一种自主式探雷机器人系统的制作方法

本实用新型涉及一种自主式探雷机器人系统，属于机器人探雷技术领域。

背景技术：

地雷是一种杀伤性较大的爆炸性武器，战争的参战方一般均会使用大量的地雷，以此来削减敌方的军事力量。但是由于地雷的滥布滥用，导致交战国大片土地荒芜，人民流离失所，严重影响了经济建设和人民的生活，因此探雷技术就成为这些交战国迫切需要的技术。

申请号为201620688512.6的专利公开了一种适应多场地的自平衡扫雷车，其可以在多种场地中，完成各种情况下的扫雷工作，保障了相关人员扫雷工作的安全程度。但是该方案仍然存在以下问题：其仅仅公开了如果发现危险立刻停止，并发出报警，并未说明在探测到地雷后如何进行处置，因而无法根据扫雷情况实现快速拆雷。申请号为02100602.4的专利申请公开了一种地毯式快速扫雷车，该方案在探测到地雷后直接引爆，对扫雷车的破坏力非常大，直接导致扫雷车的寿命大大缩减。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种自主式探雷机器人系统，它可以有效解决现有技术中存在的问题，尤其是未说明在探测到地雷后如何进行处置，因而无法根据探雷情况实现快速拆雷以及在探测到地雷后直接引爆，对探雷车的破坏力非常大，直接导致探雷车的寿命大大缩减的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种自主式探雷机器人系统，包括车体和设于车体上的移动底盘系统、机械臂探测系统和喷涂系统，所述的移动底盘系统分别与机械臂探测系统和喷涂系统机械连接。

优选的，还包括设于移动底盘系统上的智能控制模块和定位导航模块；所述的移动底盘系统包括电池模块、动力系统和控制系统，机械臂探测系统包括机械臂和探测系统，机械臂和探测系统机械连接，智能控制模块分别与定位导航模块、电池模块、控制系统、机械臂和探测系统电连接；控制系统分别与电池模块和动力系统电连接，从而可以实现更加智能、准确、高效的对雷区雷点进行无损探测并标示，进一步为后期排雷提供安全、可靠的保证；另外还可以根据定位导航的数据进行合理的路径规划，从而进一步提高了探雷的效率和精确度。

所述的动力系统安装于移动底盘系统的后端，为整个系统提供动力源并做配重用，用以平衡整个探雷机器人的重量，提高了探雷机器人的稳定性。

本实用新型还包括设于车体前后两端的避障模块，所述的避障模块与智能控制模块连接，从而实现探雷车在探雷过程中进行自动避障，进一步提高了探雷效率。

优选的，还包括远程控制系统及设于移动底盘系统上的远程通讯模块，所述的远程通讯模块分别与远程控制系统和智能控制模块连接，从而方便操作人员从远距离观察和控制探雷机器人，探雷机器人通过远程通讯模块与远程控制系统进行数传和图传通信，操作人员可以从远程控制系统实时观察探雷机器人的工作状态、检测数据及多个相机拍摄的视频。

前述的自主式探雷机器人系统中，所述的定位导航模块包括：工业相机、里程计、陀螺仪和GPS全球定位系统，所述的里程计、陀螺仪和GPS全球定位系统分别与智能控制模块连接；工业相机分别与远程通讯模块和智能控制模块连接，工业相机用于采集探雷机器人的周围环境信息及探测系统周围的环境信息，里程计用于记录相对位移，和陀螺仪、GPS一起实现室外高精度位置和姿态控制，可以获得准确的地理位置信息及周围环境信息，从而更准确、合理的路径规划以及更准确的获取地雷的位置，便于进行标识、排查。

优选的，所述的工业相机包括3台，分别设于机械臂上及车体的前后两端，从而可以准确的获取探雷车周围的环境信息及探测系统前端的路面情况信息，便于后期更准确的排雷。

优选的，所述的智能控制模块采用一台或多台工控机，尤其是采用多台工控机，可以将各种控制算法分别运行在不同的工控机上，提高了运行效率和通讯速度，例如，多台工业相机的大量图片数据可以单独在一台工控机上处理；另外，不同的工控机可以运行不同的操作系统(如linux和windows)，以适应不同的设备驱动。

前述的自主式探雷机器人系统中，所述的避障模块由两个单线式激光雷达组成，采用两个激光雷达，分别安装在车体的前后两侧，实现对机器人四周环境的全覆盖扫描，使得探雷机器人可以获知前后左右附近所有的障碍，无论前进还是后退时都可以避障；同时降低了系统成本。避障模块可探测高于50cm的物体，如遇到障碍物，机器人会停下并寻路绕过。

上述系统中，所述的远程控制系统包括显示屏、人机交互模块和远程控制模块，所述的远程控制模块分别与显示屏、人机交互模块和远程通讯模块连接，从而便于操作人员可以从远程控制系统实时观察探雷机器人的工作状态、检测数据及多个相机拍摄的视频，也可以便于操作人员手动控制探雷机器人进行避障。

所述的人机交互模块可包括多个三轴工业手柄、按钮、旋钮、指示灯等，用户可以通过人机交互模块给移动底盘系统上的智能控制模块发送控制信息，还可以通过指示灯获得机器人系统的主要状态、错误信息等。

优选的，所述的远程控制系统还可采用背负式手提箱遥控器，从而可以降低系统成本，而且该背负式手提箱遥控器体积小，重量轻，便于携带，适合复杂地形的野外作业。

与现有技术相比，本实用新型通过利用移动底盘系统搭载机械臂探测系统和喷涂系统对雷区雷点进行无损探测并标示，可替代高强度高危险人工探测工作，从而为后期快速排雷提供安全、可靠的保证；而且本实用新型的探雷机器人进行地雷标识，寿命较长。另外，本实用新型还包括设于移动底盘系统上的智能控制模块和定位导航模块；所述的移动底盘系统包括电池模块、动力系统和控制系统，机械臂探测系统包括机械臂和探测系统，机械臂和探测系统机械连接，智能控制模块分别与定位导航模块、电池模块、控制系统、机械臂和探测系统电连接；控制系统分别与电池模块和动力系统电连接，从而可以实现更加智能、准确、高效的对雷区雷点进行无损探测并标示，进一步为后期排雷提供安全、可靠的保证；另外还可以根据定位导航的数据进行合理的路径规划，从而进一步提高了探雷的效率和精确度。本实用新型还包括远程控制系统及设于移动底盘系统上的远程通讯模块，所述的远程通讯模块分别与远程控制系统和智能控制模块连接，从而方便操作人员从远距离观察和控制探雷机器人，探雷机器人通过远程通讯模块与远程控制系统进行数传和图传通信，操作人员可以从远程控制系统实时观察探雷机器人的工作状态、检测数据及多个相机拍摄的视频。

附图说明

图1是本实用新型的机械结构主视图；

图2是机械臂探测系统的结构示意图；

图3是移动底盘系统的结构示意图；

图4本实用新型的电路连接框图；

图5是机械臂探测系统的一种实现方式的结构示意图；

图6是喷涂系统的一种实现方式的结构示意图；

图7是远程控制系统的结构示意图。

附图标记：1-移动底盘系统，2-机械臂探测系统，3-喷涂系统，4-智能控制模块，5-定位导航模块，6-电池模块，7-动力系统，8-控制系统，9-机械臂，10-探测系统，11-避障模块，12-远程控制系统，13-远程通讯模块，14-工业相机，15-里程计，16-陀螺仪，17-GPS 全球定位系统，18-显示屏，19-人机交互模块，20-远程控制模块，21-伸缩机构，22-摆臂机构，23-喷涂机构，24-三轴工业手柄，25-按钮，26-旋钮，27-指示灯，201-非金属臂， 202-金属机械臂。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型的实施例1：一种自主式探雷机器人系统，如图1～图4所示，包括车体和设于车体上的移动底盘系统1、机械臂探测系统2和喷涂系统3，所述的移动底盘系统1分别与机械臂探测系统2和喷涂系统3机械连接。还包括设于移动底盘系统1上的智能控制模块4和定位导航模块5；所述的移动底盘系统1包括电池模块6、动力系统7和控制系统 8，机械臂探测系统2包括机械臂9和探测系统10，机械臂9和探测系统10机械连接，智能控制模块4分别与定位导航模块5、电池模块6、控制系统8、机械臂9和探测系统10电连接；控制系统8分别与电池模块6和动力系统7电连接。还包括设于车体前后两端的避障模块11，所述的避障模块11与智能控制模块4连接。还包括远程控制系统12及设于移动底盘系统1上的远程通讯模块13，所述的远程通讯模块13分别与远程控制系统12和智能控制模块4连接。所述的定位导航模块5包括：工业相机14、里程计15、陀螺仪16和GPS 全球定位系统17，所述的里程计15、陀螺仪16和GPS全球定位系统17分别与智能控制模块4连接；工业相机14分别与远程通讯模块13和智能控制模块4连接。所述的工业相机 14包括3台，分别设于机械臂9上及车体的前后两端。所述的智能控制模块4采用一台或多台工控机。所述的避障模块11由两个单线式激光雷达组成。如图7所示，所述的远程控制系统12包括显示屏18、人机交互模块19和远程控制模块20，所述的远程控制模块20分别与显示屏18、人机交互模块19和远程通讯模块13连接。所述的远程控制系统12可采用背负式手提箱遥控器。

实施例2：一种自主式探雷机器人系统，包括车体和设于车体上的移动底盘系统1、机械臂探测系统2和喷涂系统3，所述的移动底盘系统1分别与机械臂探测系统2和喷涂系统 3机械连接。还包括设于移动底盘系统1上的智能控制模块4和定位导航模块5；所述的移动底盘系统1包括电池模块6、动力系统7和控制系统8，机械臂探测系统2包括机械臂9 和探测系统10，机械臂9和探测系统10机械连接，智能控制模块4分别与定位导航模块 5、电池模块6、控制系统8、机械臂9和探测系统10电连接；控制系统8分别与电池模块 6和动力系统7电连接。还包括远程控制系统12及设于移动底盘系统1上的远程通讯模块 13，所述的远程通讯模块13分别与远程控制系统12和智能控制模块4连接。所述的远程控制系统12包括显示屏18、人机交互模块19和远程控制模块20，所述的远程控制模块20分别与显示屏18、人机交互模块19和远程通讯模块13连接。

实施例3：一种自主式探雷机器人系统，包括车体和设于车体上的移动底盘系统1、机械臂探测系统2和喷涂系统3，所述的移动底盘系统1分别与机械臂探测系统2和喷涂系统3机械连接。还包括设于移动底盘系统1上的智能控制模块4和定位导航模块5；所述的移动底盘系统1包括电池模块6、动力系统7和控制系统8，机械臂探测系统2包括机械臂9 和探测系统10，机械臂9和探测系统10机械连接，智能控制模块4分别与定位导航模块 5、电池模块6、控制系统8、机械臂9和探测系统10电连接；控制系统8分别与电池模块 6和动力系统7电连接。还包括远程控制系统12及设于移动底盘系统1上的远程通讯模块 13，所述的远程通讯模块13分别与远程控制系统12和智能控制模块4连接。

实施例4：一种自主式探雷机器人系统，包括车体和设于车体上的移动底盘系统1、机械臂探测系统2和喷涂系统3，所述的移动底盘系统1分别与机械臂探测系统2和喷涂系统 3机械连接。还包括设于移动底盘系统1上的智能控制模块4和定位导航模块5；所述的移动底盘系统1包括电池模块6、动力系统7和控制系统8，机械臂探测系统2包括机械臂9 和探测系统10，机械臂9和探测系统10机械连接，智能控制模块4分别与定位导航模块 5、电池模块6、控制系统8、机械臂9和探测系统10电连接；控制系统8分别与电池模块 6和动力系统7电连接。还包括设于车体前后两端的避障模块11，所述的避障模块11与智能控制模块4连接。

实施例5：一种自主式探雷机器人系统，包括车体和设于车体上的移动底盘系统1、机械臂探测系统2和喷涂系统3，所述的移动底盘系统1分别与机械臂探测系统2和喷涂系统 3机械连接。还包括设于移动底盘系统1上的智能控制模块4和定位导航模块5；所述的移动底盘系统1包括电池模块6、动力系统7和控制系统8，机械臂探测系统2包括机械臂9 和探测系统10，机械臂9和探测系统10机械连接，智能控制模块4分别与定位导航模块 5、电池模块6、控制系统8、机械臂9和探测系统10电连接；控制系统8分别与电池模块 6和动力系统7电连接。

实施例6：一种自主式探雷机器人系统，包括车体和设于车体上的移动底盘系统1、机械臂探测系统2和喷涂系统3，所述的移动底盘系统1分别与机械臂探测系统2和喷涂系统 3机械连接。

本实用新型的一种实施例的工作原理：

智能控制模块4(可主要由一台或多台工控机组成)获取定位导航模块5(比如工业相机14、里程计15、陀螺仪16、GPS全球定位系统17等)的数据，进行路径规划和决策，并对移动底盘系统1、机械臂探测系统2和喷涂系统3进行控制，包括移动底盘系统1的移动路径、速度、方向，机械臂探测系统2的前伸与回收，喷涂系统3的伸缩、喷涂标示等。

具体的说，移动底盘系统1是机器人本体的支撑，带动机器人整体运动，包括动力系统7、控制系统8及电池模块6，控制系统8接收智能控制模块4的控制信号，控制动力系统7 为机器人整体提供动力前进进行探雷或停止(其中，所述的移动底盘系统1包括移动平台系统(可以为轮式移动平台(包括普通四轮和全向轮)、双履带移动平台或多履带移动平台等)，控制系统8安装于移动平台系统的上部，用于接收智能控制模块4的信息控制移动底盘系统1的移动平台系统前进或停止)，电池模块6给整个探雷机器人系统供电。具体实施时，可利用远程控制系统12上的远程控制模块20远程控制车体上的智能控制模块4或者近距离直接操作智能控制模块4，控制车体的移动底盘系统1移动至雷区附近，并根据GPS信号在地图上定位；通过GPS计算待探测区域的关键点在机器人坐标系中的坐标，并(可利用远程控制系统12)设定探测区域；智能控制模块4计算对待探测区域进行“Z”字形式探测路径自主规划；控制车体沿规划路径行进探雷(其中，机械臂探测系统2包括机械臂9和探测系统10，所述的探测系统10位于机械臂9的前端。如图5所示，具体实施时，所述的机械臂9可采用金属机械臂202与非金属臂201的组合臂，所述的非金属臂201的一端连接探测系统10，另一端连接金属机械臂202；所述的金属机械臂202可采用多关节机械臂、双关节机械臂、连杆机构或金属框架式机械臂等。控制系统8控制车体沿规划路径行进并控制机械臂9带动探测系统10进行地雷探测。探测时，机械臂9前伸，带动探测系统10将探测系统10置于探测区域，探测结束后机械臂9向后收回，带动探测系统10回到移动平台系统上，完成探测。具体实施时，所述的机械臂9可采用电机、减速器、链条、齿轮齿条传动组合，从而带动机械臂9前后往复移动，实现机械臂9的回收和探测工作)，同时可通过远程通讯模块13回传探测数据及视频信息给远程控制系统12(所述的远程控制系统12可以是一台背负式手提箱遥控器，方便操作人员从远距离观察和控制机器人，机器人通过远程通讯模块13与背负式手提箱遥控器进行数传和图传通信，操作人员可以从背负式手提箱遥控器上自带的显示屏18上实时观察机器人的工作状态、检测数据及多个相机拍摄的视频)；当机械臂探测系统2探测到地雷后，机械臂9收回，智能控制模块4记录地雷的位置，并控制喷涂系统3对地雷点进行喷涂标示(其中，如图6所示，喷涂系统3可包括伸缩机构21、摆臂机构22和喷涂机构23。当机机械臂9探测到地雷后，机械臂探测系统2收回，喷涂机构 23由伸缩机构21和摆臂机构22带动，运行到地雷上方，然后通过喷头对地雷及周边区域进行喷涂标示。具体实施时，所述的伸缩机构21和摆臂机构22可采用电动推杆来实现。或者所述的伸缩机构21还可以通过以下方式实现，包括：A电机、齿条和喷头臂，所述A电机上设有A齿轮，A齿轮与齿条连接，齿条与喷头臂连接，喷头臂连接喷头。A电机驱动齿轮齿条机构带动喷头臂并沿导轨运行从而达到喷头向前或向后移动的效果所述的摆臂机构22还可以通过以下方式实现：包括：B电机和弧形齿条，所述B电机上设有B齿轮，B齿轮与弧形齿条连接，弧形齿条与喷头臂连接。采用B电机驱动齿轮与弧形齿条实现喷头臂的前后摆动，从而达到喷涂系统3扇形区域喷涂的效果。所述的喷涂机构23可通过以下方式实现，如包括：空压机以及喷漆泵和/或涂料罐，所述的空压机分别与喷漆泵、涂料罐连接，喷漆泵、涂料罐均与喷头连接。或者所述的喷涂机构23还可通过以下方式实现，如包括：水泵和液体罐，所述的水泵分别与液体罐和喷头连接；水泵从液体罐中吸出有色液体(如红色钢笔墨水)或粉末作为喷涂物料，由喷头喷出进行地雷标示)；对地雷点标示后，车体按照规划路径继续探测工作直至探测完整个待探测区域，或者对地雷点标示后，车体返回原点，待排雷后继续规划探测。

在探雷过程中，如果避障模块11发现障碍物，则车体停下并试图绕过，如障碍无法绕过则可切换成远程遥控模式由操作人员利用远程控制系统12上的人机交互模块19手动遥控绕过障碍。