一种面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，该头部主动偏转机构适用于地震、坍塌现场使用的管状搜救机器人。
【背景技术】
[0002]能深入废墟缝隙的搜救设备发展缓慢，相关的文献和专利少。目前，对废墟缝隙的搜救设备有着广泛的需求，如地下或不规则的通道等场合的探测和置物，尤其是一些特殊的场合，如发生地震、坍塌后的废墟现场，废墟缝隙内的环境错综复杂，探测和救援的装备深入废墟缝隙中，需要具备自主转向的能力。因此头部主动偏转机构在扩大搜救范围，争取搜救时间上，显得极为重要。废墟缝隙的搜救工作，其环境的特殊性对头部主动偏转机构提出了很高的要求:首先头部主动偏转机构体积必须足够小，能够自主进入缝隙管道；其次为了能适应废墟缝隙环境内各个方向的运动，头部主动偏转机构需要能实现上下左右四个方向的偏转；最后头部主动偏转机构上需要安装传感器，检测机构偏转情况，方便控制机构回到零位。目前废墟缝隙的搜救工作一般都是依靠细小的管道(如“蛇眼”生命探测仪)或蛇形机器人，生命探测仪通常都没有头部主动偏转机构，只能依靠管道本身的柔性推送进废墟缝隙中，送进距离十分有限；而已有的内窥镜式蛇形机器人头部偏转采用工业内窥镜头部偏转的方式，通过头部的钢丝人工驱动，偏转方向可调范围小，需要人工手动操作，因此对于具有头部主动偏转机构的管状搜救机器人有着迫切的需求。
【发明内容】
[0003]为了克服目前废墟缝隙搜救机器人在送进废墟缝隙过程中，送进方向可调范围小，无法实现主动偏转，送进距离有限的问题，本发明提供一种面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，该头部主动偏转机构可用于直径Φ10-14_的刚性或具有一定柔性的管状搜救机器人，可搭载传感器，检测管状搜救机器人头部偏转情况，实现机器人头部转向的自动化控制。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
[0005]—种面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，包括驱动机构和龙骨；所述驱动机构带动龙骨上下左右偏转，实现管状搜救机器人头部偏转。
[0006]所述驱动机构包括支架、挡板、两个导轮、两个微型直流电机、两个传感器座、两个霍尔传感器、两个磁钢、外保护套；所述挡板固定在支架的前端，所述挡板上设有用于通过钢丝线钻孔，两个微型直流电机分别通过螺钉固定在支架的前后两端，两个导轮分别套于两个微型直流电机的输出轴上，采用紧定螺钉固定；两个传感器座分别嵌于支架上，两个霍尔传感器分别固定于两个传感器座上，两个磁钢分别嵌于两个导轮上；所述外保护套固定套于支架外部。
[0007]所述龙骨由若干个环形结构组成，环形结构之间通过铆钉连接，每个环形结构内焊有四个供钢丝线穿过的过线环，过线环沿环形结构的内圆周均布；控制上下方向偏转的钢丝线一端固定在龙骨上端部，然后依次穿过龙骨的每个环形结构内壁上方的过线环，通过挡板的钻孔，在一个导轮上绕线，穿过这个导轮中的过线孔，再依次穿过龙骨每个环形结构内壁下方的过线环，钢丝线的另一端固定在龙骨下端部；控制左右方向偏转的钢丝线一端固定在龙骨左端部，然后依次穿过龙骨的每个环形结构内壁左方的过线环，通过挡板的钻孔，在另一个导轮上绕线，穿过另一个导轮的过线孔，再依次穿过龙骨每个环形结构内壁右方的过线环，钢丝线的另一端固定在龙骨右端部。
[0008]与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
本发明装置能够实现在狭小缝隙中实现对管状搜救机器人偏转方向的控制，尤其是地震等灾难引起坍塌而人工无法到达的废墟缝隙；偏转方向灵活，左右偏转极限角度为±90°，上下偏转极限角度为±90°，能实现在废墟缝隙中前方全方位的偏转；头部主动偏转机构采用微型直流电机控制，能实现机器人头部转向的自动化控制；头部主动偏转机构搭载霍尔传感器，检测管状搜救机器人偏转情况，实现机器人头部复位回零。
【附图说明】
[0009]图1是头部主动偏转机构结构示意图。
[0010]图2是头部主动偏转机构正视图(拆除半边外保护套)。
[0011]图3是头部主动偏转机构驱动机构正视图(拆除半边外保护套)。
[0012]图4是头部主动偏转机构驱动机构左视图(拆除外保护套)。
[0013]图5是头部主动偏转机构工作示意图(拆除外保护套)。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。
[0015]如图1至图5所示，一种面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，包括驱动机构和龙骨9 ;所述驱动机构带动龙骨9上下左右偏转，实现管状搜救机器人头部偏转。
[0016]所述驱动机构包括支架1、挡板2、两个导轮3、两个微型直流电机4、两个传感器座5、两个霍尔传感器6、两个磁钢7、外保护套8 ;所述挡板2固定在支架I的前端，所述挡板2上设有用于通过钢丝线钻孔，两个微型直流电机4分别通过螺钉固定在支架I的前后两端，两个导轮3分别套于两个微型直流电机4的输出轴上，采用紧定螺钉固定；两个传感器座5分别嵌于支架I上，两个霍尔传感器6分别固定于两个传感器座5上，两个磁钢7分别嵌于两个导轮3上；所述外保护套8固定套于支架I外部。
[0017]所述龙骨9由若干个环形结构组成，环形结构之间通过铆钉连接，每个环形结构内焊有四个供钢丝线穿过的过线环，过线环沿环形结构的内圆周均布；控制上下方向偏转的钢丝线一端固定在龙骨9上端部，然后依次穿过龙骨9的每个环形结构内壁上方的过线环，通过挡板2的钻孔，在一个导轮3上绕线，穿过这个导轮3中的过线孔，再依次穿过龙骨9每个环形结构内壁下方的过线环，钢丝线的另一端固定在龙骨9下端部；控制左右方向偏转的钢丝线一端固定在龙骨9左端部，然后依次穿过龙骨9的每个环形结构内壁左方的过线环，通过挡板2的钻孔，在另一个导轮3上绕线，穿过另一个导轮3的过线孔，再依次穿过龙骨9每个环形结构内壁右方的过线环，钢丝线的另一端固定在龙骨9右端部。
[0018]本发明的工作原理如下: 微型直流电机4驱动导轮3转动，带动钢丝线一端拉紧，另一端放松，龙骨9的环形结构就会向钢丝拉紧的一端偏转。嵌于导轮3上的磁钢7随着导轮3转动，引起霍尔传感器6发出脉冲信号，导轮3每转动一圈，磁钢7经过霍尔传感器6 —次，霍尔传感器6发出一个脉冲信号。记录脉冲信号数目即可知头部主动偏转机构当前偏转的情况，继而可以控制微型直流电机4对头部主动偏转机构进行回零复位。
【主权项】
1.一种面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，包括驱动机构和龙骨(9);其特征在于:所述驱动机构带动龙骨(9)上下左右偏转，实现管状搜救机器人头部偏转。2.根据权利要求1所述的面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，其特征在于:所述驱动机构包括支架(I)、挡板(2)、两个导轮(3)、两个微型直流电机(4)、两个传感器座(5)、两个霍尔传感器(6)、两个磁钢(7)、外保护套(8);所述挡板(2)固定在支架(I)的前端，所述挡板(2)上设有用于通过钢丝线钻孔，两个微型直流电机(4)分别通过螺钉固定在支架(I)的前后两端，两个导轮(3)分别套于两个微型直流电机(4)的输出轴上，采用紧定螺钉固定；两个传感器座(5)分别嵌于支架(I)上，两个霍尔传感器(6)分别固定于两个传感器座(5)上，两个磁钢(7)分别嵌于两个导轮(3)上；所述外保护套(8)固定套于支架(I)外部。3.根据权利要求1所述的面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，其特征在于:所述龙骨(9)由若干个环形结构组成，环形结构之间通过铆钉连接，每个环形结构内焊有四个供钢丝线穿过的过线环，过线环沿环形结构的内圆周均布；控制上下方向偏转的钢丝线一端固定在龙骨(9)上端部，然后依次穿过龙骨(9)的每个环形结构内壁上方的过线环，通过挡板(2)的钻孔，在一个导轮(3)上绕线，穿过这个导轮(3)中的过线孔，再依次穿过龙骨(9)每个环形结构内壁下方的过线环，钢丝线的另一端固定在龙骨(9)下端部；控制左右方向偏转的钢丝线一端固定在龙骨(9)左端部，然后依次穿过龙骨(9)的每个环形结构内壁左方的过线环，通过挡板(2)的钻孔，在另一个导轮(3)上绕线，穿过另一个导轮(3)的过线孔，再依次穿过龙骨(9)每个环形结构内壁右方的过线环，钢丝线的另一端固定在龙骨(9)右端部。
【专利摘要】本发明公开一种面向缝隙的管状搜救机器人的头部主动偏转机构，包括驱动机构和龙骨；所述驱动机构带动龙骨上下左右偏转，实现管状搜救机器人头部偏转。本发明可用于直径Φ10-14mm的刚性或具有一定柔性的管状搜救机器人。该头部偏转机构可搭载霍尔传感器，检测管状搜救机器人头部偏转情况，实现机器人头部转向的自动化控制，有效延长探测距离，尤其适用于地震废墟缝隙搜救、探测等领域。
【IPC分类】B25J19/02, B25J19/00, B25J9/12
【公开号】CN105034020
【申请号】CN201510273182
【发明人】沈林勇, 朱倩, 陈泰来, 章亚男, 邱亚, 杨吕剑
【申请人】上海大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年5月26日