一种履带式排爆机器人的制作方法

本实用新型涉及防爆排爆技术领域，具体涉及一种排爆机器人。

背景技术：

排爆机器人是一种可以拆解、转移爆炸物的自动化设备，用于代替人侦察、拆除、运输可疑爆炸物，适用于商场、超市、地铁站、机场等人员密集、环境复杂场所的可疑爆炸物处置。随着反恐形势的日益严峻，可疑爆炸物安装的位置更为隐蔽、复杂，比如爆炸物被安放在高楼上或山地中，这对排爆机器人的爬坡和越障能力提出了更高的要求。排险防暴机器人是遥控移动式作业机器人系统产品中的一种，专门为公安部门设计制造的具有抓取、销毁爆炸物等功能的机器人产品。并且目前国内外排爆行业产品形形色色多种多样，如排爆杆、防爆球类、防爆罐类、防爆服、排爆机械手等，它们均是单一功能的排防爆产品，操控方面也是点对点间断式的作业方式。

就目前所熟知的各种各样的排爆机械手来讲，其全部为间歇式操控模式，而间断式点对点多次操控会导致操控过程定位误差增大，同时间断式点对点操控在排爆过程中要求操控者必须高度集中的一边紧盯视频屏幕一边紧盯操控面板上的各种按键，这种非连续的视觉与手的间断式操控极易使操控者产生疲惫与紧迫感，对于排爆过程十分不利，并且其操控周期长，潜在危险大，对于现场排爆人员的安全不利，后期维护也很繁琐；同时操控者在操纵排爆机器人的过程中无法精确的定位可疑爆炸物。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种履带式排爆机器人，具备稳定性高、视觉定位抓取精准、防震攀爬效果好的优点。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种履带式排爆机器人，包括机体，所述机体上设置有履带式底盘行走装置、防爆罐体、排爆机械手、3d视觉检测装置、控制装置、通讯装置，所述履带底盘行走装置包括设置在机体底部的底盘以及安装在底盘两侧的履带轮，所述履带轮上缠绕有履带，所述底盘上还设置有用于履带行走缓冲的履带减震机构；所述防爆罐体、排爆机械手相对设置在履带式底盘行走装置上端面两侧位置并电性连接控制装置，所述机体上端面设置有用于安装排爆机械手的安装座，所述排爆机械手包括主排爆机械手和副排爆机械手，所述主排爆机械手和副排爆机械手对称设置在安装座上两侧位置；

所述3d视觉检测装置包括远程操作端显示屏、前视摄像头、后视摄像头、全景摄像头、抓取摄像头，所述远程操作端显示屏电性连接控制装置，所述前视摄像有设置在机体上靠近机械手一端，所述后视摄像头设置在机体上背离机械手一端，所述全景摄像头向上设置在机体上端面中间位置处，所述抓取摄像头设置在主排爆机械手、副排爆机械手的抓取端上，所述前视摄像头、抓取摄像头均采用双目摄像头，所述前视摄像头、后视摄像头、全景摄像头、抓取摄像头将所摄影像信息输入控制系统，所述控制系统将摄像头的影像信息以及各模块反馈信息显示在远程操作端显示屏上。

为了进一步优化本实用新型，可优先选用以下技术方案：

优选的，所述控制装置包括壳体，所述壳体上包括控制面板，所述控制面板上包括在第一工作模式下控制所述履带底盘行走装置以及在第二工作模式下控制排爆机械手和防爆罐体动作的操作手柄，还包括用于切换所述操作手柄工作模式的切换按钮，所述壳体内部包括控制电路，所述控制电路包括控制器，所述控制器通过io线束连接所述切换按钮，所述控制器通过总线连接所述操作手柄。

优选的，所述通讯装置包括无线通讯模块或者有线通讯模块。

优选的，所述履带轮包括分别位于履带两端的驱动轮、涨紧轮，所述驱动轮与涨紧轮之间设有多个支重轮。

优选的，所述底盘上还设有多个用于承托履带的托带轮。

优选的，所述主排爆机械手、副排爆机械手均采用六自由度关节型机械臂。

优选的，所述履带减震机构包括并排设置在底盘两侧的多个支重轮，每一个支重轮都通过一根支重轮支架连接有一个减震器，所述支重轮支架与减震器均铰接在底盘上。

优选的，所述机体上部还设置有用于自动更换机械手夹持爪的刀具自动更换装置，所述刀具自动更换装置包括刀具库、自动换刀机构，刀具库内存放有多种型号的夹持爪刀具，所述自动换刀机构连接控制系统，可以实现对机械手上的机械爪刀具进行自动更换。

优选的，所述防爆罐包括包括球冠状的上盖、球壳型的防爆球本体，防爆球本体顶部开设有圆形的投物口，所述上盖转动扣装在防爆球本体顶部的投物口位置处，上盖用于密封防爆球本体内部的防爆腔室，所述防爆球本体上设置有用于驱动上盖转动的启闭机构，启闭机构包括支座一、蜗轮蜗杆减速箱、驱动电机、大绕盘、支座二、过渡绕轮、柔性连接件，所述支座一设置在防爆球本体外侧壁上，所述蜗轮蜗杆减速箱设置在支座一上，所述驱动电机设置在蜗轮蜗杆减速箱的输入轴上，所述大绕盘设置在蜗轮蜗杆减速箱的输出轴上，所述支座二设置在防爆球本体顶部位置，支座二顶部设置有朝向防爆球本体延伸的悬挂部，所述过渡绕轮转动安装在悬挂部，所述柔性连接件的固定端缠设在大绕盘上，柔性连接件的自由端绕过过渡绕轮并铰接在上盖外侧壁上，所述驱动电机与控制系统电性连接。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型中采用履带式行走装置作为排爆机器人的动力驱动，可以极大地削弱外部冲击力对机器人本体造成的损伤，缓冲性能优良，使得机器人可以平稳地工作于各种复杂崎岖的环境中，更提高了整体排爆机器人的攀爬力。此外本排爆机器人还安装有3d视觉检测装置，通过多个摄像头配合控制器搭配控制系统中显示屏中可以可疑物精准定位，实现排爆机器人的智能化定位、巡航、排爆功能，通过全景光学视觉导航控制系统能实现对未知环境的三维地图重建工作，可在操作端显示屏幕中标明可疑物位置，并与控制系统实时交互，引导排爆机器人自动驶达可疑物近旁。

2、本实用新型中上部还安装有用于自动更换机械手抓取爪的刀具自动更换装置，刀具自动更换装置包括刀具、自动换刀机构，刀具库内存放有多种型号的夹持爪刀具，通过控制系统操纵人员可以实现对机械手上的机械爪刀具进行自动更换，其中自动换刀机构采用现有智能化加工车床中所应用的自动换刀装置，操纵人员根据实际物品的大小和形状来对机械爪刀具进行快速更换，以提高整体防爆机器人的防爆效果，机械臂卡爪可实现多角度及360°自旋转，根据需求进行多种操作工具库工具的自动更换。

附图说明

图1为履带式防爆机器人的主视图；

图2为履带式防爆机器人的侧视图；

图3为防爆罐体结构示意图；

图4为控制装置结构示意图；

图5为控制系统流程图。

其中：1-机体，2-底盘行走装置，3-主排爆机械手，4-副排爆机械手，5-安装座，6-底盘，7-驱动轮，8-托带轮，9-支重轮，10-减震器，11-张紧轮，12-上盖，13-防爆球本体，14-支座一，15-蜗轮蜗杆减速箱，16-驱动电机，17-柔性连接件，18-控制器，19-远程操作端显示屏，20-前视摄像头，21-后视摄像头，22-全景摄像头，23-抓取摄像头，24-刀具自动更换装置，25-操作手柄。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将结合实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-5所示，一种履带式排爆机器人，包括机体1，机体1上安装有履带式底盘行走装置2、防爆罐体、排爆机械手、3d视觉检测装置、控制装置、通讯装置，履带底盘行走装置包括安装在机体底部的底盘6以及安装在底盘两侧的履带轮，履带轮包括分别位于履带两端的驱动轮、张紧轮11，驱动轮7与张紧轮11之间设有多个支重轮，底盘上还设有多个用于承托履带的托带轮8，履带轮上缠绕有履带，底盘上还安装有用于履带行走缓冲的履带减震机构，履带减震机构包括并排安装在底盘6两侧的多个支重轮9，每一个支重轮都通过一根支重轮支架连接有一个减震器，支重轮支架与减震器均铰接在底盘上，通过减震器降低履带式行走装置在行进过程中，防爆罐体、排爆机械手相对安装在履带式底盘行走装置上端面两侧位置并电性连接控制装置，机体上端面安装有用于安装排爆机械手的安装座5，排爆机械手包括主排爆机械手3和副排爆机械手4，主排爆机械手3和副排爆机械手4对称安装在安装座5上两侧位置，通过两个机械手对抓取物进行抓取，可进一步提高整体设备使用过程的稳定性和安全性；主排爆机械手、副排爆机械手均采用六自由度关节型机械臂，为了提高整体机械臂的灵活度和整体的抓取精准度，机械臂的驱动装置采用减速机进行驱动进一步提高了传动精度，机械臂的操控既能完成手动点动操作控制机械臂抓取指定物品并放置到相应位置的效果，又要能实现一定的程序自动控制，并保证控制精度，还要能够做到一键复位或少键操作。

防爆罐体包括包括球冠状的上盖12、球壳型的防爆球本体13，防爆球本体13顶部开设有圆形的投物口，上盖12转动扣装在防爆球本体顶部的投物口位置处，上盖12用于密封防爆球本体内部的防爆腔室，防爆球本体上安装有用于驱动上盖转动的手动启闭机构，手动启闭机构包括支座一14、蜗轮蜗杆减速箱15、驱动电机、大绕盘、支座二、过渡绕轮、柔性连接件，支座一安装在防爆球本体外侧壁上，蜗轮蜗杆减速箱15安装在支座一上，驱动电机安装在蜗轮蜗杆减速箱的输入轴上，大绕盘安装在蜗轮蜗杆减速箱的输出轴上，支座二安装在防爆球本体顶部位置，支座二顶部安装有朝向防爆球本体延伸的悬挂部，过渡绕轮转动安装在悬挂部，柔性连接件17的固定端缠设在大绕盘上，柔性连接件的自由端绕过过渡绕轮并铰接在上盖外侧壁上，驱动电机16与控制系统相连，通过控制系统中的控制手柄实现对防爆罐启闭的控制，同时防爆罐本身可与机械手配合实现快速排爆。

3d视觉检测装置包括远程操作端显示屏、前视摄像头、后视摄像头、全景摄像头、抓取摄像头23，远程操作端显示屏电性连接控制装置，前视摄像头20安装在机体上靠近机械手一端，后视摄像头21安装在机体上背离机械手一端，全景摄像头22向上安装在机体上端面中间位置处，抓取摄像头23安装在主排爆机械手、副排爆机械手的抓取端上，前视摄像头、抓取摄像头均采用双目摄像头，前视摄像头、后视摄像头、全景摄像头、抓取摄像头将所摄影像信息输入控制器，控制器将摄像头的影像信息以及各模块反馈信息显示在远程操作端显示屏上，该3d视觉检测装置实现有线及无线双功能控制，还可进行四路高清摄像头（具有夜视功能）显示，用于计算景物深度信息形成3d视觉效果，帮助机械臂更加精准的定位与作业。控制装置包括壳体，壳体上包括控制面板，控制面板上包括在第一工作模式下控制履带底盘行走装置以及在第二工作模式下控制排爆机械手和防爆罐体动作的操作手柄25，还包括用于切换操作手柄工作模式的切换按钮，壳体内部包括控制电路，控制电路包括控制器18，控制器·8通过io线束连接切换按钮，控制器通过总线连接操作手柄，通讯装置包括无线通讯模块或者有线通讯模块，远程操作端显示屏19安装在壳体上，操纵人员通过通讯装置实现对履带式排爆机器人行进和排爆过程中的实时监控。

机体上部还安装有用于自动更换机械手抓取爪的刀具自动更换装置24，刀具自动更换装置24包括刀具、自动换刀机构，刀具库内存放有多种型号的夹持爪刀具，通过控制系统操纵人员可以实现对机械手上的机械爪刀具进行自动更换，其中自动换刀机构采用现有智能化加工车床中所应用的自动换刀装置，操纵人员根据实际物品的大小和形状来对机械爪刀具进行快速更换，以提高整体防爆机器人的防爆效果，机械臂卡爪可实现多角度及360°自旋转，根据需求进行多种操作工具库工具的自动更换。在本履带式排爆机器人中为了提高整体智能控制化，以及适应多样化需求，在控制系统中还安装有配合3d视觉检测系统的全景光学视觉导航控制系统，其中全景光学视觉导航控制系统包括路径计算模块、记录模块、执行模块，其中路径计算模块包括全局路径计算模块和局部路径计算模块；通过构建好的视觉窗口构建3d地图模块信息，排爆机器人的立体视觉导航系统能够获得环境中的信息，由于前视摄像头以及抓取摄像头均采用双目摄像头，因此排爆机器人获得的这些信息除了像素信息也包括了该像素所对应的深度信息，及像素距镜头的距离；立体视觉导航系统通过实时图像特征对比3d地图特征进行自定义模块中的图像特征点匹配，并结合人工初始位置的设定、自动导引车自带里程计信息以及深度相机或激光雷达返回的2d边界信息，得到自动导引车在工作环境3d地图中的2d坐标信息；当自动导引排爆机器人知道自身的位置之后，其中的路径规划模块通过计算规划出从起始点到目标点的全局。记录模块，用于通过深度摄像头记录室内移动位置及其对应的影像；分析模块，用于分析深度摄像头回传的机器人移动位置及影像以完成图像特征点与物理特征点的配对以确定机器人的位置、方向与环境；导航模块，用于根据图像特征点与物理特征点配对，及确定的机器人位置、方向与环境获取完整的室内地图浏览系统；执行模块，用于接收到用户发出的任务执行指令时规划出最佳无碰撞路线以让机器人按照路线移动来执行任务或者将上述地图浏览系统及最佳无碰撞路线发给无传感能力的机器人以执行任务，搭配控制系统中显示屏中可以可疑物精准定位，实现排爆机器人的智能化定位、巡航、排爆功能，通过全景光学视觉导航控制系统能实现对未知环境的三维地图重建工作，可在操作端显示屏幕中标明可疑物位置，并与控制系统实时交互，引导排爆机器人自动驶达可疑物近旁。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。