一种智能排爆排险机器人的制作方法

文档序号:15200795发布日期:2018-08-19 11:40阅读:212来源:国知局

本发明涉及智能机器人技术领域,具体涉及一种智能排爆排险机器人。



背景技术:

排爆排险机器人又称为“危险作业机器人”,最早被用来在剧毒,核辐射等极端危险环境下,代替人类完成各项作业。由于其可以代替人类进行危险作业,因此得到迅速发展。随着各国对国家安全、社会治安等公共事业的高度重视,以反恐排爆和排险救援为特征的排爆排险机器人研究发展十分迅速。按照目前机器人的重量和尺寸分类,可粗略分为大型机器人和小型/微型机器人。

传统的大型排爆排险机器人任务执行能力高,但体积大,重量高,尤其是大中型地面移动机器人的行进部分多采用轮腿复合式,后部拥有足够大的配重,造成结构庞大而复杂,后部过重不利于机器人在翻越楼梯时的稳定性;小型机器人由于体积小导致地形适应能力较差,作业能力不足,而且在下楼梯或台阶过程中会有严重的冲击,容易发生倾覆。



技术实现要素:

本发明的目的就是针对现有技术的不足,提供了一种智能排爆排险机器人,其具有体积小,重量轻,机动性强等优势。

本发明的技术解决措施如下:

一种智能排爆排险机器人,其包括底盘,底盘的内部设置有传动机构,传动机构上安装有行走机构,底盘的上部设置有图像采集单元和排爆机械手,底盘的内部设置有控制箱,控制箱与传动机构、行走机构、图像采集机构以及排爆机械手均电连接。

底盘包括上下嵌合设置的下底箱和上盖板,下底箱内容置有传动机构,传动机构的上方设置有密封隔离板,密封隔离板的上部固定有控制箱、控制箱备用电源、无线发射器以及操作区域,控制箱具有独立电源,控制箱备用电源在独立电源故障或电量不足的情况下进行供电作业;控制箱和无线发射器电连接,无线发射器与操作人员无线通信。

操作区域包括样品初级处理区、样品存放区、样品检测室、废弃样品处置区以及操作机器人,操作区域上方的上盖板上设置有临时开启门,排爆机械手位于临时开启门旁侧;排爆机器人收集外界样品,并将收集样品置放于样品初级处理区,操作机器人对样品初级处理区处的样品进行初级操作,并进一步将初级处理后的样品递送至样品存放区等待进入样品检测室进行检测操作。

底盘的前后两侧分别设置有接近开关,接近开关与控制箱无线通讯。

行走机构包括设置在传动机构上的四个结构相同的行走单元,行走单元的主体为一个三角支撑板,三角支撑板的三个顶角处分别设置有两个第一带轮和一个第二带轮,三角支撑板的中心设置有中心轮,中心轮与传动机构连接,且中心轮和第二带轮之间通过传送带传动连接;两个第一带轮和一个第二带轮的外侧套设有行走履带,行走履带的内侧和外侧分别设置有与第一带轮、第二带轮啮合的啮合齿以及与地面抓紧的行走齿。

第二带轮和第一带轮均为带齿的带轮,其中,第二带轮的中部设置有凹槽,凹槽的外表面上设置有防滑齿,传送带套设在凹槽内并与防滑齿啮合。

三角支撑板为不锈钢板制成,且其上部设置有多个长条形通槽。第一带轮和第二带轮的外端面均设置有障碍物感应开关,障碍物感应开关与控制箱电连接。

图像采集机构包括固定在上盖板上方的安装座,安装座为l型,包括底板和与底板固定连接的竖直板,其中,底板上方设置有摆动驱动组件,摆动驱动组件包括伺服电机,伺服电机的输出轴上通过联轴器连接有减速机,减速机的输出轴与蜗杆固定连接,蜗杆的上方设置有与蜗杆啮合的涡轮,涡轮与摆动轴固定连接;竖直板上固定有空心套筒,空心套筒的内部穿过有摆动轴,图像云台通过连接法兰与摆动轴固定连接。

图像云台包括摆动臂,摆动臂具有相对设置的第一臂和第二臂,第一臂和第二臂的第一端部均固定在摆动轴上;第一臂和第二臂的第二端部铰接连接有安装板,安装板上部设置有旋转传动部,旋转传动部的上端固定有图像采集部。其中,安装板的下方设置有小齿轮,空心套筒的外侧设置有大齿轮,小齿轮和大齿轮之间传动设置有连接皮带,连接皮带通过连接支架与安装板连接,大齿轮与俯仰驱动电机传动连接。

旋转传动部为转动安装在安装板上部的旋转齿轮,旋转齿轮的上端与图像采集部固定连接,旋转齿轮的侧面设置有与旋转齿轮相互啮合的驱动轮,驱动轮与旋转电机传动连接。

图像采集部包括保护箱体,保护箱体的上方设置有照明灯,保护箱体的内部设置有微调支架,微调支架上端设置有摄像机;微调支架具有x向移动模组、y向移动模组、z移动模组。

排爆机械手包括几字型的安装架,安装架的下部连接有旋转台,旋转台与上盖板固定连接,安装架的上部设置有竖向支撑,竖向支撑的上端铰接有摆动部,摆动部的上端连接有机械手支座,机械手支座上设置有多自由度机械手,多自由度机械手隐藏于机械手支座上方的保护罩内,并能够伸出保护罩进行排爆作业,多自由度机械手具有供电箱。

安装架的侧面设置有振动电机,振动电机的上方设置有振动架,振动架的中部为镂空结构,镂空结构的四框设置有旋转毛刷,旋转毛刷能够对多自由度机械手进行清理。

本发明的有益效果在于:行进机构采用三角形履带驱动,结构简单,重量轻,对复杂地形的适应能力强,越障能力强,安全可靠性高;排爆机械手为一独立部件,采用多自由度,在较轻的重量下能够具有更大的作业空间,排爆排险灵活机动,并具有良好的维护性;通过无线方式与操作人员通信,并具有图像采集单元,操作人员能够及时获得现场作业情况,并进行认为控制,协助机器人进行更加高效、可靠的排爆作业。

附图说明:

图1为本发明的结构示意图;

图2为行走单元的结构示意图;

图3为底盘的结构示意图;

图4为图像采集单元的结构示意图;

图5为摆动驱动组件的结构示意图;

图6为排爆机械手的结构示意图。

具体实施方式:

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做出详细的说明。

如图1-6所示,一种智能排爆排险机器人,其包括底盘1,底盘1的内部设置有传动机构,传动机构上安装有行走机构2,底盘1的上部设置有图像采集单元4和排爆机械手3,底盘1的内部设置有控制箱14,控制箱14与传动机构、行走机构2、图像采集机构4以及排爆机械手3均电连接。

底盘1包括上下嵌合设置的下底箱和上盖板,下底箱内容置有传动机构,传动机构的上方设置有密封隔离板,密封隔离板的上部固定有控制箱14、控制箱备用电源13、无线发射器11以及操作区域,控制箱14具有独立电源,控制箱备用电源13在独立电源故障或电量不足的情况下进行供电作业;控制箱14和无线发射器电连接,无线发射器11与操作人员无线通信;操作区域包括样品初级处理区16、样品存放区15、样品检测室12、废弃样品处置区17以及操作机器人,操作区域上方的上盖板上设置有临时开启门,排爆机械手3位于临时开启门旁侧;排爆机器人3收集外界样品,并将收集样品置放于样品初级处理区16,操作机器人对样品初级处理区16处的样品进行初级操作,并进一步将初级处理后的样品递送至样品存放区15等待进入样品检测室12进行检测操作。

底盘1的前后两侧分别设置有接近开关10,接近开关10与控制箱无线通讯。

行走机构2包括设置在传动机构上的四个结构相同的行走单元,行走单元的主体为一个三角支撑板20,三角支撑板20的三个顶角处分别设置有两个第一带轮23和一个第二带轮22,三角支撑板20的中心设置有中心轮21,中心轮21与传动机构连接,且中心轮21和第二带轮22之间通过传送带25传动连接;两个第一带轮23和一个第二带轮22的外侧套设有行走履带24,行走履带24的内侧和外侧分别设置有与第一带轮23、第二带轮22啮合的啮合齿以及与地面抓紧的行走齿。

第二带轮22和第一带轮23均为带齿的带轮,其中,第二带轮22的中部设置有凹槽,凹槽的外表面上设置有防滑齿,传送带25套设在凹槽内并与防滑齿啮合。

三角支撑板20为不锈钢板制成,且其上部设置有多个长条形通槽。第一带轮23和第二带轮22的外端面均设置有障碍物感应开关,障碍物感应开关与控制箱电连接。

图像采集机构4包括固定在上盖板上方的安装座41,安装座41为l型,包括底板和与底板固定连接的竖直板,其中,底板上方设置有摆动驱动组件40,摆动驱动组件40包括伺服电机401,伺服电机401的输出轴上通过联轴器连接有减速机,减速机的输出轴与蜗杆402固定连接,蜗杆401的上方设置有与蜗杆402啮合的涡轮,涡轮与摆动轴403固定连接;竖直板上固定有空心套筒,空心套筒的内部穿过有摆动轴,图像云台通过连接法兰404与摆动轴固定连接。

图像云台包括摆动臂42,摆动臂42具有相对设置的第一臂421和第二臂422,第一臂421和第二臂422的第一端部均固定在摆动轴上;第一臂421和第二臂422的第二端部铰接连接有安装板44,安装板44上部设置有旋转传动部45,旋转传动部45的上端固定有图像采集部。

其中,安装板44的下方设置有小齿轮,空心套筒的外侧设置有大齿轮,小齿轮和大齿轮431之间传动设置有连接皮带43,连接皮带43通过连接支架与安装板44连接,大齿轮431与俯仰驱动电机传动连接。

旋转传动部45为转动安装在安装板44上部的旋转齿轮461,旋转齿轮461的上端与图像采集部固定连接,旋转齿轮461的侧面设置有与旋转齿轮461相互啮合的驱动轮45,驱动轮45与旋转电机传动连接。

图像采集部包括保护箱体47,保护箱体47的上方设置有照明灯,保护箱体47的内部设置有微调支架46,微调支架46上端设置有摄像机48;微调支架46具有x向移动模组、y向移动模组、z移动模组。

排爆机械手3包括几字型的安装架33,安装架33的下部连接有旋转台35,旋转台35与上盖板固定连接,安装架33的上部设置有竖向支撑,竖向支撑的上端铰接有摆动部34,摆动部34的上端连接有机械手支座31,机械手支座31上设置有多自由度机械手,多自由度机械手隐藏于机械手支座31上方的保护罩30内,并能够伸出保护罩进行排爆作业,多自由度机械手具有供电箱32。

安装架33的侧面设置有振动电机36,振动电机36的上方设置有振动架37,振动架37的中部为镂空结构,镂空结构的四框设置有旋转毛刷38,旋转毛刷38能够对多自由度机械手进行清理。

在进行排爆作业过程中,机器人进入排爆作业场地,由于设置了障碍物感应开关,其能够进行障碍物避让,并通过履带行走机构进行复杂地形的攀越,设置在底盘上方的图像采集单元能够进行多方位的移动、摆动、旋转,从而将作业情况准确的记录并传递给操作人员,从而操作人员通过无线方式通讯控制箱,以便控制箱进行作业控制;由于设置了操作区域,对于特殊场合的土壤、空气、水体等环境参数能够进行采集和处理,为安全区的操作人员提供环境参数。

所述实施例用以例示性说明本发明,而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下,对所述实施例进行修改,因此本发明的权利保护范围,应如本发明的权利要求所列。

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