一种野外骑乘两栖仿蝎安保机器人的制作方法

本发明涉及安保机器人技术领域，具体涉及一种野外骑乘两栖仿蝎安保机器人。

背景技术：

野外探险、野外考察、野外旅游或野外生存体验已逐步步入当今人们的生活，野外活动更需要注重复杂地形的面对工作和人员的安全保卫工作。在以往的野外生存或探险考察或旅游中，人们常携带一些安防器材以备不时之需。随着现如今的科学信息技术的发展，安保机器人作为人工智能和自动控制器技术的综合体悄然崛起，但也大部分用于固定资产的安防巡逻，在野外活动中，尚未发现可面对复杂地面地形环境、在水面或河流阻隔时悄然渡水且能有效保障人员人身安全的安保机器人。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术及背景技术的不足，提供一种可面对复杂地面地形环境、在水面或河流阻隔时悄然渡水且能有效保障人员人身安全的，适用于野外考察、探险、旅游、生存体验等野外活动、人员代步及人员护卫的野外骑乘两栖仿蝎安保机器人。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种野外骑乘两栖仿蝎安保机器人，包括仿生骨架、柔性耐磨材料、分布式可充气气囊装置、供电系统、中央智能控制系统、自主动力智能机器腿、自主动力智能机器锯钳、自主动力智能机器尾和自主动力齿式智能机器嘴；

所述仿生骨架包括龙骨、两端设有锚接口的肩骨和弹性主肋，所述肩骨固定在所述龙骨的前端上部，肩骨两端的锚接口与所述自主动力智能机器锯钳的支座相连接，所述弹性主肋固定在龙骨的下部，弹性主肋两端的锚接口与所述自主动力智能机器腿的支座相连接，所述龙骨的前部下方及后端部分别设有锚接口，龙骨的前部下方的锚接口与所述自主动力齿式智能机器嘴的支座相连接，龙骨后端部的锚接口与所述自主动力智能机器尾的支座相连接；

所述柔性耐磨材料分别与所述龙骨、主肋、肩骨及锚接口支座相连接构成仿生蝎体，所述分布式可充气气囊装置的气源动力部件固定于仿生骨架内部，所述分布式可充气气囊装置其柔性件气囊分布嵌入所述仿生蝎体的四周和上部；

所述供电系统和中央智能控制系统固定在所述仿生骨架内，所述供电系统、分布式可充气气囊装置分别与所述中央智能控制系统电连接，所述供电系统分别与自主动力智能机器腿的电池组、自主动力智能机器锯钳的电池组、自主动力齿式智能机器嘴的电池组和自主动力智能机器尾的电池组之间电连接；所述中央智能控制系统分别与自主动力智能机器腿的智能控制装置、自主动力智能机器锯钳的智能控制装置、自主动力齿式智能机器嘴的智能控制装置和自主动力智能机器尾的智能控制装置电连接和/或无线连接。

进一步,所述自主动力智能机器腿为自带电池组及动力系统和智能控制装置的三至六轴腿式机器人；所述自主动力智能机器锯钳为自带电池组及动力系统和智能控制装置的二轴至五轴且具有锯和/或钳和防卫遮挡功能的锯钳式机器人；所述自主动力齿式智能机器嘴为自带电池组及动力系统和智能控制装置的啮合机器人或可伸缩式啮咬机器人；所述自主动力智能机器尾为自带电池组动力系统和智能控制装置的三轴至八轴鞭尾式机器人。

进一步,所述中央智能控制系统包括中央控制装置、运动控制装置、检测识别装置、导航定位装置及武器控制装置，所述的运动控制装置、检测识别装置、导航定位装置及武器控制装置分别与中央控制装置电连接。

进一步,所述运动控制装置分别与所述自主动力智能机器腿的智能控制装置、自主动力智能机器锯钳的智能控制装置、自主动力齿式智能机器嘴的智能控制装置和自主动力智能机器尾的智能控制装置电连接。

进一步,所述仿生骨架上设有1～3根弓形或环形的龙骨。

进一步,所述仿生骨架还设置有若干辅肋，以加强仿生骨架的强度和结构稳定性，仿生骨架的龙骨、主肋、辅肋上视情还设置有防护板、装饰筋、设备固定座和甲刺。

进一步,所述仿生骨架上还设有图像识别及运处装置、和/或射频识别及运处装置、和/或激光雷达及运处装置、和/或毫米波雷达及运处装置、和/或红外测距传感及运处装置、和/或生命探测器（仪）及运处装置、和/或频谱分析仪及运处装置、和/或红外透视装置及运处装置、和/或热成像装置及运处装置，和/或声波侦测/聚音监听及运处装置；所述的图像识别及运处装置、和/或射频识别及运处装置、和/或激光雷达及运处装置、和/或毫米波雷达及运处装置、和/或红外测距传感及运处装置、和/或生命探测器（仪）及运处装置、和/或频谱分析仪及运处装置、和/或红外透视装置及运处装置、和/或热成像装置及运处装置、和/或声波侦测/聚音监听及运处装置固定在仿生骨架内或仿生骨架外，并通过检测识别装置与中央控制装置电连接，将各装置检测到的环境信息及生命活动信息实时通过检测识别装置与中央智能控制系统通信并进行信息融合。

进一步,所述仿生骨架上还设有即时定位地图构建的运处装置、和/或北斗导航定位及运处装置、和/或陀螺仪及运处装置；所述即时定位地图构建的运处装置、和/或北斗导航定位及运处装置、和/或陀螺仪及运处装置可视情况固定在仿生骨架内或仿生骨架外，并通过导航定位装置与中央控制装置连接，以检测识别装置检测到的环境信息或结合目标或任务信息进行路径规划和定位导航。

进一步,所述仿生骨架上还设有空气炮装置、和/或抛网捕捉装置、和/或超高压电击/放电装置、和/或次声波定向发射装置、和/或电磁脉冲定向发射装置、和/或微波定向发射装置、和/或火器装置；所述的空气炮装置、和/或抛网捕捉装置、和/或超高压电击/放电装置、和/或次声波定向发射装置、和/或电磁脉冲定向发射装置、和/或微波定向发射装置、和/或火器装置视情况固定在仿生骨架内或仿生骨架外，并以各装置的控制器与武器控制装置以电连接。

进一步,所述自主动力仿生机器尾上可设置激光装置、和/或超声波定向发射装置，所述激光装置、和/或超声波定向发射装置的控制器与武器控制装置以电连接。

进一步,所述供电系统包括发电机组和/或主电池组和能源监测管理装置及充电装置，所述能源监测管理装置可实时监测发电机组的运行及出力状态和/或各电池组的充放电状态及温度，也可在自主动力智能机器腿的智能控制装置、自主动力智能机器锯钳的智能控制装置、自主动力齿式智能机器嘴的智能控制装置和自主动力智能机器尾的电池组出现充供电故障时，切断故障部件的电池组并通过发电机组和/或主电池组实现供电，保证供电持续性，还可在任意电池组电量低时，自主通过发电机组和/或充电装置进行补充充电。

进一步，所述的充电装置主要包括有线充电装置和无线充电装置、和/或太阳能发电装置、和/或强电磁脉冲转化为电能装置、和/或强微波转化为电能装置、和/或高压感应转化为电能装置。

进一步，所述的中央智能控制系统还可设有无线通信装置和/或输入显示装置和/或语音控制装置，可通过远程计算机或遥控面板以无线通信装置遥控或通过输入显示装置或语音控制装置或就地控制面板就近控制。

进一步，所述中央智能控制系统为语音交互控制系统和/或手动、自动的半自主控制系统和/或远程遥控控制系统。

进一步，所述分布式可充气气囊装置主要包括充气装置及分布式气囊，所述的充气装置与分布式气囊以管连接，所述充气装置分别与中央智能控制系统和供电系统电连接。

进一步，所述的柔性耐磨材料为柔性耐磨橡胶、柔性耐磨塑料、柔性耐磨布中的一种或几种。

工作过程：

本发明由中央控制系统协调控制具有独立运动功能的8个自主动力智能机器人腿、2个自主动力智能机器人锯钳、1个自主动力齿式智能机器人嘴和1个自主动力智能机器人尾的运动配合模式。具体功能执行由远程计算机或语音控制器或遥控面板或控制面板进行任务发布，设置自动和手动操作模式；仿蝎安保机器人的图像、激光雷达、毫米波雷达、姿态测距传感、导航定位装置、生命探测仪、频谱分析仪、红外透视装置、热成像装置、声波侦测/聚音监听装置一种或几种所采集信息传输至各自运算处理器中运算处理后，由检测识别装置和导航定位装置或环境检测及导航系统传输至中央智能控制系统的中央控制装置，为仿蝎安保机器人自动或人工干预运行提供多环境信息。

根据任务发布和所采集的环境信息，由中央智能控制系统的中央控制装置进行信息融合并输出对腿、尾、嘴和钳锯的智能控制装置控制协调任务，由运动控制装置接受并对各分布动力腿智能控制装置、钳锯智能控制装置、尾智能控制装置和嘴智能控制装置进行控制驱动，经各部件上设置的传感器反馈实时状态并实时作出闭环调整，实现仿蝎机器人高度方向直立、半立和低位的任意方向的前进后退的行走或奔跑状态，同时也可通过锯钳、腿和尾等共同作用实现直立、翻滚、攀爬等运动状态；在遇到河流或需要渡水时，可由中央控制装置将分布式可充气气囊装置充气实现水中高浮力，同时配合中空的腿、尾和锯钳连接节进行浮力提升和驱动处置，轻松实现渡水的功能。

根据本仿蝎安保机器人的环境检测信息，可以通过钳锯清除前方的障碍物，同时在遇到不法人员或凶猛动物时通过多传感融合技术判断危险等级，依据危险等级分类进行不同武器的调用，以达到威慑、或阻挡或攻击，保护野外人员安全。

本发明有以下有益效果：

1、采用仿生骨架、柔性耐磨连接件及中央控制系统和可锚接的自主动力智能机器人腿/钳/尾，机构较简单，便于制造，且其结构稳定性及抗冲击性强，可适应于复杂的野外环境。

2、以中央控制系统协调控制具有可独立运行功能的自主动力智能机器人腿/钳/尾，实施各机器人的运动配合模式，便于实现分级控制程序化运动模式，便于保证仿蝎机器人运动的智能化精准控制，精准实现各向的前进、后退、转身、翻腾、攀爬等运动技巧，适宜于复杂地形地貌下的运动；设有分布式可充气气囊，不仅可提高乘骑的舒适性，还可轻松渡水，成为一种水路两栖的仿蝎机器人。

3、采用的多传感融合技术及多种非杀生性武器、及12个智能机器人的功能，对野外环境中的未知危险，尤其是不法人员或凶猛动物的威慑性好，可护卫乘骑人员安全，达到安保工作的要求。

4、适用复杂地形地貌的运动模式如行走、奔跑、攀爬、弹跳或骑乘渡水的仿蝎机器人，对不同地形地貌及河流湖泊的适应性，可满足人员代步、人员安保，为人们的野外探险、旅游、考察或救援工作提供了一种有效的支撑。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为图1中的中央智能控制系统的框架图；

图3为图1中的运动控制装置的框架图；

图4为图1中的武器控制装置的框架图；

图5为图1中的检测识别装置的框架图；

图6为图1中的导航定位装置的框架图；

图7为图1中的供电系统的框架图；

图8为图1中的仿生骨架的结构示意图。

图中，1-仿生骨架、101-龙骨、102-弹性主肋、103-辅肋、104-肩骨、107-设备固定座、108-甲刺、2-柔性耐磨材料、3-分布式可充气气囊装置、4-供电系统、41-发电机组、42-主电池组、43-能源监测管理装置、44-充电装置、441-有线充电装置、5-中央智能控制系统、51-中央控制装置、52-运动控制装置、53-检测识别装置、54-导航定位装置、55-武器控制装置、56无线通信装置、57输入显示装置、58语音控制装置、6-自主动力智能机器腿、61-腿锚接口、7-自主动力智能机器锯钳、71-锯钳锚接口、8-自主动力智能机器尾、81-尾锚接口、9-自主动力齿式智能机器嘴、91-嘴锚接口。

具体实施方式

下面结合附图1～图7及具体实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例包括仿生骨架1、柔性耐磨材料2、分布式可充气气囊装置3、供电系统4、中央智能控制系统5、自主动力智能机器腿6、自主动力智能机器锯钳7、自主动力智能机器尾8和自主动力齿式智能机器嘴9。

仿生骨架1包括带甲刺108的环形龙骨101、一根两端设有锯钳锚接口71的肩骨104和四根两端设有腿锚接口61的高强弹性主肋102，肩骨104固定在龙骨101的前端上部，肩骨104两端的锯钳锚接口71分别与自主动力智能机器锯钳7的支座相连接，弹性主肋102间隔固定在龙骨101的下部，弹性主肋102两端的腿锚接口61分别与八条自主动力智能机器腿6的支座相连接，龙骨101的前部下方设有嘴锚接口91，后端设有尾锚接口81，龙骨101的前部下方的嘴锚接口91与自主动力齿式智能机器嘴91的支座相连接，龙骨101后端部的尾锚接口81与自主动力智能机器尾8的支座相连接。

柔性耐磨材料2为柔性耐磨橡胶，分别与龙骨101、主肋102、肩骨104及各锚接口支座相连接构成仿生蝎体。

分布式可充气气囊装置3的气源动力部件固定于仿生骨架内部，分布式可充气气囊装置3其柔性件气囊分布嵌入仿生蝎体的四周和上部。

供电系统4和中央智能控制系统5固定在仿生骨架内的设备固定座107上，供电系统4、分布式可充气气囊装置3分别与中央智能控制系统5电连接，供电系统4分别与自主动力智能机器腿6的电池组（图中未示，位于腿内）、自主动力智能机器锯钳7的电池组（图中未示，位于锯钳内）、自主动力齿式智能机器嘴9的电池组（图中未示，位于嘴内后）和自主动力智能机器尾8的电池组（图中未示，位于尾内）之间电连接。

仿生骨架1内的中央智能控制系统5分别与腿智能控制装置（图中未示，位于腿内）、锯钳智能控制装置（图中未示，位于锯钳内）、嘴智能控制装置（图中未示，位于嘴内后）和尾智能控制装置（图中未示，位于尾内）电连接。

自主动力智能机器腿6为五轴的带多功能足及液压动力及锂电池组和智能控制板的具有多种行走、跳跃、攀爬等多种功能的腿式机器人；自主动力智能机器锯钳7为带盘锯、动力钳齿和智能控制板及锂电池组的具有攻击和保护的四轴臂式机器人；自主动力智能机器尾8为带有莲花状开闭的尾盘及其上安装激光发射器及超声波发射器的转盘、自带液压动力及智能控制板、锂电池组的六轴尾式机器人；自主动力智能机器嘴9为带啮合式的剪切嘴、液压动力及锂电池组和智能控制板的嘴式机器人。

中央智能控制系统5主要包括中央控制装置51、运动控制装置52、检测识别装置53、导航定位装置54、武器控制装置55、无线通信装置56、输入显示装置57、语音控制装置58，所述运动控制装置52、检测识别装置53、导航定位装置54、武器控制装置55、无线通信装置56、输入显示装置57、语音控制装置58分别与中央控制装置51电连接。运动控制装置52分别与自主动力智能机器腿6的智能控制装置63、自主动力智能机器锯钳7的智能控制装置73、自主动力齿式智能机器嘴9的智能控制装置93和自主动力智能机器尾8的智能控制装置83电连接。

仿生骨架1还设置有若干辅肋103，以加强仿生骨架1的强度和结构稳定性，仿生骨架1的龙骨101、主肋102、辅肋103上还设置有防护板、装饰筋、设备固定座107和甲刺108。

仿生骨架1上还设有图像识别及运处装置、激光雷达及运处装置、毫米波雷达及运处装置和红外测距传感及运处装置；所述的图像识别及运处装置、激光雷达及运处装置、毫米波雷达及运处装置和红外测距传感及运处装置固定在仿生骨架上，并通过检测识别装置53与中央控制装置51电连接，将各装置检测到的环境信息及生命活动信息实时通过检测识别装置53与中央智能控制系统5通信并进行信息融合。

仿生骨架1上还设有即时定位地图构建的运处装置、北斗导航定位及运处装置和陀螺仪及运处装置，即时定位地图构建的运处装置、北斗导航定位及运处装置、陀螺仪及运处装置固定在仿生骨架1内，并通过导航定位装置54与中央控制装置51连接，以检测识别装置53检测到的环境信息或结合目标或任务信息进行路径规划和定位导航。

仿生骨架1的自主动力智能机器嘴的中部还设有空气炮装置和次声波定向发射装置，仿生骨架1中部还设有可伸缩支架用于安装抛网捕捉装置；所述的空气炮装置、抛网捕捉装置、和次声波定向发射装置均以各装置的控制器与武器控制装置55电连接；所述的自主动力仿生机器尾8上的激光装置和超声波定向发射装置与武器控制装置55以电连接。

供电系统4包括发电机组41和主电池组42、能源监测管理装置43及充电装置44，所述能源监测管理装置43可实时监测发电机组的运行及出力状态和各部件的电池组的充放电状态及温度，也可在自主动力智能机器腿6、自主动力智能机器锯钳7、自主动力齿式智能机器嘴9、自主动力智能机器尾8的电池组出现充供电故障时，切断故障部件的电池组并通过发电机组42实现供电，保证供电持续性，还可在任意电池组电量低时，自主通过发电机组42进行补充充电。

充电装置44为有线充电装置；所述分布式可充气气囊装置3主要包括充气装置及分布式气囊，所述充气装置与分布式气囊以管连接，充气装置分别与中央智能控制系统和供电系统电连接。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本发明专利的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。