專(zhuān)利名稱(chēng)：小型可變履帶式搜救機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人，特別涉及一種可變履帶式搜救機(jī)器人。
背景技術(shù)：
目前，地震、火災(zāi)、礦難等災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的財(cái)產(chǎn)和生命安全，引起了廣 泛關(guān)注。在廢墟中搜救幸存者是救援人員面臨的迫切任務(wù)。然而，災(zāi)難發(fā)生后，廢墟中形 成的狹小空間使得搜救人員甚至是搜救犬也無(wú)法進(jìn)入，給搜救帶來(lái)巨大的困難，在廢墟的 狹窄通道中快速、準(zhǔn)確搜索救助遇難人員，不僅使得遇難人員可以得到及時(shí)有效的救助，同 時(shí)，減少了救援人力物力，增加了救援行動(dòng)安全性。搜救機(jī)器人可以很好的解決上述問(wèn)題。搜救機(jī)器人應(yīng)用的地形條件復(fù)雜，要求其具有很好的越障能力。履帶式搜救機(jī)器 人被公認(rèn)為是一種越障能力很強(qiáng)的搜救機(jī)器人。為了便于履帶機(jī)器人越障，機(jī)器人的履帶 一般是在前進(jìn)、后退方向讓履帶形成一定坡度，實(shí)現(xiàn)越障，例如ZL =200820083326. 4具有封 閉履帶特征的煤礦搜救機(jī)器人，應(yīng)用兩對(duì)履帶，一對(duì)履帶用于爬行，另一對(duì)履帶形成關(guān)節(jié)臂 的結(jié)構(gòu)，可以繞前輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成坡度來(lái)越障。然而，過(guò)多的履帶必然會(huì)增加機(jī)器人的 體積、同時(shí)，行駛速度也會(huì)下降。因此，在狹小區(qū)域環(huán)境中，履帶式搜救機(jī)器人的應(yīng)用帶來(lái)一 個(gè)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種體積小，動(dòng)作靈活，在狹小的空間內(nèi)可以前后行駛、轉(zhuǎn) 彎，便于實(shí)現(xiàn)越障，行駛速度快的小型可變履帶式搜救機(jī)器人。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括車(chē)體、履帶行駛裝置、通信裝置、信號(hào)采集裝置； 車(chē)體為履帶行駛裝置、通信裝置、信號(hào)采集裝置的載體；所述履帶行駛裝置包括可伸縮履 帶、主動(dòng)輪和伸縮裝置，伸縮裝置是由兩個(gè)可動(dòng)從動(dòng)輪和兩個(gè)固定從動(dòng)輪及兩個(gè)直線(xiàn)推桿 組成的滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)輪由車(chē)體上的驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，直線(xiàn)推桿電機(jī)作為滑塊，直線(xiàn)推桿電 機(jī)帶動(dòng)搖桿及安裝在其上的可動(dòng)從動(dòng)輪繞固定從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)履帶伸張與收縮，在履帶 前后方向上形成一定角度。所述可伸縮履帶的主體由橡膠制成，每隔一定間隔上內(nèi)外側(cè)凸起，成同步帶結(jié)構(gòu)， 相鄰的內(nèi)側(cè)突起之間用彈簧連接。所述主動(dòng)輪由內(nèi)外兩輪組成，外輪固定安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，內(nèi)輪通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝 在與驅(qū)動(dòng)軸同心的套筒上，套筒一側(cè)固定于車(chē)體，內(nèi)外輪內(nèi)側(cè)安裝齒形橡膠圈，與履帶嚙
I=I O所述套筒另一側(cè)有一外伸鐵板作為支撐板，另一側(cè)穿過(guò)內(nèi)輪固定于機(jī)身，支承座 居于主動(dòng)輪內(nèi)外兩輪中間，滑塊搖桿機(jī)構(gòu)的直線(xiàn)推桿固定其上，將整個(gè)機(jī)構(gòu)夾在內(nèi)外兩輪 中間，同時(shí)履帶也在中間，通過(guò)帶齒與兩輪內(nèi)側(cè)嚙合，通過(guò)彈簧與四個(gè)小從動(dòng)輪的凹槽配
I=I O所述信號(hào)采集裝置包括攝像頭、麥克風(fēng)、紅外探測(cè)儀、溫度傳感器、氣體傳感器、
3GPS、姿態(tài)傳感器。所述的通信裝置采用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，傳輸圖像、語(yǔ)音及其他信息。本發(fā)明的可變履帶式搜救機(jī)器人，即搜救機(jī)器人可以在原來(lái)履帶的基礎(chǔ)上，通過(guò) 伸縮裝置，履帶變形，在前后形成一定角度來(lái)越障，從而減小了搜救機(jī)器人的體積；同時(shí)，也 解決了行駛速度偏低的缺點(diǎn)。該搜救機(jī)器人體積小，動(dòng)作靈活，在狹小的空間，可以前后行駛、轉(zhuǎn)彎。同時(shí)，采用 了可變履帶，履帶前后方向上能形成一定的角度，便于實(shí)現(xiàn)越障，減少了履帶式搜救機(jī)器人 的體積，也提高了機(jī)器人行駛速度。


圖Ia是可變履帶式搜救機(jī)器人整體示意，圖Ib是圖Ia的左視圖；圖2a是履帶伸縮裝置伸展時(shí)示意圖，圖2b是履帶伸縮裝置收縮時(shí)示意圖；圖3是套筒示意圖；圖4a是履帶示意圖，圖4b是圖4a的俯視圖，圖4c是圖4a的左視圖，圖4d是圖 4a的A-A剖視圖；圖5a是主動(dòng)輪外輪示意圖，圖5b是圖5a的B-B剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。圖la-b是可變履帶式搜救機(jī)器人整體示意圖，從圖中可以看出，搜救機(jī)器人為履 帶車(chē)式結(jié)構(gòu)，主要由車(chē)體1、主動(dòng)輪2、可動(dòng)從動(dòng)輪7、固定從動(dòng)輪8、可變履帶6及其他輔助 部件組成。車(chē)體1內(nèi)部安裝有電源、行駛裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)及裝置、機(jī)器人控制裝置、各種傳感器 處理電路，車(chē)體上方裝有攝像頭3，前部安裝麥克風(fēng)9、車(chē)燈10及傳感器，后部裝有語(yǔ)音喇 口Λ。履帶行駛裝置安裝在車(chē)體的驅(qū)動(dòng)軸上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸有各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 的轉(zhuǎn)彎控制。圖2a_b是履帶伸縮裝置示意圖，該裝置主要包括可動(dòng)從動(dòng)輪7、固定從動(dòng)輪8、帶 外伸支撐板的套筒14、直線(xiàn)推桿15、連桿16和搖桿17。套筒14、直線(xiàn)推桿15、連桿16和搖 桿17以套筒14作為支架形成一個(gè)滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，直線(xiàn)推桿作為滑塊，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以驅(qū)動(dòng) 連桿帶動(dòng)搖桿繞著固定從動(dòng)輪8擺動(dòng)，搖桿另一端安裝有可動(dòng)從動(dòng)輪8，從動(dòng)輪7、8上帶有 凹槽，履帶通過(guò)彈簧及其上的軌道被限制在從動(dòng)輪上，帶動(dòng)履帶實(shí)現(xiàn)履帶的伸展與收縮，當(dāng) 收縮時(shí)，在前后兩個(gè)方向上可以形成一定角度，便于越障，伸展時(shí)會(huì)增大搜救機(jī)器人履帶與 地面的接觸面積，增加了移動(dòng)速度。圖3是套筒示意圖，套筒14的一端帶有外伸支撐板，直線(xiàn)推桿安裝在支撐板上，套 筒14另一端內(nèi)圈套在驅(qū)動(dòng)軸上，同時(shí)外圈穿過(guò)主動(dòng)輪內(nèi)輪的中心孔，通過(guò)滾動(dòng)軸承與內(nèi)輪 配合，這樣，支撐板及固定在的支撐板上的履帶驅(qū)動(dòng)裝置就在主動(dòng)輪的內(nèi)外輪中間，在該空 間里帶動(dòng)履帶伸縮，主動(dòng)輪外輪通過(guò)法蘭盤(pán)安裝在穿過(guò)套筒中心的驅(qū)動(dòng)軸上，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng) 主動(dòng)輪外輪轉(zhuǎn)動(dòng)，外輪通過(guò)履帶帶動(dòng)內(nèi)輪繞著套筒轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)外輪將履帶限制的二者之間，直 線(xiàn)推桿的電源線(xiàn)從車(chē)體通過(guò)套筒及驅(qū)動(dòng)軸間的縫隙中走線(xiàn)。
圖4a_d是履帶示意圖，主體由橡膠制成，履帶6上每隔一定間隔上內(nèi)外側(cè)凸起，成 同步帶結(jié)構(gòu)，相鄰的內(nèi)側(cè)凸起之間用彈簧18連接。外側(cè)同時(shí)還有小凸起，用于增加摩擦，履 帶自由狀態(tài)時(shí)，彈簧處于原狀，履帶橡膠體彎曲，周長(zhǎng)短，當(dāng)履帶伸縮裝置外伸時(shí)，會(huì)拉伸履 帶彈簧18，履帶周長(zhǎng)變長(zhǎng)。履帶內(nèi)側(cè)的凸起固定彈簧18的同時(shí)，還用于與主動(dòng)輪2、13嚙 合，內(nèi)側(cè)凸起上還帶有槽式軌道，便于與從動(dòng)輪7、8配合。彈簧18在履帶6中部，與從動(dòng)輪 7、8的凹槽配合，起到導(dǎo)向作用。圖5a_b是主動(dòng)輪外輪2示意圖，外輪2安裝在驅(qū)動(dòng)軸法蘭盤(pán)上，外輪2內(nèi)側(cè)安裝 有齒形橡膠圈20，內(nèi)輪也裝有一樣的橡膠圈20，橡膠圈20為同步帶齒輪結(jié)構(gòu)，與履帶的凸 起嚙合，帶動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)。采用以上方案后，搜救機(jī)器人采用較大的主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)，較小的從動(dòng)輪在主動(dòng)輪內(nèi) 部空間，解決的履帶機(jī)器人體積偏大問(wèn)題。同時(shí)，有伸縮裝置的存在，在較平地，可以使其處 于伸展?fàn)顟B(tài)，履帶成三角形狀，增加與地面接觸面積，提高運(yùn)行速度，越障時(shí)，處收縮狀態(tài)， 使履帶與地面成一定角度向前或后行進(jìn)，實(shí)現(xiàn)越障。該搜救機(jī)器人上裝載有攝像頭、麥克 風(fēng)、喇叭，用于搜救時(shí)收集現(xiàn)場(chǎng)信息，與被困人員交談，了解現(xiàn)場(chǎng)情況。搜救機(jī)器人必備的傳 感器為姿態(tài)傳感器、紅外線(xiàn)探測(cè)儀及GPS，姿態(tài)傳感器用于采集機(jī)器人本身的位姿，控制機(jī) 器人運(yùn)動(dòng)；紅外線(xiàn)探測(cè)儀用于探測(cè)人體目標(biāo)；GPS用于機(jī)器人定位。其上還可以根據(jù)不同的 需要，安裝不同德傳感器用于不同的用途，如一氧化碳傳感器，溫度傳感器等等來(lái)適應(yīng)不同 的搜救環(huán)境。
權(quán)利要求
一種小型可變履帶式搜救機(jī)器人，包括車(chē)體、履帶行駛裝置、通信裝置、信號(hào)采集裝置；車(chē)體為履帶行駛裝置、通信裝置、信號(hào)采集裝置的載體；其特征是所述履帶行駛裝置包括可伸縮履帶、主動(dòng)輪和伸縮裝置，伸縮裝置是由兩個(gè)可動(dòng)從動(dòng)輪和兩個(gè)固定從動(dòng)輪及兩個(gè)直線(xiàn)推桿組成的滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)輪由車(chē)體上的驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，直線(xiàn)推桿電機(jī)作為滑塊，直線(xiàn)推桿電機(jī)帶動(dòng)搖桿及安裝在其上的可動(dòng)從動(dòng)輪繞固定從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)履帶伸張與收縮，在履帶前后方向上形成一定角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型可變履帶式搜救機(jī)器人，其特征是所述可伸縮履帶的 主體由橡膠制成，每隔一定間隔上內(nèi)外側(cè)凸起，成同步帶結(jié)構(gòu)，相鄰的內(nèi)側(cè)突起之間用彈簧 連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型可變履帶式搜救機(jī)器人，其特征是所述主動(dòng)輪由 內(nèi)外兩輪組成，外輪固定安裝在驅(qū)動(dòng)軸上，內(nèi)輪通過(guò)滾動(dòng)軸承安裝在與驅(qū)動(dòng)軸同心的套筒 上，套筒一側(cè)固定于車(chē)體，內(nèi)外輪內(nèi)側(cè)安裝齒形橡膠圈，與履帶嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的小型可變履帶式搜救機(jī)器人，其特征是所述套筒另一 側(cè)有一外伸鐵板作為支撐板，另一側(cè)穿過(guò)內(nèi)輪固定于機(jī)身，支承座居于主動(dòng)輪內(nèi)外兩輪中 間，滑塊搖桿機(jī)構(gòu)的直線(xiàn)推桿固定其上，將整個(gè)機(jī)構(gòu)夾在內(nèi)外兩輪中間，同時(shí)履帶也在中 間，通過(guò)帶齒與兩輪內(nèi)側(cè)嚙合，通過(guò)彈簧與四個(gè)小從動(dòng)輪的凹槽配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小型可變履帶式搜救機(jī)器人，其特征是所述套筒另一側(cè)有 一外伸鐵板作為支撐板，另一側(cè)穿過(guò)內(nèi)輪固定于機(jī)身，支承座居于主動(dòng)輪內(nèi)外兩輪中間，滑 塊搖桿機(jī)構(gòu)的直線(xiàn)推桿固定其上，將整個(gè)機(jī)構(gòu)夾在內(nèi)外兩輪中間，同時(shí)履帶也在中間，通過(guò) 帶齒與兩輪內(nèi)側(cè)嚙合，通過(guò)彈簧與四個(gè)小從動(dòng)輪的凹槽配合。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種小型可變履帶式搜救機(jī)器人。包括車(chē)體、履帶行駛裝置、通信裝置、信號(hào)采集裝置；車(chē)體為履帶行駛裝置、通信裝置、信號(hào)采集裝置的載體；所述履帶行駛裝置包括可伸縮履帶、主動(dòng)輪和伸縮裝置，伸縮裝置是由兩個(gè)可動(dòng)從動(dòng)輪和兩個(gè)固定從動(dòng)輪及兩個(gè)直線(xiàn)推桿組成的滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)輪由車(chē)體上的驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，直線(xiàn)推桿電機(jī)作為滑塊，直線(xiàn)推桿電機(jī)帶動(dòng)搖桿及安裝在其上的可動(dòng)從動(dòng)輪繞固定從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)履帶伸張與收縮，在履帶前后方向上形成一定角度。本發(fā)明體積小，動(dòng)作靈活，在狹小的空間，可以前后行駛、轉(zhuǎn)彎?？勺兟膸昂蠓较蛏夏苄纬梢欢ǖ慕嵌?，便于實(shí)現(xiàn)越障，減少了履帶式搜救機(jī)器人的體積，也提高了機(jī)器人行駛速度。
文檔編號(hào)B62D55/065GK101973029SQ20101051458
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者劉剛, 劉少剛, 劉錚, 呂建偉, 周杰, 張桐鳴, 徐建偉, 王士成, 谷青明, 鄧波 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)