰ(8)输出轴连接处的顶部还通过舵机盘(6)压紧锁定;
所述腿节部包括腿节侧盖板Ⅰ(12)和腿节侧盖板Ⅱ(13),所述腿节侧盖板Ⅰ(12)的后端连接于转节侧盖板Ⅱ(17)的前端,所述腿节侧盖板Ⅱ(13)的后端连接于转节侧盖板Ⅰ(16)的前端,所述腿节侧盖板Ⅰ(12)与腿节侧盖板Ⅱ(13)之间设置有伺服舵机Ⅱ(10)与伺服舵机Ⅲ(11),所述伺服舵机Ⅲ(11)位于伺服舵机Ⅱ(10)的后侧,所述伺服舵机Ⅲ(11)的输出轴两端分别伸出腿节侧盖板Ⅰ(12)和腿节侧盖板Ⅱ(13),所述伺服舵机Ⅲ(11)输出轴的左端连接于转节侧盖板Ⅱ(17)的前端,所述伺服舵机Ⅲ(11)输出轴的右端连接转节侧盖板Ⅰ(16)的前端,所述转节侧盖板Ⅱ(17)与伺服舵机Ⅲ(11)输出轴连接处的端部还通过舵机盘(6)压紧锁定;
所述胫节部包括胫节侧盖板Ⅰ(19)、胫节侧盖板Ⅱ(20)与胫节中心盖板(21),所述胫节侧盖板Ⅰ(19)与胫节侧盖板Ⅱ(20)的前部分别卡接于胫节中心盖板(21)的左右两侧;所述伺服舵机Ⅱ(10)的输出轴两端分别伸出腿节侧盖板Ⅰ(12)和腿节侧盖板Ⅱ(13),所述伺服舵机Ⅱ(10)输出轴的左端连接于胫节侧盖板Ⅱ(20)的后端,所述伺服舵机Ⅱ(10)输出轴的右端连接于胫节侧盖板Ⅰ(19)的后端,所述胫节侧盖板Ⅱ(20)与伺服舵机Ⅱ(10)输出轴连接处的端部还通过舵机盘(6)压紧锁定;所述胫节中心盖板(21)的前部呈三角形状,所述胫节中心盖板(21)前部的尖端连接有前跗节(22);
所述主控制器(2)通过相应的支撑结构安装于上盖板(3)上部,所述副控制器(5)位于上盖板(3)与下盖板(4)之间、且安装于下盖板(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,其特征在于:所述主控制器(2)为主控制板OrangePi3 LTS,所述副控制器(5)为副控制板STM32F411CCU6单片机,所述主控制板OrangePi3 LTS与副控制板STM32F411CCU6单片机采用串口通信,所述主控制板OrangePi3 LTS通过4个M4*20的六角铜柱安装于上盖板(3)上;所述副控制板STM32F411CCU6单片机安装于下盖板(4)中间。
3.根据权利要求2所述的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,其特征在于:所述感知模块包括一个热成像仪、一个姿态传感器以及一个激光雷达(1),所述上盖板(3)的顶部设有激光雷达安装台(23),所述激光雷达安装台(23)位于主控制板OrangePi3 LTS上方,所述激光雷达安装台(23)通过四个M4*50的六角铜柱安装于上盖板(3)上,所述激光雷达(1)安装于激光雷达安装台(23)上;所述热成像仪安装于上盖板(3)与下盖板(4)之间;所述姿态传感器安装于副控制板STM32F411CCU6单片机中。
4.根据权利要求3所述的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,其特征在于:所述上盖板(3)与下盖板(4)上均开有散热孔;所述激光雷达安装台(23)上也开有散热孔。
5.根据权利要求1所述的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,其特征在于:所述伺服舵机Ⅰ(8)的顶端嵌入基节上盖板(7),所述伺服舵机Ⅰ(8)的底端嵌入基节下盖板(9),所述伺服舵机Ⅱ(10)与伺服舵机Ⅲ(11)的左侧均嵌入腿节侧盖板Ⅰ(12),所述伺服舵机Ⅱ(10)与伺服舵机Ⅲ(11)的右侧均嵌入腿节侧盖板Ⅱ(13)。
6.根据权利要求1所述的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,其特征在于:所述基节下盖板(9)上垂直设有若干排固定电线的齿状结构;所述腿节侧盖板Ⅱ(13)朝向腿节侧盖板Ⅰ(12)的一侧垂直设有若干排固定电线的齿状结构。
7.根据权利要求1所述的一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人,其特征在于:所述转节上盖板(14)、转节下盖板(15)、转节侧盖板Ⅰ(16)及转节侧盖板Ⅱ(17)与转节中心盖板(18)连接的方式为:固定连接或榫卯连接或卡接或螺栓连接。
8.一种基于多传感融合的灾后侦察六足机器人在灾后侦察中的应用方法,其特征在于:所述应用方法由权利要求3所述的基于多传感融合的灾后侦察六足机器人实现,且基于ROS系统,包括如下步骤:
1)操作者通过上位机向六足机器人主控制板OrangePi3 LTS发送移动指令,六足机器人进行移动;
2)六足机器人在移动过程中,主控制板OrangePi3 LTS利用SLAM算法对激光雷达(1)获取信息进行处理并实现实时建图,并将信息上传至上位机,操作人员接收到信息后进行决策,并下发指令到主控制板OrangePi3 LTS,主控制板OrangePi3 LTS进一步将指令通过串口发送给副控制板STM32F411CCU6单片机,副控制板STM32F411CCU6单片机进行运动学正逆解以及轨迹规划从而控制18个伺服舵机实现六足机器人的移动,每个功能性爬行足(B)内均包括伺服舵机Ⅰ(8)、伺服舵机Ⅱ(10)与伺服舵机Ⅲ(11),一共有六只功能性爬行足(B),因此有18个伺服舵机;同时,利用姿态传感器的信息结合已知的地图进行自主定位,并利用热成像仪实时探测附近有无待救援者。
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