本發(fā)明公開了一種陸空兩棲的四足應(yīng)急救援機(jī)器人,屬于安全生產(chǎn)監(jiān)控與應(yīng)急救援技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來化工類企業(yè)頻發(fā)的重大安全事故對國家安全、環(huán)保以及人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損失?；ば袠I(yè)的事故往往破壞力大,對現(xiàn)場毀壞較為嚴(yán)重,并且伴有爆炸、燃燒、危險(xiǎn)氣體泄漏、危險(xiǎn)液體泄漏等嚴(yán)重災(zāi)害,事故現(xiàn)場地面設(shè)施破壞非常嚴(yán)重,情況復(fù)雜。而且搶險(xiǎn)和救援時(shí)效性要求高,如不及時(shí)采取有效措施,會(huì)帶來繼發(fā)事故和次生災(zāi)害。因此,對石化事故的處理需要在短時(shí)間內(nèi)做出快速的應(yīng)急響應(yīng),盡最大努力迅速搜集事故現(xiàn)場參數(shù)、信息,制定相應(yīng)救援方案,減少事故造成的損失,遏制事故的進(jìn)一步惡化。然而化工行業(yè)事故現(xiàn)場往往處于火災(zāi)、窒息、有毒、有害的環(huán)境中,事故現(xiàn)場救援人員往往無法第一時(shí)間進(jìn)入,第一手?jǐn)?shù)據(jù)難以迅速獲得,因?qū)κ鹿尸F(xiàn)場偵查不夠造成的救援不當(dāng)導(dǎo)致事故擴(kuò)大的案例并不鮮見,這正是應(yīng)急救援工作的薄弱環(huán)節(jié)之一。目前在安全生產(chǎn)監(jiān)控與應(yīng)急救援的無人機(jī)多為采用單一的空中偵查手段,由于螺旋槳的擾動(dòng)、氣流等因素,在空中采集的數(shù)據(jù)與地面的數(shù)據(jù)存在較大偏差。如在空中采集的危險(xiǎn)氣體成分、濃度數(shù)據(jù)都比地面低很多,會(huì)在一定程度上造成誤判。同時(shí),由于在空中觀測地面情況時(shí)受到螺旋槳電機(jī)震動(dòng)、氣流干擾機(jī)身抖動(dòng)等因素影響,會(huì)造成采集的視頻數(shù)據(jù)分辨率低的問題?，F(xiàn)在已有輪式無人機(jī)可以在地面移動(dòng)，但是需要救援的地方一般地形較為復(fù)雜，輪式無人機(jī)的移動(dòng)受到極大限制，因此提供一種可以在關(guān)鍵區(qū)域降落至地面,在地面各處移動(dòng)采集現(xiàn)場危險(xiǎn)氣體和視頻數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性的陸空兩棲的應(yīng)急救援偵查機(jī)器人是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為提供一種可以在關(guān)鍵區(qū)域降落至地面,在地面各處移動(dòng)采集現(xiàn)場危險(xiǎn)氣體和視頻數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性的陸空兩棲的應(yīng)急救援偵查機(jī)器人，設(shè)計(jì)了一種陸空兩棲的四足應(yīng)急救援偵查機(jī)器人。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種陸空兩棲的四足應(yīng)急救援偵查機(jī)器人，包括無人機(jī)系統(tǒng)、四足系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)，

所述的無人機(jī)系統(tǒng)包括機(jī)身、機(jī)臂、雙輸出軸電機(jī)，旋翼，所述機(jī)臂的一端連接機(jī)身，另一端連接雙輸出軸電機(jī)，所述旋翼固定在雙輸出軸電機(jī)的輸出軸上端；

所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括與所述機(jī)臂連接的外殼、設(shè)置在所述外殼內(nèi)的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端通過單向聯(lián)軸器連接所述的雙輸出軸電機(jī)的輸出軸下端，輸出端與四足系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連接；

所述的四足系統(tǒng)包括四套曲柄連桿機(jī)構(gòu)及設(shè)置在各曲柄連桿機(jī)構(gòu)末端的彈性足底，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)與所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端驅(qū)動(dòng)連接。

進(jìn)一步地，所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括輸出軸、相嚙合的蝸桿和蝸輪，所述的雙輸出軸電機(jī)的輸出軸下端通過單向聯(lián)軸器與蝸桿驅(qū)動(dòng)連接，所述的輸出軸與蝸輪同軸連接。

進(jìn)一步地，各個(gè)所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)均包括曲柄、連桿、連架桿、機(jī)身連接桿，所述的曲柄的一端連接輸出軸，另一端與連桿上端轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接，所述的連架桿一端與機(jī)身連接桿轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接，另一端與連桿中部轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接，所述機(jī)身連接桿的另一端鉸接外殼。

進(jìn)一步地，所述的單向聯(lián)軸器包括單向軸承、卡簧、聯(lián)軸器，所述的聯(lián)軸器一端連接所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端，另一端通過單向軸承連接所述的雙輸出軸電機(jī)的輸出軸，聯(lián)軸器通過螺釘夾緊單向軸承，所述卡簧卡在所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端的凹環(huán)中。

進(jìn)一步地，所述的彈性足底與連桿榫接并用鉚釘加強(qiáng)。

進(jìn)一步地，所述的彈性足底上端為圓形平面，下端為球面。

進(jìn)一步地，所述的機(jī)身包括飛行控制器、電子調(diào)速器、通信系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀和電池，所述飛行控制器連接至電子調(diào)速器, 所述雙輸出軸電機(jī)連接電子調(diào)速器，飛行控制器根據(jù)遙控指令向電子調(diào)速器發(fā)出指令調(diào)整雙輸出軸電機(jī)轉(zhuǎn)速；通信系統(tǒng)用于接受控制指令、回傳采集系統(tǒng)和危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)用于地理信息定位,輔助飛行控制器控制機(jī)器人的位置；采集系統(tǒng)用于采集現(xiàn)場光學(xué)資料；危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀用于采集現(xiàn)場危險(xiǎn)氣體數(shù)據(jù),并在每個(gè)采樣點(diǎn)標(biāo)記地理信息；危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀和采集系統(tǒng)均連接至通信系統(tǒng)，電池用于給機(jī)器人供電。

進(jìn)一步地，所述的蝸桿通過軸承支承固定在外殼上，所述的輸出軸通過法蘭軸承支承固定在外殼上。

進(jìn)一步地，所述的輸出軸上設(shè)置有凹環(huán)，所述的凹環(huán)內(nèi)中卡設(shè)有限制輸出軸1軸向位置的卡簧。

進(jìn)一步地，所述的單向聯(lián)軸器和蝸桿通過頂絲鎖緊連接，所述的蝸輪和輸出軸通過頂絲鎖緊連接。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種集飛行和行走于一身的陸空兩棲的應(yīng)急救援偵查機(jī)器人，行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、控制容易且兼具穩(wěn)定性和魯棒性，與人類足底軌跡類似，可實(shí)現(xiàn)直線行走和飛行作業(yè)；具有減震及適應(yīng)復(fù)雜地形的優(yōu)點(diǎn)，能在關(guān)鍵區(qū)域降落至地面,在地面各處移動(dòng)采集現(xiàn)場危險(xiǎn)氣體和視頻數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中A-A向剖視示意圖。

圖4是圖3中B處剖視示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例曲柄連桿結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中零部件的標(biāo)號說明：

1-輸出軸，2-單向軸承，3-卡簧，4-聯(lián)軸器，5-蝸輪，6-蝸桿，7-雙輸出軸電機(jī)，8-旋翼，9-機(jī)身，10-機(jī)臂，11-外殼，12-曲柄，13-連桿，14-彈性足底，15-連架桿，16-機(jī)身連接桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種陸空兩棲的四足應(yīng)急救援偵查機(jī)器人，包括無人機(jī)系統(tǒng)、四足系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)，

所述的包括機(jī)身9、四個(gè)機(jī)臂10、雙輸出軸電機(jī)7，旋翼8，四個(gè)機(jī)臂10的一端通過固定件與機(jī)身9四角相連,另一端與雙輸出軸電機(jī)7及外殼11相連接。四個(gè)旋翼8分別設(shè)置在四個(gè)雙輸出軸電機(jī)7及外殼11的頂部，固定在雙輸出軸電機(jī)7的輸出軸上端；

所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括與所述機(jī)臂10連接的外殼11、設(shè)置在所述外殼11內(nèi)的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端通過單向聯(lián)軸器連接所述的雙輸出軸電機(jī)7的輸出軸下端，輸出端與四足系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)連接；

所述的四足系統(tǒng)包括四套曲柄連桿機(jī)構(gòu)及設(shè)置在各曲柄連桿機(jī)構(gòu)末端的彈性足底14，所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)與所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端驅(qū)動(dòng)連接。

如圖2至圖4所示，所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括輸出軸1、相嚙合的蝸桿6和蝸輪5，所述的雙輸出軸電機(jī)7的輸出軸下端通過單向聯(lián)軸器與蝸桿6驅(qū)動(dòng)連接，所述的輸出軸1與蝸輪5同軸連接。

如圖4所示，所述的單向聯(lián)軸器包括單向軸承2、卡簧3、聯(lián)軸器4，所述的聯(lián)軸器4一端連接所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端，另一端通過單向軸承2連接所述的雙輸出軸電機(jī)7的輸出軸，聯(lián)軸器4通過螺釘夾緊單向軸承2，所述卡簧3卡在所述的蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端的凹環(huán)中。

所述的蝸桿6通過軸承支承固定在外殼11上，所述的輸出軸1通過法蘭軸承10支承固定在外殼11上。所述的輸出軸1上設(shè)置有凹環(huán)，所述的凹環(huán)內(nèi)中卡設(shè)有限制輸出軸1軸向位置的卡簧3。所述的單向聯(lián)軸器和蝸桿6通過頂絲鎖緊連接，所述的蝸輪5和輸出軸1通過頂絲鎖緊連接。

如圖5所示，各個(gè)所述曲柄連桿機(jī)構(gòu)均包括曲柄12、連桿13、連架桿15、機(jī)身連接桿16，所述的曲柄12的一端連接輸出軸1，另一端與連桿13上端轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接，所述的連架桿15一端與機(jī)身連接桿16轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接，另一端與連桿13中部轉(zhuǎn)動(dòng)鉸接，所述機(jī)身連接桿16的另一端鉸接外殼11。所述的彈性足底14與連桿13榫接并用鉚釘加強(qiáng)。所述的彈性足底14上端為圓形平面，下端為球面。

具體而言，所述的機(jī)身9包括飛行控制器、電子調(diào)速器、通信系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀和電池，所述飛行控制器連接至電子調(diào)速器, 所述雙輸出軸電機(jī)7連接電子調(diào)速器，飛行控制器根據(jù)遙控指令向電子調(diào)速器發(fā)出指令調(diào)整雙輸出軸電機(jī)7轉(zhuǎn)速；通信系統(tǒng)用于接受控制指令、回傳采集系統(tǒng)和危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)用于地理信息定位,輔助飛行控制器控制機(jī)器人的位置；采集系統(tǒng)用于采集現(xiàn)場光學(xué)資料；危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀用于采集現(xiàn)場危險(xiǎn)氣體數(shù)據(jù),并在每個(gè)采樣點(diǎn)標(biāo)記地理信息；危險(xiǎn)氣體監(jiān)測儀和采集系統(tǒng)均連接至通信系統(tǒng)，電池用于給機(jī)器人供電。

當(dāng)機(jī)器人在空中飛行時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)斷開，單向軸承2空轉(zhuǎn)，不起傳動(dòng)作用,只將動(dòng)量傳遞給旋翼8，當(dāng)機(jī)器人在地面爬行時(shí),雙輸出軸電機(jī)7反轉(zhuǎn)，單向軸承2鎖死將扭矩通過聯(lián)軸器4傳輸給傳動(dòng)系統(tǒng)，帶動(dòng)四足系統(tǒng)，扭矩傳輸?shù)角?2，在曲柄連桿機(jī)構(gòu)中，曲柄12作為原動(dòng)件，帶動(dòng)連桿13，連桿13末端的軌跡為半橢圓型，與人類足底軌跡類。爬行時(shí)旋翼8也會(huì)有一定轉(zhuǎn)動(dòng)，但是相對飛行時(shí)的轉(zhuǎn)速，爬行時(shí)的轉(zhuǎn)速可忽略不計(jì)。從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)過空中飛行快速到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)后降落至地面進(jìn)入爬行模式,并由采集系統(tǒng)采集近地面危險(xiǎn)氣體的種類和濃度,并將數(shù)據(jù)傳遞給控制端。

本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。