CN207809559U - 一种履带机器人环境感知系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种履带机器人环境感知系统，包括履带机器人本体和环境感知装置，所述履带机器人本体包括底盘架和履带机构，所述履带机构包括履带、主动轮、从动轮组件和支撑轮组件，所述底盘架上设置有支撑轮调节组件，所述环境感知装置包括主控制器、环境感知模块以及无线通信模块和GPS模块，所述环境感知模块包括气候检测模块和状态检测模块，所述气候检测模块包括数据采集器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器和雨滴传感器，所述状态检测模块包括陀螺仪、第一超声波传感器和第二超声波传感器。本实用新型结构简单，对环境感知的范围大，且能应用于灾害或者恶劣环境中的环境感知。

Description

一种履带机器人环境感知系统

技术领域

本实用新型属于环境感知技术领域，具体涉及一种履带机器人环境感知系统。

背景技术

环境感知主要是通过传感器获取环境信息而为人们服务，因此环境感知越来越引起人们的重视，通过环境感知能预先发现安全隐患，提高人们的生活安全系数。目前的环境感知系统安装在需要感知的区域，且环境感知系统一般是对定点位置的环境进行感知，这样感知范围比较小，且移动性差；另外，目前的环境感知系统只能应用在某一特定的环境中，不能应用救援或者环境较恶劣的环境中，使得应用范围小。因此，现如今缺少一种结构简单、体积小、成本低、设计合理的履带机器人环境感知系统，通过履带机器人本体搭环境感知装置，对环境感知的范围大，且能应用于灾害或者恶劣环境中的环境感知，应用广泛。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种履带机器人环境感知系统，其结构简单，设计合理，通过履带机器人本体搭环境感知装置，对环境感知的范围大，且能应用于灾害或者恶劣环境中的环境感知，应用广泛，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：包括履带机器人本体和安装在所述履带机器人本体上的环境感知装置，所述履带机器人本体包括底盘架和对称安装在底盘架两侧的履带机构，所述履带机构包括履带、安装在底盘架上且驱动履带运动的主动轮、与履带传动连接的从动轮组件和安装在底盘架上且与履带传动连接的支撑轮组件，所述底盘架上设置有对所述支撑轮组件进行调节的支撑轮调节组件，所述环境感知装置包括主控制器、环境感知模块以及与主控制器相接的GPS模块和与手持式遥控器无线通信的无线通信模块，所述环境感知模块包括气候检测模块和状态检测模块，所述气候检测模块包括数据采集器和与数据采集器输入端相接的温度传感器、湿度传感器、风速传感器和雨滴传感器，所述状态检测模块包括对所述履带机器人本体姿态进行检测的陀螺仪以及对所述履带机器人本体前方的障碍物信号进行实时检测的第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述主控制器的输出端接有电机模块，所述电机模块包括电机驱动器和与电机驱动器输出端相接的直流减速电机，所述直流减速电机与主动轮传动连接，所述陀螺仪、第一超声波传感器和第二超声波传感器均与主控制器的输入端连接。

上述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述支撑轮组件包括安装在底盘架侧面上部且与履带上侧中部内传动连接的上支撑轮以及安装在底盘架侧面下部且与履带下侧内传动连接的第一下支撑轮和第二下支撑轮，所述第一下支撑轮和所述第二下支撑轮位于履带的宽度方向的中心线的两侧，所述第一下支撑轮靠近底盘架侧面；

所述支撑轮调节组件包括安装在底盘架侧面上的底板、转动安装在底板上且供第一下支撑轮安装的第一支架、与第一支架转动连接且供第二下支撑轮安装的第二支架和连接于第一支架与第二支架之间的调节弹簧，所述第一支架靠近底盘架侧面。

上述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述第一支架包括第一弯曲部、第二弯曲部、第三弯曲部以及用于连接所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三弯曲部的第一连接部，所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三弯曲部呈Y形布设，所述第二支架包括第四弯曲部、第五弯曲部、第六弯曲部以及用于连接所述第四弯曲部、所述第五弯曲部和所述第六弯曲部的第二连接部，所述第四弯曲部、所述第五弯曲部和所述第六弯曲部呈Y形布设，所述底盘架上设置有底板，所述底板的一端设置有供所述第一弯曲部转动安装的第一转动连接件，所述第一转动连接件上套装有第一连接板，所述第一连接板位于底板与所述第一弯曲部之间，所述从动轮组件安装在第一连接板上，所述底板的另一端设置有供所述第四弯曲部转动安装的第二转动连接件，所述第二转动连接件上套装有第二连接板，所述第二连接板位于底板与所述第四弯曲部之间，所述底板的中部设置有供所述第一连接部和所述第二连接部转动安装的第三转动连接件，所述调节弹簧安装在所述第二弯曲部与所述第五弯曲部的顶部，所述第一下支撑轮安装在所述第三弯曲部的底部，所述第二下支撑轮安装在所述第六弯曲部的底部。

上述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述从动轮组件包括安装在第一连接板上的车轮板以及安装在车轮板两端的第一从动轮和第二从动轮，所述第一从动轮和第二从动轮均与履带一端内传动连接。

上述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述第一下支撑轮和第二下支撑轮的结构相同，且所述第一下支撑轮和第二下支撑轮均包括支撑轮板以及安装所述支撑轮板两端的支撑轮。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置气候检测模块对履带机器人本体所处环境的天气状态进行实时检测，从而能获取所处环境的温度、湿度、风速和降雨情况，便于提前采取措施，避免恶劣天气对人们生活造成伤害。

2、本实用新型通过设置第一超声波传感器和第二超声波传感器对履带机器人本体前方发出超声波，当第一超声波传感器或者第二超声波传感器检测到障碍物时，履带机器人本体机进入越障；且在履带机器人本体机越障的过程中，通过陀螺仪对所述履带机器人本体姿态进行检测，陀螺仪将检测到履带机器人本体在X方向、Y方向、Z方向上姿态信号传给主控制器，保证履带机器人本体安全越障碍物，从而使履带机器人本体移动至需要环境感知的区域，通过履带机器人本体搭环境感知装置，对环境感知的范围大。

3、本实用新型通过设置履带机器人本体，还能较好地应用于灾害或者恶劣环境中的环境感知，应用广泛，实用性强。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，通过履带机器人本体搭环境感知装置，对环境感知的范围大，且能应用于灾害或者恶劣环境中的环境感知，应用广泛，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—主控制器；2—陀螺仪；3—第一超声波传感器；

4—第二超声波传感器；6—第二从动轮；

7—第一从动轮；8—底盘架；9—第一支架；

9-1—第一转动连接件；10—调节弹簧；11—第一连接板；

11-1—上支撑轮；11-2—第一下支撑轮；11-3—第二下支撑轮；

12—底板；13—第二支架；13-1—第二转动连接件；

14—主动轮；14-1—第二连接板；15—履带；

16—第三转动连接件；17—气候检测模块；17-1—数据采集器；

17-2—温度传感器；17-3—湿度传感器；17-4—风速传感器；

17-5—雨滴传感器；18—电机驱动器；19—直流减速电机；

20—GPS模块；21—无线通信模块；22—车轮板；

23—手持式遥控器。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括履带机器人本体和安装在所述履带机器人本体上的环境感知装置，所述履带机器人本体包括底盘架8和对称安装在底盘架8两侧的履带机构，所述履带机构包括履带15、安装在底盘架8上且驱动履带15运动的主动轮14、与履带15传动连接的从动轮组件和安装在底盘架8上且与履带15传动连接的支撑轮组件，所述底盘架8上设置有对所述支撑轮组件进行调节的支撑轮调节组件，所述环境感知装置包括主控制器1、环境感知模块以及与主控制器1相接的GPS模块20和与手持式遥控器23无线通信的无线通信模块21，所述环境感知模块包括气候检测模块17和状态检测模块，所述气候检测模块17包括数据采集器17-1和与数据采集器17-1输入端相接的温度传感器17-2、湿度传感器17-3、风速传感器17-4和雨滴传感器17-5，所述状态检测模块包括对所述履带机器人本体姿态进行检测的陀螺仪2以及对所述履带机器人本体前方的障碍物信号进行实时检测的第一超声波传感器3和第二超声波传感器4，所述主控制器1的输出端接有电机模块，所述电机模块包括电机驱动器18和与电机驱动器18输出端相接的直流减速电机19，所述直流减速电机19与主动轮14传动连接，所述陀螺仪2、第一超声波传感器3和第二超声波传感器4均与主控制器1的输入端连接。

本实施例中，所述支撑轮组件包括安装在底盘架8侧面上部且与履带15上侧中部内传动连接的上支撑轮11-1以及安装在底盘架8侧面下部且与履带15下侧内传动连接的第一下支撑轮11-2和第二下支撑轮11-3，所述第一下支撑轮11-2和所述第二下支撑轮11-3位于履带15的宽度方向的中心线的两侧，所述第一下支撑轮11-2靠近底盘架8侧面；

所述支撑轮调节组件包括安装在底盘架8侧面上的底板12、转动安装在底板12上且供第一下支撑轮11-2安装的第一支架9、与第一支架9转动连接且供第二下支撑轮11-3安装的第二支架13和连接于第一支架9与第二支架13之间的调节弹簧10，所述第一支架9靠近底盘架8侧面。

本实施例中，所述第一支架9包括第一弯曲部、第二弯曲部、第三弯曲部以及用于连接所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三弯曲部的第一连接部，所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三弯曲部呈Y形布设，所述第二支架13包括第四弯曲部、第五弯曲部、第六弯曲部以及用于连接所述第四弯曲部、所述第五弯曲部和所述第六弯曲部的第二连接部，所述第四弯曲部、所述第五弯曲部和所述第六弯曲部呈Y形布设，所述底盘架8上设置有底板12，所述底板12的一端设置有供所述第一弯曲部转动安装的第一转动连接件9-1，所述第一转动连接件9-1上套装有第一连接板11，所述第一连接板11位于底板12与所述第一弯曲部之间，所述从动轮组件安装在第一连接板11上，所述底板12的另一端设置有供所述第四弯曲部转动安装的第二转动连接件13-1，所述第二转动连接件13-1上套装有第二连接板14-1，所述第二连接板14-1位于底板12与所述第四弯曲部之间，所述底板12的中部设置有供所述第一连接部和所述第二连接部转动安装的第三转动连接件16，所述调节弹簧10安装在所述第二弯曲部与所述第五弯曲部的顶部，所述第一下支撑轮11-2安装在所述第三弯曲部的底部，所述第二下支撑轮11-3安装在所述第六弯曲部的底部。

本实施例中，所述第一转动连接件9-1、第二转动连接件13-1和第三转动连接件16均包括轴和套装在所述轴上的轴承。

本实施例中，通过设置调节弹簧10，是为了当所述机器人本体翻越障碍物时履带15发生形变，且与履带15内传动连接的第一支撑轮11-2和第二支撑轮11-3也随之发生位置变化，以使第一支撑轮11-2和第二支撑轮11-3实时与履带15内传动连接，对履带15进行支撑；当所述机器人本体翻越障碍物后，调节弹簧10通过第一支架9和第二支架13转动第一支撑轮11-2和第二支撑轮11-3恢复原始状态，同时，第一支架9和第二支架13转动分别带动第一连接板7和第二连接板14-1转动，从而使所述从动轮组件和主动轮14恢复原始状态。

本实施例中，通过设置第一连接板11与车轮板22连接，是为了方便第一从动轮7和第二从动轮6的安装，且第一从动轮7和第二从动轮6是为了对履带15的一端内进行支撑和传动，且保证履带15转动。

本实施例中，所述从动轮组件包括安装在第一连接板11上的车轮板以及安装在车轮板22两端的第一从动轮7和第二从动轮6，所述第一从动轮7和第二从动轮6均与履带15一端内传动连接。

本实施例中，所述第一下支撑轮11-2和第二下支撑轮11-3的结构相同，且所述第一下支撑轮11-2和第二下支撑轮11-3均包括支撑轮板以及安装所述支撑轮板两端的支撑轮。

本实施例中，通过设置上支撑轮11-1、第一下支撑轮11-2和第二下支撑轮11-3以及第一从动轮5和第二从动轮6对履带13内进行支撑与传动，保证履带15稳定转动。

本实施例中，通过设置GPS模块20能对履带机器人本体进行实时定位，便于将履带机器人本体准确地移动至环境感知地。

本实施例中，所述手持式遥控器23为手机。

本实用新型使用时，操作者操作手持式遥控器23通过无线通信模块21向主控制器1发送控制命令，主控制器1通过电机驱动器18控制直流减速电机19转动，直流减速电机19转动带动主动轮14转动，从而实现履带机器人本体的运动，在履带机器人本体运动的过程中，第一超声波传感器3和第二超声波传感器4对所述履带机器人本体前方的障碍物进行实时检测，当第一超声波传感器3或者第二超声波传感器4检测障碍物信号时，主控制器1接收到障碍物信号并将接收到的障碍物信号通过无线通信模块21发送至手持式遥控器23，手持式遥控器23通过无线通信模块21向主控制器1发送避障命令，主控制器1通过电机驱动器18控制直流减速电机19减速转动，使履带机器人本体缓慢越过障碍物，在履带机器人本体越过障碍物的过程中，通过陀螺仪2对所述履带机器人本体姿态进行检测，陀螺仪2将检测到履带机器人本体在X方向、Y方向、Z方向上姿态信号传给主控制器1，保证履带机器人本体安全越障碍物，从而使履带机器人本体移动至需要环境感知的区域；之后，温度传感器17-2对所处环境的温度进行实时检测，并将检测到的温度发送至数据采集器17-1，湿度传感器17-3对所处环境的湿度进行实时检测，并将检测到的湿度发送至数据采集器17-1，风速传感器17-4对所处环境的风速进行实时检测，并将检测到的风速发送至数据采集器17-1，雨滴传感器17-5对所处环境的雨滴进行实时检测，并将检测到的雨滴量发送至数据采集器17-1，数据采集器17-1将接收到的温度、湿度、风速和雨滴量发送至主控制器1，从而能获取所处环境的温度、湿度、风速和降雨情况，便于提前采取措施，避免恶劣天气对人们生活造成伤害。该装置结构简单，设计合理，通过履带机器人本体搭环境感知模块，对环境感知的范围大，且能应用于灾害或者恶劣环境中的环境感知，应用广泛，实用性强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：包括履带机器人本体和安装在所述履带机器人本体上的环境感知装置，所述履带机器人本体包括底盘架(8)和对称安装在底盘架(8)两侧的履带机构，所述履带机构包括履带(15)、安装在底盘架(8)上且驱动履带(15)运动的主动轮(14)、与履带(15)传动连接的从动轮组件和安装在底盘架(8)上且与履带(15)传动连接的支撑轮组件，所述底盘架(8)上设置有对所述支撑轮组件进行调节的支撑轮调节组件，所述环境感知装置包括主控制器(1)、环境感知模块以及与主控制器(1)相接的GPS模块(20)和与手持式遥控器(23)无线通信的无线通信模块(21)，所述环境感知模块包括气候检测模块(17)和状态检测模块，所述气候检测模块(17)包括数据采集器(17-1)和与数据采集器(17-1)输入端相接的温度传感器(17-2)、湿度传感器(17-3)、风速传感器(17-4)和雨滴传感器(17-5)，所述状态检测模块包括对所述履带机器人本体姿态进行检测的陀螺仪(2)以及对所述履带机器人本体前方的障碍物信号进行实时检测的第一超声波传感器(3)和第二超声波传感器(4)，所述主控制器(1)的输出端接有电机模块，所述电机模块包括电机驱动器(18)和与电机驱动器(18)输出端相接的直流减速电机(19)，所述直流减速电机(19)与主动轮(14)传动连接，所述陀螺仪(2)、第一超声波传感器(3)和第二超声波传感器(4)均与主控制器(1)的输入端连接。

2.按照权利要求1所述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述支撑轮组件包括安装在底盘架(8)侧面上部且与履带(15)上侧中部内传动连接的上支撑轮(11-1)以及安装在底盘架(8)侧面下部且与履带(15)下侧内传动连接的第一下支撑轮(11-2)和第二下支撑轮(11-3)，所述第一下支撑轮(11-2)和所述第二下支撑轮(11-3)位于履带(15)的宽度方向的中心线的两侧，所述第一下支撑轮(11-2)靠近底盘架(8)侧面；

所述支撑轮调节组件包括安装在底盘架(8)侧面上的底板(12)、转动安装在底板(12)上且供第一下支撑轮(11-2)安装的第一支架(9)、与第一支架(9)转动连接且供第二下支撑轮(11-3)安装的第二支架(13)和连接于第一支架(9)与第二支架(13)之间的调节弹簧(10)，所述第一支架(9)靠近底盘架(8)侧面。

3.按照权利要求2所述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述第一支架(9)包括第一弯曲部、第二弯曲部、第三弯曲部以及用于连接所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三弯曲部的第一连接部，所述第一弯曲部、所述第二弯曲部和所述第三弯曲部呈Y形布设，所述第二支架(13)包括第四弯曲部、第五弯曲部、第六弯曲部以及用于连接所述第四弯曲部、所述第五弯曲部和所述第六弯曲部的第二连接部，所述第四弯曲部、所述第五弯曲部和所述第六弯曲部呈Y形布设，所述底盘架(8)上设置有底板(12)，所述底板(12)的一端设置有供所述第一弯曲部转动安装的第一转动连接件(9-1)，所述第一转动连接件(9-1)上套装有第一连接板(11)，所述第一连接板(11)位于底板(12)与所述第一弯曲部之间，所述从动轮组件安装在第一连接板(11)上，所述底板(12)的另一端设置有供所述第四弯曲部转动安装的第二转动连接件(13-1)，所述第二转动连接件(13-1)上套装有第二连接板(14-1)，所述第二连接板(14-1)位于底板(12)与所述第四弯曲部之间，所述底板(12)的中部设置有供所述第一连接部和所述第二连接部转动安装的第三转动连接件(16)，所述调节弹簧(10)安装在所述第二弯曲部与所述第五弯曲部的顶部，所述第一下支撑轮(11-2)安装在所述第三弯曲部的底部，所述第二下支撑轮(11-3)安装在所述第六弯曲部的底部。

4.按照权利要求3所述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述从动轮组件包括安装在第一连接板(11)上的车轮板以及安装在车轮板(22)两端的第一从动轮(7)和第二从动轮(6)，所述第一从动轮(7)和第二从动轮(6)均与履带(15)一端内传动连接。

5.按照权利要求2或3所述的一种履带机器人环境感知系统，其特征在于：所述第一下支撑轮(11-2)和第二下支撑轮(11-3)的结构相同，且所述第一下支撑轮(11-2)和第二下支撑轮(11-3)均包括支撑轮板以及安装所述支撑轮板两端的支撑轮。