CN213320154U - 一种组合式越障机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及越障机器人技术领域，且公开了一种组合式越障机器人，包括底盘、无人机平台、无人机携带小型钻机、无人机牵引装置、牵引节牵引装置和牵引节携带大型钻机，所述底盘的底部设置有动力系统，所述无人机平台的底部与底盘顶部的右侧活动连接，所述无人机携带小型钻机固定安装在无人机平台的底部。该组合式越障机器人，通过分节与柔性连接增强了灵活度，通过协作提升了越障能力，较相同运载能力的单体机器人预计效率及通过性将有较大提升，并可附加多节货运节，搭载摄像头、杀虫药剂喷洒系统或灭火装置等多种功能性载荷，部分承担甚至完全代替护林员工作，减轻人工巡查压力，提高巡查效率并保障护林员人身安全。

Description

一种组合式越障机器人

技术领域

本实用新型涉及越障机器人技术领域，具体为一种组合式越障机器人。

背景技术

山区林地地形复杂，人员移动困难，携带工具少而简陋，难以应对突发的危险火情。在这种情况下，最安全的方式是采用无人灭火设备。传统无人车形式的灭火装备的越障能力较弱，不能满足陡峭山区(如凉山等)的越障需求。而现有单体越障机器人有体型大、结构复杂、成本高、耗能高、载荷低的问题，难以实际投入使用。多体组合机器人通过分体运行、多体协作的方式提升越障能力，用较简单的结构及较低能耗满足携带较大载荷条件下翻越障碍的要求，实现在山地等复杂地形下代替人力进行日常巡逻及灭火等作业。本产品预计可以解决现有单体越障机器人问题，使得无人灭火技术真正实用化，极大降低森林灭火中人员伤亡风险，具有较大市场价值。

本装置采用了多体牵引设计，第一节为携带无人机的牵引节，后面跟随了节数不限的货运节。牵引节主要为动力装置，配备了电源组和牵引电机，牵引节和货运节、以及货运节之间均以可收放的牵引绳依次相连。该机器人可自主规划路径，在遇到较大障碍时，最前端牵引节放飞带有牵引绳的小型无人机，使其降落至障碍物顶端并锚定，然后使用绳索牵引协助牵引节攀爬至障碍物顶端，固定后依次牵引货运节至障碍物顶端，待全部货运节完成后进行下一次运动。这种运行方式可自主智能规划，根据障碍物顶端平台空间、障碍物坡度、货物重量等采用不同的位置选择和牵引方式。

目前山区机器人一般采用是轮式或履式，轮式机器人比较成熟，速度快、效率高，但在不借助外力进行越障时，最大越障高度受其轮高度限制，基本无法逾越高于轮半径的障碍物；而履带式磨损大，效率低，速度慢；至于多足机器人，这类技术还在发展阶段，结构及控制系统复杂，维修保养困难，且亦无法越过高于自身的障碍物。单体无人机器人因此无法在实际森林灭火中应用，需要另外开发成本更低、载重更大的越障机器人。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种组合式越障机器人，具备便于翻越障碍物，成本更低、载重量更大的优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。

(二)技术方案

本实用新型提供如下技术方案：一种组合式越障机器人，包括底盘、无人机平台、无人机携带小型钻机、无人机牵引装置、牵引节牵引装置和牵引节携带大型钻机，所述底盘的底部设置有动力系统，所述无人机平台的底部与底盘顶部的右侧活动连接，所述无人机携带小型钻机固定安装在无人机平台的底部，所述无人机牵引装置位于底盘的右侧，所述牵引节牵引装置位于底盘右侧的底部，所述牵引节牵引装置用于牵引后方货运节，所述货运节的内部搭载摄像头、杀虫药剂喷洒系统或灭火装置，所述牵引节携带大型钻机固定安装在底盘的底部。

优选的，所述底盘包括有雷达系统，所述雷达系统固定安装在底盘顶部的左侧。

优选的，所述底盘包括有计算机，所述计算机固定安装在底盘顶部的左侧，且计算机位于雷达系统的前侧。

优选的，所述底盘包括有信号收发天线，所述信号收发天线固定安装在底盘的顶部，且信号收发天线位于计算机的正面。

优选的，所述无人机平台携带的载荷为钻孔电机、钻头和缆绳，其拉力超过以上三者的总重量。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种组合式越障机器人，具备以下有益效果：

该组合式越障机器人，通过分节与柔性连接增强了灵活度，通过协作提升了越障能力，较相同运载能力的单体机器人预计效率及通过性将有较大提升；并可附加多节货运节，搭载摄像头、杀虫药剂喷洒系统或灭火装置等多种功能性载荷，部分承担甚至完全代替护林员工作，减轻人工巡查压力，提高巡查效率并保障护林员人身安全，类似的，各种需要野外考察、翻山越岭，长期依赖人力而自动化程度不高的职业都可以使用该款机器人作为运载平台，携带大型仪器或探索危险环境。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型结构俯视图；

图3为本实用新型结构三维图。

其中：1、底盘；2、无人机平台；3、无人机携带小型钻机；4、无人机牵引装置；5、牵引节牵引装置；6、牵引节携带大型钻机；7、雷达系统；8、计算机；9、信号收发天线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种组合式越障机器人，包括底盘1、无人机平台2、无人机携带小型钻机3、无人机牵引装置4、牵引节牵引装置5和牵引节携带大型钻机6，底盘1的底部设置有动力系统，无人机平台2的底部与底盘1顶部的右侧活动连接，无人机平台2携带的载荷为钻孔电机、钻头和缆绳，其拉力超过以上三者的总重量，其飞行距离超过许可的障碍物最大高度，尺寸小于可通过的树林间隙的三分之一。无人机携带无线通讯装置，其路径由牵引节上的计算机、传感器设备等共同规划确定。于障碍物顶端钻孔时无人机处于稳定状态，其支撑足将钻机扶正放平，然后开始钻孔并以此为基础锚定。锚定后无人机校核支撑点强度，确认其强度足以承担牵引节重量。确认后收紧绳索，牵引牵引节至障碍物顶端，无人机携带小型钻机3固定安装在无人机平台2的底部，无人机牵引装置4位于底盘1的右侧，牵引节牵引装置5 位于底盘1右侧的底部，牵引节牵引装置5用于牵引后方货运节，货运节携带功能性载荷如喷枪、水箱等灭火装备，能够根据牵引节规划的路径或跟随前一节行驶。携带机器人协作控制系统，能够在牵引节引导下相互牵引协作翻越障碍，牵引节装备动力装置和路线计算装置，承担路径规划及机器人车队协调指挥的任务。携带激光雷达系统，根据雷达数据重构局部地形，通过卫星定位和预置在内部的卫星地图共同识别周边环境，然后由计算机系统应用三维路径规划算法进行路径规划。携带无人机控制系统，负责释放并控制无人机制作锚点。携带钻孔电机及钻头，在攀登至障碍物顶端后钻地固定自身形成更大更稳固锚点。携带机器人协作控制系统，确认锚点强度足够后以牵引节自身为中心引导车队各节相互牵引协作翻越障碍，并负责在翻越障碍后回收无人机，继续带领车队行进，货运节的内部搭载摄像头、杀虫药剂喷洒系统或灭火装置等多种功能性载荷，牵引节携带大型钻机6固定安装在底盘1的底部，底盘1包括有雷达系统7，雷达系统7固定安装在底盘1顶部的左侧，底盘1包括有计算机8，计算机8固定安装在底盘1顶部的左侧，且计算机8位于雷达系统7的前侧，底盘1包括有信号收发天线9，信号收发天线 9固定安装在底盘1的顶部，且信号收发天线9位于计算机8的正面，本装置以无人机为先导及锚点、使用绳索牵引辅助的越障方式。在翻越大型障碍物时，载具释放自身携带的无人机使其在障碍物顶端或更高处固定作为锚点，然后使用绳索牵引载具辅助其翻越障碍。

在使用时，采用了多体牵引设计，第一节为携带无人机的牵引节，后面跟随了节数不限的货运节，彼此以可收放的牵引绳依次相连。牵引节装备动力装置和路线计算装置，如电池组、电动机、传感器和计算机等，且其顶部搭载小型无人机平台及钻机等用于锚定的钻孔装置，其后各节可携带多种载荷，如灭火用的水箱和喷管等，称为货运节。牵引节后货运节可自由连接、拆卸，自由搭配。每节车厢既可具有独立动力，也可以由前面一节牵引。

整个机器人可自主规划路线行驶。如越过平坦地面、小坡度地面或较小障碍物，整个机器人统一以车辆模式通过；如遇到较大障碍物，整体无法逾越时，最前端牵引节放飞带有绳索的小型无人机，使其降落至障碍物顶端并锚定，然后使用绳索牵引协助自身攀爬至障碍物顶端，依次牵引货运节到达平坦顶端。待所有货运节越障完毕后，无人机解除锚定，飞回牵引节顶端或寻找下一个锚固点。机器人按上述模式循环往复进行山区爬升。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种组合式越障机器人，包括底盘(1)、无人机平台(2)、无人机携带小型钻机(3)、无人机牵引装置(4)、牵引节牵引装置(5)和牵引节携带大型钻机(6)，其特征在于：所述底盘(1)的底部设置有动力系统，所述无人机平台(2)的底部与底盘(1)顶部的右侧活动连接，所述无人机携带小型钻机(3)固定安装在无人机平台(2)的底部，所述无人机牵引装置(4)位于底盘(1)的右侧，所述牵引节牵引装置(5)位于底盘(1)右侧的底部，所述牵引节牵引装置(5)用于牵引后方货运节，所述货运节的内部搭载摄像头、杀虫药剂喷洒系统或灭火装置，所述牵引节携带大型钻机(6)固定安装在底盘(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的一种组合式越障机器人，其特征在于：所述底盘(1)包括有雷达系统(7)，所述雷达系统(7)固定安装在底盘(1)顶部的左侧。

3.根据权利要求2所述的一种组合式越障机器人，其特征在于：所述底盘(1)包括有计算机(8)，所述计算机(8)固定安装在底盘(1)顶部的左侧，且计算机(8)位于雷达系统(7)的前侧。

4.根据权利要求3所述的一种组合式越障机器人，其特征在于：所述底盘(1)包括有信号收发天线(9)，所述信号收发天线(9)固定安装在底盘(1)的顶部，且信号收发天线(9)位于计算机(8)的正面。

5.根据权利要求1所述的一种组合式越障机器人，其特征在于：所述无人机平台(2)携带的载荷为钻孔电机、钻头和缆绳，其拉力超过以上三者的总重量。

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