排爆机器人装置

专利检索2022-05-11  5



1.本实用新型属于排爆技术领域,也属于机器人排爆教学技术领域,具体涉及一种排爆机器人装置,尤其涉及一种远程遥控排爆机器人装置或者四轮排爆机器人装置。


背景技术:

2.机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,具有一定的自动性,可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。随着科技的发展,战场救援环境日趋复杂,对提高战场救护的安全性、高效性和准确性提出了新的更高的要求。在同时存在多个待救援目标的场景下,相较于传统的人工救援方式,采用多目标协同的救援机器人系统可以有效避免救援人员的伤亡、大大提高救援行动的高效性和准确性,从而有效地减少战场伤亡。自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人以后,机器人就显示出了极强的生命力。经过四十年的迅速发展,在现代化国家中机器人已经广泛被运用于军队中。如何将机器人运用到军事上以减少人员的伤亡和提高作战效率,一直受到各国军队的普遍关注。军用机器人已经成为考量一支军队制现代化和信息化水平的重要标志。
3.目前,常见的远程排爆机器人的结构类型有两轮、四轮等形式,较为单一,使用场合有限,存在以下不足,具体如下:
4.(1)现有的两轮式排爆机器人,采用两轮加一个万向轮的结构,由于车型小巧,在平坦道路行走顺利,但是,遇到上下楼爬坡时,重心不稳,稳定性不强,容易翻车。
5.(2)现有的四轮式排爆机器人,采用单纯的四轮结构,四轮中心较为稳定,能够在爬楼的坡度中稳定行走,环境适应性很强,但是,由于结构造成的体积偏大,在较狭窄空间转弯时,容易因对角线过长卡住,与两轮式排爆机器人相比就失去了稳定优势。
6.因此,通过上述的描述,现有结构方式的排爆机器人(轮式机器人或者足式机器人)无法兼顾顺利前进和稳定问题,实用性不强,其中,两轮式机器人遇到坡度较大的上下楼梯稳定性不强,容易翻车;四轮式机器人环境适应性强,但是遇到狭窄空间,容易卡住,工作效率低。而且,现有的排爆机器人底盘不高,万一因动力不足改用较大电量的电池,会因为电池较厚,无法跨越较高的障碍,整个排爆机器人就起不到任何作用了。
7.因此,如何克服上述排爆机器人所存在的问题,是当前需要解决的问题。。


技术实现要素:

8.为解决上述问题,本实用新型提供了一种排爆机器人装置,对现有的排爆机器人进行进一步改进,节约大量人力物力,适应现代化作战需求。本实用新型的排爆机器人装置,在演示行走的时候,能够兼顾速度和稳定问题,在进行平地和上下楼,速度快,稳定性更强,结构新颖,容易实现,具有良好的应用前景。
9.为了克服现有技术中的不足,本实用新型提供了一种排爆机器人装置的解决方案,具体如下:
10.一种排爆机器人装置,其包括:
11.四轮式底盘,所述四轮式底盘上安装有呈前后分布的两组轮胎组,各轮胎组包括呈左右对称设置的轮胎,位于轮胎之间的四轮式底盘下表面安装有驱动电机,所述驱动电机位于左右对称的两个轮胎之间;
12.从所述四轮式底盘顶部起从下到上依次设置有储物仓、电机驱动板、蓝牙接收器、主控制线路板、模拟图像传输线路板以及摄像头;
13.所述驱动电机的驱动输入端与电机驱动板电连接,所述电机驱动板分别与主控制线路板的对应端口电连接;
14.所述底盘前侧下表面安装有作为机械铲的伺服舵机;所述底盘四周安装有导向轮,用于排爆机器人装置在行进中纠正方向。
15.进一步的,所述主控制线路板上设置着连接有伺服舵机的插排,所述储物仓的上方还安装有摄像头,所述摄像头的拍摄方向沿运行路径而设,所述摄像头还通过蓝牙接收器与远程终端进行无线通信,以此实现远程传输图像。
16.进一步的,所述四轮式底盘下表面的电机安装区域的中部还安装有6s电池以及所述四轮式底盘上表面后部安装有3s电池,该6s电池以和3s电池就构成了电池组,该电池组通过稳压模块分别给驱动电机、电机驱动板、主控制线路板、摄像头以及蓝牙接收器提供工作电压。
17.进一步的,各所述驱动电机均通过联轴器与车轮连接,所述各车轮与驱动电机组成的动力结构能前后左右相互对称的驱使排爆机器人装置前进。
18.进一步的,所述四轮式底盘采用环氧板材料制成,储物仓与机械铲采用亚克力板制成。
19.进一步的,所述主控制线路板设置有arduino板及插排以便供电和信号传输,与其相连的蓝牙接收器、摄像头、伺服舵机通过插排与单片机相连接。
20.进一步的,所述四轮式底盘的底盘高度为5cm,并且在底盘靠中间部位做了镂空。
21.进一步的,所述6s电池和3s电池构成的锂电池组上设置有充电接口。
22.本实用新型的有益效果为:
23.本实用新型的排爆机器人装置,在演示上楼下楼的时候,能够兼顾速度和稳定问题,在平地或爬坡环境下排爆机器人进行轮式行走,速度快;在需要转弯环境下(如在楼层平台转弯等),排爆机器人进行甩尾操作,速度更快更精准;排爆机器人的四个轮子是两驱结构,比四驱更好控制;而且,该机器人底盘设计较好,不会因为电池厚度在上楼时卡住;该排爆机器人使用的电机和舵机的力矩较大,承重能力强,可以完成搜索和搬运爆炸物的基本工作,结构新颖,容易实现,具有良好的应用前景。
附图说明
24.图1是本实用新型的排爆机器人装置的结构示意图;
25.图2是本实用新型的四轮式底盘的结构示意图;
26.图3是本实用新型的排爆机器人装置运行的系统框图;
27.图4是本实用新型的排爆机器人装置三大系统的系统框图。
28.附图中标记的含义如下:
29.1:机械铲;2:导向轮;3:四轮式底板;4:车轮;5:摄像头;6:蓝牙接收器;7:主控制线路板;8:电机驱动板;9:6s电池;10:模拟图像传输线路板;11:储物仓;12:驱动电机;13:伺服舵机;14:3s电池;15:稳压模块。
具体实施方式
30.下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步地说明。
31.如图1

图4所示,排爆机器人装置,其包括:
32.该排爆机器人装置的结构经过了严格的实验测试,具体结构包括四轮式底盘3,所述四轮式底盘3上安装有呈前后分布的两组轮胎组,各轮胎组包括呈左右对称设置的轮胎4,位于轮胎4之间的四轮式底盘3下表面安装有6s电池9,所述驱动电机12位于前后左右对称的每个轮胎4之间。所述四轮式底盘3的上表面从下到上依次设置有储物仓11、电机驱动板8、蓝牙接收器6、主控制线路板7、模拟图像传输线路板10、摄像头5。所述驱动电机12的驱动输入端与电机驱动板8电连接,所述电机驱动板8分别与主控制线路板7的对应端口电连接。所述底盘前侧下表面安装有作为机械铲的伺服舵机13。所述底盘四周安装有导向轮2,用于行进中的方向纠正。所述主控制线路板7(含插排)上连接有伺服舵机13,所述储物仓11的上方还安装有的摄像头5,所述摄像头5的拍摄方向沿运行路径设置,通过蓝牙接收器6与远程终端进行无线通信,远程传输图像。所述四轮式底盘下表面的电机安装区域的中部还安装有6s电池9并且四轮式底盘上表面的后部安装有3s电池14构成的电池组,所述电池组通过稳压模块分别给驱动电机12、电机驱动板8、主控制线路板7、摄像头5、蓝牙接收器6提供工作电压。所述各驱动电机12均通过联轴器与车轮4连接,所述各车轮4与驱动电机12组成的动力结构前后左右相互对称驱使装置前进。所述四轮式底盘3采用环氧板材料制成,成本低,且重量轻,便于实现。储物仓11与铲子1采用亚克力板制成,成本低,材料透明,具有可视性,便于操作。四轮式底板四周装有导向轮可以尽量避免在狭小空间内发生卡住的现象。
33.如图3以及图4所示,所述主控制线路板7设置有arduino板(操作简单,程序便于实现)图像传输模块、蓝牙控制模块、机械抓取模块与制动运输模块以及自制插排,所述蓝牙接收器6、摄像头5、伺服舵机13通过自制插排与arduino板相连接,便于信号传输。远程排爆机器人由三个分系统构成,即传输系统、主控系统和供电稳压系统系统。传输系统为远程排爆机器人提供不同信息要素的传输,它包括视频传输模块和蓝牙传输模块。视频传输模块主要是将摄像头5所捕获的图像信息在操作手面前显示,以方便操控手操作;蓝牙传输模块主要是通过手柄远程控制排爆机器人。主控系统为arduino主控板7,主控板将从蓝牙传输模块的信息分别连接到电机驱动板8、图像传输模块10和舵机取物模块13,以实现排爆机器人的行动和对易爆物的抓取。供电稳压系统主要完成机器人的底层运作,利用双电池对驱动电机12和舵机13进行控制,防止回流干扰。可以看出主控制线路板7是控制中心,具体控制方法为:
34.步骤(a),开启排爆机器人装置,操作员背对模拟环境,排爆机器人装置位于初始状态,四轮式底盘3上的四个轮胎4着地;
35.步骤(b),排爆机器人装置利用摄像头11实时采集环境信息,蓝牙模块6无线传输给远程终端,操作员根据实时环境信息,判断排爆机器人装置所处的环境,是直线环境,还是需要转弯的环境,若为直线环境执行步骤(c);否则执行步骤(d);
36.步骤(c),远程终端接收到可直线行走或上下楼梯的路线图像数据,操作手将利用手柄进行前进或者后退的操作;
37.步骤(d),远程终端接收到需要转弯的路线图像数据,操作手将利用手柄进行左转、右转、甩尾等差速转弯操作;
38.步骤(e),排爆机器人装置利用摄像头5实时采集环境信息,重复步骤(b)

步骤(d),完成排爆机器人装置正常运动控制。
39.所述四轮式底盘3的底盘高度为5cm,并且在底盘靠中间部位做了镂空,方便电池放置,同时不影响其储物仓的使用功能。
40.所述的一种四轮的排爆机器人装置,6s电池9和3s电池14组成的锂电池组上设置有充电接口。
41.借助摄像头5实现操作手对模拟环境的识别,操作手在远处背对爆炸物所在模拟楼房运用ps2操作手柄进行操作。利用360
°
伺服舵机13驱动车身运动,并协同操作进行物料块的抓取和运输放置至指定区域。系统由底板2、电机12、舵机13、单片机7、摄像头5、电机驱动板8组成。具体分为识别、爬楼、搬运几个部分,将电机的驱动、小车上下楼、舵机的抓取结合到一起,协同完成搬运项目,利用一块单片机和驱动板、视频传输模块协作与通信。整体协作,各部分共同完成动作。
42.整体结构上,远程排爆车首先考虑摄像头5位置的摆放,保证摄像头5的实时传输出来的图像能够使得操作手能够对小车的位置情况有清晰地了解。小车用一个具有一定摆动能力的固定件固定摄像头5,可以较方便的移动摄像头5。将小车搭载抓取物块的机械铲1,实现爆炸物的排除。
43.本车采用储物仓11的结构使得整个车可以同时搬运多个物块,大大减少了车辆搬运的次数。
44.本车使用铲子1装进行物块铲取,通过旋转铲子1利用物体惯性使得模拟爆炸物落入箱体。
45.上述的控制过程,属于本领域技术人员的常规手段,包括arduino板、蓝牙接收器、电机驱动板、6s电池、模拟图像传输线路板、驱动电机、伺服舵机、3s电池、稳压模块等硬件的选型,都是可以选择购买的,本实用新型的四轮的排爆机器人装置,是要求保护四轮排爆机器人装置的具体结构特征,必要技术特征性为四轮式底盘、四轮结构的位置关系和储物仓等具体结构。
46.通过上述的描述,本实用新型的四轮排爆机器人装置,相对于现有的单一结构排爆机器人,具有以下优点,具体如下:
47.(1)现有的轮式排爆机器人(两轮式排爆机器人或者四轮式排爆机器人)无法兼顾速度和稳定问题,实用型不强,本实用新型的解决方法是将四轮式排爆机器人结构进行改进,在演示行走的时候,能够兼顾速度和稳定问题,在进行平地和上下楼,速度快,稳定性更强。
48.(2)本远程遥控排爆机器人改进的的四轮式底盘,安装有呈前、后分布的两组轮胎组,各轮胎组包括呈左、右对称设置的轮胎,位于轮胎之间的四轮式底盘下表面安装有驱动电机,驱动电机驱动位于左右对称的两个轮胎之间,底盘四周安装有导向轮,用于行进中的方向纠正。既不会因为电池过大而卡住无法前进,又不会因为对角线过长而停滞不前,总体
上保证排爆机器人的重心位置,便于排爆机器人的控制。
49.(3)本实用新型的解决方法是底板选用轻质高硬度环氧板材料,并选取大力矩的电机,以确保排爆机器人正常工作。
50.(4)远程排爆车考虑摄像头位置的摆放,保证摄像头的实时传输出来的图像能够使得操作手能够对小车的位置情况有清晰地了解。小车用一个具有一定摆动能力的固定件固定摄像头,可以较方便的移动摄像头。将小车搭载抓取物块的机械铲,实现爆炸物的排除。
51.(5)本车采用储物仓的结构使得整个车可以同时搬运多个物块,大大减少了车辆搬运的次数。
52.(6)本车使用铲子装进行物块铲取,通过旋转铲子利用物体惯性使得模拟爆炸物落入箱体。铲子选用全透明亚克力板材料,使得图像传输无死角,便于操作。
53.综上所述,本实用新型的排爆机器人装置,在演示上楼下楼的时候,能够兼顾速度和稳定问题,在平地或爬坡环境下排爆机器人进行轮式行走,速度快;在需要转弯环境下(如在楼层平台转弯等),排爆机器人进行甩尾操作,速度更快更精准;排爆机器人的四个轮子是两驱结构,比四驱更好控制;而且,该机器人底盘设计较好,不会因为电池厚度在上楼时卡住;该排爆机器人使用的电机和舵机的力矩较大,承重能力强,可以完成搜索和搬运爆炸物的基本工作,结构新颖,容易实现,具有良好的应用前景。
54.以上以用实施例说明的方式对本实用新型作了描述,本领域的技术人员应当理解,本公开不限于以上描述的实施例,在不偏离本实用新型的范围的情况下,能够做出各种变化、调节和替换。
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