一种基于智能协同模式的侦检机器人的制作方法

本发明涉及消防机器人技术领域，具体来说，是一种基于智能协同模式的侦检机器人。

背景技术：

现有技术中，侦检机器人大量运用于消防工作中，可以代替消防人员进入危险的、复杂多变的化学污染区进行侦检、取样等工作，也可以跟随消防人员一起工作，可以与无人机或远程控制中心形成信息协同系统，以达到立体侦检的效果。

但是，现有技术中采样方式存在诸多不足，并且在侦检机器人移动时不能达到立体化呈现化学污染区实时工况的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于智能协同模式的侦检机器人，不仅便于在化学污染区顺利进行采样操作，并且能够全面采集现场的各类信息，以便侦检人员能够全面地判断化学污染区的各类参数。

本发明的目的是这样实现的：一种基于智能协同模式的侦检机器人,包括车身主体，以及分别设置在车身主体左右两侧的两个履带，以及设置在车身主体中的、驱使履带进行运动的车载动力系统，以及设置在车身主体中的电控系统，所述车身主体设有用于避障的雷达，以及给车载动力系统、电控系统提供电源的电池；

所述车身主体的上侧安装有受电控系统控制的、具有数个驱动关节的、串联机器人结构的采样机械手，所述采样机械手配置有执行末端组件，所述执行末端组件设置有用于抓取、采集地面样品的自动夹爪；

所述车身主体的上侧安装有机械手支撑基础，在采样机械手完全收起时所述机械手支撑基础支撑采样机械手；

所述车身主体上设有防爆相机组合，所述防爆相机组合包括安装在车身主体前侧的、拍摄端朝前的前防爆相机，以及安装在车身主体后侧的、拍摄端朝后的后防爆相机，所述车身主体的右侧和/或左侧至少安装有一个侧防爆相机，所述侧防爆相机的拍摄端朝向右侧和/或左侧，所述采样机械手的靠近执行末端组件的位置安装有机械臂防爆相机，所述机械臂防爆相机的拍摄端朝向执行末端组件；

所述车身主体中设有以车载电台为主体的无线通信模块部件，所述电控系统与车载电台信号连接，并通过车载电台与控制中心无线通讯连接。

进一步地，所述采样机械手包括平旋驱动轴、竖旋驱动关节、第一轴臂、张开驱动关节、横轴、第二轴臂，所述平旋驱动轴的自转中心轴线竖直布置，并配置自转驱动部件，所述平旋驱动轴上端设置产生竖直方向旋转驱动的竖旋驱动关节，所述竖旋驱动关节连接第一轴臂，所述第一轴臂的中心轴线垂直于竖旋驱动关节的旋转驱动轴线，所述第一轴臂的输出端配置产生旋转驱动的张开驱动关节，所述张开驱动关节的旋转驱动轴线垂直于第一轴臂，所述张开驱动关节传动连接横轴一端以驱使横轴进行自转，所述横轴始终保持水平，所述横轴另一端固定有与其垂直相交的第二轴臂，所述执行末端组件设置在第二轴臂的末端，所述机械臂防爆相机安装在第二轴臂上靠近末端的位置上。

进一步地，所述第二轴臂设置有沿其轴向自动伸缩的自动伸缩部，所述自动伸缩部伸出第二轴臂末端以带动执行末端组件沿第二轴臂的轴线进行伸缩。

进一步地，所述自动伸缩部的末端设置有自转部，所述执行末端组件安装在自转部上，并在自转部的驱使下围绕第二轴臂的轴线进行自转。

进一步地，所述采样机械手在完全收起时，所述第一轴臂、横轴、第二轴臂均处于水平放置的状态。

进一步地，所述机械手支撑基础包括设置为塑料的第一支块和第二支块，所述采样机械手在完全收起时，所述第一支块、第二支块分别支撑第一轴臂、第二轴臂。

进一步地，在所述车身主体的前侧设置有用于对空气进行采样的侦检进气件，所述车身主体内置有与电控系统信号连接的气体识别侦检仪，所述气体识别侦检仪与侦检进气件连接并分析侦检进气件所采集的空气样本中的有害物质；在所述车身主体的前侧设置有气体采集部件，所述气体采集部件设置为储气设备。

进一步地，所述车身主体的前侧设置有用于监测现场声音的拾音器，所述拾音器与电控系统电连接，所述拾音器与车载电台信号连接以向控制中心上传现场声音信号。

进一步地，所述车身主体上侧安装有微型的气象站，所述气象站与电控系统信号连接。

进一步地，所述车身主体上安装有北斗定位仪，所述北斗定位仪与电控系统信号连接。

本发明的有益效果在于：

1、便于在化学污染区顺利进行采样操作，采样机械手具有多自由度的特点，可任意折叠，任意改变自动夹爪的空间位置，以便于灵活地进行现场土壤采样操作；

2、能够全面采集现场的各类信息，以便侦检人员能够全面地判断化学污染区的各类参数，其中，防爆相机组合可以对车身主体的四周进行实时拍摄，拍摄范围能够很好地覆盖车身主体的四周；

3、由于在采样机械手上设置机械臂防爆相机，机械臂防爆相机可以监测执行末端组件上的采样操作过程，并且还能结合利用采样机械手多自由度的特点，任意变换机械臂防爆相机的拍摄角度，以更好地辅助拍摄；

4、由于在车身主体上设置前防爆相机、后防爆相机、侧防爆相机，辅以机械臂防爆相机，可以使得图像监控范围完全覆盖机器人的四周，以便侦检信息的立体化呈现；

5、采样机械手在完全收起时，第一轴臂、横轴、第二轴臂均处于水平放置的状态，并由第一支块、第二支块分别支撑第一轴臂、第二轴臂，以很好地收起采样机械手，以便使用。

附图说明

图1是本发明的侧向结构示意图。

图2是本发明的前侧示意图。

图3是本发明的纵剖视图。

图4是图2的后视图。

图5是本发明的俯瞰示意图。

图6是采样机械手的工作状态示意图。

图7是采样机械手的收起状态示意图。

图8是本发明在俯瞰视角下采样机械手完全收起时的状态示意图。

图9是本发明的控制关系简图。

具体实施方式

下面结合附图1-9和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1-3所示，一种基于智能协同模式的侦检机器人,包括车身主体1，以及分别设置在车身主体1左右两侧的两个履带2，以及设置在车身主体1中的、驱使履带2进行运动的车载动力系统3，以及设置在车身主体1中的电控系统4，车身主体1设有用于避障的雷达19，以及给车载动力系统3、电控系统4提供电源的电池20，雷达19可以是毫米波雷达、超声波雷达中的一种，或两种雷达的组合，也可以是其他类型的雷达。上述车身主体1中设有以车载电台23为主体的无线通信模块部件，电控系统4与车载电台23信号连接，并通过车载电台23与控制中心25无线通讯连接，一般在车身主体1上侧安装两天线24，与车载电台23相配套。

如图1所示，上述车身主体1后侧安装防爆警示灯10，防爆警示灯10与电控系统4电连接；如图2所示，上述车身主体1前侧安装与电控系统4电连接的防爆视孔灯18。

结合图1、6所示，上述车身主体1的上侧安装有受电控系统4控制的、具有数个驱动关节的、串联机器人结构的采样机械手5，采样机械手5配置有执行末端组件507，执行末端组件507设置有用于抓取、采集地面样品的自动夹爪507a。自动夹爪507a一般设置为两个可相对转动的机械手指，由电机驱动其中一个机械手指进行转动，另一个机械手指与驱动手指传动配合，以进行相反方向的转动，从而完成夹住和松开动作，此为公知常识。执行末端组件507不仅可以设置为夹爪，也可以根据项目需求考虑添加或组装其他机构。

如图9所示可知，控制中心25或遥控器可以发出控制信号，车载电台23收到信号后，将控制信号传递给电控系统4，电控系统4发出相应的指令以控制采样机械手5进行动作、变形。

结合图6、7、8所示，上述采样机械手5包括平旋驱动轴501、竖旋驱动关节502、第一轴臂503、张开驱动关节504、横轴505、第二轴臂506，平旋驱动轴501的自转中心轴线竖直布置，并配置自转驱动部件(一般为电机)，平旋驱动轴501上端设置产生竖直方向旋转驱动的竖旋驱动关节502，竖旋驱动关节502连接第一轴臂503，第一轴臂503的中心轴线垂直于竖旋驱动关节502的旋转驱动轴线，第一轴臂503的输出端配置产生旋转驱动的张开驱动关节504，张开驱动关节504的旋转驱动轴线垂直于第一轴臂503，张开驱动关节504传动连接横轴505一端以驱使横轴505进行自转，横轴505始终保持水平，横轴505另一端固定有与其垂直相交的第二轴臂506，执行末端组件507设置在第二轴臂506的末端，机械臂防爆相机6安装在第二轴臂506上靠近末端的位置上；第二轴臂506设置有沿其轴向自动伸缩的自动伸缩部508，自动伸缩部508伸出第二轴臂506末端以带动执行末端组件507沿第二轴臂506的轴线进行伸缩；自动伸缩部508的末端设置有自转部509，执行末端组件507安装在自转部509上，并在自转部509的驱使下围绕第二轴臂506的轴线进行自转。采样机械手5在完全收起时，第一轴臂503、横轴505、第二轴臂506均处于水平放置的状态。

本实施例中，如图6所示，采样机械手5设置在车身主体1的上侧的靠前位置，可以在前侧采样，也可以在左右侧采样，在平旋驱动轴501的自转驱动部件驱使下，自动夹爪507a的旋转半径较大，运动范围可以覆盖车身主体1的前侧和左右侧的靠前位置，也可以将采样机械手5设置在车身主体1的其他位置。

结合图7、8所示，上述车身主体1的上侧安装有机械手支撑基础，在采样机械手5完全收起时机械手支撑基础支撑采样机械手5。机械手支撑基础包括设置为塑料的第一支块7和第二支块8，采样机械手5在完全收起时，第一支块7、第二支块8分别支撑第一轴臂503、第二轴臂506。由于采样机械手5在完全收起时，第一轴臂503、横轴505、第二轴臂506均处于水平放置的状态，第一支块7、第二支块8能够起到维持第一轴臂503、横轴505、第二轴臂506水平放置状态的作用，从而为采样机械手5提供收拢基准。

为了实现对现场的全景式拍摄，上述车身主体1上设有防爆相机组合，如图2、5所示，防爆相机组合包括安装在车身主体1前侧的、拍摄端朝前的前防爆相机15，以及安装在车身主体1后侧的、拍摄端朝后的后防爆相机14，车身主体1的右侧和/或左侧至少安装有一个侧防爆相机13，侧防爆相机13的拍摄端朝向右侧和/或左侧，可以考虑在车身主体1的左右侧中选择其中一侧布置侧防爆相机13，也可以在车身主体1的左右侧均布置侧防爆相机13，采样机械手5的靠近执行末端组件507的位置安装有机械臂防爆相机6，机械臂防爆相机6的拍摄端朝向执行末端组件507。机械臂防爆相机6可以直接监控整个采样过程，也可以利用采样机械手5可任意变形的能力，调整机械臂防爆相机6的空间位置，可以覆盖拍摄死角，进一步增加拍摄范围。

前防爆相机15、后防爆相机14、侧防爆相机13、机械臂防爆相机6拍摄的图像可通过电控系统4的处理，然后由车载电台23上传到侦检车的控制中心25中，控制中心25配备若干屏幕，以清晰地显示侦检机器人周围的情况，以便精准化判断现场工况。

如图2所示，在车身主体1的前侧设置有用于对空气进行采样的侦检进气件11(类似于进气嘴)，如图3所示，车身主体1内置有与电控系统4信号连接的气体识别侦检仪12(sfr200侦检仪)，气体识别侦检仪12与侦检进气件11连接并分析侦检进气件11所采集的空气样本中的有害物质，可以马上在现场分析出空气样本中的有害物质，然后迅速通过车载电台23上传到侦检车的控制系统中；如图3所示，在车身主体1的前侧可拆卸地设置有气体采集部件21，气体采集部件21设置为储气设备(buck-elite-1侦检仪储气设备)，相当于一个储气罐，将现场气体吸入内部并进行密封后，带回侦检车或专门的分析室进行分析。

如图2所示，为了多维度呈现污染区的情况，上述车身主体1的前侧设置有用于监测现场声音的拾音器17，拾音器17与电控系统4电连接，拾音器17与车载电台23信号连接以向控制中心25上传现场声音信号，为侦检人员的精准判断提供参考。

如图3所示，上述车身主体1上侧安装有微型的气象站22，气象站22与电控系统4信号连接，然后通过车载电台23将污染区的气象参数(风速、湿度等)发到控制中心25，以便多维度呈现污染区的情况。

如图2所示，上述车身主体1上安装有北斗定位仪16，北斗定位仪16与电控系统4信号连接。以便侦检人员能够随时获得机器人的准确位置信息。

值得一提的是，本实施例中的侦检机器人可以适配空地协同模式(利用无人机作为中继控制中枢来控制一个或多个机器人)，也可以适配地对地协同模式(将至少两个机器人互联设置，所有机器人之间可以形成控制关联以形成一个整体系统)。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

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