CN204339774U - 一种生物气溶胶监测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，该机器人包括一壳式结构的机体部分，一插接在所述机体部分头部的机械手部分，一设置在所述机体部分尾部的云台部分，两对称联接在所述机体部分左右两侧的行走部分，以及分别独立安装在所述机体部分内的一气溶胶监测部分、一控制部分和电池，所述控制部分分别电连接所述气溶胶监测部分、机械手部分和云台部分。本实用新型对复杂地形的适应能力强，越障能力强，其气溶胶监测部分能实时监测空气气溶胶水平，是安防反恐的重要装备。

Description

一种生物气溶胶监测机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体关于一种用于监测空气中生物气溶胶的生物气溶胶监测机器人。

背景技术

自然灾害、生产事故、实验室泄漏等，造成局部环境内的生物气溶胶粒子的异常，形成复杂的生物粒子环境。时刻威胁着应急处置人员的生命安全，导致应急处置人员无法第一时间进入现场，由于对现场生物安全状况无法准确把握，应急处置人员无法制定科学、安全的应急处置方案，难以开展现场应急处置工作。伴随的爆炸、泄漏，容易造成生物安全现场中建筑物损坏、倒塌、道路破坏，处置空间狭小,同时火灾、爆炸产生的浓烟、雾气使灾难现场情况更加复杂，应急处置人员及地面设备无法深入,严重制约着现场应急救援的效率。

研制替代人员进行生物安全事故现场的装备，代替人员执行高危作业，完成生物安全现场的生物气溶胶监测任务成为亟待解决的关键问题。

目前机器人已经能够完成许多复杂环境的任务要求，被用来在剧毒、核辐射等极端危险环境下，代替人类完成各项作业，由于其可以代替人类进行危险作业，因此得到迅速发展。

上世纪90年代以来，我国的各研究机构、相关单位也已经在警用机器人方面取得了相当大的进展，从仿制国外产品到自主研发，基本已经形成了有自己特色的警用机器人产品。但现有的许多机器人存在操作控制方式单一，控制器集成度不高，人性化设计不足等问题，不但操作不便，而且机器人的机动范围和机动性受限，功能单一。

而在国内，使用地面机器人搭载气溶胶监测设备完成气溶胶监测任务的研究还未见相关报导。因此，研究一种能够完成生物气溶胶监测并具有较强通过能力的小型机器人具有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种体积小，重量轻，机动性强的生物气溶胶监测机器人。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，该机器人包括：一壳式结构的机体部分，一插接在所述机体部分头部的机械手部分，一设置在所述机体部分尾部的云台部分，两对称联接在所述机体部分左右两侧的行走部分，以及分别独立安装在所述机体部分内的一气溶胶监测部分、一控制部分和电池，所述控制部分分别电连接所述气溶胶监测部分、机械手部分和云台部分。

在一个优选的实施例中，所述机械手部分包括底盘组件、第一关节组件、大臂、第二关节组件、小臂、手腕关节组件、夹持器组件以及机械手摄像机；其中，所述底盘组件固定在所述机体部分上，所述底盘组件活动联接所述第一关节组件，所述第一关节组件固定联接所述大臂，所述大臂活动联接所述第二关节组件，所述第二关节组件固定联接所述小臂，所述小臂固定联接所述手腕关节组件，所述手腕关节组件活动联接所述夹持器组件；所述机械手摄像机设置在所述手腕关节组件上,所述机械手摄像机电连接所述控制部分。

在一个优选的实施例中，所述第二关节组件主要由电机组件、减速器组件、联接盘和关节支架构成；所述电机组件、减速器组件通过所述联接盘安装在所述大臂的一侧端面，所述关节支架联接在所述大臂的另一侧端面。

在一个优选的实施例中，所述手腕关节组件主要由手爪旋转套、旋转电机和夹持电机构成；所述手腕关节组件的夹持电机与所述旋转电机联接，所述旋转电机设置在所述手爪旋转套内，所述手爪旋转套与所述小臂联接，所述小臂与所述第二关节组件的关节支架联接。

在一个优选的实施例中，所述夹持器组件主要由手爪支架、转轴、盖板、爪臂、手爪和手爪转轴构成；所述夹持器组件的手爪支架联接在所述手腕关节组件的夹持电机上，所述手爪支架上设置所述转轴,所述转轴上设置所述盖板和两所述爪臂,两所述爪臂前端通过所述手爪转轴安装两所述手爪。

在一个优选的实施例中，所述云台部分包括底座、伸缩杆柱、云台支架及摄像头；其中，所述底座安装在所述机体部分的尾部，所述伸缩杆柱下端联接在所述底座上，上端联接所述云台支架,所述云台支架与所述摄像头联接，且所述云台支架具有水平旋转和俯仰两个自由度。

在一个优选的实施例中，所述行走部分包括驱动电机组件、三角形履带、联接板、机架、联接柱、承重板、从动轮及主动轮；其中，所述机架为左右两侧板，所述机架前侧安装两个所述从动轮，所述机架后侧安装一个所述主动轮，所述从动轮和主动轮分别与所述履带啮合，所述机架与两个所述从动轮和一个所述主动轮构成一个稳定的三角形结构，并通过所述联接板和联接柱联接在一起；所述机架中部安装有两个用于提高所述履带中部及前端负载能力的所述承重板，所述驱动电机通过链传动与所述主动轮联接。

在一个优选的实施例中，所述机体部分上盖开设有与所述气溶胶监测部分的进气口相连通的进气口，所述机体部分尾部开设有与所述气溶胶监测部分的出气口相连通的出气口。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型能够实时监测大气气溶胶水平，并实时回传监测数据。2、本实用新型的行进部分采用三角形履带驱动，结构简单，重量轻，爬楼梯速度快，对复杂地形的适应能力强，越障能力强，安全可靠性高。3、本实用新型的机械手部分为一独立部件，并釆用多自由度，在较轻的重量下实现了机械臂伸展长度1米，灵活机动，并具有良好的维护性。4、本实用新型的控制部分采用无线、有线两套控制链路遥控机器人超视距进行作业，机器人在场地复杂，不要求无线电屏蔽时釆用无线遥控，无线控制距离大于300m可大幅度提高机器人的机动范围和机动性，当现场需要无线电屏蔽时，机器人和控制台之间可以用线缆联接，采用有线控制，使用安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型机械手部分的结构示意图；

图3为本实用新型云台部分的结构示意图；

图4为本实用新型行走部分的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本实用新型，它们不应该理解成对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型包括机体部分1、机械手部分2、云台部分3、气溶胶监测部分4、行走部分5及控制部分(图中未示出)。

机体部分1为壳体结构，其内安装有气溶胶监测部分4、控制部分及电池等部件(图中未示出)，气溶胶监测部分4、控制部分及电池各为一独立部件，可以分别拆卸、维护、运输。在机体部分1上盖开设有与气溶胶监测部分4的进气口相连通的进气口，在机体部分1尾部开设有与气溶胶监测部分的出气口相连通的出气口，气溶胶监测部分4采集的气溶胶监测数据能通过控制部分实时回传。气溶胶监测部分4为可市售的成套标准件。

如图1、图2所示，机械手部分2制作成一独立部件插接在机体部分1的头部，为机器人作业的一个执行机构，拥有五个自由度。机械手部分2包括底盘组件201、第一关节组件202、大臂203、第二关节组件204、小臂205、手腕关节组件206、夹持器组件207以及机械手摄像机208。其中，底盘组件201固定在机体部分1上，底盘组件201活动联接第一关节组件202，第一关节组件202固定联接大臂203，大臂203活动联接第二关节组件204，第二关节组件204固定联接小臂205，小臂205固定联接手腕关节组件206，手腕关节组件206活动联接夹持器组件207。机械手摄像机208设置在手腕关节组件206上,机械手摄像机208可以观测到物体的图像信息，实时釆集机械手部分2的图像信息提供给控制部分。

在一个优选的实施例中，第二关节组件204主要由电机组件、减速器组件、联接盘、关节支架等零部件构成，其电机组件、减速器组件通过联接盘安装在大臂203的一侧端面，关节支架联接在大臂203的另一侧端面。电机组件、减速器组件均为可市售的成套标准件。

在一个优选的实施例中，手腕关节组件206主要由手爪旋转套、旋转电机、夹持电机等零部件构成。手腕关节组件206的夹持电机与旋转电机联接，旋转电机设置在手爪旋转套内，手爪旋转套与小臂205联接，小臂205与第二关节组件204的关节支架联接。旋转电机组件、夹持电机组件均为可市售的成套标准件。

在一个优选的实施例中，夹持器组件207主要由手爪支架、转轴、盖板、爪臂、手爪、手爪转轴等零部件构成。夹持器组件207的手爪支架联接在手腕关节组件206的夹持电机上，手爪支架上设置转轴,转轴上设置盖板和两爪臂,两爪臂前端通过手爪转轴安装两手爪。

如图1、图3所示，云台部分3设置在机体部分1的尾部，其包括底座301、伸缩杆柱302、云台支架303及摄像头304。其中，底座301安装在机体部分1的尾部，伸缩杆柱302下端联接在底座301上，上端联接云台支架303,云台支架303与摄像头304联接。云台支架303为云台部分4提供水平旋转和俯仰两个自由度，实现摄像头304水平和竖直两个方向的运动，可以观察到整个机器人的工作状态和机器行进方向的环境。

如图1、图4所示，行走部分5为左右两部分，对称联接在机体部分1的两侧。行走部分5包括驱动电机组件501、三角形履带502、联接板503、机架504、联接柱505、承重板506、从动轮507及主动轮508。其中，机架504为左右两侧板，机架504前侧安装两个从动轮507，机架504后侧安装一个主动轮508，从动轮507和主动轮508分别与越野性能好的履带502啮合，机架504与两个从动轮507和一个主动轮508构成一个稳定的三角形结构，并通过联接板503和联接柱505联接在一起。机架504中部安装有两个用于提高履带502中部及前端负载能力的承重板506，驱动电机501通过链传动与主动轮508联接，带动履带502前进。从动轮507、主动轮508均为可市售的成套标准件，主要由转轴、轴承、轴套、联接法兰等零部件构成。驱动电机组件501均为可市售的成套标准件，主要由微型电机、输出轴及轴承、轴套、联接法兰等零部件构成。

控制部分采用现有无线/有线两套控制链路，且集成在一个安全箱中，具有防水、防压、抗震、抗摔的功能。同时，控制部分釆用图形化操作界面，便于操作者能够以最快的速度掌握机器人的操作方式。机器人在场地复杂，不要求无线电屏蔽时采用无线遥控，机动范围和机动性大；当现场需要无线电屏蔽时，机器人和控制器之间釆用线缆联接用安全可靠。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，该机器人包括：

一壳式结构的机体部分，

一插接在所述机体部分头部的机械手部分，

一设置在所述机体部分尾部的云台部分，

两对称联接在所述机体部分左右两侧的行走部分，以及

分别独立安装在所述机体部分内的一气溶胶监测部分、一控制部分和电池，所述控制部分分别电连接所述气溶胶监测部分、机械手部分和云台部分。

2.如权利要求1所述的一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，所述机械手部分包括底盘组件、第一关节组件、大臂、第二关节组件、小臂、手腕关节组件、夹持器组件以及机械手摄像机；其中，所述底盘组件固定在所述机体部分上，所述底盘组件活动联接所述第一关节组件，所述第一关节组件固定联接所述大臂，所述大臂活动联接所述第二关节组件，所述第二关节组件固定联接所述小臂，所述小臂固定联接所述手腕关节组件，所述手腕关节组件活动联接所述夹持器组件；所述机械手摄像机设置在所述手腕关节组件上,所述机械手摄像机电连接所述控制部分。

3.如权利要求2所述的一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，所述第二关节组件主要由电机组件、减速器组件、联接盘和关节支架构成；所述电机组件、减速器组件通过所述联接盘安装在所述大臂的一侧端面，所述关节支架联接在所述大臂的另一侧端面。

4.如权利要求2所述的一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，所述手腕关节组件主要由手爪旋转套、旋转电机和夹持电机构成；所述手腕关节组件的夹持电机与所述旋转电机联接，所述旋转电机设置在所述手爪旋转套内，所述手爪旋转套与所述小臂联接，所述小臂与所述第二关节组件的关节支架联接。

5.如权利要求2所述的一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，所述夹持器组件主要由手爪支架、转轴、盖板、爪臂、手爪和手爪转轴构成；所述夹持器组件的手爪支架联接在所述手腕关节组件的夹持电机上，所述手爪支架上设置所述转轴,所述转轴上设置所述盖板和两所述爪臂,两所述爪臂前端通过所述手爪转轴安装两所述手爪。

6.如权利要求1到5任一项所述的一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，所述云台部分包括底座、伸缩杆柱、云台支架及摄像头；其中，所述底座安装在所述机体部分的尾部，所述伸缩杆柱下端联接在所述底座上，上端联接所述云台支架,所述云台支架与所述摄像头联接，且所述云台支架具有水平旋转和俯仰两个自由度。

7.如权利要求1到5任一项所述的一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，所述行走部分包括驱动电机组件、三角形履带、联接板、机架、联接柱、承重板、从动轮及主动轮；其中，所述机架为左右两侧板，所述机架前侧安装两个所述从动轮，所述机架后侧安装一个所述主动轮，所述从动轮和主动轮分别与所述履带啮合，所述机架与两个所述从动轮和一个所述主动轮构成一个稳定的三角形结构，并通过所述联接板和联接柱联接在一起；所述机架中部安装有两个用于提高所述履带中部及前端负载能力的所述承重板，所述驱动电机通过链传动与所述主动轮联接。

8.如权利要求1到5任一项所述的一种生物气溶胶监测机器人，其特征在于，所述机体部分上盖开设有与所述气溶胶监测部分的进气口相连通的进气口，所述机体部分尾部开设有与所述气溶胶监测部分的出气口相连通的出气口。