一种水陆两栖全地形救援智能机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水陆两栖全地形救援智能机器人，包括车身和行走机构，车身的上盖上方分别安装有机械臂机构、避障机构和环境测试机构，车身的底座上分别安装有履带行走机构和水上行走机构，底座内部安装有控制系统。本实用新型采用履带式的陆地移动方式和螺旋桨的水中移动方式，且考虑了自身的水下密封问题；机器人上设有机械臂，用于搬运障碍物和对伤员进行救助；通过避障机构对障碍物进行有效的避障；通过环境测试机构对周围环境进行有效的检测；利用kinect视觉传感器和激光扫描仪进行地图构建与导航。本实用新型机器人环境适应能力强，可在多种环境下进行移动，操作简单，实施有效。
【专利说明】一种水陆两栖全地形救援智能机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机器人，特别提供一种水陆两栖全地形救援智能机器人。
【背景技术】
[0002]中国是一个矿难事故多发的国家，且中国矿井具有地质差、高瓦斯的突出特点，这给煤矿生产和救援带来很多隐患。当灾难或事故发生后，巷道的瓦斯和一氧化碳浓度高，温度高，烟尘较大，能见度较低，现场环境复杂恶劣，充满未知和不确定性的因素，严重威胁搜救人员的生命安全，给搜救工作的部署和实施带来严峻考验；因此，使用机器人救援是一条快速有效的途径。
[0003]现有的机器人避障能力和救援能力有限，通行能力差，不能适应各种路况要求，精确性不足，不能很好的对救援环境进行测试，因此，有必要设计一种可以满足要求的智能机器人。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种水陆两栖全地形救援智能机器人，具有探测功能，能够根据灾情实际情况进行移动，可有效解决上述问题。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种水陆两栖全地形救援智能机器人，包括车身和行走机构，车身的上盖I上方分别安装有机械臂机构、避障机构和环境测试机构，车身的底座2上分别安装有履带行走 机构和水上行走机构，底座2内部安装有控制系统。
[0006]优选的，所述履带行走机构包括:行走电机21、第一减速齿轮22、驱动轮轴23、驱动轮24、支撑轮25、导向轮26、履带27、导向轴28、弹簧29，其中，行走电机21、第一减速齿轮22和驱动轮轴23设于底座2内部，驱动轮24、支撑轮25、导向轮26、履带27、导向轴28和弹簧29设于底座2左右两侧，行走电机21分别通过依次连接的第一减速齿轮22和驱动轮轴23驱动驱动轮24，履带缠绕在驱动轮24、支撑轮25和导向轮26上，导向轮26上连接有导向轴28，支撑轮25上连接有弹簧29。
[0007]优选的，所述水上行走机构包括:螺旋电机31、第二减速齿轮32、螺旋桨轴33、螺旋桨34，其中，螺旋电机31、第二减速齿轮32和螺旋桨轴33设于底座2内部，螺旋桨34设于底座2后方，螺旋电机31分别通过依次连接的第二减速齿轮32和螺旋桨轴33驱动螺旋桨34。
[0008]优选的，所述驱动轮轴23和螺旋桨轴33上还设有密封结构30。
[0009]优选的，所述机械臂机构包括:下底盘3、第一舵机4、上底盘5、第二舵机6、大臂
7、第三舵机8、小臂9、第四舵机10、手腕11、第五舵机12、手抓13，其中，下底盘3固定在上盖I上，第一舵机4固定在下底盘3上带动上底盘5转动，第二舵机6固定在上底盘5上带动大臂7摆动，第三舵机8固定在大臂7上带动小臂9摆动，第四舵机10固定在小臂9上带动手1:? 11摆动，手抓13固定在手1? 11上，弟五航机12固定在手抓13上驱动手抓13完成抓取。[0010]优选的，所述避障机构包括:声纳传感器14、激光传感器15、红外线传感器16，其中，红外线传感器16设于上盖I前端，声纳传感器14分别设于上盖I前端和左右两端，激光传感器15分别设于上盖I前端和左右两端。这种布置方式可以避免连续转动车体来检测障碍物，避免不必要的转动，减少了避障所需的时间。
[0011]优选的，所述环境测试机构包括:温湿度传感器17、灰尘传感器18、瓦斯传感器19、kinect视觉传感器20。
[0012]优选的，所述控制系统采用单片机作为控制器。
[0013]本实用新型具有以下有益的效果:
[0014]本实用新型机器人采用履带式的陆地移动方式和螺旋桨的水中移动方式，且考虑了自身的水下密封问题；机器人上设有机械臂，在其运行过程中遇到障碍物时可以进行有效的搬运，或是在遇到伤员的时候可以进行一定程度的救助；通过避障机构对障碍物进行有效的避障，配有声纳传感器，检测周围路况与障碍物，配有激光传感器，测量障碍物的距离，用单片机控制来进行避障运算；通过环境测试机构对周围环境进行有效的检测，判断人是否合适进入救援，配有瓦斯传感器，用于测量环境中的瓦斯浓度；配有温湿度传感器，用于测量环境中的温湿度；配有灰尘传感器，用于测量环境中的灰尘浓度，利用kinect视觉传感器和激光扫描仪进行地图构建与导航。本实用新型机器人环境适应能力强，可在多种环境下进行移动，操作简单，实施有效。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的总体结构示意图；
[0016]图2是本实用新型的俯视图；
[0017]图3是本实用新型A-A剖视图。
[0018]图中:1、上盖；2、底座；3、下底盘；4、第一舵机；5、上底盘；6、第二舵机；7、大臂；
8、第三舵机；9、小臂；10、第四舵机；11、手腕；12、第五舵机；13、手抓；14、声纳传感器；15、激光传感器；16、红外线传感器；17、温湿度传感器；18灰尘传感器；19、瓦斯传感器；20、kinect视觉传感器；21、行走电机；22、第一减速齿轮；23、驱动轮轴；24、驱动轮；25、支撑轮；26、导向轮；27、履带；28、导向轴；29、弹簧；30、密封结构；31、螺旋电机；32、第二减速齿轮；33、螺旋桨轴；34、螺旋桨。
【具体实施方式】
[0019]如图1-3所示，车身的底座2上安装有履带行走机构，包括:行走电机21、第一减速齿轮22、驱动轮轴23、驱动轮24、支撑轮25、导向轮26、履带27、导向轴28、弹簧29，其中，行走电机21带动第一减速齿轮22转动，第一减速齿轮22通过驱动轮轴23的联接使得外部的驱动轮24 —起转动，驱动轮24带动履带27行走，每一侧边的履带27都有3个支撑轮25，且每个支撑轮25都有一个弹簧29作为支撑，每一侧的履带27还有一个导向轮26，可以旋转导向轴28来调整履带27正常行走时的松紧度。
[0020]车身的底座2上安装有水上行走机构，包括:螺旋电机31、第二减速齿轮32、螺旋桨轴33、螺旋桨34，其中，螺旋电机31带动第二减速齿轮32转动，第二减速齿轮32通过螺旋桨轴33的联接使得外部的螺旋桨34转动，使其可以在浅水下进行行走。[0021]考虑其在水下的密封性，在螺旋桨轴33和驱动轮轴23都用到密封结构30。
[0022]车身的上盖I上方安装有机械臂机构，包括:下底盘3、第一舵机4、上底盘5、第二舵机6、大臂7、第三舵机8、小臂9、第四舵机10、手腕11、第五舵机12、手抓13，其中，下底盘3固定在上盖I上，第一舵机4固定在下底盘3上带动上底盘5转动，第二舵机6固定在上底盘5上带动大臂7摆动，第三舵机8固定在大臂7上带动小臂9摆动，第四舵机10固定在小臂9上带动手1? 11摆动，手抓13固定在手1? 11上，弟五航机12固定在手抓13上驱动手抓13完成抓取。
[0023]车身的上盖I上方安装有避障机构，包括:声纳传感器14、激光传感器15、红外线传感器16，其中，上盖I前端设有三个声纳传感器14、一个红外线传感器16和一个激光传感器15,上盖I左右两端各设有两个声纳传感器14和一个激光传感器15。
[0024]车身的上盖I上方安装有环境测试机构，包括:温湿度传感器17、灰尘传感器18、瓦斯传感器19、kinect视觉传感器20，其中，温湿度传感器17、灰尘传感器18、瓦斯传感器19、kinect视觉传感器20均设于上盖I上,且kinect视觉传感器20位于上盖I前方。[0025]底座2内部安装有控制系统，控制系统采用单片机作为控制器。
[0026]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水陆两栖全地形救援智能机器人，包括车身和行走机构，其特征在于，所述车身的上盖(I)上方分别安装有机械臂机构、避障机构和环境测试机构，车身的底座(2)上分别安装有履带行走机构和水上行走机构，底座(2)内部安装有控制系统。
2.按照权利要求1所述的一种水陆两栖全地形救援智能机器人，其特征在于，所述履带行走机构包括:行走电机(21)、第一减速齿轮(22)、驱动轮轴(23)、驱动轮(24)、支撑轮(25)、导向轮(26)、履带(27)、导向轴(28)、弹簧(29)，其中，行走电机(21)、第一减速齿轮(22)和驱动轮轴(23)设于底座(2)内部，驱动轮(24)、支撑轮(25)、导向轮(26)、履带(27 )、导向轴(28 )和弹簧(29 )设于底座(2 )左右两侧，行走电机(21)分别通过依次连接的第一减速齿轮(22)和驱动轮轴(23)驱动驱动轮(24)，履带缠绕在驱动轮(24)、支撑轮(25)和导向轮(26 )上，导向轮(26 )上连接有导向轴(28 )，支撑轮(25 )上连接有弹簧(29 )。
3.按照权利要求2所述的一种水陆两栖全地形救援智能机器人，其特征在于，所述水上行走机构包括:螺旋电机(31)、第二减速齿轮(32 )、螺旋桨轴(33 )、螺旋桨(34)，其中，螺旋电机(31)、第二减速齿轮(32 )和螺旋桨轴(33 )设于底座(2 )内部，螺旋桨(34 )设于底座(2)后方，螺旋电机(31)分别通过依次连接的第二减速齿轮(32)和螺旋桨轴(33)驱动螺旋桨(34)。
4.按照权利要求3所述的一种水陆两栖全地形救援智能机器人，其特征在于，所述驱动轮轴(23 )和螺旋桨轴(33 )上还设有密封结构(30 )。
5.按照权利要求4所述的一种水陆两栖全地形救援智能机器人，其特征在于，所述机械臂机构包括:下底盘(3 )、第一舵机(4)、上底盘(5 )、第二舵机(6 )、大臂(7 )、第三舵机(8)、小臂(9)、第四舵机(10)、手腕(11)、第五舵机(12)、手抓(13)，其中，下底盘(3)固定在上盖(I)上，第一舵机(4)固定在下底盘(3)上带动上底盘(5)转动，第二舵机(6)固定在上底盘(5 )上带动大臂(7 )摆动，第三舵机(8 )固定在大臂(7 )上带动小臂(9 )摆动，第四舵机(10)固定在小臂(9)上带动手腕(11)摆动，手抓(13)固定在手腕(11)上，第五舵机(12 )固定在手抓(13)上驱动手抓(13)完成抓取。
6.按照权利要求5所述的一种水陆两栖全地形救援智能机器人，其特征在于，所述避障机构包括:声纳传感器(14)、激光传感器(15)、红外线传感器(16),其中，红外线传感器(16)设于上盖(I)前端，声纳传感器(14)分别设于上盖(I)前端和左右两端，激光传感器(15)分别设于上盖(I)前端和左右两端。
7.按照权利要求6所述的一种水陆两栖全地形救援智能机器人，其特征在于，所述环境测试机构包括:温湿度传感器(17)、灰尘传感器(18)、瓦斯传感器(19)、kinect视觉传感器(20)。
8.按照权利要求7所述的一种水陆两栖全地形救援智能机器人，其特征在于，所述控制系统采用单片机作为控制器。
【文档编号】B60F3/00GK203496595SQ201320570114
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】郝丽娜, 陈文林, 刘洪涛, 孙小旭, 张洋 申请人:东北大学