探测系统的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种探测系统。

背景技术：

随着机器人技术的进步与普及，许多探测作业都有了机器人的参与。探测机器人具有体积小、重量轻、便于人员携带的优点，通常用于反恐侦查、危化探测、灾后搜救、事故灾害等危险性突发事件，能在第一时间代替人员进入现场执行信息探测任务。不仅如此，探测机器人还可以通过遥控操作或自主方式深入到复杂、危险、不确定的事故灾害现场，探测未知环境中的信息，为人员进入现场开展作业提供充分、详实、准确的情报支持。

传统的探测机器人中最为典型的是可抛投式机器人，通过人工投掷、弹射等方式进入复杂、狭窄、危险区域，实现快速部署和作业。然而可抛投式机器人往往会受限于环境，尤其在城市环境内，高层楼房及众多的台阶是难以逾越的障碍；且可抛投机器人地面行驶速度较低，既难以进行广阔区域的投放布置，也不适宜长距离的作业环境，故适用性比较低。再且，当使用者实施抛投或机器弹射时，大幅度的动作可能会对可抛投式机器人的机身造成损坏，其安全性也比较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种探测系统，以解决传统的可抛投式机器人在复杂的作业环境下，适用性和安全性较低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型公开了一种探测系统，包括：

探测机器人、无人机和地面探测站；其中：

所述探测机器人与所述地面探测站相连，在探测作业中，所述探测机器人根据作业环境向所述地面探测站发送相应信号，并接收所述地面探测站发送的指令，并依据所述指令，实现与所述无人机的分离或连接；

所述无人机与所述地面探测站相连，在探测作业中，所述无人机接收所述地面探测站发送的指令，并依据所述指令，实现与所述探测机器人的分离或连接；

所述地面探测站接收所述探测机器人发送的信号，并根据所述信号分别向所述探测机器人及所述无人机发送指令。

可选的，所述探测机器人，包括：

本体、信号收发器、与所述本体相连的连接机构和行走机构；其中：

所述行走机构设置于所述本体的底部，所述连接机构用于与所述无人机进行分离或连接；所述本体在探测作业中，根据作业环境通过所述信号收发器向所述地面探测站发送相应信号，通过所述信号收发器接收所述地面探测站发送的指令，并根据所述指令控制所述连接机构实现与所述无人机的分离或连接。

可选的，所述探测机器人的本体，包括：

侧围、顶盖和底座；其中：

所述顶盖设置在所述侧围的顶部，所述底座设置在所述侧围的底部，所述侧围、顶部和底座围成空腔；其中，所述空腔用于放置能源模块和控制模块。

可选的，所述行走机构，包括：

至少三个车轮，所述车轮设置于所述侧围的外边缘，且所述车轮的外轮廓均高于所述侧围和所述顶盖，所述车轮的外轮廓低于所述底座；其中，所述车轮由弹性材质制成；

可选的，所述行走机构，包括：

对称的两条履带，所述履带的上表面高于所述顶盖，所述履带的下表面低于所述底座，所述履带的前后轮廓突出于所述侧围。

可选的，所述探测机器人，还包括：

翻转摆臂，其中，所述翻转摆臂的一端固定连接在所述行走机构上，另一端能够自由伸缩和转动，用于对所述探测机器人的姿态进行调整。

可选的，所述无人机，包括：

本体、连接机构、信号收发器；其中：

所述连接机构，设置于所述本体的底部，用于与所述探测机器人实现连接或分离；

所述信号收发器，与所述地面探测站建立通讯连接，用于接收地面探测站发出的指令。

可选的，所述无人机采用涵道飞行器，并设置有六个涵道；其中，将所述涵道飞行器的行进方向设置为前后方向，沿左右方向在所述无人机的支架上布置两列涵道，每列涵道沿所述前后方向布置三个涵道，所述六个涵道均连接在所述支架上。

可选的，所述地面探测站，包括：

信号收发器和控制器；其中：

所述信号收发器，分别与所述探测机器人的信号接收器及所述无人机的信号接收器建立通信连接，用于接收所述探测机器人在探测作业中发出的信号，并基于所述信号分别向所述探测机器人和所述无人机反馈指令。

所述控制器，用于在所述信号收发器接收到所述探测机器人在探测作业中发出的信号后，依据所述信号生成相应的指令。

可选的，所述信号收发器接收的信号包括：所述探测机器人在探测作业中，遇到障碍物时发出的停止信号；或者，所述探测机器人被所述无人机携带在空中飞行时，监测到下方没有障碍物时发出的行驶信号；

所述控制器依据信号生成的相应指令，包括：停止所述探测机器人，且控制所述无人机携带所述探测机器人进行飞行的指令；或者，在所述无人机携带所述探测机器人着陆后，停止所述无人机，并启动所述探测机器人携带所述无人机在陆地上行驶的指令。

本实用新型提供的探测系统中，地面探测站接收探测机器人在探测作业中发出的信号，根据接收到的信号向探测机器人和无人机发送与信号相应的指令，触发探测机器人和无人机根据指令做出相应的动作，从而在遇到障碍物时能实现自主越障，解决探测机器人在自主探测作业中遇到的适用性和安全性都较低的问题，并优化了探测机器人在当下探测作业中暴露出的短板。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种探测系统的结构示意图；

图2a至图2c为本实用新型实施例提供的探测机器人和无人机的工作过程的展示图；

图3a和图3b为本实用新型实施例提供的一种探测机器人的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种无人机的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种地面探测站的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的探测系统的工作过程的展示图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型实施例提供了一种探测系统，如图1所示，包括：

探测机器人101、无人机102和地面探测站103。

探测机器人101与地面探测站103相连，在探测作业中，探测机器人101根据作业环境向地面探测站103发送相应信号，并接收地面探测站103发送的指令，并依据所述指令，实现与无人机102的分离或连接。

无人机102与地面探测站103相连，在探测作业中，无人机102接收地面探测站103发送的指令，并依据所述指令，实现与所述探测机器101人的分离或连接。

地面探测站103接收探测机器人101发送的信号，并根据所述信号分别向探测机器人101及无人机102发送指令。

本实用新型提供的实施例中，探测系统由地面探测站103及至少一组的探测机器人101及无人机102组成；地面探测站103统筹管理探测作业，探测机器人101与无人机102可连接或分离，以在不同的环境下执行探测作业。

其中，地面探测站103与至少一个探测机器人101进行通信相连，用于实时接收探测机器人101根据作业环境发送的相应信号；并依据接收到的信号，生成相应的指令；其中，指令中包含了让探测机器人101与无人机102实现分离或连接的动作。

可选的，如图2a所示，探测机器人101在探测作业中遇到障碍物时发出停止信号，地面探测站103获取到探测机器人101在探测作业中遇到障碍物时发出的停止信号。该障碍物可以是难以跨越的台阶、水池、动物群体等，障碍物影响到探测机器人101的正常探测作业，因此探测机器人101向地面探测站103发出停止信号。地面探测站103根据获取到的停止信号，生成与所述停止信号相应的指令；其中，指令中至少包括了停止探测机器人101、启动无人机102、连接探测机器人101和无人机102等动作。探测机器人101和无人机102同时执行指令，则无人机102将携带探测机器人101进行飞行越障。

可选的，如图2b所示，探测机器人101和无人机102处于连接状态，在无人机102携带探测机器人101在飞行越障过程中，在检测到下方环境中不存在障碍物时，探测机器人101发出的行驶信号。地面探测站103根据接收到的探测机器人101发出的行驶信号，生成与行驶信号相应的指令；其中，该指令中至少包括：在无人机102携带探测机器人101成功着陆后，停止无人机102、启动探测机器人101等动作；探测机器人101和无人机102同时执行指令，则实现探测机器人101携带停止的无人机102正常进行地面探测作业。

本实用新型提供的实施例中，还预先设置了目标探测物的敏感范围。如图2c所示，当在地面上进行探测作业时，若进入了目标探测物的敏感范围，则启动无人机102并和探测机器人101物理分离，无人机102维持悬停或低空飞行状态，由探测机器101人独自靠近目标探测物进行探测工作。

还需要说明的是，若探测机器人在敏感范围内再次遇到无法克服的障碍物，则再次发出停止信号，无人机将靠近并再次连接到探测机器人，携带探测机器人通过飞行的方式实现越障工作。与前述不同的是，探测机器人检测到下方环境不存在障碍物，适合地面探测工作时而发出行驶信号；当接收到地面探测站对行驶信号反馈的行驶指令时，无人机将与探测机器人分离，并采用抛投的方式，将探测机器人送到地面上，然后退出敏感范围继续保持悬停或低空飞行的状态。

本实用新型提供的实施例中，探测机器人101与地面探测站103建立通信连接。可选的，地面探测站103与探测机器人101是一对多的对应关系，地面探测站可以同时统筹管理多个探测机器人101的探测作业，即与每一个探测机器人101都有独立的通信连接。每一个探测机器人101都存在一个一对一作业对应关系的无人机102，探测机器人101与无人机102通过在不同作业环境中，进行可重构的分离或连接，从而配合完成探测作业。

可选的，探测机器人101可以和多个无人机102进行连接；例如在一次探测作业中，与探测机器人101为作业对应关系的无人机102发生了故障或是损坏，这时可以派出另一个无人机代替最开始的无人机102的位置，与探测机器人101继续执行探测作业。

执行探测作业具体为：探测机器人101发送信号，并接收地面探测站103根据信号反馈的指令，依据指令实现与所述无人机102的分离或连接。

其中，通过预先设定好的规则，不同的信号分别能得到反馈的不同指令；但显而易见的，指令的触发生成规则，是建立在要解决的作业环境问题上，可选的，对于更多更复杂的作业环境，指令信息完全可以自主编写，以适应探测作业的需求。

本实用新型提供的实施例中，无人机102与探测机器人101及地面探测站103的相关连接方式，前述已经详细提及，此处便不再赘述。

本实用新型提供的探测系统，包括探测机器人、无人机和地面探测站；其中，所述探测机器人与所述地面探测站相连，在探测作业中，所述探测机器人根据作业环境向所述地面探测站发送相应信号，并接收所述地面探测站发送的指令，并依据所述指令，实现与所述无人机的分离或连接；所述无人机与所述地面探测站相连，在探测作业中，所述无人机接收所述地面探测站发送的指令，并依据所述指令，实现与所述探测机器人的分离或连接；所述地面探测站接收所述探测机器人发送的信号，并根据所述信号分别向所述探测机器人及所述无人机发送指令。通过探测机器人、无人机和地面探测站三者协调配合工作，从而使探测机器人在遇到障碍物时能实现自主越障，解决探测机器人在自主探测作业中遇到的适用性和安全性都较低的问题，并优化了探测机器人在当下探测作业中暴露出的短板。

本实用新型提供的另一实施例中，探测机器人101，如图3a和图3b所示，具体包括：

本体301、与本体301相连的连接机构302和行走机构303、以及信号收发器304。

其中，行走机构303设置于本体301的底部，连接机构302用于与无人机102进行分离或连接。

可选的，本实用新型另一实施例中，行走机构303，包括：

至少三个车轮，所述车轮设置于所述侧围的外边缘，且所述车轮的外轮廓均高于所述侧围和所述顶盖，所述车轮的外轮廓低于所述底座；其中，所述车轮可以采用弹性材质制成，例如橡胶材质。

采用车轮式行走机构时，可选的，车轮的轮毂支架设计为能伸缩的结构，轮毂支架的两端分别能转动地连接本体和对应的车轮。并且采用车轮是行走机构在地面行驶时，探测机器人101的运行速度快，油耗低，且车轮不会损坏路面，机动灵活，成本较低。

可选的，本实用新型另一实施例中，行走机构303，包括：对称的两条履带，所述履带的上表面高于所述顶盖，所述履带的下表面低于所述底座，所述履带的前后轮廓突出于所述侧围。

采用履带式行走机构时，可选的，设置的翻转摆臂的两端分别能转动地连接本体和前后两侧的履带轮。采用履带式行走机构在地面行驶时，越野性能好，且能够适应各种地形地面，特别是泥土或砂石路面。

需要进一步说明的是，无论是车轮式还是履带式的行走机构，其外轮廓均比本体的外轮廓突出，保证了无论探测机器人以什么姿态着地，都是行走机构最先接触地面，用于保护本体避免受到磕碰。

本实施例中，连接机构302设置于探测机器人的顶盖上，在结构上与无人机的连接机构相互扣合；可选的，连接机构302可以选用卡勾卡槽、电磁吸附等连接方式。

前述内容中提到，在探测作业中，探测机器人101根据作业环境向地面探测站103发送相应信号，并接收地面探测站103发送的指令，并依据所述指令，实现与无人机102的分离或连接。而实现分离和连接的方式，具体正是通过控制连接机构302来完成。

本体301在探测作业中，根据作业环境通过信号收发器302向所述地面探测站103发送相应信号，通过信号收发器302接收所述地面探测站103发送的指令，并根据所述指令控制所述连接机构302实现与所述无人机102的分离或连接。

可选的，探测机器人101的本体301内设置有传感器和控制器，传感器用于检测作业环境是否存在障碍物。当传感器检测到当前作业环境存在障碍物时，控制器生成停止信号，并通过信号收发器302向地面探测站103发送停止信号。当无人机102携带探测机器人101在飞行越障过程中，传感器检测到下方环境中不存在障碍物时，控制器生成行驶信号并通过信号收发器302向地面探测站103发出行驶信号。

地面探测站103根据接收到的信号，生成与所述信号相应的指令，反馈给探测机器人101与无人机102。具体的，通过所述信号收发器302接收地面探测站103对发出信号的反馈的指令，便可以根据所述指令，控制所述连接机构302实现无人机101与所述无人机102分离或连接。

具体的，地面探测站103根据探测机器人101在探测作业中，遇到障碍物时发出的停止信号；生成相应的飞行指令；或者，地面探测站103根据探测机器人101无人机102携带在空中飞行时，监测到下方没有障碍物时发出的行驶信号；生成相应的行驶指令。飞行指令可以包括：停止探测机器人101，且控制无人机102携带探测机器人101进行飞行的指令信息；行驶指令中可以包括：在无人机102携带所述探测机器人101着陆后，停止无人机102，并启动探测机器人101携带无人机102在陆地上行驶的指令。

可选的，本实用新型另一实施例中，本体301，包括：

侧围、顶盖和底座；其中：

所述顶盖设置在所述侧围的顶部，所述底座设置在所述侧围的底部，所述侧围、顶部和底座围成空腔。

可选的，所述空腔用于放置能源模块和控制器、传感器以及其他基础组成模块。

可选的，本实用新型另一实施例中，探测机器人101，同样如图3a和图3b所示，还包括：

翻转摆臂305，其中，翻转摆臂305的一端固定连接本体或者301在行走机构303上，另一端能够自由伸缩和转动，用于对所述探测机器人101的姿态进行调整。

可选的，翻转摆臂305的设置个数可以是一个或者多个。在仅设置一个翻转摆臂305时，例如，该翻转摆臂305的一端可转动的连接在履带轮行走机构的轮毂上，且该翻转摆臂305可以不具备伸缩功能，而是通过翻转摆臂305相对于本体301的转动角度，配合履带的转动，从而对探测机器人101的姿态进行调整。

本实用新型提供的另一实施例中，无人机102，如图4所示，具体包括：

本体401、连接机构(图中未绘示)、信号收发器(图中未绘示)。

连接机构，设置于本体401的底部，用于与所述探测机器人实现连接或分离；

前述详细提及探测机器人的连接机构，与无人机102的连接机构互相扣合。同理可选的，连接机构亦可以选用卡勾卡槽、电磁吸附等连接方式，并且与探测机器人的连接机构相互对应。其中，连接机构设置于本体401的底部，用于与探测机器人实现连接或分离。

需要进一步说明的是，在连接状态下，可以是探测机器人携带无人机在地面上行驶，或无人机携带探测机器人在空中进行越障飞行；在分离状态下，探测机器人独自靠近目标探测物进行探测作业，无人机维持悬停或低速飞行状态。

可选的，无人机可以在水平方向上处于地面站与机器人之间，还可在高度方向上处于较高的位置，起到充当地面探测站与探测机器人之间的通讯中继站的作用。

无人机的信号收发器与所述地面探测站建立通讯连接，用于接收地面探测站发出的指令。

前述已经详细提及探测机器人的信号收发器，通过接收地面探测站对发出信号的反馈的指令，进而根据所述指令控制所述连接机构，与所述无人机实现分离或连接。同理可得，无人机的信号收发器通过接收地面探测站反馈的指令，进而根据所述指令控制所述连接机构，实现与探测机器人的连接机构的分离或连接。

可选的，本实用新型提供的另一实施例中，无人机102采用涵道飞行器，并设置有至少两个涵道。

其中，为了实现冗余设计，可以将涵道的数量设置为六个。在涵道的数量设置为六个的时候，可以采用所述涵道飞行器的行进方向设置为前后方向，沿左右方向在所述无人机的支架上布置两列涵道，每列涵道沿所述前后方向布置三个涵道，所述六个涵道均连接在所述支架上。

需要进一步说明的是，无人机102设置多个涵道能够提供足够的升力，且在户外复杂环境中作业时，如果部分涵道损坏，还会有其他的涵道能够继续飞行，具有一定的容错性。

本实用新型提供的另一实施例中，地面探测站103，如图5所示，具体包括：

信号收发器501和控制器502；其中：

所述信号收发器501，分别与所述探测机器人101的信号接收器302及所述无人机102的信号接收器建立通信连接，用于接收所述探测机器人101在探测作业中发出的信号，并基于所述信号分别向所述探测机器人101和所述无人机102反馈指令。

由于前述中对探测机器人101的信号接收器302及无人机102的信号接收器的工作机理进行解释中，已经披露了与信号收发器501的连接及工作过程，此处对此便不再赘述。但需要进一步说明的是，所述信号接收器302、无人机102的信号接收器及信号收发器501在本探测系统中均具有其既定的功能，在不同的连接关系中体现的功能都是一样的。

信号接收器601基于所述信号分别向所述探测机器人101和所述无人机102反馈指令，可选的，对探测机器人101和所述无人机102反馈的指令是不相同的，因为指令中包含的动作信息一般是用于协调配合，例如在启动探测机器人101时，相应的可能就会停止无人机102；用于节省能源，优化工作细节。

控制器502，用于在信号收发器501接收到所述探测机器人101在探测作业中发出的信号后，依据所述信号生成相应的指令。

控制器502根据接收到的不同信号，生成相应的指令；这一过程是按照预先设定的程序规则执行的，不同的信号分别能得到反馈的不同指令。

可选地，当信号接收器601接收到探测机器人101在遇到障碍物时发出的停止信号时，控制器502根据停止信号生成与停止信号相应的飞行指令。或在无人机102携带探测机器人101在飞行越障过程中，当信号接收器601接收到探测机器人101在检测到下方环境中不存在障碍物时发出行驶信号，控制器502根据行驶信号生成与行驶信号相应的行驶指令。所述飞行指令及行驶指令在前述内容中已经详细提及，此处便不再赘述。

进一步的，所述指令用于实现探测机器人101和无人机102之间的可重构的分离或连接，在遇到障碍物时机器人101和无人机102进行连接，无人机102携带探测机器人101在飞行越障，帮助探测机器人完成越障任务，从而解决探测机器人在自主探测作业中遇到的适用性和安全性都较低的问题，并优化了探测机器人在当下探测作业中暴露出的短板。

在一个实际的场景应用过程中，参见图6，在探测系统中，探测机器人可以与无人机先处于连接状态，并在平坦的的地面静音行驶，在遇到例如围墙、水域等障碍物后，在地面探测站输出的控制指令的作用下，无人机携带探测机器人飞离障碍物。在确定成功远离障碍物之后，同样在地面探测站的作用下，无人机和探测机器人分离。在接近目标物时，无人机可以飞回，由探测机器人独自靠近目标物进行地面近距离探测。在探测机器人的探测工作结束后，探测机器人可以通过探测地面站或者单独与无人机通信，驱动无人机向探测机器人靠近，无人机与探测机器人进行连接，并由无人机携带探测机器人实现快速撤离。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。