CN211466401U - 救援机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种救援机器人。该救援机器人包括机架、救援机构、车轮、驱动装置和减震机构，救援机构设置于机架上，车轮分别设置在机架的两侧，减震机构包括减震板和弹性减震构件，减震板位于机架的下方且靠近车轮设置，弹性减震构件连接于减震板与机架之间，驱动装置分别安装在减震板上并分别与车轮驱动连接。通过设置减震板和弹性减震构件，使减震板和机架之间的连接维持有一定的弹性余量，当救援机器人的车轮震动时，连接于减震板和机架之间的弹性减震构件发生弹性形变，并释放或增加弹性余量来缓冲震动，从而减小救援机器人所受震动，提高机器人移动的平稳性，减少机器人的零件受损概率，延长使用寿命。

Description

救援机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种救援机器人。

背景技术

救援机器人是一种为救援而采取先进科学技术研制的机器人，如地震救援机器人等，是一种专门用于灾后在废墟中寻找幸存者并执行救援任务的机器人。使用救援机器人执行搜救任务可以有效的避免发生灾害事故的现场环境对救援人员的生命安全造成二次威胁，并且，救援机器人的搜救相比人员搜救具有更好的灵活性、可执行性以及灵敏性，可以一定程度的缩短搜救时间，提高在人体生命的黄金救援时间内完成营救的可能性。

救援机器人一般是通过机械零部件与电控系统结合从而达到自动执行工作，因此，对于移动式的救援机器人来说，移动过程的平稳性是决定救援机器人开展救援工作的可靠程度以及保证救援机器人的使用寿命的重要因素。目前的移动式救援机器人的机身通常不具有减震缓冲的功能，机器人在移动救援的过程中平稳性较差，较强震动情况下甚至会出现机身倾倒的情况，严重影响救援工作的顺利开展，救援效率难以有效的提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种救援机器人，旨在解决现有技术中的救援机器人受震动影响而导致移动平稳性较差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种救援机器人，包括机架、救援机构、四个车轮和四个驱动装置，救援机构设置于机架上，四个车轮分别设置在机架前端的左右两侧和后端的左右两侧，救援机器人还包括四个减震机构，各减震机构均包括减震板和弹性减震构件，四个减震板均位于机架的下方且分别靠近四个车轮设置，弹性减震构件连接于减震板与机架之间，四个驱动装置分别安装于四个减震板上并分别与四个车轮驱动连接。

进一步地，各弹性减震构件均包括导向轴和套设于导向轴外的弹性件；导向轴的第一端与减震板固定连接，机架与导向轴的第二端相对应的位置开设有用于插接导向轴的插接孔，插接孔的内径大于导向轴的外径；弹性件的两端分别与减震板和机架固定连接。

进一步地，各弹性减震构件均包括导向筒、导向轴和套设于导向轴外的弹性件；导向筒的一端与机架固定连接，导向筒的另一端朝向减震板设置，导向轴的第一端与减震板固定连接，导向轴的第二端插接于导向筒内，导向筒的内径大于导向轴的外径；弹性件的两端分别与导向筒和减震板固定连接。

进一步地，减震板与导向轴的第一端相对应的位置开设有连接孔，导向轴的第一端穿过连接孔并通过紧固件与减震板固定连接。

进一步地，车轮包括滚轮和轮轴，轮轴与机架固定连接；驱动装置包括驱动电机和齿轮机构，驱动电机安装于减震板上，齿轮机构包括啮合连接的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与驱动电机的动力输出轴固定连接，从动齿轮与滚轮固定连接并通过轴承安装于轮轴上。

进一步地，救援机构包括若干救援机械臂，各救援机械臂均安装于机架上。

进一步地，各救援机械臂均包括安装底座、第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂和安装头，安装底座安装固定于机架上，第一连接臂与安装底座转动连接，第二连接臂与第一连接臂转动连接，第三连接臂与第二连接臂转动连接，安装头安装于第三连接臂的末端。

进一步地，机架包括承载板，四个车轮分别设置在承载板前端的左右两侧和后端的左右两侧，救援机构安装于承载板上，弹性减震构件连接于减震板和承载板之间。

进一步地，救援机器人还包括控制装置，承载板的中间部位向下凹陷形成有放置槽，放置槽避让开救援机构和减震机构设置，控制装置安装于放置槽内并电性连接于四个驱动装置。

进一步地，救援机器人还包括辅助救援装置，辅助救援装置包括设置于机架上的照明灯、摄像头、超声波传感器、红外传感器和烟雾传感器，照明灯、摄像头、超声波传感器、红外传感器和烟雾传感器均与控制装置电性连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型的救援机器人，其机架下方靠近车轮的位置设置有减震板，减震板与机架之间连接有弹性减震构件，减震板配合弹性减震构件能够起到缓冲震动的作用；具体地，通过设置减震板和弹性减震构件，使减震板和承载板之间的连接维持有一定的弹性余量，当救援机器人的车轮经过凹凸物时，车轮因颠簸而产生震动，此时，减震板会相对机架上下浮动，连接于减震板和机架之间的弹性减震构件发生弹性形变，并通过释放或增加弹性余量的方式来缓冲震动，从而减小救援机器人所受的震动，提高救援机器人移动的平稳性，减少机器人零件因震动而受损的概率，延长救援机器人的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的救援机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的救援机器人的局部分解视图；

图3为图2中A的放大图；

图4为本实用新型实施例提供的救援机器人的支架的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的救援机器人的救援机械臂的分解视图。

其中，图中各附图标记：

1—机架 2—车轮 3—救援机构

4—驱动装置 5—减震机构 6—控制装置

11—承载板 12—放置槽 13—支撑板

21—轮轴 22—滚轮 30—救援机械臂

31—安装底座 32—第一连接臂 33—第二连接臂

34—第三连接臂 35—安装头 41—驱动电机

42—齿轮机构 51—减震板 52—弹性减震构件

111—插接孔 112—轮轴固定部 311—安装板

312—安装头 321—插接轴 322—第一转轴连接孔

331—第一转轴 332—第二转轴连接孔 333—第三转轴连接孔

341—第二转轴 342—第四转轴连接孔 411—电机支撑架

421—主动齿轮 422—从动齿轮 511—连接孔

521—导向轴 522—弹性件 523—紧固件

3121—安装孔。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～5描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1～5所示，本实用新型实施例提供了一种救援机器人，包括机架1、救援机构3、四个车轮2和四个驱动装置4，救援机构3设置于机架1上，四个车轮2分别设置在机架1前端的左右两侧和后端的左右两侧，救援机器人还包括四个减震机构5，各减震机构5均包括减震板51和弹性减震构件52，四个减震板51均位于机架1的下方且分别靠近四个车轮2设置，弹性减震构件52连接于减震板51与机架1之间，四个驱动装置4分别安装于四个减震板51上并分别与四个车轮2驱动连接。

本实用新型实施例的救援机器人，其机架1下方靠近车轮2的位置处设置有减震板51，减震板51与机架1之间连接有弹性减震构件52，减震板51配合弹性减震构件52能够起到缓冲震动的作用。具体地，通过设置减震板51和弹性减震构件52，使减震板51和机架1之间的连接维持有一定的弹性余量，当救援机器人的车轮2经过凹凸物时，车轮2颠簸震动，此时，减震板51会相对机架1上下浮动，连接于减震板51和机架1之间的弹性减震构件52发生弹性形变，并通过释放或增加弹性余量的方式来缓冲震动，从而减小救援机器人所受的震动，提高救援机器人移动的平稳性，减少机器人零件因震动而受损的概率，延长救援机器人的使用寿命。并且，一个车轮2所在位置对应设置有一个弹性减震构件52，这样，各个车轮2颠簸产生的振动能够及时的被各个弹性减震构件52分散消除，从而能够更为有效的实现对震动的缓冲，进一步地提高救援机器人移动的稳定性。

在本实施例中，如图1至图3所示，上述的各弹性减震构件52均包括导向轴521和套设于导向轴521外的弹性件522，具体地，此处的弹性件522为弹簧等常见的弹性元件；导向轴521的第一端与减震板51固定连接，机架1与导向轴521的第二端相对应的位置开设有用于插接导向轴521的插接孔111，插接孔111的内径大于导向轴521的外径；弹性件522的两端分别与减震板51和机架1固定连接，即当弹性件522为弹簧时，弹簧的两端部分别与减震板51和机架1采用如焊接等的固定方式进行固定连接，如此，即使导向轴521在插接孔111内上下移动，其移动也会受到弹性件522如弹簧的限制，从而保证导向轴521不会从弹性件522内脱出，确保弹性减震构件52与减震板51及机架1之间的连接稳定性，保证其有效地发挥减震缓冲的作用。

可选地，上述的各弹性减震构件52还可以为另一种组成结构，具体地，各弹性减震构件52均包括导向筒(未示出)、导向轴521和套设于导向轴521外的弹性件522；导向筒的一端与机架1固定连接，导向筒的另一端朝向减震板51设置，导向轴521的第一端与减震板51固定连接，导向轴521的第二端插接于导向筒内，导向筒的内径大于导向轴521的外径；弹性件522的两端分别与导向筒和减震板51固定连接。也就是说，当救援机器人震动时，导向轴521可以在导向筒内做上下移动。此时，导向轴521在导向筒内上下移动，而其减震过程及原理均与采用前述结构相同。

在本实施例中，如图1和图3所示，减震板51与导向轴521的第一端相对应的位置开设有连接孔511，导向轴521的第一端穿过连接孔511并通过如螺栓等的紧固件523与减震板51固定连接，并且，当减震板51朝向机架1的上表面设置有螺栓等紧固件523用于固定导向轴521时，弹性件522如弹簧等的下端也可以与紧固件523直接固定。如此，当救援机器人受外力产生振动时，机架1会振动而挤压或拉伸弹性件522，此时，弹性件522产生弹性形变抵抗震动力，从而达到缓冲和减弱震动的目的；并且，通过设置导向轴521和弹性件522(和导向筒)进行减震，其结构简单，不会过多的增加救援机器人自身的重量，同时弹性件522弹性伸缩过程顺畅平滑、噪音污染小。

具体地，各减震板51上均独立设置有若干组弹性减震构件52，如3组或者4组等，这样，既能够保证驱动装置4的稳定安装，又可以更好的实现对振动的分散缓冲，提高减震机构5的减震效果。

在本实施例中，如图1和图2所示，车轮2包括滚轮22和轮轴21，轮轴21与机架1固定连接，具体地，机架1朝向减震板51的下表面设置有用于安装轮轴21的轮轴固定部112，车轮2的轮轴21与轮轴固定部112固定连接，从而将车轮2固定安装至机架1上；驱动装置4包括驱动电机41和齿轮机构42，驱动电机41安装于减震板51上，齿轮机构42包括啮合连接的主动齿轮421和从动齿轮422，主动齿轮421与驱动电机41的动力输出轴固定连接，从动齿轮422与滚轮22固定连接并通过轴承安装于轮轴21上。

具体地，各个减震板51上均设置有电机支撑架411，各个车轮2的驱动电机41固定安装于与之对应的电机支撑架411上，电机的动力输出轴上对应安装有主动齿轮421，车轮2的轮轴21上对应安装有与对应的主动齿轮421的啮齿相适配的从动齿轮422，救援机器人启动运动时，启动驱动电机41运行，驱动电机41旋转带动主动齿轮421旋转，从而带动从动齿轮422旋转并使车轮2转动前行或者后退。

更具体地，本实施例的驱动电机41选用电压为24V的直流减速电机，电机的动力输出轴与齿数为17、模数为2的圆柱形主动齿轮421的轴套连接，从动齿轮422选用大小约为8寸的圆柱形橡胶轮，其齿数为34、模数为2，车轮2的轮轴21选用阶梯轴，且轮轴21的末端套有3个轴承以支撑和约束轮轴21的旋转。如此，通过选择上述的主动齿轮421和从动齿轮422进行齿轮啮合传动，通过传动比公式可知，从动齿轮422的转速是主动齿轮421转速的两倍，有效的增大了系统转速，提高了救援机器人的移动速度。当然，上述对驱动电机41、轮轴21、主动齿轮421以及从动齿轮422的选用仅仅是示例性的，不具有限定作用，使用时，可以根据具体的使用需求进行选用。

在本实施例中，如图1和图2所示，救援机构3包括若干救援机械臂30，各救援机械臂30均安装于机架1上，并且，救援机械臂30的数量为四个，即一个救援机器人搭载有四个救援机械臂30，以拓宽救援作业的工作面，并且四个救援机械臂30能够同时启动工作，能够有效的缩短救援时间，为快速营救创造更好的条件。当然，根据机架1整体结构的尺寸大小，以及单个救援机械臂30的作业范围，使用时，可以适当的增加或是删减所安装的救援机械臂30的数量，在保证合理有效的作业范围的基础上，避免因救援机械臂30过多而浪费资源，或是工作时相互产生干扰。

在本实施例中，如图1和图5所示，救援机械臂30包括安装底座31、第一连接臂32、第二连接臂33、第三连接臂34和安装头35，安装底座31安装固定于承载板11背离减震板51的上表面，第一连接臂32与安装底座31转动连接，第二连接臂33与第一连接臂32转动连接，第三连接臂34与第二连接臂33转动连接，安装头35安装于第三连接臂34的末端。

具体地，如图1和图5所示，安装底座31包括安装板311和安装头35，其中，安装板311固定安装于机架1的上表面，安装头35与安装板311垂直并背离机架1设置，安装头35上开设有安装孔3121；第一连接臂32的第一端为插接轴321，该插接轴321对应插接于安装孔3121内，从而实现第一连接臂32与安装底座31的连接，并且，第一连接臂32能够以插接轴321的轴线为中心进行旋转，以使救援机械臂30相对机架1进行左右转动；第二连接臂33的第一端和第一连接臂32的第二端分别开设有第一转轴连接孔322和第二转轴连接孔332，第二连接臂33的第一端和第一连接臂32的第二端通过第一转轴331转动连接，以使救援机械臂30相对机架1进行前后转动；第三连接臂34的第一端和第二连接臂33的第二端分别开设有第三转轴连接孔333和第四转轴连接孔342，第三连接臂34的第一端和第二连接臂33的第二端通过第二转轴341转动连接，以使救援机械臂30能够相对机架1进行前后转动。如此，救援机械臂30能够相对机架1进行左右、前后以及上下六个方向上的自由转动，其具有六个自由度，能够360度无死角的运转工作，作业空间及范围更广，灵活性更高。

更具体地，安装于第三连接臂34的第二端的安装头35其上可以适应性的安装破碎锤、挖斗、抓手等工具，这样，救援机器人便可以在救援过程中对坍塌废墟进行剪切、破碎、切割、扩张以及抓取等作业，有助于更好的清理救援机器人运行过程中遇到的障碍物，实现在复杂救援环境下的各种操作，保证救援过程的顺利进行。

在本实施例中，如图1和图4所示，机架1包括承载板11，四个车轮2分别设置在承载板11前端的左右两侧和后端的左右两侧，救援机构3安装于承载板11上，即救援机械臂30的安装底座31固定安装于承载板11的上表面，并且，弹性减震构件52连接于减震板51和承载板11之间，并且用于插接导向轴521的插接孔111也开设与承载板11上。

在本实施例中，如图1和图4所示，救援机器人还包括控制装置6，承载板11的中间部位向下凹陷形成有放置槽12，放置槽12避让开救援机构3和减震机构5设置，控制装置6安装于放置槽12内并电性连接于四个驱动装置4。

具体地，承载板11为矩形状的钢板结构，该矩形状钢板的中间位置朝地面凹陷形成一个截面为矩形的放置槽12，控制装置6安装固定于该放置槽12内。其中，控制装置6可以由电控组件、信息处理中心和数据处理中心组成，其主要用于接收和传递信息，并根据各类信息规划救援机器人的移动路径和移动速度，如控制装置6与救援机器人的电动部件如驱动装置4的驱动电机41、救援机构3的救援机械臂30等电性连接，以控制驱动装置4驱动车轮2运动、控制救援机构3如救援机械臂30等运动执行救援动作。

在本实施例中，如图2和图4所示，机架1还包括支撑板13，支撑板13的相对的两侧边部分别与放置槽12的外壁面和承载板11的下表面固定连接。具体地，支撑板13为矩形板状结构，支撑板13的一侧边与放置槽12的槽边外壁固定连接，如焊接连接等，与之相对的另一侧边则与承载板11的下表面固定连接，如焊接连接等，连接后的支撑板13呈倾斜状设置；更具体地，支撑板13的数量为两个，两个支撑板13分别设置在放置槽12的前后两侧。通过设置支撑板13有利于提高机架1整体结构的稳定性，能够增加机架1的结构强度，进一步优化机架1的力学性能，提高机架1的承重能力，救援机器人的整体性能得到有效的提升，本实施例的救援机器人的机架1的承重达15kg。

在本实施例中，救援机器人还包括辅助救援装置(未示出)，辅助救援装置包括设置于机架1上的照明灯、摄像头、超声波传感器、红外传感器和烟雾传感器，照明灯、摄像头、超声波传感器、红外传感器和烟雾传感器均与控制装置6电性连接。其中，照明灯、摄像头、超声波传感器、红外传感器以及烟雾传感器分别用于在照明、采集现场环境视频和图片、测距、生命探测以及环境气体采集等，通过设置上述的辅助救援器件，其与救援机械臂30共同作用，提高了救援机器人动作的智能化程度，更为有效的保证了救援工作的顺利开展。

在本实施例中，控制装置6以STM32F407ZGT6处理器作为主控装置，主控装置通过GPRS无线网络与终端服务器连接并进行远程通信，同时，主控装置还设置有PC终端显示器，通过摄像头、超声波传感器、红外传感器以及烟雾传感器等传送到主控装置的信息都能在PC终端上进行显示，这样，操作人员就可以根据远程观看到的图像、视频等现场传回的数据信息操控机器人作业。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种救援机器人，包括机架、救援机构、四个车轮和四个驱动装置，所述救援机构设置于所述机架上，四个所述车轮分别设置在所述机架前端的左右两侧和后端的左右两侧，其特征在于：所述救援机器人还包括四个减震机构，各所述减震机构均包括减震板和弹性减震构件，四个所述减震板均位于所述机架的下方且分别靠近四个所述车轮设置，所述弹性减震构件连接于所述减震板与所述机架之间，四个所述驱动装置分别安装于四个所述减震板上并分别与四个所述车轮驱动连接。

2.根据权利要求1所述的救援机器人，其特征在于：各所述弹性减震构件均包括导向轴和套设于所述导向轴外的弹性件；所述导向轴的第一端与所述减震板固定连接，所述机架与所述导向轴的第二端相对应的位置开设有用于插接所述导向轴的插接孔，所述插接孔的内径大于所述导向轴的外径；所述弹性件的两端分别与所述减震板和所述机架固定连接。

3.根据权利要求1所述的救援机器人，其特征在于：各所述弹性减震构件均包括导向筒、导向轴和套设于所述导向轴外的弹性件；所述导向筒的一端与所述机架固定连接，所述导向筒的另一端朝向所述减震板设置，所述导向轴的第一端与所述减震板固定连接，所述导向轴的第二端插接于所述导向筒内，所述导向筒的内径大于所述导向轴的外径；所述弹性件的两端分别与所述导向筒和所述减震板固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的救援机器人，其特征在于：所述减震板与所述导向轴的第一端相对应的位置开设有连接孔，所述导向轴的第一端穿过所述连接孔并通过紧固件与所述减震板固定连接。

5.根据权利要求1～3任一项所述的救援机器人，其特征在于：所述车轮包括滚轮和轮轴，所述轮轴与所述机架固定连接；所述驱动装置包括驱动电机和齿轮机构，所述驱动电机安装于所述减震板上，所述齿轮机构包括啮合连接的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与所述驱动电机的动力输出轴固定连接，所述从动齿轮与所述滚轮固定连接并通过轴承安装于所述轮轴上。

6.根据权利要求1～3任一项所述的救援机器人，其特征在于：所述救援机构包括若干救援机械臂，各所述救援机械臂均安装于所述机架上。

7.根据权利要求6所述的救援机器人，其特征在于：各所述救援机械臂均包括安装底座、第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂和安装头，所述安装底座安装固定于所述机架上，所述第一连接臂与所述安装底座转动连接，所述第二连接臂与所述第一连接臂转动连接，所述第三连接臂与所述第二连接臂转动连接，所述安装头安装于所述第三连接臂的末端。

8.根据权利要求1～3任一项所述的救援机器人，其特征在于：所述机架包括承载板，四个所述车轮分别设置在所述承载板前端的左右两侧和后端的左右两侧，所述救援机构安装于所述承载板上，所述弹性减震构件连接于所述减震板和所述承载板之间。

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