一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置的制作方法

本发明属于机器人技术和自动化领域，特别涉及一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置。

背景技术：

地震等严重自然灾害、化学污染事故、反恐与战场等未知和高危领域，情况复杂，人员和检测设备难以快速介入。针对上述领域远距离、大范围、快速探测需求，要求探测机器人体积小，重量轻，可实现远程快速、多个体、大范围布设。同时由于区域环境未知，要求微小型探测机器人具有较强的环境适应能力，尤其是要具有较强的抗落地冲击过载的能力，以保证落地后微小型探测机器人功能的完整性。目前，微小型地面探测机器人由于抗落地过载冲击的能力差(目前国内外此类微小型探测机器人最高具备9.1米的落地抗过载能力)。再有，由于目标区域的特殊的环境限制，目标区域比如地震灾后现场、有毒有害物质扩散现场，很难实现近距离布设，需通过空中抛撒等方式快速进入上述具有特殊的环境的目标区域。国内“一种适用于微小型探测机器人的抗空中抛撒过载缓冲装置”(ZL201210232778.6)所涉及的抗空中抛撒过载缓冲装置体积和质量较大，在目前适合做机器人抛撒作业的无人机或有人机等机型机载容量和承载重量有限的情况下很难实现多个体、大范围空中快速布设。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置，落地缓冲装置装载布设式探测机器人以空中抛撒布设的方式介入特殊目标区域，经过空过减速和落地缓冲着陆后，能够有效地抗落地过载冲击，保证所装载的布设式探测机器人在落地后功能的完整 性。落地后，本发明装置能够实现装置与布设式探测机器人的自动分离，使布设式探测机器人能够快速进入目标区域和进行现场信息获取和重要目标监视。通过本发明装置空中布设多个探测机器人，可实现目标区域内机器人群体协同探测图像、声音、化学危险品波谱等任务信息，通过空中中继传送回地面接收和控制终端。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：

一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置，包括：

降落伞组件，用于所述装置在装载布设式探测机器人经飞机空中快速布设后进行整体空中减速；

聚氨酯泡沫体保护套筒，用于包裹布设式探测机器人，在机器人接触地面受到冲击作用时起到抗过载缓冲的功用；

弹性固定套筒，用于固定和释放聚氨酯泡沫体保护套筒以及布设式探测机器人；

锁紧机构，用于对弹性固定套筒的锁紧和释放；

触发器，用于所述锁紧机构的解锁；

防误撞保险机构，用于避免装载有布设式探测机器人的所述缓冲装置在空中布设过程中触发器受到外力，包括投放舱的摩擦作用力等，导致锁紧机构解锁，机器人在飞机布设过程中意外弹出。

优选地，降落伞组件连接在所述弹性固定套上，通过降落伞伞面的空气阻力为所述缓冲装置进行减速。所述降落伞组件的伞面面积可根据所述缓冲装置和所装载的机器人的质量和布设高度进行选择。

优选地，所述聚氨酯泡沫体保护套筒采用轻质、高弹性的聚氨酯泡沫材料 制成，包括对称的两部分，对称的两部分构成对机器人圆筒形包裹体。所述聚氨酯泡沫体保护套筒直接包裹于布设式探测机器人机身外部，在机器人接触地面受到冲击作用时起到抗过载缓冲的功用。所述聚氨酯泡沫体保护套筒内部嵌有四组压缩弹簧，在所述聚氨酯泡沫体保护套筒及布设式探测机器人机身不受弹性固定套筒弹性紧固作用时，可以将聚氨酯泡沫体保护套筒对称的两部分从机器人机身弹开，实现所述聚氨酯泡沫体保护套筒与机器人的分离，避免所述保护套筒对机器人运动和探测的影响。

优选地，所述弹性固定套筒采用弹簧钢材料制成，具有较好的弹性和可加工性。所述弹性固定套筒自然状态为展开形式，固定聚氨酯泡沫体保护套筒及布设式探测机器人后为弹性压紧状态，然后由锁紧机构固定锁紧。在所述弹性固定套筒端口的锁紧机构打开时，可利用自身恢复性形变的作用力将内部的聚氨酯泡沫体保护套筒及布设式探测机器人弹出，实现弹性固定套筒与聚氨酯泡沫体保护套筒和布设式探测机器人的分离。

优选地，所述锁紧机构，结构钢材料加工制成，具有较好的刚度，可以对所述弹性固定套筒的端口进行锁紧，使得所述弹性固定套筒对聚氨酯泡沫体保护套筒及布设式探测机器人进行支撑和固定。

优选地，所述触发器和锁紧机构固联，触发器受力后直接将作用力传递到锁紧机构上，所述触发器受力后会进行向所述缓冲装置轴心的位移运动，当位移达到设计的位移量时，锁紧机构解锁，与触发器分离，所述弹性固定套筒可利用自身恢复性形变的作用力将内部的聚氨酯泡沫体保护套筒及布设式探测机器人弹出，实现弹性固定套筒与聚氨酯泡沫体保护套筒和布设式探测机器人的分离。

优选地，所述防误撞保险机构，一端的圆锥面安装于所述弹性固定套筒端 口的安转孔内形成间隙配合，另一端通过柔性绳软连接于所述降落伞组件的伞绳，在降落伞充气将伞绳拉出时，同时将所述防误撞保险机构在所述弹性固定套筒端口的安转孔内抽出，避免机器人在飞机布设过程中意外弹出，同时使触发器和锁紧机构正常工作。

优选地，所述布设式探测机器人为两轮,四轮或者多轮的微小型探测机器人。

优选地，本发明缓冲装置不仅可以通过飞机实现对布设式探测机器人的空中布设落地缓冲，也可以通过手抛、发射机构发射实现对布设式探测机器人的布设，并实现落地缓冲，保证机器人功能的完整性。

本发明优异的效果是：

1)本发明用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置可实现探测机器人在目标区域的多种介入模式：可以通过手抛、发射机构发射实现对布设式探测机器人的布设，实现落地缓冲，保证机器人功能的完整性；还可以通过无人机或有人机空中抛撒的方式，远程、快速部署到目标区域，突破了微小型探测机器人工作范围有限的缺点。

2)相比现有技术，本发明用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置具有体积小、重量轻、缓冲能力强等特点，在目前适合做机器人抛撒作业的无人机或有人机等机型机载容量和承载重量有限的情况下，可远程、快速、多个体、大面积部署到目标区域，突破了微小型探测机器人布设范围小、布设密度低等缺点。

3)相比现有技术，本发明所述用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置，主要针对在冲击环境下的机械使用，采用二级缓冲设计，首先通过降落伞组件进行整体减速，然后通过所述装置外部的轻质高弹性的聚氨酯泡沫 体保护套筒吸收地面的冲击能量，结构简单紧凑，缓冲能力强，可靠性高，尤其适合空中抛撒作业使用。

因此，本发明以空中抛撒方式介入特殊目标区域，经过二级缓冲着陆后，能够有效地抗落地过载冲击，保证所装载的布设式探测机器人在落地后功能的完整性。落地后，本发明装置能够实现装置与布设式探测机器人的自动分离，使布设式探测机器人能够快速进入目标区域和进行现场信息获取和重要目标监视。通过本发明装置布设多个布设式探测机器人，可实现目标区域内机器人群体协同探测。

附图说明

图1是本发明所述的一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置的组合体的立体图；

图2是本发明所述的一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置的落地时装置与机器人分离的立体图；

图3是本发明所述一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置工作模式图。

其中各附图标记含义如下：

1.降落伞组件；2.聚氨酯泡沫体保护套筒；3.弹性固定套筒；4.锁紧机构；5.触发器；6.防误撞保险机构；7.布设式探测机器人

具体实施方式

下面结合附图和具体实施案例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置包括降落伞组件1、聚氨酯泡沫体保护套筒2、弹性固定套筒3、锁紧机构4、触发器5 以及防误撞保险机构6等。

如图1-3所示，布设式探测机器人7机身被包裹于聚氨酯泡沫体保护套筒2内，在接触地面受到冲击作用时起到抗过载缓冲的功用。所述聚氨酯泡沫体保护套筒2采用轻质、高弹性的聚氨酯泡沫材料制成，包括对称的两部分，对称的两部分构成对机器人圆筒形包裹体。所述聚氨酯泡沫体保护套筒2内部嵌有四组压缩弹簧，可以在所述聚氨酯泡沫体保护套筒2及布设式探测机器人7机身不受所述弹性固定套筒3弹性紧固作用时，可以将聚氨酯泡沫体保护套筒对称的两部分从机器人机身弹开，实现所述套筒与机器人的分离，避免所述套筒对机器人运动和探测的影响。

所述弹性固定套筒3位于所述聚氨酯泡沫体保护套筒2的外部，用于固定和释放聚氨酯泡沫体以及布设式探测机器人。所述弹性固定套筒3采用弹簧钢材料制成，具有较好的弹性和可加工性。所述弹性固定套筒3自然状态为展开形式，固定聚氨酯泡沫体保护套筒2及布设式探测机器人7后为弹性压紧状态，然后在端口由锁紧机构4固定锁紧。在端口的锁紧机构4打开时，可利用自身恢复性形变的作用力将内部的聚氨酯泡沫体保护套筒2及布设式探测机器人7弹出，实现弹性固定套筒3与聚氨酯泡沫体保护套筒2和布设式探测机器人7的分离。

所述锁紧机构4，结构钢材料加工制成，具有较好的刚度，可以对所述弹性固定套筒3的端口进行锁紧，使得所述弹性固定套筒3对聚氨酯泡沫体保护套筒2及布设式探测机器人7进行支撑和固定。触发器5和锁紧机构4固联，触发器5受力后直接将作用力传递到锁紧机构4上，所述触发器5受力后会进行向所述缓冲装置轴心的位移运动，当位移达到设计的位移量时，锁紧机构4机械解锁，与触发器5分离。随后，弹性固定套筒3可利用自身恢复性形变的作 用力将内部的聚氨酯泡沫体保护套筒2及布设式探测机器人7弹出，实现弹性固定套筒3与聚氨酯泡沫体保护套筒2和布设式探测机器人7的分离。

为了避免装载有布设式探测机器人7的所述缓冲装置在空中布设过程中触发器受到外力，包括投放舱的摩擦作用力等，导致锁紧机构4，机器人在飞机布设过程中意外弹出，本发明增加了防误撞保险机构6。所述防误撞保险机构6一端的间隙配合安装面安装于所述弹性固定套筒3端口的安转孔内，另一端通过柔性绳软连接于所述降落伞组件1的伞绳，在降落伞伞面充气将伞绳拉出时，同时将所述防误撞保险机构6在所述弹性固定套筒端口3的安转孔内抽出，从而避免布设式探测机器人7在飞机布设过程中意外弹出。

所述降落伞组件1用于所述装置在装载布设式探测机器人后经飞机空中快速布设后进行整体空中减速。降落伞组件1连接在所述弹性固定套筒3上，通过伞面的空气阻力为所述装置进行减速，所述降落伞组件的伞面面积可根据所述装置的质量和布设的高度进行选择。

图2是本发明所述的一种用于布设式探测机器人空中快速布设落地缓冲装置的落地时装置与机器人分离的立体图，图3是本发明所述一种用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置工作模式图。如图2和图3所示，本发明以直升机、无人机等飞行器空中抛撒的方式介入特殊目标区域进行空中大范围快速布设。所述装置装载单体布设式探测机器人7由进行空中大范围快速布设后，连接在所述弹性固定套3上降落伞组件1打开，随后降落伞伞衣、伞绳的拉出，伞衣充气，降落伞与携带有布设式探测机器人7的所述缓冲装置稳定降落。通过柔性绳软连接于所述降落伞组件1伞绳的所述防误撞保险机构6在伞绳的拉直的过程，从所述弹性固定套筒端口3的安转孔内抽出，从而避免布设式探测机器人7在飞机布设过程中意外弹出。经过降落伞减速后，所述缓冲 装置接触地面的瞬间，所述缓冲装置的触发器5接触地面受到冲击作用力，开始压缩锁紧机构4，锁紧机构4受到压力后发生位移，位移超过锁紧机构4最大位移量值后即实现所述锁紧机构4对所述弹性固定套筒3的解锁。在所述弹性固定套筒3端口的锁紧机构4打开时，弹性固定套筒3可利用自身恢复性形变的作用力将内部的聚氨酯泡沫体保护套筒2及布设式探测机器人7弹出，实现弹性固定套筒3与聚氨酯泡沫体保护套筒2和布设式探测机器人7的分离。聚氨酯泡沫体保护套筒2和布设式探测机器人7被弹出后，降落伞所受载荷质量突然下降，力平衡被打破，突然产生向上的空气浮力作用，降落伞会带着弹性固定套筒3向上，而后向外飘落，从而避免降落伞落地后对布设式探测机器人7弹出的影响。聚氨酯泡沫体保护套筒2和布设式探测机器人7被弹出后，采用轻质、高弹性的聚氨酯泡沫材料制成的聚氨酯泡沫体保护套筒2在接触地面受到冲击作用时对布设式探测机器人7起到抗过载缓冲的功用。另外，由于所述聚氨酯泡沫体保护套筒2及布设式探测机器人7机身不再受所述弹性固定套筒3弹性紧固作用，所述聚氨酯泡沫体保护套筒2内部嵌有的四组压缩弹簧将聚氨酯泡沫体保护套筒2对称的两部分从布设式探测机器人7机身弹开，实现所述聚氨酯泡沫体保护套筒2与布设式探测机器人7的分离，避免所述聚氨酯泡沫体保护套筒2对布设式探测机器人7运动和探测的影响，随后布设式探测机器人7弹出开始对目标区域进行探测。抛撒布设后，飞机继续盘旋在机器人活动区，担当控制站与地面机器人的空中通讯中继。通过本发明装置空中布设多个探测机器人，可实现目标区域内机器人群体协同探测图像、声音、化学危险品波谱等任务信息，通过空中中继传送回地面接收和控制终端。

可选地，所述聚氨酯泡沫体保护套筒2可以由对称两部分组成，也可由其他数目个部分组成。另外，以上实施例中的聚氨酯泡沫体保护套筒2也可以选 用其他弹性材料。用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置的外形也不限于附图中所示的形状，也可以选用其他的球体或多面体。

本发明中用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置，主要针对在冲击环境下的机械使用，采用二级缓冲设计，首先通过降落伞组件进行整体减速，然后通过所述装置外部的轻质高弹性的聚氨酯泡沫体保护套筒2吸收地面的冲击能量，从而达到减小对其内部布设式探测机器人的冲击过载，保证布设式探测机器人功能的完整性。所述落地缓冲装置落地后可以自动实现所述弹性固定套筒3、所述聚氨酯泡沫体保护套筒2以及布设式探测机器人7三者的自动分离，布设式探测机器人7驶出执行探测任务。

由于本发明用于布设式探测机器人空中快速布设的落地缓冲装置具有体积小、重量轻、缓冲能力强等特点，在目前适合做机器人抛撒作业的无人机或有人机等机型机载容量和承载重量有限的情况下，可实现远程、快速、多个体、大面积部署到目标区域，突破了微小型探测机器人布设范围小、布设密度低等缺点，可以通过空中布设多个机器人，机器人成员间的自动部署、自动调整布局、协同探测。抛撒布设后，飞机继续盘旋在机器人活动区，担当控制站与地面机器群的通讯中枢。配以大功率Wi-Fi发射器，可广泛并持续地维持无线区域网络，让地面机器人群收集图像、声音、化学危险品波谱信息，通过地面中继和空中中继传送回地面接收和控制终端。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。