CN209553345U - 跳跃型侦查机器人系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种跳跃型侦查机器人系统，包括车体和设置在车体上的摄像头模块、超声波测距模块、弹射驱动模块、位姿调整模块和信号接收控制模块；所述摄像头模块，超声波测距模块，弹射驱动模块，位姿调整模块均与信号接收控制模块相连；且各个模块之间以及各模块与上位机之间通过无线多跳网络实现数据实时传输；本实用新型的双驱动跳跃型侦查机器人系统具有紧凑的机械结构、灵敏的摄像侦测及灵活的运动方式，能够轻松实现越障并将侦查图像实时传回。

Description

跳跃型侦查机器人系统

技术领域

本实用新型涉及越障侦查技术领域，特别涉及一种具有超强越障能力的双驱动跳跃型侦查机器人系统。

背景技术

近年来机器人领域发展迅速，各种越障、涉水型机器人得到迅速的发展，侦查机器人也得到了相应的进步，但在越野侦查机器人这块方面还有很多的缺失，例如越障能力的提高。如今的越野机器人更多的是依靠轮系结构来提升越障能力，提高能力有限，一般只能翻越几十厘米的高度及小角度的障碍，当遇到大角度和高高度时就无能为力了。目前，侦查机器人应用的越来越广泛，但仍缺乏这种能翻越高高度、大角度障碍的机器人。

经过对现有技术的检索，专利文献号201711493359.7中，设计了一种多地形侦查机器人系统。该机器人可以水路兼用，能够适应不同地形。但当遇到大型障碍物或一些极为复杂的地形时，其越障能力将会受到很大程度的影响。专利文献号201721712579.X 中，设计了一种空中侦查机器人系统，优化了空中机器人的结构，使其在空中侦查时更为灵活。但在空中飞行时产生的噪音易被发现，不利于隐藏。也就将意味着侦查工作会有一定程度的阻碍。

当前类似的侦查机器人仍缺乏这种能翻越高高度、大角度障碍的能力，仍存在功能单一、动力不足等问题。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的侦查机器人缺乏翻越高高度、大角度障碍的能力的问题，提供了一种跳跃型侦查机器人系统，可以通过测量距离和角度，移动车身至合适距离与角度，并弹射至目标位置且调整位姿安全降落。

本实用新型提供的一种跳跃型侦查机器人系统，包括车体和设置在车体上的摄像头模块、超声波测距模块、弹射驱动模块、位姿调整模块和信号接收控制模块；所述摄像头模块，超声波测距模块，弹射驱动模块，位姿调整模块均与信号接收控制模块相连；且各个模块之间以及各模块与上位机之间通过无线多跳网络实现数据实时传输；

所述摄像头模块，用于获取车体环境图像信息；

所述超声波测距模块，在车体遇到障碍物时获取车体与障碍物之间的距离信息；

所述弹射驱动模块，用于驱动车体进行弹射越过障碍物；

所述位姿调整模块，通过接收来自摄像头模块的图像信息，调整车体弹射角度。

进一步的，所述弹射驱动模块包括步进电机、第一能动杆、第二能动杆、弹簧、弹射底座、第三能动杆、第四能动杆和钢丝绳；所述钢丝绳的一端由步进电机进行驱动，该钢丝绳的另一端与弹射底座相连；所述第一能动杆的一端与第四能动杆的一端固连，该第一能动杆的另一端与第二能动杆的一端相连，该第四能动杆的另一端与第三能动杆的一端相连，该第二能动杆的另一端与第三能动杆的另一端相连并与弹射底座相连，所述弹簧的两端分别固定在第一能动杆与第二能动杆的连接处、第四能动杆与第三能动杆的连接处。

进一步的，所述摄像头模块包括摄像头和调整摄像头检测角度的舵机。

进一步的，用于调整摄像头检测角度的舵机包括第四舵机和第五舵机，所述第四舵机与摄像头底座一侧相连，用于驱动摄像头两侧旋转以调节摄像头仰视角度，所述第五舵机与摄像头底座下部相连，驱动摄像头底座旋转以调节摄像头旋转检测角度。

进一步的，所述超声波测距模块包括超声波测距仪和调整超声波测距仪测量角度的第一舵机。

进一步的，所述位姿调整模块包括支撑杆和与支撑杆顶部相连的用于调整支撑杆支撑角度的第五舵机，初始状态时，所述支撑杆为水平设置，工作状态时，所述支撑杆在第五舵机的驱动下在竖直方向旋转。

进一步的，所述车体包括减震轮胎。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，本实用新型采用双驱动的动力系统和动力弹射系统，实现可连续性和可控性，具体具有以下优点：

1)调整距离和角度：通过摄像头收集到的信息进行角度调整，超声波测得距离进行位置调整，使得车身调整到一个可以跳跃至目标位置的位姿；

2)稳定发射；

3)安全落下：通过陀螺仪调整下落位姿，蜂窝式轮胎实现缓震，保证车身安全；

4)实时传输：摄像头模块和ZIGBEE的联接，通过摄像头获取图像，ZIGBEE实现图像实时传输进行车体控制。

附图说明

图1为跳跃侦查机器人整体结构图；

图2为跳跃侦查机器人内部整体结构图；

其中，左前蜂窝状减震轮胎101，车体底板102，左前步进电机103，超声波测距仪104，第一舵机105，右前步进电机106，右前蜂窝状减震轮胎107，第二舵机108，左支撑杆109，右后步进电机110，右后蜂窝状减震轮胎111，弹簧驱动模块112，左后步进电机113，左后蜂窝状减震轮胎114，第三舵机115，右支撑杆116，MCU 117，摄像头模块118。

图3为跳跃侦查机器人的摄像头模块图；

其中，摄像头201，第四舵机202，摄像头底板204，第五舵机203；

图4为跳跃侦查机器人的超声波测距模块图；

其中，超声波测距仪104，第一舵机105；

图5为跳跃侦查机器人的位姿调整模块图；

其中，第二舵机108，左支撑杆109，第三舵机115，右支撑杆116；

图6为跳跃侦查机器人的弹射驱动模块图；

其中，步进电机301，第一齿轮302，第二齿轮303，第一能动杆304，第二能动杆305，弹簧306，弹射底座307，第三能动杆308，第四能动杆309；

图7为跳跃侦查机器人的蜂窝式轮胎图。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述该实用新型方法。

本实用新型的一种跳跃型侦查机器人系统，包括：车体和设置在车体上的摄像头模块118、超声波测距模块、弹射驱动模块、位姿调整模块、信号接收控制模块，各个模块之间以及各个模块与上位机之间通过无线多跳网络实现数据实时传输；该摄像头模块，超声波测距模块，弹射驱动模块，位姿调整模块均与信号接收控制模块相连，所述信号接收控制模块包括：zigbee模块和MCU 117。

如图3所示，所述的摄像头模块118包括摄像头201、第四舵机202、用于放置摄像头201的摄像头底板204、第五舵机203；第四舵机202与摄像头底座204一侧相连，第五舵机203与摄像头底座204下部相连，所述第四舵机202驱动摄像头201两侧旋转以调节摄像头仰视角度。所述第五舵机203驱动摄像头底座204旋转体调节摄像头旋转检测角度，所述第四舵机202和第五舵机203与MCU 117进行信号传递，实现第四舵机202和第五舵机203的控制及其与上位机实现数据传输；所述摄像头201与MCU 117 相连，进行视频传输。

如图4所示，所述超声波测距模块包括：超声波测距仪104和第一舵机105，所述第一舵机105与超声波测距仪104底座下部相连，该第一舵机105驱动超声波测距仪104 底部旋转调节测距仪测量角度，所述超声波测距模块与MCU 117相连，实现第一舵机 105的控制和超声波测距仪与上位机实现数据传输。

如图5所示，位姿调整模块包括左支撑杆109、第二舵机108、右支撑杆116和第三舵机115。所述第二舵机108与左支撑杆109顶部相连，所述第三舵机115与右支撑杆116相连。所述第二舵机108和第三舵机115同时驱动水平放置的左支撑杆109和右支撑杆116在竖直方向旋转调整支撑角度，以此调整机器人位姿。

如图6所示，弹射驱动模块包含步进电机301，第一齿轮302，第二齿轮303，第一能动杆304，第二能动杆305，弹簧306，弹射底座307，第三能动杆308，第四能动杆 309。所述步进电机301与第一齿轮302通过转轴相连；所述钢丝绳的一端与第二齿轮 303相连，该钢丝绳的另一端与弹射底座307相连；所述第一能动杆304的一端与第四能动杆309的一端固连，该第一能动杆304的另一端与第二能动杆305的一端相连，该第四能动杆309的另一端与第三能动杆308的一端相连，该第二能动杆305的另一端与第三能动杆308的另一端相连并与弹射底座307相连，所述弹簧306的两端分别固定在第一能动杆304与第二能动杆305的连接处、第四能动杆309与第三能动杆308的连接处。进行弹射作业时，所述步进电机301工作通过第一齿轮302带动第二齿轮303旋转从而牵引钢丝绳拉伸弹射底座307，使弹射底座307向小车内部收缩，此时弹簧306发生拉伸形变；弹射模块弹射时所述步进电机301释放钢丝绳，弹簧306收缩，从而带动第二能动杆305和第三能动杆308外推弹射底座307使之弹出完成弹射过程。

跳跃侦查机器人在野外侦查和跳跃障碍主要分为四个步骤：

1)摄像头模块在野外侦测野外环境，具体步骤如下：

101)摄像头模块与ZIGBEE连接，通过摄像头获取图像，ZIGBEE实现图像实时传输并进行车体控制；

2)机器人在遇到障碍物时进行检测，具体步骤如下：

201)超声波测距模块进行测距来调整位姿；

202)通过摄像头收集到的信息进行角度调整；

3)机器人进行越障过程，具体步骤如下：

301)位姿调整模块通过摄像头传输的图像进行角度调整；

302)小车角度调整完毕通过弹射装置使机器人越过障碍；

4)小车在越过障碍后通过位姿调整模块调整下落姿态，具体步骤如下：

401)小车落地后小车通过蜂窝状减震轮胎形变实现缓震，从而调整落地姿态；

机器人在野外侦查越障的具体步骤如下：

机器人小车在野外侦测时摄像头模块拍摄图像通过与ZIGBEE连接，实现图像实时传输从而实现车体控制，当小车遇到较大的障碍物时先通过超声波测距模块测量与障碍物之间的距离使小车到达适合弹射的位置，位姿调整模块的舵机牵引小车支撑杆转动通过摄像头模块传输的信息进行弹射车身角度调整。当小车角度调整完毕通过弹射装置使电机带动齿轮牵引钢丝绳拉动能动杆，使弹簧产生拉伸形变，从而使弹射底座向车身内部收缩，弹射时电机释放钢丝绳使弹簧收缩令弹射底座弹出从而让小车跳跃过障碍物，小车落地时小车的蜂窝状减震轮胎通过形变从而实现减震效果，从而调整好落地姿态，即小车完成越障的全部过程。

Claims (7)

1.一种跳跃型侦查机器人系统，其特征在于：包括车体和设置在车体上的摄像头模块、超声波测距模块、弹射驱动模块、位姿调整模块和信号接收控制模块；所述摄像头模块，超声波测距模块，弹射驱动模块，位姿调整模块均与信号接收控制模块相连；且各个模块之间以及各模块与上位机之间通过无线多跳网络实现数据实时传输；

所述摄像头模块，用于获取车体环境图像信息；

所述超声波测距模块，在车体遇到障碍物时获取车体与障碍物之间的距离信息；

所述弹射驱动模块，用于驱动车体进行弹射越过障碍物；

所述位姿调整模块，通过接收来自摄像头模块的图像信息，调整车体弹射角度。

2.根据权利要求1所述的一种跳跃型侦查机器人系统，其特征在于：所述弹射驱动模块包括步进电机、第一能动杆、第二能动杆、弹簧、弹射底座、第三能动杆、第四能动杆和钢丝绳；所述钢丝绳的一端由步进电机进行驱动，该钢丝绳的另一端与弹射底座相连；所述第一能动杆的一端与第四能动杆的一端固连，该第一能动杆的另一端与第二能动杆的一端相连，该第四能动杆的另一端与第三能动杆的一端相连，该第二能动杆的另一端与第三能动杆的另一端相连并与弹射底座相连，所述弹簧的两端分别固定在第一能动杆与第二能动杆的连接处、第四能动杆与第三能动杆的连接处。

3.根据权利要求1所述的一种跳跃型侦查机器人系统，其特征在于：所述摄像头模块包括摄像头和调整摄像头检测角度的舵机。

4.根据权利要求3所述的一种跳跃型侦查机器人系统，其特征在于：用于调整摄像头检测角度的舵机包括第四舵机和第五舵机，所述第四舵机与摄像头底座一侧相连，用于驱动摄像头两侧旋转以调节摄像头仰视角度，所述第五舵机与摄像头底座下部相连，驱动摄像头底座旋转以调节摄像头旋转检测角度。

5.根据权利要求1所述的一种跳跃型侦查机器人系统，其特征在于：所述超声波测距模块包括超声波测距仪和调整超声波测距仪测量角度的第一舵机。

6.根据权利要求1所述的一种跳跃型侦查机器人系统，其特征在于：所述位姿调整模块包括支撑杆和与支撑杆顶部相连的用于调整支撑杆支撑角度的第五舵机，初始状态时，所述支撑杆为水平设置，工作状态时，所述支撑杆在第五舵机的驱动下在竖直方向旋转。

7.根据权利要求1所述的一种跳跃型侦查机器人系统，其特征在于；所述车体包括减震轮胎。