一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，包括車身和行走機(jī)構(gòu)，車身的上蓋上方分別安裝有機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、避障機(jī)構(gòu)和環(huán)境測試機(jī)構(gòu)，車身的底座上分別安裝有履帶行走機(jī)構(gòu)和水上行走機(jī)構(gòu)，底座內(nèi)部安裝有控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型采用履帶式的陸地移動(dòng)方式和螺旋槳的水中移動(dòng)方式，且考慮了自身的水下密封問題；機(jī)器人上設(shè)有機(jī)械臂，用于搬運(yùn)障礙物和對(duì)傷員進(jìn)行救助；通過避障機(jī)構(gòu)對(duì)障礙物進(jìn)行有效的避障；通過環(huán)境測試機(jī)構(gòu)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行有效的檢測；利用kinect視覺傳感器和激光掃描儀進(jìn)行地圖構(gòu)建與導(dǎo)航。本實(shí)用新型機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可在多種環(huán)境下進(jìn)行移動(dòng)，操作簡單，實(shí)施有效。
【專利說明】一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人，特別提供一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是一個(gè)礦難事故多發(fā)的國家，且中國礦井具有地質(zhì)差、高瓦斯的突出特點(diǎn)，這給煤礦生產(chǎn)和救援帶來很多隱患。當(dāng)災(zāi)難或事故發(fā)生后，巷道的瓦斯和一氧化碳濃度高，溫度高，煙塵較大，能見度較低，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜惡劣，充滿未知和不確定性的因素，嚴(yán)重威脅搜救人員的生命安全，給搜救工作的部署和實(shí)施帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)；因此，使用機(jī)器人救援是一條快速有效的途徑。
[0003]現(xiàn)有的機(jī)器人避障能力和救援能力有限，通行能力差，不能適應(yīng)各種路況要求，精確性不足，不能很好的對(duì)救援環(huán)境進(jìn)行測試，因此，有必要設(shè)計(jì)一種可以滿足要求的智能機(jī)器人。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，具有探測功能，能夠根據(jù)災(zāi)情實(shí)際情況進(jìn)行移動(dòng)，可有效解決上述問題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，包括車身和行走機(jī)構(gòu)，車身的上蓋I上方分別安裝有機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、避障機(jī)構(gòu)和環(huán)境測試機(jī)構(gòu)，車身的底座2上分別安裝有履帶行走 機(jī)構(gòu)和水上行走機(jī)構(gòu)，底座2內(nèi)部安裝有控制系統(tǒng)。
[0006]優(yōu)選的，所述履帶行走機(jī)構(gòu)包括:行走電機(jī)21、第一減速齒輪22、驅(qū)動(dòng)輪軸23、驅(qū)動(dòng)輪24、支撐輪25、導(dǎo)向輪26、履帶27、導(dǎo)向軸28、彈簧29，其中，行走電機(jī)21、第一減速齒輪22和驅(qū)動(dòng)輪軸23設(shè)于底座2內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)輪24、支撐輪25、導(dǎo)向輪26、履帶27、導(dǎo)向軸28和彈簧29設(shè)于底座2左右兩側(cè)，行走電機(jī)21分別通過依次連接的第一減速齒輪22和驅(qū)動(dòng)輪軸23驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪24，履帶纏繞在驅(qū)動(dòng)輪24、支撐輪25和導(dǎo)向輪26上，導(dǎo)向輪26上連接有導(dǎo)向軸28，支撐輪25上連接有彈簧29。
[0007]優(yōu)選的，所述水上行走機(jī)構(gòu)包括:螺旋電機(jī)31、第二減速齒輪32、螺旋槳軸33、螺旋槳34，其中，螺旋電機(jī)31、第二減速齒輪32和螺旋槳軸33設(shè)于底座2內(nèi)部，螺旋槳34設(shè)于底座2后方，螺旋電機(jī)31分別通過依次連接的第二減速齒輪32和螺旋槳軸33驅(qū)動(dòng)螺旋槳34。
[0008]優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)輪軸23和螺旋槳軸33上還設(shè)有密封結(jié)構(gòu)30。
[0009]優(yōu)選的，所述機(jī)械臂機(jī)構(gòu)包括:下底盤3、第一舵機(jī)4、上底盤5、第二舵機(jī)6、大臂
7、第三舵機(jī)8、小臂9、第四舵機(jī)10、手腕11、第五舵機(jī)12、手抓13，其中，下底盤3固定在上蓋I上，第一舵機(jī)4固定在下底盤3上帶動(dòng)上底盤5轉(zhuǎn)動(dòng)，第二舵機(jī)6固定在上底盤5上帶動(dòng)大臂7擺動(dòng)，第三舵機(jī)8固定在大臂7上帶動(dòng)小臂9擺動(dòng)，第四舵機(jī)10固定在小臂9上帶動(dòng)手1:? 11擺動(dòng)，手抓13固定在手1? 11上，弟五航機(jī)12固定在手抓13上驅(qū)動(dòng)手抓13完成抓取。[0010]優(yōu)選的，所述避障機(jī)構(gòu)包括:聲納傳感器14、激光傳感器15、紅外線傳感器16，其中，紅外線傳感器16設(shè)于上蓋I前端，聲納傳感器14分別設(shè)于上蓋I前端和左右兩端，激光傳感器15分別設(shè)于上蓋I前端和左右兩端。這種布置方式可以避免連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)車體來檢測障礙物，避免不必要的轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了避障所需的時(shí)間。
[0011]優(yōu)選的，所述環(huán)境測試機(jī)構(gòu)包括:溫濕度傳感器17、灰塵傳感器18、瓦斯傳感器19、kinect視覺傳感器20。
[0012]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器。
[0013]本實(shí)用新型具有以下有益的效果:
[0014]本實(shí)用新型機(jī)器人采用履帶式的陸地移動(dòng)方式和螺旋槳的水中移動(dòng)方式，且考慮了自身的水下密封問題；機(jī)器人上設(shè)有機(jī)械臂，在其運(yùn)行過程中遇到障礙物時(shí)可以進(jìn)行有效的搬運(yùn)，或是在遇到傷員的時(shí)候可以進(jìn)行一定程度的救助；通過避障機(jī)構(gòu)對(duì)障礙物進(jìn)行有效的避障，配有聲納傳感器，檢測周圍路況與障礙物，配有激光傳感器，測量障礙物的距離，用單片機(jī)控制來進(jìn)行避障運(yùn)算；通過環(huán)境測試機(jī)構(gòu)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行有效的檢測，判斷人是否合適進(jìn)入救援，配有瓦斯傳感器，用于測量環(huán)境中的瓦斯?jié)舛?；配有溫濕度傳感器，用于測量環(huán)境中的溫濕度；配有灰塵傳感器，用于測量環(huán)境中的灰塵濃度，利用kinect視覺傳感器和激光掃描儀進(jìn)行地圖構(gòu)建與導(dǎo)航。本實(shí)用新型機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可在多種環(huán)境下進(jìn)行移動(dòng)，操作簡單，實(shí)施有效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型的俯視圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型A-A剖視圖。
[0018]圖中:1、上蓋；2、底座；3、下底盤；4、第一舵機(jī)；5、上底盤；6、第二舵機(jī)；7、大臂；
8、第三舵機(jī)；9、小臂；10、第四舵機(jī)；11、手腕；12、第五舵機(jī)；13、手抓；14、聲納傳感器；15、激光傳感器；16、紅外線傳感器；17、溫濕度傳感器；18灰塵傳感器；19、瓦斯傳感器；20、kinect視覺傳感器；21、行走電機(jī)；22、第一減速齒輪；23、驅(qū)動(dòng)輪軸；24、驅(qū)動(dòng)輪；25、支撐輪；26、導(dǎo)向輪；27、履帶；28、導(dǎo)向軸；29、彈簧；30、密封結(jié)構(gòu)；31、螺旋電機(jī)；32、第二減速齒輪；33、螺旋槳軸；34、螺旋槳。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1-3所示，車身的底座2上安裝有履帶行走機(jī)構(gòu)，包括:行走電機(jī)21、第一減速齒輪22、驅(qū)動(dòng)輪軸23、驅(qū)動(dòng)輪24、支撐輪25、導(dǎo)向輪26、履帶27、導(dǎo)向軸28、彈簧29，其中，行走電機(jī)21帶動(dòng)第一減速齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)，第一減速齒輪22通過驅(qū)動(dòng)輪軸23的聯(lián)接使得外部的驅(qū)動(dòng)輪24 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪24帶動(dòng)履帶27行走，每一側(cè)邊的履帶27都有3個(gè)支撐輪25，且每個(gè)支撐輪25都有一個(gè)彈簧29作為支撐，每一側(cè)的履帶27還有一個(gè)導(dǎo)向輪26，可以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸28來調(diào)整履帶27正常行走時(shí)的松緊度。
[0020]車身的底座2上安裝有水上行走機(jī)構(gòu)，包括:螺旋電機(jī)31、第二減速齒輪32、螺旋槳軸33、螺旋槳34，其中，螺旋電機(jī)31帶動(dòng)第二減速齒輪32轉(zhuǎn)動(dòng)，第二減速齒輪32通過螺旋槳軸33的聯(lián)接使得外部的螺旋槳34轉(zhuǎn)動(dòng)，使其可以在淺水下進(jìn)行行走。[0021]考慮其在水下的密封性，在螺旋槳軸33和驅(qū)動(dòng)輪軸23都用到密封結(jié)構(gòu)30。
[0022]車身的上蓋I上方安裝有機(jī)械臂機(jī)構(gòu)，包括:下底盤3、第一舵機(jī)4、上底盤5、第二舵機(jī)6、大臂7、第三舵機(jī)8、小臂9、第四舵機(jī)10、手腕11、第五舵機(jī)12、手抓13，其中，下底盤3固定在上蓋I上，第一舵機(jī)4固定在下底盤3上帶動(dòng)上底盤5轉(zhuǎn)動(dòng)，第二舵機(jī)6固定在上底盤5上帶動(dòng)大臂7擺動(dòng)，第三舵機(jī)8固定在大臂7上帶動(dòng)小臂9擺動(dòng)，第四舵機(jī)10固定在小臂9上帶動(dòng)手1? 11擺動(dòng)，手抓13固定在手1? 11上，弟五航機(jī)12固定在手抓13上驅(qū)動(dòng)手抓13完成抓取。
[0023]車身的上蓋I上方安裝有避障機(jī)構(gòu)，包括:聲納傳感器14、激光傳感器15、紅外線傳感器16，其中，上蓋I前端設(shè)有三個(gè)聲納傳感器14、一個(gè)紅外線傳感器16和一個(gè)激光傳感器15,上蓋I左右兩端各設(shè)有兩個(gè)聲納傳感器14和一個(gè)激光傳感器15。
[0024]車身的上蓋I上方安裝有環(huán)境測試機(jī)構(gòu)，包括:溫濕度傳感器17、灰塵傳感器18、瓦斯傳感器19、kinect視覺傳感器20，其中，溫濕度傳感器17、灰塵傳感器18、瓦斯傳感器19、kinect視覺傳感器20均設(shè)于上蓋I上,且kinect視覺傳感器20位于上蓋I前方。[0025]底座2內(nèi)部安裝有控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器。
[0026]上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，包括車身和行走機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述車身的上蓋(I)上方分別安裝有機(jī)械臂機(jī)構(gòu)、避障機(jī)構(gòu)和環(huán)境測試機(jī)構(gòu)，車身的底座(2)上分別安裝有履帶行走機(jī)構(gòu)和水上行走機(jī)構(gòu)，底座(2)內(nèi)部安裝有控制系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，其特征在于，所述履帶行走機(jī)構(gòu)包括:行走電機(jī)(21)、第一減速齒輪(22)、驅(qū)動(dòng)輪軸(23)、驅(qū)動(dòng)輪(24)、支撐輪(25)、導(dǎo)向輪(26)、履帶(27)、導(dǎo)向軸(28)、彈簧(29)，其中，行走電機(jī)(21)、第一減速齒輪(22)和驅(qū)動(dòng)輪軸(23)設(shè)于底座(2)內(nèi)部，驅(qū)動(dòng)輪(24)、支撐輪(25)、導(dǎo)向輪(26)、履帶(27 )、導(dǎo)向軸(28 )和彈簧(29 )設(shè)于底座(2 )左右兩側(cè)，行走電機(jī)(21)分別通過依次連接的第一減速齒輪(22)和驅(qū)動(dòng)輪軸(23)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪(24)，履帶纏繞在驅(qū)動(dòng)輪(24)、支撐輪(25)和導(dǎo)向輪(26 )上，導(dǎo)向輪(26 )上連接有導(dǎo)向軸(28 )，支撐輪(25 )上連接有彈簧(29 )。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，其特征在于，所述水上行走機(jī)構(gòu)包括:螺旋電機(jī)(31)、第二減速齒輪(32 )、螺旋槳軸(33 )、螺旋槳(34)，其中，螺旋電機(jī)(31)、第二減速齒輪(32 )和螺旋槳軸(33 )設(shè)于底座(2 )內(nèi)部，螺旋槳(34 )設(shè)于底座(2)后方，螺旋電機(jī)(31)分別通過依次連接的第二減速齒輪(32)和螺旋槳軸(33)驅(qū)動(dòng)螺旋槳(34)。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)輪軸(23 )和螺旋槳軸(33 )上還設(shè)有密封結(jié)構(gòu)(30 )。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)械臂機(jī)構(gòu)包括:下底盤(3 )、第一舵機(jī)(4)、上底盤(5 )、第二舵機(jī)(6 )、大臂(7 )、第三舵機(jī)(8)、小臂(9)、第四舵機(jī)(10)、手腕(11)、第五舵機(jī)(12)、手抓(13)，其中，下底盤(3)固定在上蓋(I)上，第一舵機(jī)(4)固定在下底盤(3)上帶動(dòng)上底盤(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二舵機(jī)(6)固定在上底盤(5 )上帶動(dòng)大臂(7 )擺動(dòng)，第三舵機(jī)(8 )固定在大臂(7 )上帶動(dòng)小臂(9 )擺動(dòng)，第四舵機(jī)(10)固定在小臂(9)上帶動(dòng)手腕(11)擺動(dòng)，手抓(13)固定在手腕(11)上，第五舵機(jī)(12 )固定在手抓(13)上驅(qū)動(dòng)手抓(13)完成抓取。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，其特征在于，所述避障機(jī)構(gòu)包括:聲納傳感器(14)、激光傳感器(15)、紅外線傳感器(16),其中，紅外線傳感器(16)設(shè)于上蓋(I)前端，聲納傳感器(14)分別設(shè)于上蓋(I)前端和左右兩端，激光傳感器(15)分別設(shè)于上蓋(I)前端和左右兩端。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，其特征在于，所述環(huán)境測試機(jī)構(gòu)包括:溫濕度傳感器(17)、灰塵傳感器(18)、瓦斯傳感器(19)、kinect視覺傳感器(20)。
8.按照權(quán)利要求7所述的一種水陸兩棲全地形救援智能機(jī)器人，其特征在于，所述控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器。
【文檔編號(hào)】B60F3/00GK203496595SQ201320570114
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】郝麗娜, 陳文林, 劉洪濤, 孫小旭, 張洋 申請(qǐng)人:東北大學(xué)