專利名稱：自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一定應(yīng)急救援機(jī)器人，尤其是一種具有越障功能、可自適應(yīng)地面狀況，并且可以實(shí)現(xiàn)全程自主搜救的新型生命應(yīng)急救援探測(cè)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，自然災(zāi)害、突發(fā)意外等頻繁發(fā)生，如何在災(zāi)難發(fā)生后的第一時(shí)間準(zhǔn)確營(yíng)救傷員，如何避免二次災(zāi)害，如何保證救援人員的人身安全，這些都是目前我們必須解決的問(wèn)題?，F(xiàn)有的應(yīng)急救援輔助機(jī)器人主要存在的問(wèn)題有
1、探測(cè)精度不足，無(wú)法快速定位受災(zāi)人員的問(wèn)題。2、自適應(yīng)地面性具有局限性，跨越障礙能力不足的問(wèn)題。3、操作維修復(fù)雜等難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，用于解決現(xiàn)有救援機(jī)器人無(wú)法自動(dòng)快速定位、自適應(yīng)路面局限的技術(shù)問(wèn)題，從而有效地進(jìn)行狹小廢墟縫隙中的救援工作，保障救援人員的安全，該機(jī)器人具有生命探測(cè)，自適應(yīng)路面、自動(dòng)避障，越障，快速成像，定位，運(yùn)送物資等多種功能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，由前車廂模塊、后車廂模塊、連接模塊、機(jī)械臂模塊、攝像模塊、電機(jī)模塊和控制模塊組成，前車廂模塊與后車廂模塊之間通過(guò)連接模塊相連接，實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；前車廂模塊上面裝有控制模塊和攝像模塊，后車廂模塊上面裝有機(jī)械臂模塊，前車廂模塊和后車廂模塊均帶有懸掛履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)及電機(jī)模塊；控制模塊分別連接機(jī)械臂模塊、攝像模塊和電機(jī)模塊，用于控制機(jī)械臂模塊、攝像模塊和電機(jī)模塊工作。前車廂模塊主要由三角履帶、主動(dòng)輪、內(nèi)帶輪、外帶輪、前車廂箱蓋和前車廂車體組成，前車廂車體兩側(cè)裝有主動(dòng)輪，內(nèi)帶輪和外帶輪，且內(nèi)帶輪與外帶輪之間錯(cuò)位排列安裝，主動(dòng)輪連接電機(jī)模塊，并通過(guò)三角履帶連接內(nèi)帶輪和外帶輪，構(gòu)成懸掛履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)。后車廂模塊主要由后車廂履帶、主動(dòng)輪、內(nèi)帶輪、外帶輪、后車廂車體和后車廂箱蓋組成，后車廂車體兩側(cè)裝有主動(dòng)輪，內(nèi)帶輪和外帶輪，且內(nèi)帶輪與外帶輪之間錯(cuò)位排列安裝，主動(dòng)輪連接電機(jī)模塊，通過(guò)車廂履帶連接內(nèi)帶輪與外帶輪，構(gòu)成懸掛履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)。連接模塊主要由連接件一，二與內(nèi)六角螺栓組成。連接件一連接前車廂車體，連接件二連接后車廂車體.連接件一與連接件二之間通過(guò)內(nèi)六角螺栓相連接，從而實(shí)現(xiàn)前車廂與后車廂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？刂颇K包括驅(qū)動(dòng)模塊、探測(cè)模塊、壁障模塊和定位模塊，其中
驅(qū)動(dòng)模塊包含蓄電池，蓄電池帶動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)救援輔助機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎；
壁障模塊包含紅外傳感器，當(dāng)紅外傳感器探測(cè)到障礙物時(shí)，向控制模塊反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制模塊的CPU處理分析后，輸出控制信號(hào)給救援輔助機(jī)器人，使救援輔助機(jī)器人后退或者轉(zhuǎn)彎避開障礙物；
探測(cè)模塊包含用于自動(dòng)探測(cè)到生命的自適應(yīng)雷達(dá)紅外探測(cè)器；定位模塊包含全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)模塊。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明主要用于災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)，由于救援人員無(wú)法立即進(jìn)入受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搜救。該機(jī)器人實(shí)現(xiàn)災(zāi)害現(xiàn)在自動(dòng)搜救、快速定位等功能。由探測(cè)模塊探測(cè)受困人員所處位置，并通過(guò)定位模塊將探測(cè)到的信息發(fā)送給救援人員。本發(fā)明與其他機(jī)器人相比，本發(fā)明的自適應(yīng)應(yīng)急救援輔助機(jī)器人具有強(qiáng)的越障能力和路面自適應(yīng)能力、快速的生命探測(cè)能力、準(zhǔn)確的信號(hào)定位能力、獨(dú)特的車體設(shè)計(jì)方案四大優(yōu)點(diǎn)。與國(guó)內(nèi)外各相關(guān)方面機(jī)器人相比，由于其獨(dú)特的車體、履帶設(shè)計(jì)，極大的提高了機(jī)器人的機(jī)械能力。可在軍事、民用和科學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用，包括航天、海洋、軍事、建筑、農(nóng)林、商業(yè)服務(wù)和災(zāi)害救護(hù)等。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖2是前車廂模塊立體圖3是后車廂模塊立體圖；圖4是連接件模塊立體圖；圖5是前車廂車體底盤立體示意圖；圖6是后車廂車體底盤立體示意圖；圖7是懸掛裝置立體圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的自適應(yīng)地面救援輔助機(jī)器人機(jī)構(gòu)，主要由前車廂模塊1、后車廂模塊2、連接模塊3、機(jī)械臂模塊7、攝像模塊8、電機(jī)模塊9、控制模塊10組成。其中前車廂模塊1與后車廂模塊2通過(guò)連接模塊3相連接實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)?？刂颇K10控制機(jī)械臂模塊7、攝像模塊8、電機(jī)模塊9實(shí)現(xiàn)救援輔助機(jī)器人的具體工作。如圖2所示，前車廂模塊1主要由三角履帶5、電機(jī)模塊9、前車廂箱蓋11、主動(dòng)輪6-1、內(nèi)帶輪6-2、外帶輪6-3、前車廂車體15組成。前車廂車體15兩側(cè)裝有主動(dòng)輪6_1，內(nèi)帶輪6-2和外帶輪6-3，且內(nèi)帶輪6-2與外帶輪6-3之間錯(cuò)位排列安裝，主動(dòng)輪6_1連接電機(jī)模塊9，通過(guò)三角履帶5帶動(dòng)內(nèi)帶輪6-2與外帶輪6-3，從而實(shí)現(xiàn)三角履帶5的運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)帶輪6-2與外帶輪6-3采用錯(cuò)位安裝方法，從而確保三角履帶的定位性，避免履帶脫落。如圖3所示，后車廂模塊2主要有后車廂履帶4、電機(jī)模塊9、主動(dòng)輪6-1、內(nèi)帶輪6-2、外帶輪6-3、后車廂車體16、后車廂箱蓋17組成。后車廂車體16兩側(cè)裝有主動(dòng)輪6_1，內(nèi)帶輪6-2和外帶輪6-3，且內(nèi)帶輪6-2與外帶輪6-3之間錯(cuò)位排列安裝，主動(dòng)輪6_1連接電機(jī)模塊9，通過(guò)車廂履帶4帶動(dòng)內(nèi)帶輪6-2與外帶輪6-3，從而實(shí)現(xiàn)前車廂履帶4的運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)帶輪6-2與外帶輪6-3采用錯(cuò)位安裝方法，從而確保車廂履帶4的定位性，避免履帶脫落。
如圖4所示，連接模塊3主要由連接件一，二 19、20與內(nèi)六角螺栓21組成。連接件一 19連接前車廂車體15，連接件二 20連接后車廂車體16。兩連接件通過(guò)內(nèi)六角螺栓21相連接，從而實(shí)現(xiàn)前車廂與后車廂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如圖5，6所示，前車廂車體15底盤與后車廂車體16底盤兩測(cè)均有凹槽，用于裝配懸掛(圖7)。懸掛裝置另一側(cè)分別交錯(cuò)安裝內(nèi)帶輪6-2與外帶輪6-3，從而實(shí)現(xiàn)壁障緩沖功能。機(jī)械臂模塊7、攝像模塊8分別通過(guò)控制模塊10進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)其各自的功能。本發(fā)明的自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人分為結(jié)構(gòu)模塊和控制模塊，結(jié)構(gòu)模塊分為兩廂式車體和三角履帶。控制模塊包括驅(qū)動(dòng)模塊、探測(cè)模塊、壁障模塊和定位模塊。自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人采用履帶的方式移動(dòng)，較比于足式、輪式等其他移動(dòng)方式，履帶具有較大的優(yōu)勢(shì)，其具有速度快、越障強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、能夠適應(yīng)各種地形等特點(diǎn)ο控制模塊因?yàn)榭紤]到結(jié)構(gòu)空間的因素選用單片機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)單片機(jī)對(duì)電機(jī)輸入相應(yīng)的控制信號(hào)對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行控制。驅(qū)動(dòng)模塊采用蓄電池提供主動(dòng)力，其具有電壓穩(wěn)定、成本低等特點(diǎn)，蓄電池帶動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)救援輔助機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等功能。壁障模塊采用紅外傳感器，當(dāng)紅外傳感器探測(cè)到障礙物時(shí)，向主板反饋信息，經(jīng)過(guò)CPU的處理分析實(shí)現(xiàn)車體的后退或者轉(zhuǎn)彎從而避開障礙物。生命探測(cè)模塊采用自適應(yīng)雷達(dá)紅外探測(cè)器。當(dāng)生命跡象在救援輔助機(jī)器人10米范圍內(nèi)時(shí)，生命探測(cè)機(jī)器人會(huì)通探測(cè)器自動(dòng)探測(cè)到生命的存在。定位模塊采用似全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)模塊。當(dāng)確定探測(cè)到的目標(biāo)為生命體時(shí)，自動(dòng)向救援人員發(fā)送具體定位數(shù)據(jù)。底盤設(shè)計(jì)為一種分體式的結(jié)構(gòu)。相比于原有的四驅(qū)一體式的底盤結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的底盤增加了一個(gè)方向上的自由度，根據(jù)相應(yīng)的地形可以轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)急救援輔助機(jī)器人采用了履帶式的移動(dòng)方式。選用這種移動(dòng)方式是考慮到了地震或者災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)地形復(fù)雜，輪式的移動(dòng)方式會(huì)導(dǎo)致爬坡能力差，難以越過(guò)坑坑洼洼的地形。而足行的移動(dòng)方式則可能導(dǎo)致移動(dòng)速度緩慢的缺點(diǎn)。分體式的車體前半部和后半部通過(guò)鉸鏈相互連接。前后車廂的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為零度到九十度。同時(shí)，保證后車廂履帶與前車廂履帶帶輪保持在同一個(gè)平面內(nèi)，從而確保在平直路面運(yùn)行的順暢性。履帶帶輪各采用懸掛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)帶輪與履帶之間的越障功能。履帶輪采用類坦克的履帶設(shè)計(jì)，采用1/16的尺寸，從而最大程度的提高了機(jī)器人的越障能力。主動(dòng)輪通過(guò)軸與減速箱相連接，一個(gè)車廂具有兩個(gè)同比例的減速箱，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的減速功能，使行使更加平穩(wěn)。前后兩車廂實(shí)現(xiàn)四電機(jī)輸出，通過(guò)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制實(shí)現(xiàn)輔助機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。車廂外殼采用亞克力板材料，控制主板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等通過(guò)螺釘固定在亞克力板上?？刂颇K的硬件方面采用Arduino開發(fā)原始代碼的Simple i/o平臺(tái)，使用C語(yǔ)言的開發(fā)環(huán)境。傳感器上使用紅外壁障傳感器和雷達(dá)紅外探測(cè)器對(duì)救援輔助機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)上的控制。設(shè)計(jì)行駛速度為5m/iT6m/S。共使用兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器，一個(gè)生命探測(cè)傳感器及四路電機(jī)控制器，連接單片機(jī)數(shù)字量輸出口。兩個(gè)紅外測(cè)距傳感器分別連接于前半部分的靠近前面的兩個(gè)角上，斜45°的方向上。雷達(dá)紅外探測(cè)器安裝在前車廂，對(duì)生命進(jìn)行探測(cè)。 供電設(shè)計(jì)為前后兩電機(jī)采用9v電池供電，同時(shí)使用9v電池對(duì)電路板進(jìn)行供電。供電系統(tǒng)的位置設(shè)置在箱體中間，左右兩個(gè)電機(jī)當(dāng)中。單片機(jī)輸出使能信號(hào)與PWM信號(hào)通過(guò)兩個(gè)電極驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)電機(jī)的方向和速度進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，由前車廂模塊(1)、后車廂模塊(2)、連接模塊(3)、機(jī)械臂模塊(7)、攝像模塊(8)、電機(jī)模塊(9)、控制模塊(10)組成，前車廂模塊(1)上面裝有控制模塊(10)和攝像模塊(8)，后車廂模塊(2)上面裝有機(jī)械臂模塊(7)，其特征在于所述前車廂模塊(1)與后車廂模塊(2)之間通過(guò)連接模塊(3)相連接，實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；所述前車廂模塊(1)和后車廂模塊(2)均帶有懸掛履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)及電機(jī)模塊(9)；所述控制模塊(10)分別連接機(jī)械臂模塊(7)、攝像模塊(8)和電機(jī)模塊(9)，用于控制機(jī)械臂模塊(7)、攝像模塊(8)和電機(jī)模塊(9)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，其特征在于；所述前車廂模塊(1)主要由三角履帶(5)、主動(dòng)輪(6-1)、內(nèi)帶輪(6-2)、外帶輪(6-3)、前車廂箱蓋(11)和前車廂車體(15)組成，前車廂車體(15)兩側(cè)裝有主動(dòng)輪(6-1)，內(nèi)帶輪(6-2)和外帶輪(6-3)，且內(nèi)帶輪(6-2)與外帶輪(6-3)之間錯(cuò)位排列安裝，主動(dòng)輪(6-1)連接電機(jī)模塊(9)，并通過(guò)三角履帶(5 )連接內(nèi)帶輪(6-2 )和外帶輪(6-3 )，構(gòu)成懸掛履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，其特征在于；所述后車廂模塊(2)主要由后車廂履帶(4)、主動(dòng)輪(6-1)、內(nèi)帶輪(6-2)、外帶輪(6-3)、后車廂車體(16)和后車廂箱蓋(17)組成，后車廂車體(16)兩側(cè)裝有主動(dòng)輪(6-1)，內(nèi)帶輪(6-2)和外帶輪(6-3)，且內(nèi)帶輪(6-2)與外帶輪(6-3)之間錯(cuò)位排列安裝，主動(dòng)輪(6-1)連接電機(jī)模塊(9),并通過(guò)車廂履帶(4)連接內(nèi)帶輪(6-2)和外帶輪(6-3)，構(gòu)成懸掛履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，其特征在于；所述連接模塊(3)主要由連接件一，二(19、20)和內(nèi)六角螺栓(21)組成；連接件一(19)連接前車廂車體(15)，連接件二(20)連接后車廂車體(16)，連接件一(19)與連接件二(20)之間通過(guò)內(nèi)六角螺栓(21)相連接，從而實(shí)現(xiàn)前車廂與后車廂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，其特征在于；所述控制模塊(10)包括驅(qū)動(dòng)模塊、探測(cè)模塊、壁障模塊和定位模塊，其中所述驅(qū)動(dòng)模塊包含蓄電池，蓄電池帶動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)救援輔助機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎；所述壁障模塊包含紅外傳感器，當(dāng)紅外傳感器探測(cè)到障礙物時(shí)，向控制模塊(10)反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)控制模塊(10)的CPU處理分析后，輸出控制信號(hào)給救援輔助機(jī)器人，使救援輔助機(jī)器人后退或者轉(zhuǎn)彎避開障礙物；所述探測(cè)模塊包含用于自動(dòng)探測(cè)到生命的自適應(yīng)雷達(dá)紅外探測(cè)器；所述定位模塊包含全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)地面應(yīng)急救援輔助機(jī)器人，前車廂模塊與后車廂模塊之間通過(guò)連接模塊相連接，實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；前車廂模塊上面裝有控制模塊和攝像模塊，后車廂模塊上面裝有機(jī)械臂模塊，前車廂模塊和后車廂模塊均帶有懸掛履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)及電機(jī)模塊；控制模塊分別連接機(jī)械臂模塊、攝像模塊和電機(jī)模塊，用于控制機(jī)械臂模塊、攝像模塊和電機(jī)模塊工作。本發(fā)明與其他機(jī)器人相比，具有強(qiáng)的越障能力和路面自適應(yīng)能力、快速的生命探測(cè)能力、準(zhǔn)確的信號(hào)定位能力、獨(dú)特的車體設(shè)計(jì)方案四大優(yōu)點(diǎn)。由于其獨(dú)特的車體設(shè)計(jì)和履帶設(shè)計(jì)，極大的提高了機(jī)器人的機(jī)械能力。可在軍事、民用和科學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用，包括航天、海洋、軍事、建筑、農(nóng)林、商業(yè)服務(wù)和災(zāi)害救護(hù)等。
文檔編號(hào)B62D55/08GK102390444SQ20111032509
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者兌悅, 文超逸, 朱瑞, 賈文杰, 魏濤 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院