本發(fā)明屬于機(jī)器人，具體的為一種機(jī)器人、索鏢及其發(fā)射/回收系統(tǒng)和發(fā)射/回收方法。

背景技術(shù)：

1、移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)日益成熟，并被廣泛應(yīng)用于探險(xiǎn)、救援、軍事偵察、野外作業(yè)等多種復(fù)雜環(huán)境。這些應(yīng)用環(huán)境中，常常包含高墻、樹林、深溝等自然或人為設(shè)置的障礙，或包含大力矩旋擰、重載移動(dòng)等操作任務(wù)，對(duì)機(jī)器人的越障、破障及穩(wěn)固系留能力提出了極高要求。傳統(tǒng)的機(jī)器人越障方式多依賴于機(jī)械臂、履帶或輪腿等結(jié)構(gòu)，這些方式在面對(duì)高墻、深溝等極端障礙時(shí)顯得力不從心。另一方面，當(dāng)前包括輪式、腿式、履帶式在內(nèi)的各種移動(dòng)機(jī)器人，往往只能通過自身重力來穩(wěn)定自身位姿，達(dá)不到要求而限制了高負(fù)載操作能力，進(jìn)而大大限制了移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。因此，開發(fā)一種高效、可靠的越障、破障裝置或穩(wěn)固系留裝置成為機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的重要研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)器人、索鏢及其發(fā)射/回收系統(tǒng)和發(fā)射/回收方法，基于索鏢的發(fā)射和回收技術(shù)，使機(jī)器人能夠增強(qiáng)越障、破障或穩(wěn)固系留的能力。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明首先提出了一種索鏢，包括椎體，所述椎體的前端和后端分別安裝有錐尖和蓋板；所述錐尖可拆卸地安裝在所述椎體上并采用硬質(zhì)材料制成，所述蓋板上設(shè)有用于與繩索連接的系留孔，所述椎體內(nèi)設(shè)有偏心負(fù)載組件；所述偏心負(fù)載組件包括內(nèi)部電機(jī)和用于供電的電源，所述內(nèi)部電機(jī)與所述椎體同軸設(shè)置，且所述內(nèi)部電機(jī)的輸出軸上安裝有偏心塊。

4、進(jìn)一步，所述椎體內(nèi)還設(shè)有電機(jī)控制模塊和信號(hào)接收模塊，所述信號(hào)接收模塊用于接收電機(jī)控制指令，所述電機(jī)控制模塊根據(jù)所述電機(jī)控制指令控制所述內(nèi)部電機(jī)動(dòng)作。

5、進(jìn)一步，所述信號(hào)接收模塊采用無線通信接收模塊，或，所述信號(hào)接收模塊采用有線通信模塊，所述繩索內(nèi)設(shè)有與所述信號(hào)接收模塊連接的通信線。

6、進(jìn)一步，所述錐尖采用尖錐或沖錘。

7、本發(fā)明還提出了一種索鏢發(fā)射/回收系統(tǒng)，包括安裝板，所述安裝板上安裝有索鏢發(fā)射組件和繩索卷繞組件；

8、所述索鏢發(fā)射組件包括發(fā)射管和索鏢發(fā)射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述發(fā)射管用于容置如上所述的索鏢；所述發(fā)射管固定安裝在所述安裝板上；所述索鏢發(fā)射驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)臂和轉(zhuǎn)動(dòng)配合安裝在所述安裝板上的驅(qū)動(dòng)缸，所述旋轉(zhuǎn)臂的后端與所述安裝板之間通過第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合，所述驅(qū)動(dòng)缸的伸縮桿與所述旋轉(zhuǎn)臂的中部通過第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合，所述旋轉(zhuǎn)臂的前端設(shè)有發(fā)射輪和用于驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射輪轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)射電機(jī)；所述第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸均與所述安裝板垂直，所述發(fā)射輪的軸線相對(duì)于所述發(fā)射管的軸線傾斜設(shè)置，所述發(fā)射管上設(shè)有用于露出所述索鏢與所述發(fā)射輪接觸部位的缺口；

9、所述繩索卷繞機(jī)構(gòu)包括用于卷繞繩索的卷線軸和安裝在所述安裝板上的卷線電機(jī)，所述卷線軸的一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)支座安裝在所述安裝板上、另一端與所述卷線電機(jī)傳動(dòng)連接；所述繩索與所述系留孔連接。

10、進(jìn)一步，所述安裝板上還安裝有控制模塊和用于供電的電源模塊；所述控制模塊包括控制器、用于控制發(fā)射電機(jī)動(dòng)作的第一電機(jī)控制電路、用于控制卷線電機(jī)動(dòng)作的第二電機(jī)控制電路和用于控制驅(qū)動(dòng)缸動(dòng)作的第三控制電路；所述控制器與所述第一電機(jī)控制電路、第二電機(jī)控制電路和第三控制電路電連接。

11、進(jìn)一步，所述椎體內(nèi)還設(shè)有電機(jī)控制模塊和信號(hào)接收模塊，所述信號(hào)接收模塊用于接收所述控制器發(fā)出的電機(jī)控制指令，所述電機(jī)控制模塊根據(jù)所述電機(jī)控制指令控制所述內(nèi)部電機(jī)動(dòng)作。

12、進(jìn)一步，所述信號(hào)接收模塊采用無線通信接收模塊，所述控制器上連接有無線通信發(fā)射模塊；或，所述信號(hào)接收模塊采用有線通信模塊，所述繩索內(nèi)設(shè)有通信線，所述通信線的一端與所述信號(hào)接收模塊連接、另一端與控制器連接。

13、本發(fā)明還提出了一種機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，所述機(jī)器人本體上安裝有如上所述的索鏢發(fā)射/回收系統(tǒng)。

14、本發(fā)明還提出了一種索鏢發(fā)射/回收方法，包括越障模式和破障模式；

15、當(dāng)為越障模式時(shí)，所述索鏢發(fā)射/回收方法包括如下步驟：

16、步驟1-1：確定射擊點(diǎn)位置后，將發(fā)射管對(duì)準(zhǔn)射擊點(diǎn)；

17、步驟1-2：?jiǎn)?dòng)發(fā)射電機(jī)，驅(qū)動(dòng)發(fā)射輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

18、步驟1-3：?jiǎn)?dòng)驅(qū)動(dòng)缸，使驅(qū)動(dòng)缸的伸縮桿伸出并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂朝向發(fā)射管轉(zhuǎn)動(dòng)，直至發(fā)射輪與索鏢接觸并驅(qū)動(dòng)索鏢朝向射擊點(diǎn)射出；在旋轉(zhuǎn)臂朝向發(fā)射管轉(zhuǎn)動(dòng)的起始時(shí)刻至索鏢尾端離開發(fā)射管時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，啟動(dòng)卷線電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷線軸正轉(zhuǎn)并釋放繩索；索鏢從發(fā)射管射出后，使驅(qū)動(dòng)缸的伸縮桿回縮并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂背向發(fā)射管轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置；

19、步驟1-4：索鏢射入射擊點(diǎn)內(nèi)后，停止發(fā)射電機(jī)，并利用卷線電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷線軸反轉(zhuǎn)，利用繩索使機(jī)器人移動(dòng)，直至機(jī)器人移動(dòng)到位并固定位置后，停止卷線電機(jī)；

20、步驟1-5：?jiǎn)?dòng)內(nèi)部電機(jī)，驅(qū)動(dòng)偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)，使索鏢產(chǎn)生振動(dòng)并逐漸從射擊點(diǎn)內(nèi)松脫；

21、步驟1-6：?jiǎn)?dòng)卷線電機(jī)并驅(qū)動(dòng)卷線軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，利用繩索的拉力作用使索鏢從射擊點(diǎn)內(nèi)脫離并進(jìn)入到發(fā)射管內(nèi)；

22、當(dāng)為破障模式時(shí)，所述索鏢發(fā)射/回收方法包括如下步驟：

23、步驟2-1：確定射擊點(diǎn)位置后，將發(fā)射管對(duì)準(zhǔn)射擊點(diǎn)；

24、步驟2-2：?jiǎn)?dòng)發(fā)射電機(jī)，驅(qū)動(dòng)發(fā)射輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

25、步驟2-3：?jiǎn)?dòng)驅(qū)動(dòng)缸，使驅(qū)動(dòng)缸的伸縮桿伸出并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂朝向發(fā)射管轉(zhuǎn)動(dòng)，直至發(fā)射輪與索鏢接觸并驅(qū)動(dòng)索鏢朝向射擊點(diǎn)射出；在旋轉(zhuǎn)臂朝向發(fā)射管轉(zhuǎn)動(dòng)的起始時(shí)刻至索鏢尾端離開發(fā)射管時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)，啟動(dòng)卷線電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷線軸正轉(zhuǎn)并釋放繩索；索鏢從發(fā)射管射出后，使驅(qū)動(dòng)缸的伸縮桿回縮并驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂背向發(fā)射管轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置；

26、步驟2-4：索鏢射入射擊點(diǎn)內(nèi)后，停止發(fā)射電機(jī)和卷線電機(jī)，并啟動(dòng)內(nèi)部電機(jī)，驅(qū)動(dòng)偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)，使索鏢整體產(chǎn)生振動(dòng)并逐漸從射擊點(diǎn)內(nèi)松脫；

27、步驟2-5：?jiǎn)?dòng)卷線電機(jī)并驅(qū)動(dòng)卷線軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，利用繩索的拉力作用使索鏢從射擊點(diǎn)內(nèi)脫離并進(jìn)入到發(fā)射管內(nèi)。

28、本發(fā)明的有益效果在于：

29、本發(fā)明的索鏢發(fā)射/回收系統(tǒng)，通過設(shè)置索鏢發(fā)射組件和繩索卷繞組件；發(fā)射時(shí)，先驅(qū)動(dòng)發(fā)射輪轉(zhuǎn)動(dòng)并使發(fā)射輪具有足夠的轉(zhuǎn)速，而后利用驅(qū)動(dòng)缸的伸縮桿驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)射輪與索鏢接觸配合，利用發(fā)射輪與索鏢之間的摩擦力，使索鏢獲得軸向的初速度，同時(shí)由于發(fā)射輪的軸線相對(duì)于索鏢的軸線傾斜設(shè)置，還可以使索鏢具有繞其軸線旋轉(zhuǎn)的角動(dòng)量，使索鏢發(fā)射后的飛行姿態(tài)更加穩(wěn)定；在索鏢發(fā)射過程中，則利用卷線電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷線軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)并釋放繩索，使索鏢帶動(dòng)繩索一起射入到射擊點(diǎn)內(nèi)；待索鏢發(fā)射完成后，利用卷線電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷線軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)以卷繞繩索；在繩索卷繞時(shí)：若需要越障，則可以利用繩索的拉力驅(qū)動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)，而后再利用設(shè)置在索鏢內(nèi)的偏心負(fù)載組件使索鏢從射擊點(diǎn)內(nèi)松脫并最終利用繩索將索鏢回收到發(fā)射管內(nèi)；若需要破障，則先利用設(shè)置在索鏢內(nèi)的偏心負(fù)載組件使索鏢從射擊點(diǎn)內(nèi)松脫，而后再利用繩索將索鏢回收到發(fā)射管內(nèi)即可；綜上，本發(fā)明的索鏢發(fā)射/回收系統(tǒng)，基于索鏢的發(fā)射和回收技術(shù)，使機(jī)器人能夠增強(qiáng)越障、破障或穩(wěn)固系留的能力。

30、本發(fā)明的機(jī)器人，通過在機(jī)器人本體上安裝索鏢發(fā)射/回收系統(tǒng)，可使機(jī)器人具有越障、破障或系留的能力；通過集成先進(jìn)的索鏢發(fā)射組件和可靠的繩索卷繞組件，使機(jī)器人能夠迅速、準(zhǔn)確地發(fā)射索鏢至目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)越障、破障或穩(wěn)固系留的功能，或?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人自身的牽引或支撐，從而跨越難以直接攀爬或穿越的障礙物。索鏢的回收功能則確保了資源的高效利用和系統(tǒng)的持續(xù)工作能力。本發(fā)明不僅提高了機(jī)器人的越障能力和靈活性，還顯著增強(qiáng)了機(jī)器人在未知或惡劣環(huán)境中的生存能力和作業(yè)效率。

31、本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

32、1、使機(jī)器人能夠應(yīng)對(duì)高墻、深溝、玻璃門窗、木板等復(fù)雜地形和障礙，通過自動(dòng)發(fā)射索鏢實(shí)現(xiàn)越障、破障或穩(wěn)固系留，極大地提升了機(jī)器人的越障能力、生存能力和在復(fù)雜環(huán)境中的大負(fù)載作業(yè)能力與適應(yīng)性。

33、2、索鏢的設(shè)計(jì)靈活多變，可根據(jù)具體任務(wù)需求選配錐尖，如尖錐、沖錘等，使得機(jī)器人在面對(duì)不同類型障礙時(shí)能夠采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，適用于多種類型和規(guī)格的機(jī)器人，增強(qiáng)了靈活性和多樣性。

34、3、自動(dòng)化的發(fā)射、回收和破障過程減少了人工干預(yù)，提高了作業(yè)效率。由于在索鏢發(fā)射過程中，發(fā)射輪與索鏢的軸線呈傾斜設(shè)置，索鏢在摩擦輪的作用下，不僅獲得了向前的動(dòng)量，還獲得了繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的角動(dòng)量，由角動(dòng)量守恒定律可知，索鏢在飛行的過程中更具穩(wěn)定性，進(jìn)而可以更可靠地?fù)糁谢蛏淙肽繕?biāo)點(diǎn)。

35、4、索鏢的自動(dòng)回收功能確保了資源的高效利用和重復(fù)使用，避免了傳統(tǒng)方式中可能存在的索具丟失或損壞問題，降低了使用成本。