突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人的制作方法
【專利摘要】一種突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人，包括爬行組件、連接爬行組件上部的飛行組件、及連接爬行組件的若干機械手組件；爬行組件包括基座、安裝在基座上的傳動組件、連接基座及傳動組件的六個腿部、連接傳動組件的驅(qū)動裝置，基座包括一第一端部、第二端部、連接第一端部及第二端部的連接桿，驅(qū)動裝置固定在第一端部；基座還包括若干固定部及延伸部；傳動組件包括安裝在驅(qū)動裝置的主動齒輪、與主動齒輪嚙合的左齒輪及右齒輪、左傳動軸、右傳動軸、安裝在左傳動軸及右傳動軸的若干蝸桿部、對應(yīng)每一蝸桿部的蝸輪、及連接蝸輪中心的蝸輪桿；本發(fā)明通過設(shè)置爬行組件、飛行組件、機器手組件，具有非常高的前行速度，且爬行可靠，大大提高其工作效率。
【專利說明】突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種救援設(shè)備，尤其涉及一種突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人。【背景技術(shù)】:
[0002]自然災(zāi)害如地震、火災(zāi)、洪水等嚴(yán)重威脅著人類的安全，越來越引起人們廣泛的關(guān)注。將機器人技術(shù)、控制技術(shù)、信息處理技術(shù)、營救行動技術(shù)等融合，研制并開發(fā)用于搜救、營救災(zāi)難處理的裝置，是救援設(shè)備領(lǐng)域一個挑戰(zhàn)性的新領(lǐng)域。
[0003]近年來，化工廠、核電廠發(fā)生爆炸、泄漏等突發(fā)性事故常常發(fā)生，由于地形惡劣、有毒有害物質(zhì)泄漏危險區(qū)域范圍大，一般機器人難以短時間趕到處理；另外，一般的機器人功能過于單一，大都是只具備將傷者轉(zhuǎn)移的功能，針對危險化學(xué)物品、處理能力基本沒有。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有快速移動、爬行、探測、收集、處理等能力的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人。
[0005]一種突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人，包括一爬行組件、連接該爬行組件上部的飛行組件、及連接該爬行組件的若干機械手組件；所述爬行組件包括一基座、安裝在基座上的傳動組件、連接基座及傳動組件的六個腿部、及連接該傳動組件的驅(qū)動裝置，該基座包括一第一端部、第二端部、連接第一端部及第二端部的連接桿，所述驅(qū)動裝置固定在第一端部上；所述基座還包括若干固定部及延伸部；所述傳動組件包括安裝在驅(qū)動裝置的主動齒輪、與該主動齒輪嚙合的左齒輪及右齒輪、左傳動軸、右傳動軸、安裝在左傳動軸及右傳動軸上的若干蝸桿部、對應(yīng)每一個蝸桿部的蝸輪、及連接蝸輪中心的蝸輪桿；所述每一蝸輪桿的外側(cè)端連接一曲柄；所述每一腿部連接對應(yīng)的曲柄及固定部或延伸部，通過驅(qū)動裝置及傳動組件帶動所述腿部前后擺動以實現(xiàn)該突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人的前后爬行；其中所述每一腿部包括依次連接的大腿部、小腿部、及腳部，該大腿部的內(nèi)側(cè)為一連桿部，該連桿部的一端與所述曲柄的自由端樞接，另一端通過一搖桿部與所述基座的固定部或者延伸部樞接；所述每一腿部還包括一彈簧，該彈簧連接所述腳部的背部與所述小腿部的中下部；所述飛行組件包括第一飛行電機、第二飛行電機、連接該第一飛行電機的第一輸出齒輪、連接該第二飛行電機的第二輸出齒輪、與第一輸出齒輪哨合的第一輸入齒輪、與第二輸出齒輪嚙合的第二輸入齒輪、連接第一輸入齒輪的內(nèi)軸、連接第二輸入齒輪的外軸、連接內(nèi)軸的頂端的第一螺旋翼、及連接外軸的中部的第二螺旋翼；所述飛行組件還包括一平衡桿，所述第一螺旋翼通過一接駁器與一平衡桿連接；所述機器手組件包括一第一抓取手臂、第二抓取手臂、鉆孔手臂、及切割手臂；所述第一抓取手臂、第二抓取手臂處于基座的第二端部的中部，所述鉆孔手臂及切割手臂位于第一抓取手臂、第二抓取手臂的兩側(cè)。
[0006]本發(fā)明的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人通過設(shè)置爬行組件、飛行組件、機器手組件，具有非?？斓娘w行速度，并且爬行可靠，大大提高其工作效率?！緦＠綀D】

【附圖說明】:
[0007]圖1為本發(fā)明的一較佳實施例的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人的立體示意圖。
[0008]圖2為圖1的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人去除外殼后的立體示意圖。
[0009]圖3為圖2的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人的爬行組件的示意圖。
[0010]圖4為圖2的圓圈A部分的放大圖。
[0011]圖5為圖1的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人沿一中心豎直面剖開的剖視圖。
[0012]圖6為圖1的圓圈B部分的放大圖。
[0013]圖中:爬行組件10、基座11、第一端部12、第二端部13、連接桿14、固定部15、延伸部16、中心架19、傳動組件20、主動齒輪21、左齒輪22、右齒輪23、左傳動軸24、右傳動軸25、蝸桿部26、蝸輪27、蝸輪桿28、曲柄29、腿部30、大腿部31、連桿部310、小腿部32、腳部33、彈簧34、搖桿部35、驅(qū)動裝置40、爬行電機41、飛行組件50、第一飛行電機51、第二飛行電機52、第一輸出齒輪53、第二輸出齒輪54、第一輸入齒輪55、第二輸入齒輪56、內(nèi)軸57、第一螺旋翼570、外軸58、第二螺旋翼580、平衡桿59、機械手組件80、第一抓取手臂81、第二抓取手臂82、鉆孔手臂83、鉆刀830、切割手臂84、切割片840、殼體90。

【具體實施方式】
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[0014]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案能更清晰地表示出來，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]如圖1至圖6所示，為本發(fā)明的一實施例的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人，該突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人包括一爬行組件10、連接該爬行組件10上部的飛行組件50、及連接該爬行組件10的若干機械手組件80。該突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人通過一殼體90套設(shè)在爬行組件10上。
[0016]所述爬行組件10包括一基座11、安裝在基座11上的傳動組件20、連接基座11及傳動組件20的六個腿部30、及連接該傳動組件20的驅(qū)動裝置40。
[0017]所述基座11在本實施例中呈矩形框設(shè)置。該基座11包括一第一端部12、第二端部13、連接第一端部12及第二端部13的連接桿14。所述驅(qū)動裝置40固定在第一端部12上。所述基座11還包括若干連接所述連接桿14的固定部15。每一固定部15呈L型設(shè)置，自所述連接桿14的頂面向上延伸后垂直向外延伸設(shè)置。所述第二端部13設(shè)有延伸部16，該延伸部16及固定部15向外超出所述延伸連接桿14的外側(cè)邊緣延伸，以供所述腿部30對應(yīng)連接。在本實施例中，所述固定部15的數(shù)量為四，所述延伸部16的數(shù)量為二，該延伸部16及固定部15間隔設(shè)置以保證各腿部30之間的距離。在本實施例中，該基座11還包括一中心架19，該中心架19連接第一端部12及第二端部13的內(nèi)側(cè)面中部。
[0018]所述驅(qū)動裝置40在本實施例中包括一爬行電機41，該爬行電機41位于第一端部12的中間上部位置，并且爬行電機41的輸出軸向第一端部12的外側(cè)面延伸設(shè)置。
[0019]所述傳動組件20包括安裝在爬行電機41的輸出軸上的主動齒輪21、與該主動齒輪21嚙合的左齒輪22及右齒輪23、連接左齒輪22的左傳動軸24、連接右齒輪23的右傳動軸25、安裝在左傳動軸24及右傳動軸25上的若干蝸桿部26、對應(yīng)每一個蝸桿部26的蝸輪27、及連接蝸輪27中心的蝸輪桿28。所述主動齒輪21、左齒輪22及右齒輪23均為直齒輪。所述左傳動軸24及右傳動軸25相互平行間隔設(shè)置。左傳動軸24的一端穿過基座11的第一端部12與左齒輪22固定連接，另一端與基座11的第二端部13樞接；右傳動軸25的一端穿過基座11的第一端部12與右齒輪23固定連接，另一端與基座11的第二端部13樞接。所述每一個蝸輪27位于對應(yīng)的蝸桿部26的下方并與該蝸桿部26嚙合。所述每一蝸輪桿28穿設(shè)固定對應(yīng)的蝸輪27，每一蝸輪桿28的內(nèi)側(cè)端與所述中心架19樞接，外側(cè)端穿過所述連接桿14并與連接桿14樞接。每一蝸輪桿28的外側(cè)端垂直延伸一曲柄29，該曲柄29的自由端與所述腿部30樞接。
[0020]所述腿部30包括依次連接的大腿部31、小腿部32、及腳部33。該大腿部31的內(nèi)側(cè)為一連桿部310,該連桿部310的一端與所述曲柄29的自由端樞接,另一端通過一搖桿部35與所述基座11的固定部15或者延伸部16樞接。因此，所述曲柄29、連桿部310、搖桿部35形成一曲柄搖桿裝置，通過蝸輪桿28轉(zhuǎn)動時帶動腿部30小幅度擺動。所述小腿部32的頂端與大腿部31樞接，所述小腿部32的底端與腳部33樞接，并通過一彈簧34將腳部33的背部與小腿部32的中下部連接，以保證腳部33的防震效果。
[0021]所述爬行組件10處于初始狀態(tài)時，所述傳動組件20的六個曲柄29處于兩種不同的角度狀態(tài)，其中左側(cè)的前后兩個曲柄29及右側(cè)中間的曲柄29處于相同的第一種旋轉(zhuǎn)角度，左側(cè)的中間的曲柄29及右側(cè)前后兩個曲柄29處于相同的第二種旋轉(zhuǎn)角度，該第二中旋轉(zhuǎn)角度與第一種旋轉(zhuǎn)角度相差90至180度之間，以使處于第一種旋轉(zhuǎn)角度的腿部30的腳部33的高度與處于第二種旋轉(zhuǎn)角度的腿部30的腳部33的高度不同，使得每次只有三個腳部33著地，保證了整個突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人的平穩(wěn)性。當(dāng)爬行電機41正向或者反向轉(zhuǎn)動時，傳動組件20帶動腿部30前翻或者后翻達到爬行的作用。
[0022]所述飛行組件50包括第一飛行電機51、第二飛行電機52、連接該第一飛行電機51的輸出軸的第一輸出齒輪53、連接該第二飛行電機52的輸出軸的第二輸出齒輪54、與第一輸出齒輪53 B齒合的第一輸入齒輪55、與第二輸出齒輪54 B齒合的第二輸入齒輪56、連接第一輸入齒輪55的內(nèi)軸57、連接第二輸入齒輪56的外軸58、連接內(nèi)軸57的頂端的第一螺旋翼570、及連接外軸58的中部的第二螺旋翼580。所述第一螺旋翼570通過一接駁器(圖未標(biāo))與一平衡桿59連接。通過飛行組件50的設(shè)置，使得該突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人具有強大的飛行能力，可以迅速地避開地面的障礙，飛向災(zāi)害現(xiàn)場執(zhí)行檢測和采集樣品、向救災(zāi)指揮中心傳輸數(shù)據(jù)和圖像的任務(wù)。
[0023]所述機器手組件80包括一第一抓取手臂81、第二抓取手臂82、鉆孔手臂83、及切割手臂84。在本實施例中，該第一抓取手臂81、第二抓取手臂82處于基座11的第二端部13的中部，所述鉆孔手臂83及切割手臂84位于第一抓取手臂81、第二抓取手臂82的兩側(cè)。所述第一抓取手臂81通過一中間的絲桿及電機(圖未標(biāo))驅(qū)動進行抓取動作。第二抓取手臂82通過多個關(guān)節(jié)設(shè)計及微電機控制以伸向較遠距離進行抓取，自由端的機器爪同樣通過絲桿(圖未標(biāo))進行收攏和張開動作以進行抓取。所述鉆孔手臂83的末端設(shè)置鉆刀830，所述切割手臂84的末端設(shè)置切割片840，通過多個電機進行控制伸縮及轉(zhuǎn)動。該機器手組件80通過上述的第一抓取手臂81、第二抓取手臂82、鉆孔手臂83、及切割手臂84對災(zāi)難現(xiàn)場進行采集樣品，以帶出來供專家進行分析。
[0024]所述突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人還包括機器人主控芯片、檢測裝置、無線模塊、電源模塊；該檢測裝置用于檢測多功能救援探測采集機器人所處環(huán)境中的目標(biāo)對象，并產(chǎn)生對應(yīng)的檢測信號，并將產(chǎn)生的檢測信號提供給機器人主控芯片，該檢測裝置可以是有害氣體檢測器、核密度檢測器、攝像頭及其它無損檢測設(shè)備；所述機器人主控芯片用于綜合控制爬行組件、飛行組件、機器手組件、檢測裝置、無線模塊、外圍設(shè)備的工作，例如控制驅(qū)動裝置40的爬行電機41正向或者反向轉(zhuǎn)動，控制檢測裝置開始檢測及停止檢測等，所述機器人主控芯片還根據(jù)接收的檢測信號產(chǎn)生檢測數(shù)據(jù)，并將檢測數(shù)據(jù)提供給無線模塊；該無線模塊用于將檢測數(shù)據(jù)無線發(fā)送回給外圍的控制人員，及接受控制人員的遠程控制命令，并將接收的控制命令提供給所述機器人主控芯片，以使所述機器人主控芯片根據(jù)控制命令控制突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人中的其他對應(yīng)設(shè)備工作；電源模塊用于為所述突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人各部件提供電能。所述突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人還包括外圍設(shè)備，所述外圍設(shè)備可以是用于照亮所述突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人所處環(huán)境的照明設(shè)備、用于與所述突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人所處環(huán)境內(nèi)的人員交流的音頻播放器、用于協(xié)助所述突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人在所處環(huán)境中順利移動的紅外避障傳感器。上述機器人主控芯片、檢測裝置、無線模塊、外圍設(shè)備設(shè)置在爬行組件10上，且位于殼體90內(nèi)。
[0025] 本發(fā)明的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人通過設(shè)置爬行組件10、飛行組件
50、機器手組件80，具有非常高的前行速度，并且爬行可靠，大大提高其工作效率；而且該突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人具有的檢測、信息采集、采取樣本等多種功能，在化工廠壓力容器發(fā)生爆炸和核電廠核承壓設(shè)備發(fā)生核泄漏事故等突發(fā)性事故時具有廣泛的應(yīng)用價值。
【權(quán)利要求】
1.一種突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人，其特征在于:包括一爬行組件、連接該爬行組件上部的飛行組件、及連接該爬行組件的若干機械手組件；所述爬行組件包括一基座、安裝在基座上的傳動組件、連接基座及傳動組件的六個腿部、及連接該傳動組件的驅(qū)動裝置，該基座包括一第一端部、第二端部、連接第一端部及第二端部的連接桿，所述驅(qū)動裝置固定在第一端部上；所述基座還包括若干固定部及延伸部；所述傳動組件包括安裝在驅(qū)動裝置的主動齒輪、與該主動齒輪嚙合的左齒輪及右齒輪、左傳動軸、右傳動軸、安裝在左傳動軸及右傳動軸上的若干蝸桿部、對應(yīng)每一個蝸桿部的蝸輪、及連接蝸輪中心的蝸輪桿；所述每一蝸輪桿的外側(cè)端連接一曲柄；所述每一腿部連接對應(yīng)的曲柄及固定部或延伸部，通過驅(qū)動裝置及傳動組件帶動所述腿部前后擺動以實現(xiàn)該突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人的前后爬行；其中，所述每一腿部包括依次連接的大腿部、小腿部、及腳部，該大腿部的內(nèi)側(cè)為一連桿部，該連桿部的一端與所述曲柄的自由端樞接，另一端通過一搖桿部與所述基座的固定部或者延伸部樞接，所述每一腿部還包括一彈簧，該彈簧連接所述腳部的背部與所述小腿部的中下部；其中，所述飛行組件包括第一飛行電機、第二飛行電機、連接該第一飛行電機的第一輸出齒輪、連接該第二飛行電機的第二輸出齒輪、與第一輸出齒輪哨合的第一輸入齒輪、與第二輸出齒輪嚙合的第二輸入齒輪、連接第一輸入齒輪的內(nèi)軸、連接第二輸入齒輪的外軸、連接內(nèi)軸的頂端的第一螺旋翼、及連接外軸的中部的第二螺旋翼，所述飛行組件還包括一平衡桿，所述第一螺旋翼通過一接駁器與一平衡桿連接；其中，所述機器手組件包括一第一抓取手臂、第二抓取手臂、鉆孔手臂、及切割手臂；所述第一抓取手臂、第二抓取手臂處于基座的第二端部的中部，所述鉆孔手臂及切割手臂位于第一抓取手臂、第二抓取手臂的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人，其特征在于:所述突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人還包括機器人主控芯片、檢測裝置、無線模塊；該檢測裝置用于檢測多功能救援探測采集機器人所處環(huán)境中的目標(biāo)對象，并產(chǎn)生對應(yīng)的檢測信號，并將產(chǎn)生的檢測信號提供給機器人主控芯片；所述機器人主控芯片用于綜合控制爬行組件、飛行組件、機器手組件、檢測裝置、無線模塊、外圍設(shè)備的工作，所述機器人主控芯片還根據(jù)接收的檢測信號產(chǎn)生檢測數(shù)據(jù)，并將檢測數(shù)據(jù)提供給無線模塊；該無線模塊用于將檢測數(shù)據(jù)無線發(fā)送回給外圍的控制人員，及接受控制人員的遠程控制命令，并將接收的控制命令提供給所述機器人主控芯片，以使所述機器人主控芯片根據(jù)控制命令控制突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人中的其他對應(yīng)設(shè)備工作。
3.如權(quán)利要求1所述的突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人，其特征在于:所述爬行組件處于初始狀態(tài)時，所述傳動組件的六個曲柄處于兩種不同的角度狀態(tài)，其中左側(cè)的前后兩個曲柄及右側(cè)中間的曲柄處于相同的第一種旋轉(zhuǎn)角度，左側(cè)的中間的曲柄及右側(cè)前后兩個曲柄處于相同的第二種旋轉(zhuǎn)角度，該第二中旋轉(zhuǎn)角度與第一種旋轉(zhuǎn)角度相差90至180度之間，以使處于第一種旋轉(zhuǎn)角度的腿部的腳部的高度與處于第二種旋轉(zhuǎn)角度的腿部的腳部的高度不同，使得每次只有三個腳部著地，以保證整個突發(fā)災(zāi)害下承壓設(shè)備安全檢測機器人的平穩(wěn)性。
【文檔編號】B25J11/00GK104044422SQ201410249600
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】高陽, 顧宗林, 劉勇, 韋柳春 申請人:北方民族大學(xué)