CN211193903U - 一种侦查机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种侦查机器人，涉及侦查机器人的技术领域，其中，侦查机器人包括移动底盘、支撑板和空间建模传感器；沿着移动底盘的长度方向，支撑板设置在移动底盘的一端，使支撑板与移动底盘之间留有一空隙，空间建模传感器安装于支撑板的上表面。本申请在移动底盘和空间建模传感器之间设置支撑板，使得空间建模传感器与移动底盘之间留有一定空隙，保证了空间建模传感器在事故现场采集事故画面的准确性；将现有技术中的摄像头替换为空间建模传感器，减少了数据指令等传输延迟的情况，提高了数据指令在数据传输以及回传过程中的传输效率。

Description

一种侦查机器人

技术领域

本申请涉及侦查机器人的技术领域，尤其是涉及一种侦查机器人。

背景技术

随着互联网、M2M技术飞速发展，对于机器人的研究也随之飞速发展，侦查机器人是当下机器人研究的其中一个方向，通过在机器人平台上应用一些技术可以使机器人承担救援人员的部分职能，对于一些具有高度危险性的救援现场，比如核电站事故现场、具有爆炸危险的火灾现场等，救援人员在此类救援现场容易受到伤害，需要侦查机器人代为进入事故现场，人员进行远程遥控，通过侦查机器人对事故现场进行探测与搜索。

现有侦查机器人在事故现场通过摄像头采集事故画面，将实时采集到的事故现场画面回传到后台，由于实时传输采集画面到后台，传输数据量较大，在数据传输以及回传的过程中，会出现数据指令等传输延迟的情况，导致侦查机器人不能及时作出反应。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种侦查机器人，通过采用将摄像头替换为空间建模传感器，并将空间建模传感器架设起来的方式，在保证空间建模传感器采集画面准确的情况下，减少了数据指令等传输延迟的情况。

第一方面，本申请实施例提供了一种侦查机器人，包括移动底盘、支撑板和空间建模传感器；

沿着所述移动底盘的长度方向，所述支撑板设置在所述移动底盘的一端，使所述支撑板与所述移动底盘之间留有一空隙，所述空间建模传感器安装于所述支撑板的上表面。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，在所述支撑板与所述移动底盘之间设有多个支撑柱；

其中，所述支撑柱为螺柱、螺钉和销钉中的一种或多种。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述侦查机器人还包括控制模块，所述控制模块设置在所述移动底盘远离所述空间建模传感器的一端。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述侦查机器人还包括电源模块，所述电源模块设置在所述移动底盘上；

其中，所述电源模块分别与所述空间建模传感器以及所述控制模块电连接。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述移动底盘包括依次连接的第一板组件、第二板组件以及第三板组件；

所述第一板组件、所述第二板组件和所述第三板组件的内部均设有空间，所述空间内设有电机，所述电机用于驱动车轮转动。

其中，在所述第一板组件上设有所述空间建模传感器，在所述第二板组件上设有预留的安装位，在所述第三板组件上设有控制模块。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，还包括悬挂组件；

所述悬挂组件包括车轴和减震组件，所述车轴的一端与所述电机的输出轴连接，另一端与所述车轮连接；所述减震组件设置在所述车轴与所述移动底盘之间，用于缓冲所述侦查机器人在移动过程中受到的冲击力。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述减震组件包括弹性组件以及依次相互铰接组成四边形连杆结构的悬架、第一立架、底架和第二立架，所述弹性组件的一端与所述第一立架连接，另一端与所述第二立架连接；

其中，所述第一立架与所述移动底盘固定连接，所述第二立架与所述车轴连接。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，在所述车轴与所述电机的输出轴之间设置连接杆；

所述车轴与所述连接杆之间，以及所述连接杆与所述电机的输出轴之间均通过万向节连接。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，所述车轮为麦克纳姆轮。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，所述空间建模传感器为三点测距激光雷达。

本申请的目的在于提供一种侦查机器人，侦查机器人包括移动底盘、支撑板以及空间建模传感器，利用空间建模传感器采集图像，传输的是经过处理的数据，比现有技术中，通过摄像头采集的画面传输的数据量少，降低了在链路上数据的堵塞，避免了数据指令的延迟，提高了数据传输以及回传的效率；空间建模传感器通过支撑板架设在移动底盘上，将空间建模传感器架起一定的高度，可以尽可能的避免侦查机器人本身结构以及地面障碍物的遮挡，提高了画面采集的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的侦查机器人的部分结构示意图；

图2示出了本申请实施例所提供的三点测距激光雷达的结构示意图；

图3示出了本申请实施例所提供的减震组件的结构示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的万向节的连接示意图。

附图标记：1-侦查机器人；10-移动底盘；101-第一板组件；102-第二板组件；1021-安装位；103-第三板组件；11-空间建模传感器；111-激光发射孔；12-支撑板；13-支撑柱；14-控制模块；15-电源模块；16-车轮；17-减震组件；171-悬架；172-弹性组件；173-第一立架；174-底架；175-第二立架；18-电机；19-万向节；191-连接杆。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连通”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，图1示出了本申请实施例所提供的侦查机器人的部分结构示意图；

如图1所示，本申请实施例提供的侦查机器人1，包括移动底盘10、支撑板12和空间建模传感器11；

沿着移动底盘10的长度方向，支撑板12设置在移动底盘10的一端，使支撑板12与移动底盘10之间留有一空隙，空间建模传感器11安装于支撑板12的上表面。

具体的，移动底盘10的材质可以为碳纤维板，在碳纤维板上设置安装孔，其他结构件通过安装孔与移动底盘10连接；并且由于安装孔的设置，可以在一定程度上减轻移动底盘10的重量，可以使得侦查机器人1更加轻便。

空间建模传感器11为三点测距激光雷达，空间建模传感器11粘连在支撑板12上，支撑板12与移动底盘10之间设置有若干个支撑柱13，在本实施例中，支撑板12的形状为矩形，为了空间建模传感器11与移动底盘10连接的稳定性，可以在矩形的四个边角都设置有支撑柱13。在其他实施例中，支撑板12的形状可以是其他任意形状。

具体的，支撑柱13为螺柱、螺钉和销钉中的一种或多种；在多个支撑柱13中，可以全部的支撑柱13都是螺柱、螺钉和销钉其中的一种，也可以从结构稳定性角度出发，任意将螺柱、螺钉和销钉组合使用。

进一步的，支撑板12可以采用亚克力板，亚克力板具有寿命长、抗冲击力强、重量轻以及耐候性等优点，更适用于侦查机器人1行进在恶劣的救援现场，比如具有爆炸危险的火灾现场、核电站事故现场以及震后的危险建筑等救援现场。

图2示出了本申请实施例所提供的三点测距激光雷达的结构示意图，如图2所示，空间建模传感器11可以为三点测距激光雷达，具有测试视角范围大，采集数据为原始点云数据，稳定性好等优点；空间建模传感器11为圆柱体，在圆柱体的一个曲面上，设置有三个激光发射孔111，三个激光发射孔111之间彼此间隔设置，同时发射激光。可以多角度采集立体的障碍物信息。空间建模传感器11通过支撑板12以一定高度架设在移动底盘10上，一方面可以适当增加障碍物信息采集的范围，不易被侦查机器人1自身设置的安装件遮挡采集范围，采集的数据更准确；另一方面，侦查机器人1在救援现场行进的过程中，由于空间建模传感器11已经被架设起了一定的高度，可以避免与救援现场地面上一些不易被察觉的障碍物发生碰撞，不易损坏空间建模传感器11。

侦查机器人1还设置有控制模块14，出于对侦查机器人1的整体配重以及导线连接设置、数据信号传输等因素的考虑，将控制模块14设置在移动底盘10远离空间建模传感器11的一端。

具体的，本申请实施例中的控制模块14为STM32F429单片机，控制模块14也可以通过支撑板12固定在移动底盘10上，并且STM32F429单片机通过导线连接计算终端(Jetsonnano)，以此获得环境建模算法。

环境建模算法采用Gmapping算法，它是一种基于激光的及时定位与地图构建(simultaneous localizationg and mapping，SLAM)算法。Gmapping算法建立的栅格地图具有良好的性能。此算法对侦查机器人1随机初始位置进行第一次建图，然后依据概率学算法将空间建模传感器11回传的数据与已经建好的初始地图匹配，完成移动情况下的剩余路径的建模。

需要补充的是，空间建模传感器11与控制模块14可以以亚克力板为隔层设置在移动底盘10上，也可以通过其他材质隔板设置在移动底盘10上，进而，空间建模传感器11与控制模块14无论通过哪种方式设置在移动底盘10上，都在本申请的保护范围内，在此不一一赘述。

在侦查机器人1上还设置有电源模块15，电源模块15为空间建模传感器11以及控制模块14供电。

具体的，本申请实施例中电源模块15采用6S，5800Mah大功率的锂电池，该电池的峰值电压为24v，最大峰值电流为20A；通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线与空间建模传感器11以及控制模块14连接。

移动底盘10包括依次连接设置的第一板组件101、第二板组件102以及第三板组件103；

第一板组件101、第二板组件102以及第三板组件103的内部都设置有空间，并在空间内设置有电机18，电机18用于驱动车轮16转动；

具体的，本申请实施例中电机18选用3508三相无刷直流减速电机和相关智能电调，3508三相无刷直流减速电机中自带霍尔编码器，编码结果通过导线传输给控制模块14，控制模块14接收编码结果，并以此为依据规划侦查机器人1的行进路线。

本申请实施例中的导线为CAN总线，与控制模块14通信连接。

控制模块14通过CAN总线与智能电调通讯，控制模块14使用PID算法对电机18进行位置和速度的闭环控制，同时通过CAN总线反馈给智能电调相关的电流转矩。

在第一板组件101上设有空间建模传感器11，在第二板组件102上设有预留的安装位1021，在第三板组件103上设有控制模块14。

具体的，在第二板组件102上预留的安装位1021可以安装与侦查机器人1的新功能相关的结构，并且第二板组件102的设置也可以是为了整体结构的完整性以及视觉的美观性，在其他实施例中为了缩短侦查机器人1的整体长度，可以不设置第二板组件102。

进一步的，侦查机器人1还包括悬挂组件；悬挂组件包括车轴(图中未示出)以及减震组件17；车轴的一端与电机18的输出轴连接，另一端与车轮16连接，减震组件17设置在车轴与移动底盘10之间，用于缓冲侦查机器人1在移动过程中受到的冲击力。

具体的，本实施例中车轮16采用麦克纳姆轮，麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，基于麦克纳姆轮技术的全方位运动设备可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，适合运转在空间有限、通道狭窄的环境中，可以保证侦查机器人1能到达的救援现场的范围更大。

请参阅图3，图3示出了本申请实施例所提供的减震组件的结构示意图，减震组件17包括弹性组件172以及依次相互铰接组成四边形连杆结构的悬架171、第一立架173、底架174和第二立架175，弹性组件172的一端与第一立架173连接，另一端与第二立架175连接；第一立架173与移动底盘10固定连接，第二立架175与车轴连接。

具体的，悬架171、第一立架173、底架174和第二立架175依次铰接的方式是通过折页连接的，在连接悬架171以及底架174的过程中，折页的数量不做具体限制；与第一立架173连接时，为了保证悬架171以及底架174的平衡以及与第一立架173连接的稳定性，可以将折页的数量设置为双数对称设置，以此连接悬架171以及底架174与第一立架173。

悬架171以及底架174的形状、大小相同，悬架171以及底架174通过折页分别与第一立架173和第二立架175连接。

在本申请实施例中，弹性组件172包括液压缸和弹簧，在侦查机器人1行进的过程中，遇到颠簸不平的道路时，由悬架171、第一立架173、底架174和第二立架175组成的四边形连杆结构会发生形变，从而拉伸(压缩)弹簧，液压缸保持动力不变，从而起到减震缓冲作用。

四边形连杆结构能通过第一立架173以及第二立架175和悬架171以及底架174控制车轮16的外倾角。例如当侦查机器人1驶过坑洼路面时，首先悬架171和底架174在可控范围内摆动，以及时准确的给予车轮16足够的弹跳行程，如果路面继续不平，同时侦查机器人1的速度加快，此时第一立架173以及第二立架175的作用就是把车轮16始终固定在一个行程范围内，同时弹性组件172也会随着悬架171和底架174的摆动而吸收震动，使车轮16保持自由弹跳，令侦查机器人1始终处于相对平稳的状态。

在侦查机器人1遇到障碍物时，由于障碍物的反作用力，减震组件17会与移动底盘10发生相对位移，因此障碍物的反作用力作用在减震组件17上的分力更大，使得障碍物的反作用力极大程度的被减震组件17缓冲，达到减震效果。

如图4所示，图4示出了本申请实施例所提供的万向节的连接示意图；车轴与电机18的输出轴之间设置连接杆191，车轴与连接杆191之间，以及连接杆191与电机18的输出轴之间均通过万向节19连接。

万向节19即万向接头，允许被连接的零件之间的夹角在一定范围内变化。为满足动力传递、适应转向和汽车运行时所产生的上下跳动所造成的角度变化。

在侦查机器人1行进过程中，车轮16路过起伏不平的地面时，车轴会发生变化，偏离原始轴线，经由万向节19的缓冲，可以保证整体结构的变化在可以被接受的范围内，从而保证侦查机器人1行进的平稳性。

进一步的，侦查机器人1还包括遥控器件(图中未示出)，遥控器件设置在第三板组件103上，遥控器件通过导线与控制模块14连接。

具体的，在本申请实施例中，遥控器件只设置在第三板组件103上，不与第三板组件103固定连接，在其他实施例中，遥控器件可以通过连接板与第三板组件103连接，其中，连接板也可以选用亚克力板。

本申请提供的侦查机器人包括移动底盘、支撑板以及空间建模传感器，在移动底盘长度方向上通过支撑柱将支撑板与移动底盘之间留有一空隙，以达到空间建模传感器采集数据的最佳高度，可以提供给空间建模传感器更宽阔的采集范围，有助于提高空间建模传感器对障碍物数据采集的准确性；并在移动底盘与车轮之间设置包括减震组件和车轴的悬挂组件，悬挂组件中的减震组件在车轴以及移动底盘之间，缓冲侦查机器人在移动过程中受到的冲击力，保证侦查机器人行进的平稳性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种侦查机器人，其特征在于，包括移动底盘、支撑板和空间建模传感器；

沿着所述移动底盘的长度方向，所述支撑板设置在所述移动底盘的一端，使所述支撑板与所述移动底盘之间留有一空隙，所述空间建模传感器安装于所述支撑板的上表面。

2.根据权利要求1所述的侦查机器人，其特征在于，在所述支撑板与所述移动底盘之间设有多个支撑柱；

其中，所述支撑柱为螺柱、螺钉和销钉中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的侦查机器人，其特征在于，还包括控制模块，

所述控制模块设置在所述移动底盘远离所述空间建模传感器的一端。

4.根据权利要求3所述的侦查机器人，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块设置在所述移动底盘上；

其中，所述电源模块分别与所述空间建模传感器以及所述控制模块电连接。

5.根据权利要求3所述的侦查机器人，其特征在于，所述移动底盘包括依次连接的第一板组件、第二板组件以及第三板组件；

所述第一板组件、所述第二板组件和所述第三板组件的内部均设有空间，所述空间内设有电机，所述电机用于驱动车轮转动；

其中，在所述第一板组件上设有所述空间建模传感器，在所述第二板组件上设有预留的安装位，在所述第三板组件上设有控制模块。

6.根据权利要求5所述的侦查机器人，其特征在于，还包括悬挂组件；

所述悬挂组件包括车轴和减震组件，所述车轴的一端与所述电机的输出轴连接，另一端与所述车轮连接；所述减震组件设置在所述车轴与所述移动底盘之间，用于缓冲所述侦查机器人在移动过程中受到的冲击力。

7.根据权利要求6所述的侦查机器人，其特征在于，所述减震组件包括弹性组件以及依次相互铰接组成四边形连杆结构的悬架、第一立架、底架和第二立架，所述弹性组件的一端与所述第一立架连接，另一端与所述第二立架连接；

其中，所述第一立架与所述移动底盘固定连接，所述第二立架与所述车轴连接。

8.根据权利要求7所述的侦查机器人，其特征在于，在所述车轴与所述电机的输出轴之间设置连接杆；

所述车轴与所述连接杆之间，以及所述连接杆与所述电机的输出轴之间均通过万向节连接。

9.根据权利要求8所述的侦查机器人，其特征在于，所述车轮为麦克纳姆轮。

10.根据权利要求1所述的侦查机器人，其特征在于，所述空间建模传感器为三点测距激光雷达。

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