本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，尤其涉及一種多功能救援機(jī)器人。

背景技術(shù)：

當(dāng)今社會(huì)，各種自然災(zāi)害及生產(chǎn)生活中的突發(fā)事故時(shí)有發(fā)生，如果救援不力，將會(huì)造成巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。目前，大部分情況下主要還是靠救護(hù)人員進(jìn)行一線營(yíng)救，面對(duì)復(fù)雜的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，不僅救援效率不高，而且可能會(huì)對(duì)救護(hù)人員的生命安全產(chǎn)生巨大威脅。

隨著科技的不斷進(jìn)步，尤其是機(jī)器人技術(shù)的不斷成熟，越來越多的救援機(jī)器人出現(xiàn)在了救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，幫助人們?cè)趶U墟中尋找幸存者或者執(zhí)行其他救援任務(wù)。然而，現(xiàn)有的救援機(jī)器人普遍存在體積較大、功能單一等弊端，對(duì)于抗震救災(zāi)過程中遇到的空間狹小的死角常常無法觸及，也不能同時(shí)執(zhí)行多種救援任務(wù)；此外，現(xiàn)有的很多救援機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不夠靈活穩(wěn)定，不能很好地適應(yīng)災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)地形不規(guī)則和崎嶇不平的環(huán)境，從而影響了救援效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種可以根據(jù)場(chǎng)合選擇用完整機(jī)器人還是小型機(jī)器人，且可以同時(shí)執(zhí)行多種救援任務(wù)的仿蜘蛛式多功能救援機(jī)器人，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多功能救援機(jī)器人，包括機(jī)器人頭部、通用機(jī)械臂、多功能機(jī)械手(如三爪機(jī)械手、鉆頭機(jī)械手)、軀體、上機(jī)械腿和下機(jī)械腿，所述的機(jī)器人頭部和左右兩個(gè)通用機(jī)械臂及下方軀體分別鉸接，所述的軀體和上機(jī)械腿及下機(jī)械腿分別用螺栓固定連接。所述的下機(jī)械腿可以根據(jù)場(chǎng)合需要安裝或拆卸使用，當(dāng)下機(jī)械腿安裝時(shí)，上機(jī)械腿合攏，下機(jī)械腿發(fā)揮行走功能，即所述的機(jī)器人頭部、通用機(jī)械臂、多功能機(jī)械手、軀體及下機(jī)械腿組成一個(gè)完整機(jī)器人執(zhí)行救援任務(wù)；當(dāng)下機(jī)械腿拆卸時(shí)，上機(jī)械腿展開并發(fā)揮行走功能，即所述的機(jī)器人頭部、通用機(jī)械臂、多功能機(jī)械手、軀體及上機(jī)械腿重構(gòu)成一個(gè)小型機(jī)器人獨(dú)立執(zhí)行救援任務(wù)。

優(yōu)選的，所述的機(jī)器人頭部上方設(shè)有通訊裝置，前方設(shè)有攝像頭，內(nèi)部設(shè)有CPU，左右兩側(cè)分別安裝一只由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的通用機(jī)械臂，以用于安裝各種類型的機(jī)械手，從而執(zhí)行不同的救援任務(wù)。

優(yōu)選的，所述的多功能機(jī)械手安裝在通用機(jī)械臂的前端，多功能機(jī)械手采用模塊化設(shè)計(jì)，可拆卸，可以根據(jù)場(chǎng)合需求選擇三爪機(jī)械手、鉆頭機(jī)械手或液壓擴(kuò)張鉗機(jī)械手等不同類型和功能的機(jī)械手，例如通用機(jī)械臂和三爪機(jī)械手配合可以組成三爪臂，開展一些抓取任務(wù)；通用機(jī)械臂和鉆頭機(jī)械手配合可以組成鉆頭臂，開展一些鉆孔、挖坑作業(yè)。

優(yōu)選的，所述的上機(jī)械腿為設(shè)置在軀體下端的行走機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)場(chǎng)合需要合攏或展開，一共三只，均勻分布在軀體下端圓周，每只上機(jī)械腿分別由一個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述的下機(jī)械腿為設(shè)置在軀體下方的行走機(jī)構(gòu)，仿蜘蛛式六足設(shè)計(jì)，可以根據(jù)場(chǎng)合需要安裝或拆卸使用，每只下機(jī)械腿均設(shè)有距離傳感裝置、傳動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)和行走機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行向前平移、爬升以及轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于：①整體機(jī)器人可拆分設(shè)計(jì)，可以根據(jù)場(chǎng)合選擇用完整機(jī)器人還是小型機(jī)器人，方便機(jī)器人快速進(jìn)入一些空間受限的場(chǎng)合進(jìn)行救援作業(yè)；②下機(jī)械腿仿蜘蛛式六足設(shè)計(jì)，使機(jī)器人能在地面環(huán)境復(fù)雜的救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)靈活移動(dòng)；③多功能機(jī)械手的模塊化設(shè)計(jì)可以讓機(jī)器人實(shí)施多種救援作業(yè)，實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)局部爆炸圖；

圖2是本發(fā)明的完整機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的小型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的三爪臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的鉆頭臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的液壓擴(kuò)張鉗機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的軀體和上機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明的下機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明的下機(jī)械腿的爆炸圖；

圖10是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)模塊框圖。

附圖標(biāo)記說明：

1機(jī)器人頭部；11攝像頭；12通訊裝置；2通用機(jī)械臂；21機(jī)械臂第一關(guān)節(jié)；22機(jī)械臂第一舵機(jī)；23機(jī)械臂第二關(guān)節(jié)；24機(jī)械臂第二舵機(jī)；25機(jī)械臂直線電機(jī)；3多功能機(jī)械手；31三爪機(jī)械手；32鉆頭機(jī)械手；33液壓擴(kuò)張鉗機(jī)械手；4軀體；41軀體第一舵機(jī)；42軀體第二舵機(jī)；43軀體第三舵機(jī)；44軀體舵機(jī)支撐板；45軀體外殼；5上機(jī)械腿；51上機(jī)械腿第一條腿；52上機(jī)械腿第二條腿；53上機(jī)械腿第三條腿；6下機(jī)械腿；61直線電機(jī)塊；611直線電機(jī)；612直線電機(jī)固定環(huán)；613直線電機(jī)固定底座；614直線電機(jī)固定螺栓；62軸承；63彈簧；64伸縮軸；65下機(jī)械腿第一舵機(jī)塊；651下機(jī)械腿第一舵機(jī)；652下機(jī)械腿第一舵機(jī)軸；653舵機(jī)箱；舵機(jī)箱固定板654；66下機(jī)械腿第二舵機(jī)塊；661下機(jī)械腿第二舵機(jī)；662下機(jī)械腿第二舵機(jī)軸；663下機(jī)械腿第二舵機(jī)支撐板；67下機(jī)械腿第三舵機(jī)塊；671下機(jī)械腿第三舵機(jī)；672下機(jī)械腿第三舵機(jī)軸；673下機(jī)械腿第三舵機(jī)支撐板；674下機(jī)械腿第三舵機(jī)固定軸；68仿蜘蛛足；681距離傳感器；682仿蜘蛛足彈簧；683軸孔；684連接件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明一種仿蜘蛛的多功能救援機(jī)器人，包括機(jī)器人頭部1、通用機(jī)械臂2、多功能機(jī)械手3(如三爪機(jī)械手31、鉆頭機(jī)械手32)、軀體4、上機(jī)械腿5和下機(jī)械腿6。所述的機(jī)器人頭部1和左右兩個(gè)通用機(jī)械臂2及下方軀體4分別鉸接，所述的軀體4和上機(jī)械腿5及下機(jī)械腿6分別用螺栓固定連接。所述的機(jī)器人頭部1上方設(shè)有通訊裝置12，前方設(shè)有攝像頭11，內(nèi)部設(shè)有CPU，左右兩側(cè)分別安裝一只由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的通用機(jī)械臂2，以用于安裝各種類型的機(jī)械手，從而執(zhí)行不同的救援任務(wù)；所述的多功能機(jī)械手3安裝在通用機(jī)械臂2的前端，多功能機(jī)械手3采用模塊化設(shè)計(jì)，可拆卸，可以根據(jù)場(chǎng)合需求選擇三爪機(jī)械手31、鉆頭機(jī)械手32等不同類型和功能的機(jī)械手，例如通用機(jī)械臂2和三爪機(jī)械手31配合可以組成三爪臂，開展一些抓取任務(wù)；通用機(jī)械臂2和鉆頭機(jī)械手32配合可以組成鉆頭臂，開展一些鉆孔、挖坑作業(yè)；所述的上機(jī)械腿5為設(shè)置在軀體4下端的行走機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)場(chǎng)合需要合攏或展開，一共三只，均勻分布在軀體4的下端圓周；所述的下機(jī)械腿6為設(shè)置在軀體4下方的行走機(jī)構(gòu)，仿蜘蛛式六足設(shè)計(jì)，可以根據(jù)場(chǎng)合需要安裝或拆卸使用。

如圖2～3所示，本發(fā)明的下機(jī)械腿6可以根據(jù)場(chǎng)合需要安裝或拆卸使用，當(dāng)下機(jī)械腿6安裝時(shí)，上機(jī)械腿5合攏，下機(jī)械腿6發(fā)揮行走功能，即所述的機(jī)器人頭部1、通用機(jī)械臂2、多功能機(jī)械手3、軀體4及下機(jī)械腿6組成一個(gè)完整機(jī)器人執(zhí)行救援任務(wù)；當(dāng)下機(jī)械腿6拆卸時(shí)，上機(jī)械腿5展開，發(fā)揮行走功能，即所述的機(jī)器人頭部1、通用機(jī)械臂2、多功能機(jī)械手3、軀體4及上機(jī)械腿5重構(gòu)成一個(gè)小型機(jī)器人獨(dú)立執(zhí)行救援任務(wù)。

如圖4～5所示，本發(fā)明的三爪臂、鉆頭臂分別由通用機(jī)械臂2和三爪機(jī)械手31、通用機(jī)械臂2和鉆頭機(jī)械手32配合組成，通用機(jī)械臂2內(nèi)部設(shè)有兩臺(tái)舵機(jī)(即機(jī)械臂第一舵機(jī)22和機(jī)械臂第二舵機(jī)24)及一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(即機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)25)，機(jī)械臂兩臺(tái)舵機(jī)分別控制通用機(jī)械臂的兩個(gè)關(guān)節(jié)(即機(jī)械臂第一關(guān)節(jié)21和機(jī)械臂第二關(guān)節(jié)23)的轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械臂直線電機(jī)25控制多功能機(jī)械手3(如三爪機(jī)械手31和鉆頭機(jī)械手32)的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)取物或鉆孔等動(dòng)作。

如圖6所示，本發(fā)明的多功能機(jī)械手3也可以根據(jù)場(chǎng)合需要選擇液壓擴(kuò)張鉗機(jī)械手33，從而開展一些例如剪斷鋼筋或撐開障礙物的搶險(xiǎn)救援任務(wù)。

如圖7所示，本發(fā)明的軀體4由三臺(tái)舵機(jī)41～43、舵機(jī)支撐架44以及軀體外殼45組成，三臺(tái)舵機(jī)41～43分別驅(qū)動(dòng)三只上機(jī)械腿51～53。

如圖8～9所示，本發(fā)明的下機(jī)械腿6仿蜘蛛式六足設(shè)計(jì)，每條下機(jī)械腿由直線電機(jī)塊61、軸承62、彈簧63、伸縮軸64、下機(jī)械腿第一舵機(jī)塊65、下機(jī)械腿第二舵機(jī)塊66、下機(jī)械腿第三舵機(jī)塊67及仿蜘蛛足68組成，所述的直線電機(jī)塊61由直線電機(jī)611、直線電機(jī)固定環(huán)612、直線電機(jī)固定底座613及直線電機(jī)固定螺栓614組成；所述的下機(jī)械腿第一舵機(jī)塊65由下機(jī)械腿第一舵機(jī)651、下機(jī)械腿第一舵機(jī)軸652、舵機(jī)箱653及舵機(jī)箱固定板654組成，下機(jī)械腿第一舵機(jī)651安裝在舵機(jī)箱653內(nèi)并由兩端的舵機(jī)箱固定板654固定；所述伸縮軸64貫穿直線電機(jī)塊61、軸承62、彈簧63和下機(jī)械腿第一舵機(jī)塊65；所述的下機(jī)械腿第二舵機(jī)塊66由下機(jī)械腿第二舵機(jī)661、下機(jī)械腿第二舵機(jī)軸662及下機(jī)械腿第二舵機(jī)支撐板663組成，下機(jī)械腿第二舵機(jī)塊66通過下機(jī)械腿第二舵機(jī)支撐板663與下機(jī)械腿第一舵機(jī)塊65連接；所述的下機(jī)械腿第三舵機(jī)塊67由下機(jī)械腿第三舵機(jī)671、下機(jī)械腿第三舵機(jī)軸672、下機(jī)械腿第三舵機(jī)支撐板673及下機(jī)械腿第三舵機(jī)固定軸674組成，下機(jī)械腿第三舵機(jī)671通過下機(jī)械腿第三舵機(jī)固定軸674與下機(jī)械腿第三舵機(jī)支撐板673連接，下機(jī)械腿第三舵機(jī)塊67通過下機(jī)械腿第三舵機(jī)支撐板673與下機(jī)械腿第二舵機(jī)塊66連接；所述的仿蜘蛛足68由距離傳感器681、仿蜘蛛足彈簧682、軸孔683及連接件684組成，仿蜘蛛足68通過軸孔683和下機(jī)械腿第三舵機(jī)軸672的配合實(shí)現(xiàn)與下機(jī)械腿第三舵機(jī)塊67連接，連接件684的兩端分別連接下機(jī)械腿第三舵機(jī)塊67和仿蜘蛛足68。

如圖10所示，本發(fā)明是一種基于結(jié)構(gòu)模塊化的多功能救援機(jī)器人，主要包括控制模塊、通訊模塊、導(dǎo)航模塊、行走模塊、執(zhí)行模塊和避障模塊。所述的控制模塊主要通過安裝在機(jī)器人頭部1的CPU實(shí)現(xiàn)；通訊模塊使用無線通訊方式，包括安裝在機(jī)器人頭部1的通訊裝置12(含信號(hào)發(fā)射裝置和信號(hào)接收裝置)和安裝在遠(yuǎn)程控制端的通訊裝置(含信號(hào)發(fā)射裝置和信號(hào)接收裝置)；導(dǎo)航模塊通過安裝在機(jī)器人頭部1的攝像頭11實(shí)現(xiàn)視覺導(dǎo)航；行走模塊通過救援機(jī)器人的上機(jī)械腿5和下機(jī)械腿6實(shí)現(xiàn)；執(zhí)行模塊通過通用機(jī)械臂2和多功能機(jī)械手3(如三爪機(jī)械手31、鉆頭機(jī)械手32和液壓擴(kuò)張鉗機(jī)械手33)實(shí)現(xiàn)；避障模塊主要通過安裝在下機(jī)械腿上6的距離傳感器681實(shí)現(xiàn)；所述的通訊模塊、導(dǎo)航模塊、行走模塊、執(zhí)行模塊和避障模塊均受控制模塊的統(tǒng)一控制。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行了詳細(xì)說明，下面將對(duì)本發(fā)明工作原理進(jìn)行說明：

信號(hào)發(fā)出者在遠(yuǎn)程控制端給救援機(jī)器人發(fā)出行走、取物、鉆孔等指令信號(hào)，救援機(jī)器人的通訊模塊(即機(jī)器人頭部1的通訊裝置12)接收到信號(hào)后，通過機(jī)器人頭部的控制模塊(即機(jī)器人頭部1的CPU)控制行走模塊(即上機(jī)械腿5和下機(jī)械腿6)、執(zhí)行模塊(即通用機(jī)械臂2和多功能機(jī)械手3)的舵機(jī)開始工作，同時(shí)，在行走過程中，控制模塊會(huì)啟動(dòng)避障模塊和導(dǎo)航模塊，以幫助救援機(jī)器人順利行走。救援機(jī)器人的通用機(jī)械臂2內(nèi)部設(shè)有兩臺(tái)機(jī)械臂舵機(jī)(22和24)和一臺(tái)直線電機(jī)25，兩臺(tái)機(jī)械臂舵機(jī)(22和24)分別控制兩個(gè)關(guān)節(jié)(21和23)的轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械臂直線電機(jī)25控制多功能機(jī)械手的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)取物、鉆孔、擴(kuò)張等動(dòng)作；救援機(jī)器人的軀體4有三臺(tái)舵機(jī)41～43，分別控制上機(jī)械腿5的三條腿51～53的運(yùn)動(dòng)；救援機(jī)器人的下機(jī)械腿6仿蜘蛛式六足設(shè)計(jì)，每條下機(jī)械腿均設(shè)有三臺(tái)舵機(jī)(即下機(jī)械腿第一舵機(jī)651、第二舵機(jī)661和第三舵機(jī)671)、一臺(tái)直線電機(jī)611及距離傳感器681，三臺(tái)舵機(jī)(651、661和671)分別控制下機(jī)械腿在三個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)，直線電機(jī)611控制下機(jī)械腿的伸縮運(yùn)動(dòng)，距離傳感器681可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行走過程中的避障功能，通過控制三臺(tái)舵機(jī)和一臺(tái)直線電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人向前平移、爬升以及轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。

以上是完整救援機(jī)器人的工作原理，然而在救災(zāi)中，經(jīng)常會(huì)遇到空間比較狹隘，大型救援機(jī)器人無法進(jìn)入的情景，這種情況下，本發(fā)明所提供的一種多功能救援機(jī)器人可快速拆卸下機(jī)械腿6，重新構(gòu)成一個(gè)小型機(jī)器人開展救援任務(wù)，此時(shí)行走功能由上機(jī)械腿5完成。

以上所述的實(shí)施例為本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但并非用以限制本發(fā)明。在不背離本發(fā)明原理的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所屬的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。