一种功能可重构的模块化搜救机器人的制作方法
【专利摘要】一种功能可重构的模块化搜救机器人，它涉及一种搜救机器人，以解决现有搜救机器人功能有限，扩展能力差，在复杂搜救工作中难以根据灾情合理配置搜救功能的问题。第一作业模块包括移动小车、移动伸缩机构和切割机构，切割机构铰接在伸缩机构上，移动模块和移动小车均包括车壳体和车体移动部件，车体移动部件安装在车壳体上，车壳体为一端开口的长方形盒体，移动模块通过第一连接模块与移动小车连接，第一连接模块上的第一连接件与第一作业模块上的车壳体固定连接，第一连接模块上的插接体与移动模块上的车壳体固定连接，移动伸缩机构和切割机构通过移动小车上的开口设置在移动小车上的壳体内。本发明用于环境复杂恶劣的切割环境中使用。
【专利说明】一种功能可重构的模块化搜救机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种搜救机器人，具体涉及一种功能可重构的模块化搜救机器人。
【背景技术】
[0002]搜救机器人应用于搜救工作中，可以在危险，复杂环境下展开视频采集，切割杂物，撑起重物等工作，能够有效地提高搜救的效率和减少施救人员的伤亡。但是现有搜救机器人大多只有一个移动车，一个移动车机器人只能完成一个任务，存在功能有限的问题；现有搜救机器人结构上一般都有支出的围杆，导致体积大、扩展能力差，在复杂搜救工作中难以根据灾情合理配置搜救功能。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有搜救机器人功能有限，扩展能力差，在复杂搜救工作中难以根据灾情合理配置搜救功能的问题，进而提供一种功能可重构的模块化搜救机器人。[0004]本发明的功能可重构的模块化搜救机器人包括第一作业模块、第一连接模块和移动模块，第一作业模块包括移动小车、移动伸缩机构和切割机构，切割机构铰接在伸缩机构上，移动模块和移动小车均包括车壳体和车体移动部件，车体移动部件安装在车壳体上，车壳体为一端开口的长方形盒体，移动模块通过第一连接模块与移动小车连接，第一连接模块上的第一连接件与第一作业模块上的车壳体固定连接，第一连接模块上的插接体与移动模块上的车壳体固定连接，移动伸缩机构和切割机构通过移动小车上的开口设置在移动小车上的壳体内。
[0005]本发明的有益效果是:
[0006]一、本发明的移动模块采用履带方式，对复杂路面情况适应性好，能在救援恶劣环境下顺利移动。连接模块能够保证救援过程中搜救机器人各个模块的相对位置，提高机器人适应环境能力和灵活性。作业模块采用模块化，能根据不同任务选用不同作业模块，提高效率；集成化程度高，能够收缩于机器人机体内。
[0007]二、移动模块和作业模块都有移动驱动电机，驱动动力大，不平颠簸路面移动可
O
[0008]三、本发明的体积与现有技术相比减少了一倍以下。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明的整体结构立体图；
[0010]图2是第一作业模块A在工作状态下的整体结构立体图；
[0011]图3是第一作业模块A在不工作状态下，切割机械臂收缩在外壳体21中的结构立体图；
[0012]图4是第三齿条20、滑轨17和滑块35的连接结构示意图；
[0013]图5是外壳体21 —侧位于一条履带24内的结构不意图；[0014]图6是切割机构A3在工作状态下的剖视图；
[0015]图7是第一连接模块BI或第二连接模块B2的使用状态俯视立体图；
[0016]图8是第一连接模块BI或第二连接模块B2的使用状态主视立体图；
[0017]图9是三自由度主从动模块B-2和两个丝杠调整模块B-3的位置关系俯视立体图；
[0018]图10是三自由度主从动模块B-2和两个丝杠调整模块B-3的位置关系主视立体图；
[0019]图11是三自由度主从动模块B-2的立体图；
[0020]图12是丝杠调整模块B-3的剖视图。
[0021]图13是投放模块F安装在移动小车Al上的剖视图。
[0022]图14是图13的俯视图。
【具体实施方式】
[0023]【具体实施方式】一:结合图1、图2、图3、图7和图8说明本实施方式，本实施方式的功能可重构的模块化搜救机器人包括第一作业模块A、第一连接模块BI和移动模块C，第一作业模块A包括移动小车Al、移动伸缩机构A2和切割机构A3，切割机构A3铰接在伸缩机构A2上，移动模块C和移动小车Al均包括车壳体21和车体移动部件D，车体移动部件D安装在车壳体21上，车壳体21为一端开口 21-1的长方形盒体，移动模块C通过第一连接模块BI与移动小车Al连接，即移动模块C上的车壳体21的开口 21-1朝外，移动小车Al上的车壳体21的开口 21-1朝外，第一连接模块BI上的第一连接件B-4与第一作业模块A上的车壳体21固定连接，第一连接模块BI上的插接体B-7与移动模块C上的车壳体21固定连接，移动伸缩机构A2和切割机构A3通过移动小车Al上的开口 21-1设置在移动小车Al上的壳体21内。
[0024]【具体实施方式】二:结合图2?图5说明本实施方式，本实施方式的车体移动部件D包括两个驱动履带轮22、两个从动履带轮23、两条履带24、两个挡板25、两个驱动电机27、两个第一被动齿轮30、两个第一主动齿轮28、两个支撑架33、四个轮轴29、八个第三滚珠轴承31和八个轴承座32,每个轴承座32内设置有一个第三滚珠轴承31,每个第三滚珠轴承31的两端面设置有轴承挡圈36，车壳体21的前、后端上各安装有两个轮轴29，前端的两个轮轴29以车壳体21的纵向中心线N-N对称设置在车壳体21两侧的外侧壁上，后端的两个轮轴29以车壳体21的纵向中心线N-N对称设置车壳体21两侧的外侧壁上，车壳体21后端(即开口 21-1 —端)的两个轮轴29上各安装一个从动履带轮23，车壳体21前端的两个轮轴29上各安装一个驱动履带轮22，位于车壳体21同一侧的驱动履带轮22与从动履带轮23之间通过一条履带24连接，且同侧的驱动履带轮22与从动履带轮23之间设置一个支撑架33，支撑架33上相对车壳体21的纵向侧壁的端面与车壳体21固定连接，每个支撑架33的外侧与一个挡板25固定连接，每个轮轴29的两端分别安装有轴承座32，且轮轴29通过轴承座32安装在车壳体21上，每个驱动履带轮22中的轮轴29上安装一个第一被动齿轮30，第一被动齿轮30与第一主动齿轮28啮合，第一主动齿轮28通过键安装在驱动电机27的输出轴上，驱动电机27固装在支撑架33上。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。[0025]【具体实施方式】三:结合图4说明本实施方式，本实施方式的移动伸缩机构A2包括伸缩电机16、电机座18、带动齿轮19、第三齿条20、两个滑轨17和两个滑块35，两个滑轨17沿车壳体21的纵向平行固定在车壳体21底部的上表面上，每个滑轨17配合有一个与其滑动连接的滑块35，滑块35固定安装在伸缩臂体3-1的下端面上，伸缩臂体3-1上与连接轴11相反的一端固定安装有电机座18,伸缩电机16安装在电机座18上,伸缩电机16的输出轴上通过键套装有带动齿轮19，带动齿轮19与第三齿条20啮合，第三齿条20固定安装在车壳体21的上端面上，第三齿条20与滑轨17平行设置。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0026]第一作业模块A的工作原理:
[0027]第一作业模块A的工作主要可以分为三个阶段:切割运动、切割机械臂的伸出与切割、切割机械臂的回收。
[0028]切割机器人运动时，不进行切割工作，切割机械臂折叠收于移动小车的外壳体21中，移动小车的两个驱动电机27启动，带动主动齿轮28和被动齿轮30转动，两个轮轴29转动，两个驱动履带轮22随之转动,从而带动履带24与从动履带轮23运动。
[0029]到达切割位置时，伸缩电机16启动，带动齿轮19在固定的齿条20上转动，使整体切割机械臂与移动小车产生相对运动，伸出切割机械臂，回转电机10启动，通过主动锥齿轮15与被动锥齿轮34传动，连接轴11随之转动，使得小臂2回转，旋转电机6启动，带动末端切割手I转动，实现切割刀具4到达工作位置，接着切割电机5启动，进行切割工作。
[0030]切割完成后，切割电机5停机，旋转电机6与回转电机10启动，使小臂2与末端切割手I回到初始位置，伸缩电机16启动，带动整体切割机械臂回收到移动小车中，移动小车的两个驱动电机27启动，驱动移动小车前往下一个工作位置。
[0031]【具体实施方式】四:结合图2和图6说明本实施方式，本实施方式的切割机构A3包括切割手1、小臂2、大臂3和切割刀具4，切割刀具4固定安装在切割手I的一端上，切割手I的另一端与小臂2的一端连接，小臂2的另一端与大臂3转动连接，大臂3固定安装在移动伸缩机构A2上，切割手I包括切割电机5、转动臂体5-1和法兰7，小臂2包括小臂体2-1、旋转电机6、旋转电机座9和两个第一滚珠轴承8,大臂3包括伸缩臂体3-1、回转电机
10、连接轴11、轴承端盖13、回转电机座14、主动锥齿轮15、被动锥齿轮34和两个第二滚珠轴承12，转动臂体5-1、小臂体2-1和伸缩臂体3-1均为空心的壳体，法兰7的一个端面加工有圆轴7-1，圆轴7-1上套装有两个第一滚珠轴承8，切割电机5固定安装在转动臂体5-1内，旋转电机6固定安装在旋转电机座9内，旋转电机座9安装在小臂体2-1内，转动臂体5-1的一端与切割刀具4固定连接，切割电机5的输出轴与切割刀具4的刀具转轴配合连接，转动臂体5-1的另一端通过法兰7与小臂体2-1的一端连接，圆轴7-1穿过小臂体2-1的侧壁与旋转电机6的输出轴固定连接，小臂体2-1的另一端与伸缩臂体3-1的一端通过连接轴11转动连接，连接轴11的两端分别套装有一个第二滚珠轴承12，连接轴11的一端设有轴承端盖13，连接轴11的另一端通过键套装有主动锥齿轮15，主动锥齿轮15与被动锥齿轮34啮合，被动锥齿轮34安装在回转电机10的输出端上，回转电机10固定安装在回转电机座14内，回转电机座14固定安装在伸缩臂体3-1上。其它组成及连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0032]【具体实施方式】五:结合图7?图10说明本实施方式,本实施方式的第一连接模块BI包括阶梯轴B-1、三自由度主从动模块B-2、第一连接件B-4、第二连接件B-5、传动轴B-6、插接体B-7、第二被动齿轮B-8、第二主动齿轮B-9、第一电机B-1O、电磁紧固器B-1l和两个丝杠调整模块B-3，所述两个丝杠调整模块B-3并排平行设置，每个丝杠调整模块B-3的一端与第一连接件B-4铰接，丝杠调整模块B-3的另一端与第二连接件B-5铰接，第一连接件B-4的另一端通过传动轴B-6与第二被动齿轮B-8连接，第二被动齿轮B-8与第二主动齿轮B-9啮合，第二主动齿轮B-9安装在第一电机B-1O上，第二连接件B-5的另一端与插接体B-7固定连接，所述三自由度主从动模块B-2设置在两个丝杠调整模块B-3的下面，三自由度主从动模块B-2上的Y方向转动块B-2-6位于插接体B-7 —侧，阶梯轴B-1位于三自由度主从动模块B-2的下面，且阶梯轴B-1与三自由度主从动模块B-2上的X方向转动块B-2-1连接，电磁紧固器B-1l固装在阶梯轴B-1上。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二或四相同。
[0033]【具体实施方式】六:结合图12说明本实施方式，本实施方式的每个丝杠调整模块B-3包括转动端连接块B-3-1、第一活动块B-3-2、丝杠连接件B-3-3、丝杠B-3-4、丝杠螺母B-3-5、丝杠套外B-3-6、丝杠套连接件B-3-7、第二活动块B-3-8、固定连接件B-3-9和六个销轴B-3-10，转动端连接块B-3-1的外端与第一连接件B-4铰接，第一活动块B-3-2的一端通过一个销轴B-3-10与转动端连接块B-3-1铰接，第一活动块B-3-2的另一端通过一个销轴B-3-10与丝杠连接件B-3-3的一端铰接，丝杠连接件B-3-3的另一端通过一个销轴B-3-10与丝杠B-3-4的一端铰接，丝杠B-3-4的另一端与丝杠螺母B-3-5螺纹连接，丝杠螺母B-3-5固定安装在丝杠套外B-3-6的一端内，丝杠套外B-3-6的另一端通过一个销轴B-3-10与丝杠套连接件B-3-7丝杠套连接件B-3-7的另一端通过一个销轴B-3-10与第二活动块B-3-8的一端铰接，第二活动块B-3-8的另一端通过一个销轴B-3-10与固定连接件B-3-9铰接，固定连接件B-3-9的外端与第二连接件B-5铰接。第一电机B-1O驱动丝杠B-4转动，从而调节第一连接件B-4与第二连接件B-5之间的距离，丝杠B-3-4的目的是为了实现丝杠调整模块长度的变化，用丝杠B-3-4调整模块相比于气缸和液压具有良好的可控性，较高的精度，并且丝杠B-3-4与丝杠套外B-3-6之间具有自锁功能，能有效控制和调节丝杠调整模块的长度，进而精确而有效的控制连接关节绕Z轴、Y轴的转动角度，转动端连接块B-3-1、第一活动块B-3-2和丝杠连接件B-3-3可以很好的把第一电机B-1O的转动传递到丝杠B-3-4上，丝杠套连接件B-3-7、第二活动块B-3-8和固定连接件B-3-9组成了万向联轴节。其它组成及连接关系与【具体实施方式】五相同。
[0034]【具体实施方式】七:结合图11说明本实施方式,本实施方式的三自由度主从动模块B-2包括X方向转动块B-2-1、Z方向转动块B-2-2、螺栓B-2-3、销钉B-2-4、螺母B-2-5和Y方向转动块B-2-6，X方向转动块B-2-1与Z方向转动块B-2-2的一端通过销钉B-2-4铰接，Z方向转动块B-2-2的另一端设有叉板安装槽Β-2-2-1，Υ方向转动块B-2-6的连接端设置在叉板安装槽B-2-2-1中，且Y方向转动块B-2-6通过螺栓B-2-3和螺母B-2-5与Z方向转动块B-2-2铰接。X方向转动块B-2-1由水平板B-2-1-1和垂直板B-2-1-2组成，垂直板B-2-1-2与水平板B-2-1-1垂直设置，这样设置便于X方向转动块B-2-1与外接部件的连接。水平板B-2-1-1和垂直板B-2-1-2的厚度为3mm?5mm，水平板B-2-1-1和垂直板2-1-2采用3_?5_厚度，能够减小转动的阻力，具有很好的抗震功能，从而实现高精度控制和和较高的控制稳定性。Y方向转动块B-2-6为片状，其厚度为5mm?IOmm,片状结构能够减小转动的阻力，具有很好的抗震功能，从而实现高精度控制和和较高的控制稳定性。其它组成及连接关系与【具体实施方式】六相同。
[0035]第一连接模块BI的工作原理:
[0036]绕Z轴旋转:分别控制两个电机10的转角，从而控制丝杠3-4所转的角度，使丝杠调整模块的长度发生变化，根据连接关节所连接的两个部件的具体参数，就可以计算出两个丝杠调整模块对应绕Z轴旋转所需要的变化长度，控制两个丝杠调整模块长度随时间的变化率，就可以使关节连接的两个部件绕Z轴转动，并且保证Y方向转动块2-6不动，从而实现绕Z轴转动，若左边的丝杠调整模块3的长度大于右边的丝杠调整模块3的长度就向右转，反之左转。
[0037]绕Y轴转动:分别控制两个电机10的转角，从而控制丝杠3-4所转的角度，使两个丝杠调整模块变化的长度一致，就可以使关节连接的两个部件正好绕着Y轴转动，Z方向转动块2-2不动，从而实现绕Y轴的转动，两个丝杠调整模块3变短就是向上转动，变长就是向下转动。
[0038]同时绕Y轴和Z轴转动:分别控制两个电机10，使两个丝杠调整模块3的长度变化，根据连接关节所连接的两个部件的具体参数，就可以计算出左右丝杠调整模块3对应绕Z轴旋转所需要的变化长度，控制长度变化就可以使关节既绕着Z轴转动一定的角度又绕着Y轴转动一定的角度。
[0039]X方向移动:当电磁紧固器松开时，阶梯轴I可以在X方向移动，从而使X方向转动块2-1可以在X方向移动，当电磁紧固器8压紧时，阶梯轴I不能在X方向移动，则X方向转动块2-1就不能在X方向移动，当X方向转动块2-1在X方向发生了移动后，关节也会绕着Y轴转动，可以通过增加传感器来感知，然后控制电机10转动来中和绕Y轴的转动。
[0040]混合变化:当X轴方向移动和绕Y轴和Z轴转动需要同时发生时，可以分开分析每一个单独运动的特点，电机10所需转动的角度，最后再把各种情况叠加在一起，便可以实现混合变化。
[0041]当关节绕着Z轴或Y轴转动以后，转动端连接块3-1与丝杠连接件3-3会产生一个转角，丝杠套连接件3-7与固定连接件3-9同样会产生一个转角。当关节再一次绕着Z轴或Y轴旋转时，电机10的转动和丝杠3-4的转动由于连接件之间存在夹角所以不再呈线性关系，转动端连接块3-1、第一活动块3-2和丝杠连接件3-3的结构原理与万向联轴器的结构原理相同。
[0042]【具体实施方式】八:结合图11说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】七不同的是它还增加有第二连接模块B2和第二作业模块E，第二连接模块B2的结构与第一连接模块B的结构相同，第二作业模块E包括移动小车Al和投放模块F，投放模块F安装在移动小车Al上，第二连接模块B2上的第一连接件B-4与移动模块C上的车壳体21固定连接，第二连接模块B2上的插接体B-7与第二作业模块E上的车壳体21固定连接，投放模块F中的车壳体21上的开口 21-1朝外。当作业复杂需要多个作业模块时，可根据任务需求增加作业模块。其它组成及连接关系与【具体实施方式】七相同。
[0043]【具体实施方式】九:结合图11说明本实施方式，本实施方式的投放模块F包括投放电机F-1、第三主动齿轮F-2、第一齿条F-3、主动带轮F-4、皮带F-5、被动带轮F-6、第三被动齿轮？-7、第二齿条？-8、第一移动板？-9、第二移动板？-11、合页？-13、插板？-14、两个第一直线轨道F-1O和两个第二直线轨道F-12，第三主动齿轮F-2和主动带轮F-4均安装在投放电机F-1的输出轴上，第三主动齿轮F-2与第一齿条F-3啮合，主动带轮F-4与第三主动齿轮F-2固连在一起，主动带轮F-4通过皮带F-5与被动带轮F-6连接，第三被动齿轮F-7与被动带轮F-6固连在一起，第三被动齿轮F-7与第二齿条F-8啮合，第二齿条F-8安装在第一移动板F-9上，第一移动板F-9与两个第一直线轨道F-1O滑动连接，两个第一直线轨道F-1O平行设置在第二移动板F-1l上，第二移动板F-1l与投放电机F-1连接，第二移动板F-1l与两个第二直线轨道F-12滑动连接，两个第二直线轨道F-12平行设置，插板F-14通过合页F-13连接在第一移动板F-9的前端，第一齿条F-3固装在相应的移动小车Al上。其它组成及连接关系与【具体实施方式】八相同。
[0044]投放模块F的工作原理:
[0045]摄像头模块、顶撑工具等置于插板F-14上，工作时，启动投放电机F-1，驱动第三主动齿轮F-2转动，第三主动齿轮F-2与第一齿条F-3啮合，第三主动齿轮F-2带动与投放电机F-1连接的第一移动板F-9向外运动，与此同时，主动带轮F-4也被投放电机F-1带动转动，通过皮带F-5带动被动带轮F-6转动，第三被动齿轮F-7随之转动，第三被动齿轮F-7与第二齿条F-8啮合，使第二移动板F-1l也同时向外运动，将插板F-14上的摄像头模块、顶撑工具等投放出去。
[0046]【具体实施方式】十:结合图11说明本实施方式，本实施方式的与【具体实施方式】九不同的是投放模块F还包括电磁铁，电磁铁设置在合页F-13的下面。当插板F-14前需要与其它顶撑工具联合使用时，电磁铁用于吸附该顶撑工具。当顶撑工具完全伸出，即齿轮齿条运动到极限位置时，固定件2-6下方的电磁铁失电，顶撑工具向下运动到达工作位置。当顶撑工具工作完成时，即顶撑部分完全收回时，一个扭簧将会发挥作用将顶撑工具拉起来，然后电磁铁得电将其吸附在电磁铁上。此时电机反转可将顶撑部件收回。其它组成及连接关系与【具体实施方式】九相同。
【权利要求】
1.一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述功能可重构的模块化搜救机器人包括第一作业模块(A)、第一连接模块(BI)和移动模块(C),第一作业模块(A)包括移动小车(Al)、移动伸缩机构(A2 )和切割机构(A3 )，切割机构(A3 )铰接在伸缩机构(A2 )上，移动模块(C)和移动小车(Al)均包括车壳体(21)和车体移动部件(D)，车体移动部件(D )安装在车壳体(21)上，车壳体(21)为一端开口( 21-1)的长方形盒体，移动模块(C)通过第一连接模块(BI)与移动小车(Al)连接，第一连接模块(BI)上的第一连接件(B-4)与第一作业模块(A)上的车壳体(21)固定连接，第一连接模块(BI)上的插接体(B-7)与移动模块(C)上的车壳体(21)固定连接，移动伸缩机构(A2 )和切割机构(A3 )通过移动小车(AI)上的开口(21-1)设置在移动小车(Al)上的壳体(21)内。
2.根据权利要求1所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述车体移动部件(D)包括两个驱动履带轮(22)、两个从动履带轮(23)、两条履带(24)、两个挡板(25)、两个驱动电机(27)、两个第一被动齿轮(30)、两个第一主动齿轮(28)、两个支撑架(33 )、四个轮轴(29 )、八个第三滚珠轴承(31)和八个轴承座(32 )，每个轴承座(32 )内设置有一个第三滚珠轴承(31)，车壳体(21)的前、后端上各安装有两个轮轴(29)，前端的两个轮轴(29)以车壳体(21)的纵向中心线(N-N)对称设置在车壳体(21)两侧的外侧壁上，后端的两个轮轴(29)以车壳体(21)的纵向中心线(N-N)对称设置车壳体(21)两侧的外侧壁上，车壳体(21)后端的两个轮轴(29 )上各安装一个从动履带轮(23 )，车壳体(21)前端的两个轮轴(29)上各安装一个驱动履带轮(22)，位于车壳体(21)同一侧的驱动履带轮(22)与从动履带轮(23)之间通过一条履带(24)连接，且同侧的驱动履带轮(22)与从动履带轮(23)之间设置一个支撑架(33)，支撑架(33)上相对车壳体(21)的纵向侧壁的端面与车壳体(21)固定连接，每个支撑架(33)的外侧与一个挡板(25)固定连接，每个轮轴(29)的两端分别安装有轴承座(32)，且轮轴(29)通过轴承座(32)安装在车壳体(21)上，每个驱动履带轮(22 )中的轮轴(29 )上安装一个第一被动齿轮(30 )，第一被动齿轮(30 )与第一主动齿轮(28 )啮合，第一主动齿轮(28 )通过键安装在驱动电机(27 )的输出轴上，驱动电机(27 )固装在支撑架(33)上。
3.根据权利要求1或2所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:移动伸缩机构(A2)包括伸缩电机(16)、电机座(18)、带动齿轮(19)、第三齿条(20)、两个滑轨(17)和两个滑块(35)，两个滑轨(17)沿车壳体(21)的纵向平行固定在车壳体(21)底部的上表面上，每个滑轨(17 )配合有一个与其滑动连接的滑块(35 )，滑块(35 )固定安装在伸缩臂体(3-1)的下端面上，伸缩臂体(3-1)上与连接轴(11)相反的一端固定安装有电机座(18)，伸缩电机(16)安装在电机座(18)上，伸缩电机(16)的输出轴上通过键套装有带动齿轮(19)，带动齿轮(19)与第三齿条(20)啮合，第三齿条(20)固定安装在车壳体(21)的上端面上，第三齿条(20)与滑轨(17)平行设置。
4.根据权利要求3所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述切割机构(A3)包括切割手(I)、小臂(2)、大臂(3)和切割刀具(4)，切割刀具(4)固定安装在切割手(I)的一端上，切割手(I)的另一端与小臂(2)的一端连接，小臂(2)的另一端与大臂(3)转动连接，切割手(I)包括切割电机(5)、转动臂体(5-1)和法兰(7)，小臂(2)包括小臂体(2-1 )、旋转电机(6)、旋转电机座(9)和两个第一滚珠轴承(8)，大臂(3)包括伸缩臂体(3-1)、回转电机(10)、连接轴(11)、轴承端盖(13)、回转电机座(14)、主动锥齿轮(15)、被动锥齿轮(34)和两个第二滚珠轴承(12)，转动臂体(5-1 )、小臂体(2-1)和伸缩臂体(3-1)均为空心的壳体，法兰(7)的一个端面加工有圆轴(7-1)，圆轴(7-1)上套装有两个第一滚珠轴承(8)，切割电机(5)固定安装在转动臂体(5-1)内，旋转电机(6)固定安装在旋转电机座(9)内，旋转电机座(9)安装在小臂体(2-1)内，转动臂体(5-1)的一端与切割刀具(4)固定连接，切割电机(5)的输出轴与切割刀具(4)的刀具转轴配合连接，转动臂体(5-1)的另一端通过法兰(7)与小臂体(2-1)的一端连接，圆轴(7-1)穿过小臂体(2-1)的侧壁与旋转电机(6)的输出轴固定连接，小臂体(2-1)的另一端与伸缩臂体(3-1)的一端通过连接轴(11)转动连接，连接轴(11)的两端分别套装有一个第二滚珠轴承(12 )，连接轴(11)的一端设有轴承端盖(13)，连接轴(11)的另一端通过键套装有主动锥齿轮(15)，主动锥齿轮(15)与被动锥齿轮(34)啮合，被动锥齿轮(34)安装在回转电机(10)的输出端上，回转电机(10)固定安装在回转电机座(14)内，回转电机座(14)固定安装在伸缩臂体(3-1)上。
5.根据权利要求1、2或4所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述第一连接模块(BI)包括阶梯轴(B-1)、三自由度主从动模块(B-2)、第一连接件(B-4)、第二连接件(B-5 )、传动轴(B-6 )、插接体(B-7 )、第二被动齿轮(B-8 )、第二主动齿轮(B-9 )、第一电机(B-10)、电磁紧固器(B-1l)和两个丝杠调整模块(B-3)，所述两个丝杠调整模块(B-3)并排平行设置，每个丝杠调整模块(B-3)的一端与第一连接件(B-4)铰接，丝杠调整模块(B-3)的另一端与第二连接件(B-5)铰接，第一连接件(B-4)的另一端通过传动轴(B-6)与第二被动齿轮(B-8)连接，第二被动齿轮(B-8)与第二主动齿轮(B-9)啮合，第二主动齿轮(B-9)安装在第一电机(B-10)上，第二连接件(B-5)的另一端与插接体(B-7)固定连接，所述三自由度主从动模块(B-2)设置在两个丝杠调整模块(B-3)的下面，三自由度主从动模块(B-2)上的Y方向转动块(B-2-6)位于插接体(B-7) —侧，阶梯轴(B-1)位于三自由度主从动模块(B-2)的下面，且阶梯轴(B-1)与三自由度主从动模块(B-2)上的X方向转动块(B-2-1)连接，电磁紧固器(B-1l)固装在阶梯轴(B-1)上。
6.根据权利要求5所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述每个丝杠调整模块(B-3)包括转动端连接块(B-3-1)、第一活动块(B-3-2)、丝杠连接件(B-3-3 )、丝杠(B-3-4)、丝杠螺母(B-3-5 )、丝杠套外(B-3-6 )、丝杠套连接件(B-3-7 )、第二活动块(B-3-8)、固定连接件(B-3-9)和六个销轴(B-3-10)，第一活动块(B-3-2)的一端通过一个销轴(B-3-10)与转动端连接块(B-3-1)铰接，第一活动块(B-3-2)的另一端通过一个销轴(B-3-10)与丝杠连接件(B-3-3)的一端铰接，丝杠连接件(B-3-3)的另一端通过一个销轴(B-3-10)与丝杠(B-3-4)的一端铰接，丝杠(B-3-4)的另一端与丝杠螺母(B-3-5)螺纹连接，丝杠螺母(B-3-5)固定安装在丝杠套外(B-3-6)的一端内，丝杠套外(B-3-6)的另一端通过一个销轴(B-3-10)与丝杠套连接件(B-3-7)丝杠套连接件(B-3-7)的另一端通过一个销轴(B-3-10)与第二活动块(B-3-8)的一端铰接，第二活动块(B-3-8)的另一端通过一个销轴(B-3-10)与固定连接件(B-3-9)铰接。
7.根据权利要求6所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述三自由度主从动模块(B-2)包括X方向转动块(B-2-1)、Z方向转动块(B-2-2)、螺栓(B-2-3)、销钉(B-2-4)、螺母(B-2-5)和Y方向转动块(B-2-6)，X方向转动块(B-2-1)与Z方向转动块(B-2-2)的一端通过销钉(B-2-4)铰接，Z方向转动块(B-2-2)的另一端设有叉板安装槽(B-2-2-1 )，Y方向转动块(B-2-6)的连接端设置在叉板安装槽(B-2-2-1)中，且Y方向转动块(B-2-6)通过螺栓(B-2-3)和螺母(B-2-5)与Z方向转动块(B_2_2)铰接。
8.根据权利要求7所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述功能可重构的模块化搜救机器人还包括第二连接模块(B2)和第二作业模块(E)，第二连接模块(B2)的结构与第一连接模块(B)的结构相同，第二作业模块(E)包括移动小车(Al)和投放模块(F)，投放模块(F)安装在移动小车(Al)上，第二连接模块(B2)上的第一连接件(B-4)与移动模块(C)上的车壳体(21)固定连接，第二连接模块(B2)上的插接体(B-7)与第二作业模块(E)上的车壳体(21)固定连接，投放模块(F)中的车壳体(21)上的开口(21-1)朝外。
9.根据权利要求8所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述投放模块(F)包括投放电机(F-1)、第三主动齿轮(F-2)、第一齿条(F-3)、主动带轮(F-4)、皮带(F-5)、被动带轮(F-6)、第三被动齿轮(F-7)、第二齿条(F-8)、第一移动板(F-9)、第二移动板(F-11)、合页(F-13)、插板(F-14)、两个第一直线轨道(F-1O)和两个第二直线轨道(F-12)，第三主动齿轮(F-2)和主动带轮(F-4)均安装在投放电机(F-1)的输出轴上，第三主动齿轮(F-2)与第一 齿条(F-3)啮合，主动带轮(F-4)与第三主动齿轮(F-2)固连在一起，主动带轮(F-4)通过皮带(F-5)与被动带轮(F-6)连接，第三被动齿轮(F-7)与被动带轮(F-6)固连在一起，第三被动齿轮(F-7)与第二齿条(F-8)啮合，第二齿条(F-8)安装在第一移动板(F-9)上，第一移动板(F-9)与两个第一直线轨道(F-10)滑动连接，两个第一直线轨道(F-10)平行设置在第二移动板(F-1l)上，第二移动板(F-1l)与投放电机(F-1)连接，第二移动板(F-11)与两个第二直线轨道(F-12)滑动连接，两个第二直线轨道(F-12)平行设置，插板(F-14)通过合页(F-13)连接在第一移动板(F-9)的前端，第一齿条(F-3)固装在相应的移动小车(Al)上。
10.根据权利要求9所述一种功能可重构的模块化搜救机器人，其特征在于:所述投放模块(F)还包括电磁铁，电磁铁设置在合页(F-13)的下面。
【文档编号】B25J5/00GK103624765SQ201310716861
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】朱延河, 臧希喆, 赵杰, 王继斌, 尚红, 张涛 申请人:哈尔滨工业大学