本實(shí)用新型具體涉及一種便攜式救援機(jī)器人。

背景技術(shù)：

礦業(yè)是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，支撐著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展。然而，我國(guó)的礦業(yè)仍屬于高危險(xiǎn)性行業(yè)。根據(jù)2003 年的一份調(diào)查報(bào)告數(shù)據(jù)，我國(guó)當(dāng)年的煤礦事故死亡人數(shù)為6995 人，約占全球的80％，百萬(wàn)噸死亡率是美國(guó)的10 倍，是俄羅斯、澳大利亞的12 倍。雖然近年來(lái)死亡率有所下降，但我國(guó)仍是世界上煤礦災(zāi)害最嚴(yán)重、災(zāi)害最多的國(guó)家。導(dǎo)致我國(guó)煤礦災(zāi)害嚴(yán)重、死亡率居高不下的原因很多，除了地質(zhì)條件差、井工礦比例高、生產(chǎn)力水平低、防災(zāi)系統(tǒng)不健全等因素外，井下快速救援關(guān)鍵技術(shù)與裝備落后也是一個(gè)重要的原因。很多救援行動(dòng)中為了避免次生事故，救援隊(duì)員使用機(jī)電類(lèi)設(shè)備受到極大限制，長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的巷道也只能步行；救援隊(duì)員完全不清楚前方的實(shí)際情況，不僅冒著巨大風(fēng)險(xiǎn)，在心理上也會(huì)給救援人員極大的影響，使得實(shí)際救援效率大打折扣。

值得慶幸的是，隨著機(jī)械、電子、信息技術(shù)和傳感器技術(shù)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，機(jī)器人代替救援隊(duì)員進(jìn)入高危險(xiǎn)區(qū)域或者人類(lèi)難以到達(dá)的地方搜救幸存者和尋找受難礦工、采集現(xiàn)場(chǎng)信息為救援計(jì)劃提供信息支持已經(jīng)成為可能。大量研究和實(shí)踐證明，將機(jī)器人應(yīng)用到礦難救援中，可幫助救援隊(duì)員掌握事故現(xiàn)場(chǎng)第一手信息和資料，提高救援效率，最大限度地減少傷亡和損失。

我國(guó)的煤礦地形復(fù)雜，礦道深而復(fù)雜，礦難類(lèi)型主要是瓦斯爆炸、煤塵爆炸、瓦斯突出、透水事故、礦井失火、頂板塌方等。其中，瓦斯爆炸和頂板塌方就占了礦難數(shù)量和死亡人數(shù)的60％－70％。這些類(lèi)型的礦難也常常導(dǎo)致礦道損毀，救援通道被易燃易爆物、有毒氣體、泥水和沙石等填充，極大地增加了救援行動(dòng)的困難。

國(guó)內(nèi)礦山救災(zāi)或救援探測(cè)機(jī)器人的研究主要關(guān)注和集中在礦用隔爆型機(jī)器人方面，現(xiàn)有的礦用隔爆型機(jī)器人體積均較龐大且笨重，不具備便攜性；同時(shí)行走機(jī)構(gòu)一般為履帶或普通輪式結(jié)構(gòu)，各驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力相互獨(dú)立不能聯(lián)合，在穿越和回避障礙物方面性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有礦用機(jī)器人所存在的便攜性差、越障行走能量效率差等缺陷。本實(shí)用新型提供了一種便攜式救援機(jī)器人。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種便攜式救援機(jī)器人，包括車(chē)體和機(jī)械手，所述機(jī)械手設(shè)置于所述車(chē)體上部，所述車(chē)體下部設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述行走機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置在車(chē)體上的輪軸、以及設(shè)置在輪軸上的兩個(gè)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪和兩個(gè)右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪，所述左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪與右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪均為偏心輪；

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在車(chē)體下部的第一電機(jī)組、第二電機(jī)組、用于控制第一電機(jī)組的第一控制器和用于控制第二電機(jī)組的第二控制器，所述第一電機(jī)組驅(qū)動(dòng)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪，所述第二電機(jī)組驅(qū)動(dòng)右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪，所述第一電機(jī)組和第二電機(jī)組均包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子同軸串聯(lián)的電機(jī)，所述第一電機(jī)組中的各電機(jī)分別通過(guò)單獨(dú)的第一信號(hào)模塊和第一控制器連接；所述第二電機(jī)組中的各電機(jī)分別通過(guò)單獨(dú)的第二信號(hào)模塊和第二控制器電連接；

所述機(jī)械手包括機(jī)械臂、機(jī)械手控制器和兩個(gè)抓手夾，每個(gè)抓手夾上設(shè)有一個(gè)連接機(jī)構(gòu)，每個(gè)連接機(jī)構(gòu)上連接有兩個(gè)舵機(jī)，所述每個(gè)連接機(jī)構(gòu)上連接的兩個(gè)舵機(jī)通過(guò)Y型電線(xiàn)與機(jī)械手控制器電連接；

所述車(chē)體下部還具有與第一控制器、第二控制器和機(jī)械手控制器電連接的遙控接收器。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型的便攜式救援機(jī)器人中，所述各電機(jī)、各信號(hào)模塊和各控制器均設(shè)置有獨(dú)立的供電模塊。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型的便攜式救援機(jī)器人中，所述各左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪和各右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的行走輪面上設(shè)置有至少一根撐桿。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型的便攜式救援機(jī)器人中，所述車(chē)體上還設(shè)置有無(wú)線(xiàn)通信裝置和與無(wú)線(xiàn)通信裝置電連接的高清攝像頭和拾音器。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型的便攜式救援機(jī)器人中，所述左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪和第一電機(jī)組的輸出端之間、所述右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪和第二電機(jī)組的輸出端之間還設(shè)置有皮帶減速傳動(dòng)裝置。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型的便攜式救援機(jī)器人中，還包括遙控器，所述遙控器與所述遙控接收器無(wú)線(xiàn)連接。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型的便攜式救援機(jī)器人中，所述車(chē)體（1）上還具有GPS定位裝置。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型的便攜式救援機(jī)器人中，所述車(chē)體和機(jī)械手均由鋁合金制成。

本實(shí)用新型的有益效果：

1、本實(shí)用新型便攜式救援機(jī)器人，其采用偏心輪作為驅(qū)動(dòng)輪，相對(duì)于現(xiàn)有履帶式、腿式行走裝置，其避免了能量損耗高、行走能量效率低、機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)復(fù)雜的問(wèn)題，可充分發(fā)揮機(jī)器人移動(dòng)靈活、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，由于偏心輪可使本體離地面距離更高，且在前進(jìn)過(guò)程中偏心輪使本體上下移動(dòng)，類(lèi)似于腿式行走時(shí)的彎腿動(dòng)作，因此具有腿式行走的優(yōu)點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)輪式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人其具有更強(qiáng)的復(fù)雜地形適應(yīng)能力；

2、本實(shí)用新型便攜式救援機(jī)器人，由于驅(qū)動(dòng)本體同側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的各電機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸串聯(lián)連接，因此同一驅(qū)動(dòng)輪便同時(shí)受到若干各電機(jī)的合力驅(qū)動(dòng)，在翻越障礙時(shí)，可使機(jī)器人在只有少量驅(qū)動(dòng)輪接觸地面情況下，仍然具有足夠的動(dòng)力翻越障礙或脫困，越障脫困能力大大提高；

3、本發(fā)明便攜式救援機(jī)器人，由于同一行走輪由多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此單個(gè)電機(jī)的功率較低；同時(shí)各電機(jī)、各信號(hào)模塊和各控制器均設(shè)置有獨(dú)立的供電模塊，因此各電器件的電壓、電流、電感都較低，可使機(jī)器人具有很好的防爆特性；

4、本發(fā)明便攜式救援機(jī)器人，其通過(guò)攝像頭和拾音器和無(wú)線(xiàn)通訊裝置可與地面進(jìn)行通訊，指揮平臺(tái)可觀察現(xiàn)場(chǎng)情況、收集現(xiàn)場(chǎng)聲音信息、并向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出控制指令，現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)及救援能力強(qiáng)；

5、本發(fā)明便攜式救援機(jī)器人，其機(jī)械手結(jié)構(gòu)抓取靈活，既可以清楚道路障礙物也可以靈活的抓取高危物品代替救援人員進(jìn)行高危物品的轉(zhuǎn)移與銷(xiāo)毀。

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型便攜式救援機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型便攜式救援機(jī)器人的車(chē)體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-車(chē)體、2-機(jī)械手、3-行走機(jī)構(gòu)、4-驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、5-輪軸、6-左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪、7-右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪、8-第一電機(jī)組、9-第二電機(jī)組、10-第一控制器、11-第二控制器、12-第一信號(hào)模塊、13-第二信號(hào)模塊、14-機(jī)械臂、15-機(jī)械手控制器、16-兩個(gè)抓手夾、17-連接機(jī)構(gòu)、18-舵機(jī)、19-撐桿、20-遙控接收器、21-無(wú)線(xiàn)通信裝置、22-高清攝像頭、23-拾音器、24-皮帶減速傳動(dòng)裝置、25遙控器。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式、結(jié)構(gòu)特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如下。

實(shí)施例1：

如圖1-2 所示的便攜式救援機(jī)器人，包括車(chē)體1和機(jī)械手2，機(jī)械手2設(shè)置于車(chē)體1上部，車(chē)體1下部設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)3和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，行走機(jī)構(gòu)3包括固定設(shè)置在車(chē)體上的輪軸5、以及設(shè)置在輪軸5上的兩個(gè)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪6和兩個(gè)右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪7，左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪6與右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪7均為偏心輪。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括設(shè)置在車(chē)體1下部的第一電機(jī)組8、第二電機(jī)組9、用于控制第一電機(jī)組8的第一控制器10和用于控制第二電機(jī)組9的第二控制器11，第一電機(jī)組8驅(qū)動(dòng)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪6，第二電機(jī)組9驅(qū)動(dòng)右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪7，第一電機(jī)組8和第二電機(jī)組9均包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子同軸串聯(lián)的電機(jī)，第一電機(jī)組8中的各電機(jī)分別通過(guò)單獨(dú)的第一信號(hào)模塊12和第一控制器10連接；第二電機(jī)組9中的各電機(jī)分別通過(guò)單獨(dú)的第二信號(hào)模塊13和第二控制器11電連接。左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪6和第一電機(jī)組8的輸出端之間、右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪7和第二電機(jī)組9的輸出端之間還設(shè)置有皮帶減速傳動(dòng)裝置24。各左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪6和各右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪7的行走輪面上設(shè)置有至少一根撐桿19。

本實(shí)施例救援機(jī)器人采用偏心輪作為驅(qū)動(dòng)輪，相對(duì)于現(xiàn)有履帶式、腿式行走裝置，其避免了能量損耗高、效率低、機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)復(fù)雜的問(wèn)題，可充分發(fā)揮機(jī)器人移動(dòng)靈活、控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，由于偏心輪可使本體離地面距離更高，且在前進(jìn)過(guò)程中偏心輪使本體上下移動(dòng)，類(lèi)似于腿式行走時(shí)的彎腿動(dòng)作，因此具有腿式行走的優(yōu)點(diǎn)，相比于傳統(tǒng)輪式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人其具有更強(qiáng)的復(fù)雜地形適應(yīng)能力。并且本實(shí)施例中，左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪6和第一電機(jī)組8的輸出端之間、右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪7和第二電機(jī)組9的輸出端之間還設(shè)置有皮帶減速傳動(dòng)裝置24，皮帶減速傳動(dòng)裝置24除了可以提高輸出力矩以外，還可以防止驅(qū)動(dòng)輪卡死停機(jī)和緩沖振動(dòng)沖擊，使傳動(dòng)更加有效。撐桿19可以進(jìn)一步提高機(jī)器人的穩(wěn)定性和翻越障礙的能力。

機(jī)械手2包括機(jī)械臂14、機(jī)械手控制器15和兩個(gè)抓手夾16，每個(gè)抓手夾16上設(shè)有一個(gè)連接機(jī)構(gòu)17，每個(gè)連接機(jī)構(gòu)17上連接有兩個(gè)舵機(jī)18，每個(gè)連接機(jī)構(gòu)上連接的兩個(gè)舵機(jī)18通過(guò)Y型電線(xiàn)與機(jī)械手控制器15電連接，使得轉(zhuǎn)動(dòng)同步。連接機(jī)構(gòu)的作用是通過(guò)其對(duì)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的限制將舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為抓手夾的水平位移，使得抓手夾是水平開(kāi)合，便于夾物品。在機(jī)器抓手處于閉合狀態(tài)時(shí)，當(dāng)機(jī)械手控制器收到打開(kāi)的信號(hào)后，會(huì)發(fā)出信號(hào)，使上面的兩個(gè)舵機(jī)同時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，下面的兩個(gè)舵機(jī)同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，然后上下兩個(gè)抓手夾便水平地向兩邊移動(dòng)，宏觀表現(xiàn)為機(jī)械手張開(kāi)，當(dāng)失去打開(kāi)信號(hào)時(shí)，舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手不再?gòu)堥_(kāi)。閉合時(shí)，同樣當(dāng)控制器收到閉合的信號(hào)后，會(huì)發(fā)出一組相反的信號(hào)，使上面的兩個(gè)舵機(jī)同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，下面的兩個(gè)舵機(jī)同時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，然后上下兩個(gè)抓手夾便水平的向中間移動(dòng)，宏觀表現(xiàn)為機(jī)械手閉合，當(dāng)失去閉合信號(hào)時(shí)，舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手不再閉合。

車(chē)體1下部還具有與第一控制器10、第二控制器11和機(jī)械手控制器15電連接的遙控接收器20。還包括遙控器25，遙控器25與所述遙控接收器20無(wú)線(xiàn)連接。

車(chē)體1上還設(shè)置有無(wú)線(xiàn)通信裝置21和與無(wú)線(xiàn)通信裝置電連接的高清攝像頭22和拾音器23。通過(guò)高清攝像頭、拾音器和揚(yáng)聲器和無(wú)線(xiàn)通訊裝置與地面進(jìn)行通訊，使指揮平臺(tái)可觀察現(xiàn)場(chǎng)情況、收集現(xiàn)場(chǎng)聲音信息、并向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲音信號(hào)，能更有效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)救援。車(chē)體1上還具有GPS定位裝置。機(jī)器人行走的位置通過(guò)GPS定位裝置實(shí)時(shí)記錄采集并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信裝置傳輸?shù)街笓]平臺(tái)，可幫助救援人員了解具體的搜救位置。

所述各電機(jī)、各信號(hào)模塊和各控制器均設(shè)置有獨(dú)立的供電模塊。因此各電器件的電壓、電流、電感都較低，可使機(jī)器人具有很好的防爆特性。

車(chē)體1和機(jī)械手2均由鋁合金制成。鋁合金板材質(zhì)量輕、強(qiáng)度和焊接性好，使得機(jī)器人重量較輕，移動(dòng)靈活性更強(qiáng)、便于攜帶，同時(shí)還能滿(mǎn)足本質(zhì)安全要求。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。