專利名稱：模塊化排爆機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模塊化排爆機(jī)器人。
背景技術(shù)：
排爆機(jī)器人通過遠(yuǎn)程控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)爆炸可疑物偵測(cè)、運(yùn)輸、排除，能替代人完成危險(xiǎn)作業(yè)，在維護(hù)公共安全方面具有日益重要作用。排爆機(jī)器人從上世紀(jì)60年代開始問世，至今已半個(gè)多世紀(jì)，各國(guó)為了維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和政治需要，對(duì)反恐防暴的技術(shù)和裝備研發(fā)予以極大重視和較多投入，目前世界上各種排爆機(jī)器人種類不下幾十種，如英國(guó)ABPrecision Limited(ABP)公司、ALLEN公司、美國(guó)REM0TEC, iRobot公司、德國(guó)Telerob公司、法國(guó)Alsetex公司等都是國(guó)際上知名排爆機(jī)器人供應(yīng)商，國(guó)內(nèi)廣州衛(wèi)富、北京瑞琦偉業(yè)、京金吾等是較早實(shí)現(xiàn)排爆機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化公司。專利文獻(xiàn)“排險(xiǎn)機(jī)器人”(專利號(hào)ZL03115561. 8)描述了一種帶鏟斗的排險(xiǎn)機(jī)器人；中國(guó)專利“一種排爆機(jī)器人”(專利申請(qǐng)?zhí)?201120066980. 7)描述了一種自帶排爆桶的排爆機(jī)器人；“反恐排爆機(jī)器人”(專利申請(qǐng)?zhí)?2011100427874. 9)提到一種帶破障功能的排爆機(jī)器人；中國(guó)專利“超小型排爆機(jī)器人”(專利申請(qǐng)?zhí)?200910081525.1)提到一種小型排爆機(jī)器人。由于排爆機(jī)器人工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、從事作業(yè)危險(xiǎn)，作業(yè)任務(wù)多變，對(duì)機(jī)器人可靠性、維護(hù)性以及系統(tǒng)擴(kuò)展性要求較高，由于排爆機(jī)器人本身系統(tǒng)復(fù)雜性，如何在現(xiàn)場(chǎng)快速維修、維護(hù)問題一直困擾著排爆機(jī)器人廠家，特別是起步較晚的國(guó)內(nèi)排爆機(jī)器人廠家。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中排爆機(jī)器人維護(hù)不便的缺陷，提供一種維護(hù)便利的模塊化排爆機(jī)器人。本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題一種模塊化排爆機(jī)器人，其特點(diǎn)在于，其包括移動(dòng)平臺(tái)、操作臂單元、前端執(zhí)行單元、云臺(tái)、通訊單元和供電單元，以及用于生成控制指令的一主控制器，該模塊化排爆機(jī)器人還包括設(shè)置于該操作臂單元中的第一分控制器、設(shè)置于該前端執(zhí)行單元中的第二分控制器和設(shè)置于該云臺(tái)中的第三分控制器，其中，該供電單元用于為該模塊化排爆機(jī)器人提供工作電源；該通訊單元用于將該主控制器的控制指令發(fā)送至該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器；該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器用于根據(jù)該控制指令分別控制該操作臂單元、該前端執(zhí)行單元以及該云臺(tái)。本實(shí)用新型的排爆機(jī)器人的各個(gè)單元均采用模塊化的設(shè)計(jì)，拆卸方便，也便于維護(hù)和維修。另外，由于本實(shí)用新型的排爆機(jī)器人包括主控制器和多個(gè)分控制器，使得各個(gè)單元能夠真正實(shí)現(xiàn)模塊化。[0013]優(yōu)選地，該移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置了操作臂接口、云臺(tái)接口、能源接口和通訊單元接口，該操作臂單元通過該操作臂接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接，該云臺(tái)通過該云臺(tái)接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接，該供電單元通過該能源接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接，該通訊單元通過該通訊單元接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接。優(yōu)選地，該操作臂單元上設(shè)置了前端執(zhí)行單元接口，該前端執(zhí)行單元通過該前端執(zhí)行單元接口與該操作臂單元連接。優(yōu)選地，該操作臂接口、該云臺(tái)接口、該能源接口和通訊單元接口包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口和用于供電的電源接口，該前端執(zhí)行單元接口包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口和用于供電的電源接口。該數(shù)據(jù)接口用于獲得控制指令，該電源接口則是用于提供工作電源。優(yōu)選地，該操作臂接口、該云臺(tái)接口、該能源接口和通訊單元接口通過通用總線實(shí)現(xiàn)與該主控制器的數(shù)據(jù)通訊，該前端執(zhí)行單元接口通過通用總線實(shí)現(xiàn)與該主控制器的數(shù)據(jù)通訊。該通用總線可為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，也可為自定義通訊總線；其中，自定義通訊總線是用戶根據(jù)接口需要自行規(guī)定的通訊方式，包括接口定義、握手方式、軟件協(xié)議等。優(yōu)選地，該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器還用于將該操作臂單元、該前端執(zhí)行單元以及該云臺(tái)的狀態(tài)信息反饋至該主控制器。優(yōu)選地，該操作臂單元包括前臂子單元、后臂子單元和關(guān)節(jié)子單元，該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元分別包括一第四分控制器，該第四分控制器用于接收該控制指令以控制該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元，和/或，該第四分控制器還用于將該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元狀態(tài)信息反饋至該主控制器。優(yōu)選地，該第一分控制器、該第二分控制器、該第三分控制器和該第四分控制器均包括用于數(shù)據(jù)處理的嵌入式控制器，該第一分控制器、該第二分控制器、該第三分控制器和該第四分控制器之間通過通用總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。各分控制器具備數(shù)據(jù)處理能力，并通過通用總線提供與其它分控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)及控制交互能力，各分控制器之間相互協(xié)調(diào)，使機(jī)器人完成特定動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)，另外，各個(gè)單元均能即插即用，可不斷電進(jìn)行更換，便于維護(hù)。此外，各單元能由機(jī)械接口與電子接口相同的其它模塊替換，方便系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)。優(yōu)選地，該主控制器設(shè)置該移動(dòng)平臺(tái)中，和/或，該供電單元掛接于該移動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)。優(yōu)選地，該前端執(zhí)行單元選自手爪、水炮槍、電切割器和電鉆頭。本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于該模塊化排爆機(jī)器人除了主控制器之外，其各個(gè)單元均設(shè)有分控制器，各個(gè)單元采用模塊化的設(shè)計(jì)，由各個(gè)分控制器接收來自該主控制器的控制指令以控制各個(gè)單元，使得該模塊化排爆機(jī)器人的維護(hù)便利。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的模塊化排爆機(jī)器人的立體圖。圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的移動(dòng)平臺(tái)的立體圖。圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的操作臂單元的立體圖。圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的前端執(zhí)行單元的立體圖。圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例的云臺(tái)的立體圖。[0028]圖6為本實(shí)用新型一實(shí)施例的通訊單元的立體圖。圖7為本實(shí)用新型一實(shí)施例的供電單元的立體圖。
具體實(shí)施方式
下面舉個(gè)較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實(shí)用新型。參考圖1-圖7，介紹本實(shí)用新型一實(shí)施例所述的模塊化排爆機(jī)器人，其包括移動(dòng)平臺(tái)1、操作臂單元2、前端執(zhí)行單元3、云臺(tái)4、通訊單元5和供電單元6，以及用于生成控制指令的一主控制器，該模塊化排爆機(jī)器人還包括設(shè)置于該操作臂單元2中的第一分控制器、設(shè)置于該前端執(zhí)行單元3中的第二分控制器和設(shè)置于該云臺(tái)4中的第三分控制器，其中，該供電單元6用于為該模塊化排爆機(jī)器人提供工作電源；該通訊單元5用于將該主控制器的控制指令發(fā)送至該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器；該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器用于根據(jù)該控制指令分別控制該操作臂單元2、該前端執(zhí)行單元3以及該云臺(tái)4。具體來說，該移動(dòng)平臺(tái)I上設(shè)置了操作臂接口 101、云臺(tái)接口 102、能源接口 103和通訊單元接口 104，該操作臂單元2通過該操作臂接口 101與該移動(dòng)平臺(tái)I連接，該云臺(tái)4通過該云臺(tái)接口 102與該移動(dòng)平臺(tái)I連接，該供電單元6通過該能源接口 103與該移動(dòng)平臺(tái)I連接，該通訊單元5通過該通訊單元接口 104與該移動(dòng)平臺(tái)I連接。同樣地，該操作臂單元2上設(shè)置了前端執(zhí)行單元接口 301，該前端執(zhí)行單元3通過該前端執(zhí)行單元接口 301與該操作臂單元2連接。具體來說，該操作臂接口 101、該云臺(tái)接口 102、該能源接口 103和通訊單元接口104包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口和用于供電的電源接口，該前端執(zhí)行單元接口 301包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口和用于供電的電源接口。相應(yīng)地，操作臂單元2上提供有與該操作臂接口 101相應(yīng)的移動(dòng)平臺(tái)插口 201，該云臺(tái)4上提供與該云臺(tái)接口 102相應(yīng)的移動(dòng)平臺(tái)插口 202，該供電單元6提供有與該能源接口 103相應(yīng)的移動(dòng)平臺(tái)插口 203，該通訊單元5提供有與該通訊單元接口 104相應(yīng)的移動(dòng)平臺(tái)插口 204，該前端執(zhí)行單元3提供有與該前端執(zhí)行單元接口 301相應(yīng)的操作臂插口 302。排爆機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)在運(yùn)輸、貯存情況下，操作臂單元、前端執(zhí)行單元3、云臺(tái)4、通訊單元5和供電單元6可分別放置，在使用時(shí)通過將操作臂接口 101、云臺(tái)接口 102、能源接口 103和通訊單元接口 104與移動(dòng)平臺(tái)插口 201、移動(dòng)平臺(tái)插口 202、移動(dòng)平臺(tái)插口 203和移動(dòng)平臺(tái)插口 204對(duì)接，操作臂單元2上的前端執(zhí)行單元接口 301與前端執(zhí)行單元3上的操作臂插口 302對(duì)接，即可組成具有相應(yīng)功能的排爆機(jī)器人。各單元的電子接口通過通訊線纜將各單元的分控制器的控制總線端口與機(jī)器人主體控制主板的控制總線端口連接，控制指令通過通訊線纜傳送到各單元的分控制器，由該主控制器發(fā)送控制指令，整個(gè)機(jī)器人在主控制器的統(tǒng)一控制下進(jìn)行協(xié)作，完成規(guī)定作業(yè)。更具體地，該操作臂接口 101、該云臺(tái)接口 102、該能源接口 103和通訊單元接口104通過通用總線實(shí)現(xiàn)與該主控制器的數(shù)據(jù)通訊，該前端執(zhí)行單元接口 301通過通用總線實(shí)現(xiàn)與該主控制器的數(shù)據(jù)通訊。[0042]其中，該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器還用于將該操作臂單元2、該前端執(zhí)行單元3以及該云臺(tái)4的狀態(tài)信息反饋至該主控制器。具體來說，該操作臂單元2包括前臂子單元、后臂子單元和關(guān)節(jié)子單元，該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元分別包括一第四分控制器，該第四分控制器用于接收該控制指令以控制該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元，并且，該第四分控制器還用于將該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元狀態(tài)信息反饋至該主控制器。在本實(shí)施例中，該第一分控制器、該第二分控制器、該第三分控制器和該第四分控制器均包括用于數(shù)據(jù)處理的嵌入式控制器，該第一分控制器、該第二分控制器、該第三分控制器和該第四分控制器之間通過通用總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。為了結(jié)構(gòu)上的精簡(jiǎn)和更換上的便利，該主控制器設(shè)置該移動(dòng)平臺(tái)I中，且該供電單元6掛接于該移動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)。在本實(shí)施例中，該前端執(zhí)行單元3為一手爪。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于排爆機(jī)器人各電子接口提供能源和通訊總線，能方便進(jìn)行擴(kuò)展。2、各部分自成體系，能方便進(jìn)行生產(chǎn)和調(diào)試，最后集成到一起組成整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，同時(shí)由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，極大提高了排爆機(jī)器人系統(tǒng)穩(wěn)定性3、便于復(fù)雜系統(tǒng)故障定位；4、各部分與軀體間通過電子接插件相連，在機(jī)械上安裝、拆卸進(jìn)行方便；5、各部分與主體間通過總線方式連接，拆卸一個(gè)部分后不會(huì)影響其它部分通訊，故可不斷電進(jìn)行更換、即插即用，便于維修和調(diào)試；各部分與軀體間通過總線方式連接，故部分可替換為遵循相同總線接口的其它部分，便于排爆機(jī)器人升級(jí)和維護(hù)。雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，其包括移動(dòng)平臺(tái)、操作臂單元、前端執(zhí)行單元、云臺(tái)、通訊單元和供電單元，以及用于生成控制指令的一主控制器，該模塊化排爆機(jī)器人還包括設(shè)置于該操作臂單元中的第一分控制器、設(shè)置于該前端執(zhí)行單元中的第二分控制器和設(shè)置于該云臺(tái)中的第三分控制器，其中，該供電單元用于為該模塊化排爆機(jī)器人提供工作電源；該通訊單元用于將該主控制器的控制指令發(fā)送至該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器；該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器用于根據(jù)該控制指令分別控制該操作臂單元、該前端執(zhí)行單元以及該云臺(tái)。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)置了操作臂接口、云臺(tái)接口、能源接口和通訊單元接口，該操作臂單元通過該操作臂接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接，該云臺(tái)通過該云臺(tái)接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接，該供電單元通過該能源接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接，該通訊單元通過該通訊單元接口與該移動(dòng)平臺(tái)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該操作臂單元上設(shè)置了前端執(zhí)行單元接口，該前端執(zhí)行單元通過該前端執(zhí)行單元接口與該操作臂單元連接。
4.如權(quán)利要求2所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該操作臂接口、該云臺(tái)接口、該能源接口和通訊單元接口包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口和用于供電的電源接口，該前端執(zhí)行單元接口包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接口和用于供電的電源接口。
5.如權(quán)利要求2所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該操作臂接口、該云臺(tái)接口、該能源接口和通訊單元接口通過通用總線實(shí)現(xiàn)與該主控制器的數(shù)據(jù)通訊，該前端執(zhí)行單元接口通過通用總線實(shí)現(xiàn)與該主控制器的數(shù)據(jù)通訊。
6.如權(quán)利要求1所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器還用于將該操作臂單元、該前端執(zhí)行單元以及該云臺(tái)的狀態(tài)信息反饋至該主控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該操作臂單元包括前臂子單元、后臂子單元和關(guān)節(jié)子單元，該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元分別包括一第四分控制器，該第四分控制器用于接收該控制指令以控制該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元，和/或，該第四分控制器還用于將該前臂子單元、該后臂子單元和該關(guān)節(jié)子單元狀態(tài)信息反饋至該主控制器。
8.如權(quán)利要求7所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該第一分控制器、該第二分控制器、該第三分控制器和該第四分控制器均包括用于數(shù)據(jù)處理的嵌入式控制器，該第一分控制器、該第二分控制器、該第三分控制器和該第四分控制器之間通過通用總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
9.如權(quán)利要求1所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該主控制器設(shè)置該移動(dòng)平臺(tái)中，和/或，該供電單元掛接于該移動(dòng)平臺(tái)兩側(cè)。
10.如權(quán)利要求1所述的模塊化排爆機(jī)器人，其特征在于，該前端執(zhí)行單元選自手爪、水炮槍、電切割器和電鉆頭。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種模塊化排爆機(jī)器人，包括移動(dòng)平臺(tái)、操作臂單元、前端執(zhí)行單元、云臺(tái)、通訊單元和供電單元、主控制器和設(shè)置于該操作臂單元中的第一分控制器、設(shè)置于該前端執(zhí)行單元中的第二分控制器和設(shè)置于該云臺(tái)中的第三分控制器，該供電單元用于為該模塊化排爆機(jī)器人提供工作電源；該通訊單元用于將該主控制器的控制指令發(fā)送至該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器；該第一分控制器、該第二分控制器和該第三分控制器根據(jù)該控制指令分別控制該操作臂單元、該前端執(zhí)行單元以及該云臺(tái)。該機(jī)器人各個(gè)單元采用模塊化的設(shè)計(jì)，由各個(gè)分控制器接收來自該主控制器的控制指令以控制各個(gè)單元，使得該模塊化排爆機(jī)器人的維護(hù)便利。
文檔編號(hào)B25J13/00GK202878305SQ20122048353
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者曹雄坤, 李來法 申請(qǐng)人:上海未來伙伴機(jī)器人有限公司