本发明涉及救援机器人的相关技术领域，具体而言，涉及一种基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人。
背景技术
大自然引起的地震、洪水、塌方等引起的灾害事故，不仅对经济社会发展和人们生命财产安全带来严重影响，同时也对社会稳定造成了重大影响。加强对突发事件的应急管理，做好应急救援工作，对于经济发展及社会稳定具有重要意义。在此类灾难事故发生后，现场环境往往较为恶劣，使得救援人员很难第一时间进入事故现场进行搜救，容易使得搜救人员丧失黄金救援时间，增加事故的危害性，如何及时有效的了解事故现场，确定被困者位置，对于确定搜救方案、开展救援工作至关重要，因此救援人员尚未进入现场时，需要借助一些设备来对于事故现场进行探测，近年来，伴随着技术的发展，由于飞行器不受起飞着陆场地的限制，能垂直起降、空中悬停，能向任何一个方向灵活飞行等特点，使其被广泛应用于搜索探测领域，相应产品及技术大量涌现，采用上述技术的飞行器进入灾难现场进行作业，能够及时勘探到灾难现场的环境并及时传回到救援人员手中，不过在人类无法进入工作的情况下，现有的救援飞行器无法帮助携带救援物资，在发现待救人员的第一时间不能为待救人员提供救援物资，仍容易失去黄金救援时间。
技术实现要素：
本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人，便于控制，生存能力较强，不仅可以对灾难现场环境进行勘探，还能够在救援人员无法进入灾难现场进行救援工作的情况下，为待救人员提供紧急救援物资，有效延长了黄金救援时间。
发明人对现有的灾难现场的救援设备的问题进行研究后发现，现有的大部分灾难现场的救援设备仅仅实现对现场环境进行勘探的任务，虽然为救援人员的救援工作提供了依据，但是不能在发现待救人员的第一时间，采取一定的措施，像是在救援人员无法进入的灾难环境中为待救人员提供救援物资，容易错失最佳的黄金救援时间，因此完成了本发明。
有鉴于此，本发明提出了一种新的基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人，包括八旋翼机身，所述八旋翼机身上均匀设置有多个螺旋桨，所述八旋翼机身内部设置有机载电控箱，所述基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人包括：机壳，设置在所述八旋翼机身的外表面，所述机壳顶部的中间位置凸起，所述机壳的顶部凸起处设置有环形太阳能电池板，所述环形太阳能电池板连接于所述八旋翼飞行器的供能装置，所述供能装置包括可充电池，所述机壳的底部设置有两个安装舱；保护罩，所述保护罩围绕所述螺旋桨的上下两面均匀设置在所述机壳周围；两条七轴机械手臂，分别设置在所述机壳底部的两个安装舱内，每个所述七轴机械手臂上均设置有第一通讯装置，所述第一通讯装置连接于所述机载电控箱；支撑盘，所述支撑盘环绕所述七轴机械手臂设置在所述机壳的底部；控制装置，包括控制箱、控制手臂、头盔和天线，所述控制箱底板的内壁上设置有可折叠支撑板，所述控制手臂设置在所述支撑板的两端，所述控制手臂包括两条七轴手动机械臂，每条所述七轴手动机械臂的每个关节处设置有角度传感器，用于实时测量各个关节的角度，所述天线设置在所述控制箱的外侧壁上，所述头盔上设置有脑电波采集装置和第二通讯装置，用于根据采集到的脑电波信息远程控制所述八旋翼机身的移动。
在该技术方案中，机壳设置在八旋翼机身的外表面，增强了八旋翼机身的防撞性能，机壳顶部设置的环形太阳能电池板连接于供能装置，能够利用新能源为供能装置供给电源，便于增加续航能力；螺旋桨上下设置有保护罩，防止了异物靠近螺旋桨对螺旋桨造成的损坏及异物自身的损伤；两条七轴机械手臂分别设置在机壳底部的两个安装舱内，使得七轴机械手臂能够在不使用的时候缩入安装舱内，减少飞行器受到的阻力，便于飞行器的快速移动，其中该七轴机械手臂可以是七轴之外的任一多轴机械手臂，不仅限于七轴机械手臂；环绕设置在机壳底部的支撑盘是一种具有弹性的支架，提供缓冲，能够有效降低飞行器降落时八旋翼机身本身受到的冲力；控制箱内的头盔上设置有脑电波采集装置和第二通讯装置，使得救援人员能够通过脑电波采集装置采集到的脑电波控制飞行器在灾难现场移动及勘探，控制箱内部设置的控制手臂包括两条七轴手动机械臂，每条七轴手动机械臂的关节处设置的角度传感器，实时将检测到的角度变化通过控制箱内的天线传输到七轴机械手臂，以便通过控制手臂来控制七轴机械手臂进行救援物资的供给，其中该七轴手动机械臂可以是七轴之外的任一多轴手动机械臂，不仅限于七轴手动机械臂。
在上述技术方案中，优选地，还包括：led灯，设置在所述机壳的底部，连接于所述供能装置和所述机载电控箱；同步摄像头，通过云台设置在两条所述七轴机械手臂之间靠前的位置，所述同步摄像头连接于所述第一通讯装置；多个传感器，均匀设置在所述机壳的侧边，每个所述传感器均连接于所述机载电控箱；辅助降落装置，包括降落伞伞舱、伞舱盖和降落伞，所述降落伞伞舱设置在所述环形太阳能电池板的中间位置，所述降落伞伞舱内设置有弹射橡筋，所述降落伞设置在所述弹射橡筋和所述伞舱盖之间，所述伞舱盖与所述降落伞伞舱的卡口处设置有电子卡扣，所述电子卡扣连接于所述传感器；电量自检装置，设置在所述八旋翼机身内部，所述电量自检装置包括电池电量检测器，所述电池电量检测器的输入口连接于所述供能装置；备用动力装置，包括油箱、汽油发动机和发电机，所述油箱设置在所述机壳的底部，所述汽油发动机和所述发电机均设置在所述八旋翼机身的内部，所述油箱的输出端连接于所述汽油发电机的输入端，所述汽油发电机的输出端连接于所述电量自检装置和所述发电机，所述发电机连接于所述八旋翼机身的动力装置，所述动力装置包括电动机和驱动器；语音装置，包括第一麦克风和第一扩音器，所述第一麦克风设置在所述同步摄像头的旁边，所述第一扩音器设置在所述同步摄像头的前方，所述语音装置连接于所述第一通讯装置。
在该技术方案中，设置在机壳底部的led灯是一种高强度的led灯，能够在夜间或缺少光照的救援环境下提供照明；同步摄像头通过云台仿造人体结构的构造设置在两条七轴机械手臂之间靠前的位置，使得该同步摄像头能够模仿人眼的观看方式进行实时摄像，便于救援人员根据同步摄像头拍摄的图像进行远程操作；机壳的周围边缘位置均匀设置有传感器，该传感器包括激光传感器和超声波传感器，能够实时快速的获取八旋翼机身周围的障碍物信息，通过连接机载电控箱有效规避障碍物；连接于传感器的辅助装置包括降落伞伞舱、伞舱盖和降落伞，使得能够在传感器检测到八旋翼机身本身发生意外坠落时，打开电子卡扣，将降落伞通过弹射橡筋弹出，强制停止全部螺旋桨，以辅助八旋翼机身降落，有效降低八旋翼机身意外坠落时受到的损伤，其中强制停止全部螺旋桨可以是切断螺旋桨与供能装置的电连接；备用动力装置连接于设置在八旋翼机身内部的电量自检装置和供能装置，能够在检测到供能装置供能不足时，控制备用动力装置提供动力以便飞行器紧急降落；语音装置设置在八旋翼机身的底部，包括第一麦克风和第一扩音器，能够通过第一通讯装置与待救人员进行交互。
在上述技术方案中，优选地，所述控制箱内还设置有遥控手柄、第二麦克风、第二扩音器、显示屏、控制板卡、散热风扇和蓄电池，所述显示屏设置在所述控制箱的开合盖的内壁上，所述第二扩音器设置在所述控制箱内侧盖的内壁上，所述遥控手柄、所述第二麦克风和所述蓄电池均设置在所述控制箱的底板内壁上连接于所述控制卡板，所述控制板卡上设置有第三通讯装置和模数转换模块，所述模数转换模块的输入口连接于所述控制手臂，所述模数转换模块的输出口连接于所述第三通讯装置，所述散热风扇设置在所述控制箱内侧盖的一侧。
在该技术方案中，控制箱内的遥控手柄使得救援人员能够通过遥控手柄直接操纵八旋翼机身的运动；第二麦克风和第二扩音器能够通过设置有第三通讯装置的控制板卡与语音装置进行交互，便于救援人员对待救人员施救；显示屏能够通过控制卡板连接于机壳底部的同步摄像头，将灾难现场的环境显示出来，方便计划营救路线；散热风扇便于维持控制箱内的工作温度，防止控制箱内的温度过高，造成不必要的损失。
在上述技术方案中，优选地，所述第一通讯装置和第二通讯装置均包括第一无线模块和第一sim卡，其中所述第一无线模块采用2.4ghz无线技术和5.8ghz无线技术，所述2.4ghz无线技术用于控制信号传输，所述5.8ghz无线技术用于进行图像传输，所述第一sim卡包括4gsim卡和5gsim卡。
在上述技术方案中，优选地，所述第三通讯装置包括第二无线模块和第二sim卡，其中所述第二无线模块采用2.4ghz无线技术和5.8ghz无线技术，所述2.4ghz无线技术用于控制信号传输，所述5.8ghz无线技术用于进行图像传输，所述第二sim卡包括4gsim卡和5gsim卡。
在该技术方案中，采用第一无线模块、第二无线模块和4gsim卡，使得能够在一定范围内控制八旋翼机身的移动及七轴机械手臂的救援动作；采用5gsim卡，使得能够在较广范围内尽可能没有卡顿的控制八旋翼机身的移动及七轴机械手臂的救援动作，防止出现操作指令接收故障引起的不必要的损失。
在上述技术方案中，优选地，还包括警报器，所述警报器连接于所述电量自检装置，用于在电量过低时发出警报。
在该技术方案中，警报器根据电量自检装置检测到的电量信息实时提醒救援人员注意，便于及时发现电量不足的问题。
在上述技术方案中，优选地，每条所述七轴机械手臂和所述七轴手动机械臂的一端均设置有机械爪，所述机械爪包括三根机械手指的机械爪。
在该技术方案中，三根手指的机械爪重量轻、体积小，动作灵活，稳定性好，便于实现低负载机械手的功能。
通过以上技术方案，在利用八旋翼机身完成灾难现场环境的勘探的同时，提供了一种设置有两条七轴机械手臂的飞行器，通过设置在控制箱内的控制手臂控制七轴机械手臂动作，通过遥控器和头盔控制八旋翼机身的移动，进行实地勘探的同时，实现将救援物资传递到救援人员无法进入的灾难环境中供待救人员使用的目的，还能够通过设置在飞行器上的语音装置和同步摄像头与设置在控制箱内的第二扩音器、第二麦克风和显示屏的无线连接，实现救援人员与待救人员的即时交互的目的，有利于救援人员实施救援。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人的结构示意图；
图2示出了根据图1示出的多功能救援机器人的侧俯视结构示意图；
图3示出了根据图1示出的多功能救援机器人的侧面结构示意图；
图4示出了根据图1示出的多功能救援机器人的正俯视结构示意图；
图5示出了根据图1示出的多功能救援机器人的仰视结构示意图；
图6示出了根据图1示出的多功能救援机器人打开辅助降落装置的结构示意图；
图7示出了根据本发明的实施例的控制箱的侧俯视结构示意图；
图8示出了根据本发明的实施例的控制箱的背面结构示意图；
图9示出了根据本发明的实施例的控制箱的侧面透视结构示意图；
图10示出了根据本发明的实施例的控制箱的背面透视结构示意图；
图11示出了根据本发明的实施例的头盔的侧面结构示意图；
图12示出了根据本发明的实施例的头盔的俯视结构示意图；
图13示出了根据本发明的实施例的头盔的侧俯视结构示意图；
图14示出了根据本发明的实施例的机载电控箱的工作流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
以下结合图1至图14对本发明的实施例进行进一步的说明。
如图1至图14所示，一种基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人，包括八旋翼机身，所述八旋翼机身上均匀设置有多个螺旋桨101，在该技术方案中，八旋翼机身上设置的螺旋桨101为八个，均匀设置在八旋翼机身的周身；所述八旋翼机身内部设置有机载电控箱102，所述基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人包括：机壳103，设置在所述八旋翼机身的外表面，所述机壳103顶部的中间位置凸起，所述机壳103的顶部凸起处设置有环形太阳能电池板104，所述环形太阳能电池板104连接于所述八旋翼飞行器的供能装置105，所述供能装置105包括可充电池，所述机壳103的底部设置有两个安装舱；保护罩106，所述保护罩106围绕所述螺旋桨101的上下两面均匀设置在所述机壳103周围；两条七轴机械手臂107，分别设置在所述机壳103底部的两个安装舱内，每个所述七轴机械手臂107上均设置有第一通讯装置（图中未示出），所述第一通讯装置连接于所述机载电控箱102；支撑盘108，所述支撑盘108环绕所述七轴机械手臂107设置在所述机壳103的底部；控制装置，包括控制箱109、控制手臂、头盔110和天线111，所述控制箱109底板的内壁上设置有可折叠支撑板112，所述控制手臂设置在所述支撑板112的两端，所述控制手臂包括两条七轴手动机械臂113，每条所述七轴手动机械臂113的每个关节处设置有角度传感器120（图中未示出），用于实时测量各个关节的角度，所述天线111设置在所述控制箱109的外侧壁上，所述头盔110上设置有脑电波采集装置114和第二通讯装置115，用于根据采集到的脑电波信息远程控制所述八旋翼机身的移动。
进一步如图11至图13所示，头盔110上设置的脑电波采集装置114包括脑电波传感器120、放大器和信号处理器，脑电波传感器120均匀设置在头盔110两侧，放大器的输入端连接于所述脑电波传感器120的输出端，放大器的输出端连接于信号处理器的输入端，信号处理器的输出端连接于第二通讯装置115，能够将检测到脑电波处理为计算机语言，通过第二通讯装置115传输，从而实现对八旋翼机身的控制，头盔110的侧面还通过转轴116设置有透明显示屏117，该透明显示屏117连接于第二通讯装置115，便于救援人员实时监控操作结果。
进一步如图14所示，八旋翼机身内部设置的机载电控箱102包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁传感器120、gps、声纳高度计、转速计和微型计算机，用来获取八旋翼机身飞行所需的姿态、速度、位置等信息；三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁传感器120和gps可以通过小波变换，即将检测到的空间信息转换为计算机能够直接读出数据，将自身检测到的故障监测信息传输到微型计算机，从而判断飞行器自身是否发生意外故障；微型计算机与三轴陀螺仪和三轴加速度计组成捷联惯导系统，能够根据采集到的八旋翼机身周围的环境信息进行3d建模及路线预测，实现飞行器的正常飞行和障碍物的迅速规避。
在上述技术方案中，优选地，还包括：led灯118，设置在所述机壳103的底部，连接于所述供能装置105和所述机载电控箱102；同步摄像头119，通过云台设置在两条所述七轴机械手臂107之间靠前的位置，所述同步摄像头119连接于所述第一通讯装置；多个传感器120，均匀设置在所述机壳103的侧边，每个所述传感器120均连接于所述机载电控箱102；辅助降落装置121，包括降落伞伞舱、伞舱盖和降落伞，所述降落伞伞舱设置在所述环形太阳能电池板104的中间位置，所述降落伞伞舱内设置有弹射橡筋，所述降落伞设置在所述弹射橡筋和所述伞舱盖之间，所述伞舱盖与所述降落伞伞舱的卡口处设置有电子卡扣，所述电子卡扣连接于所述传感器120；电量自检装置（图中未示出），设置在所述八旋翼机身内部，所述电量自检装置包括电池电量检测器，所述电池电量检测器的输入口连接于所述供能装置105；备用动力装置122，包括油箱、汽油发动机和发电机，所述油箱设置在所述机壳103的底部，所述汽油发动机和所述发电机均设置在所述八旋翼机身的内部，所述油箱的输出端连接于所述汽油发电机的输入端，所述汽油发电机的输出端连接于所述电量自检装置和所述发电机，所述发电机连接于所述八旋翼机身的动力装置，所述动力装置包括电动机和驱动器；语音装置，包括第一麦克风123和第一扩音器124，所述第一麦克风123设置在所述同步摄像头119的旁边，所述第一扩音器124设置在所述同步摄像头119的前方，所述语音装置连接于所述第一通讯装置。
在该技术方案中，电量自检装置可以是带有转换开关的电池电量检测器，当电池电量检测器检测到供能装置105无法依靠可充电池和环形太阳能电池板104供能时，开启备用动力装置122，实现油电混合动力，使得飞行器能够通过油箱供能，实现紧急迫降，减小飞行器从高空坠落可能导致的破损。
进一步如图9和图10所示，所述控制箱109内还设置有遥控手柄125、第二麦克风126、第二扩音器127、显示屏128、控制板卡129、散热风扇130和蓄电池131，所述显示屏128设置在所述控制箱109的开合盖132的内壁上，所述第二扩音器127设置在所述控制箱109内侧盖的内壁上，所述遥控手柄125、所述第二麦克风126和所述蓄电池131均设置在所述控制箱109的底板内壁上连接于所述控制卡板，所述控制板卡129上设置有第三通讯装置和模数转换模块，所述模数转换模块的输入口连接于所述控制手臂，所述模数转换模块的输出口连接于所述第三通讯装置，所述散热风扇130设置在所述控制箱109内侧盖的一侧。
在该技术方案中，蓄电池131为遥控手柄125、第二麦克风126、第二扩音器127、显示屏128、控制板卡129和散热风扇130的运行提供电能，其中，设置在同步摄像头119旁边的语音装置可以通过设置的滤波器去除自身螺旋桨101旋转产生的噪音，便于听清受困于危险环境下的待救人员的讲话声音。
在上述技术方案中，优选地，所述第一通讯装置和第二通讯装置115均包括第一无线模块和第一sim卡，其中所述第一无线模块采用2.4ghz无线技术和5.8ghz无线技术，所述2.4ghz无线技术用于控制信号传输，所述5.8ghz无线技术用于进行图像传输，所述第一sim卡包括4gsim卡和5gsim卡。
在上述技术方案中，优选地，所述第三通讯装置包括第二无线模块和第二sim卡，其中所述第二无线模块采用2.4ghz无线技术和5.8ghz无线技术，所述2.4ghz无线技术用于控制信号传输，所述5.8ghz无线技术用于进行图像传输，所述第二sim卡包括4gsim卡和5gsim卡。
在该技术方案中，第一通讯装置、第二通讯装置115和第三通讯装置能够实现近距离与超远距离的控制指令的传输，提高了飞行器的可操作性。
在上述技术方案中，优选地，还包括警报器（图中未示出），所述警报器连接于所述电量自检装置，用于在电量过低时发出警报。
在该技术方案中，警报器连接于电量自检装置，能够在检测到供能装置105的电量低于百分之二十以下的情况下发出警告，提醒救援人员进行电量补充，或者在可行范围内使用。
在上述技术方案中，优选地，每条所述七轴机械手臂107和所述七轴手动机械臂113的一端均设置有机械爪133，所述机械爪133包括三根机械手指的机械爪133。
在该技术方案中，该机械爪133包括电机、联轴器、螺杆、滑块、手爪壳体、探针、信号传感器120、三个连杆、三个手指、三个固定轴和三个开关传感器120，能够根据信号传感器120接收到的信息，在电机和联轴器的驱动下实现抓取任务。
在实际的应用过程中，在遇到救援人员无法进入灾难现场进行救援的情况下，救援人员可以通过遥控器控制携带一定量救援物资的八旋翼机身飞入灾难现场进行实地勘探，也可以选在将头盔戴在头上，通过将脑电波采集装置采集到的脑电波信息借助于第二通讯装置传输给八旋翼机身，来控制携带一定量救援物资的八旋翼机身进入灾难现场进行勘探；当飞行器发现灾难现场存在待救人员，该种情况下，若只有一名救援人员在操作飞行器，则可以选择使用头盔来控制飞行器的移动，空出双手通过控制手臂控制八旋翼机身上的七轴机械手臂，结合飞行器的移动，将救援物资送到待救人员手中，若有两名或两名以上的救援人在操作飞行器，还可以通过遥控器控制飞行器的移动，另一救援人员通过控制手臂控制八旋翼机身上的七轴机械手臂，两人配合，将救援物资送到待救人员手中，在飞行器将救援物资送到待救人员手中时，救援人员可以通过第二麦克风、第二扩音器和语音装置与待救人员进行语音交互，可以是一些救援计划，也可以是一些紧急的自救措施，以便增强待救人员的体力和求生欲望，延长黄金救援时间。
在上述实施例飞行器进行救援物资供给的同时，多个传感器和机载电控箱内的三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁传感器、gps、声纳高度计、转速计和微型计算机实时维持飞行器的正常运行和自身故障检测，若检测到飞行器出现故障时，控制辅助降落装置打开降落伞，辅助飞行器安全降落；电量自检装置实时对供能装置进行检测，若检测到功能装置供能不足时，可以紧急切换至备用动力装置进行油箱供能，辅助飞行器进行紧急迫降，最大限度的降低飞行器受到的损伤。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明的技术方案提出了一种新的基于八旋翼飞行器的多功能救援机器人，该飞行器的底部设置有两条七轴机械手臂，通过设置在控制箱内的控制手臂控制七轴机械手臂动作，通过遥控器和头盔控制八旋翼机身的移动，进行实地勘探的同时，实现将救援物资传递到救援人员无法进入的灾难环境中供待救人员使用的目的，还能够通过设置在飞行器上的语音装置和同步摄像头与设置在控制箱内的第二扩音器、第二麦克风和显示屏的无线连接，实现救援人员与待救人员的即时交互的目的，有利于救援人员实施救援，且飞行器的八旋翼机身外表面设置的机壳有效提高了该飞行器的生存能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。