
本發明屬于機器人技術領域,具體涉及一種多關節搜救機器人,用于廢墟縫隙或狹窄管道中的搜救工作。技術背景本世紀以來全球地震災害頻發,在印度洋地震海嘯、汶川地震、海地地震、玉樹地震、新西蘭地震等災害救援現場,各種不同類型復雜的地震廢墟更增加了搜索營救幸存者的難度,各種災難發生次數增多的同時,其嚴重性、多樣性和復雜度也逐漸增加。特別是東日本大地震引發的海嘯及核輻射災害,大量的地震廢墟使搜救人員難以到達和靠近。災難發生后的72h為黃金搶救時間,但受災難現場的非結構化環境的影響,救援人員難以快速、高效、安全地進行工作,且救援任務逐漸超出了救援人員的能力范圍,因此,救援機器人已經成為一個重要的發展方向。利用機器人技術替代人類進入危險地震廢墟快速開展災情信息獲取和幸存者搜索定位,成為提高地震救援能力和救援效率的關鍵因素。在眾多科研工作者的不懈努力下,他們已經發明了各種各樣的搜救機器人,針對不同的環境發明了不同的機器人,主要有以下兩類搜救機器人:履帶式搜救機器人和蛇形搜救機器人。這兩種類型的搜救機器人各有其優缺點,在某些特定的環境下都能充分發揮其優勢,給搜救工作帶來很大幫助。毋庸置疑,履帶式搜救機器人,由于采用履帶作為驅動輪作為其行走方式,在運動過程中與地面保持較大接觸面的特點,使其能夠產生較大的抓地力,保證搜救設備能夠平穩運動。但是履帶式搜救機器人由于整體結構往往比較大,限制了其進入廢墟內部進行搜索探測的能力,因此其實際應用存在一定局限性。而蛇形搜救機器人的體積相對履帶式搜救機器人較小,他們利用各關節產生的力矩使機器人實現蜿蜒運動,具有靈活的運動特性,但是他們往往采用被動輪式運動,這就決定了他們往往只適合在相對平坦的地面或者水中運動。
技術實現要素:針對現有技術存在的缺陷,本發明的目的在于設計一種能主動進入廢墟縫隙或者管道內部進行搜索和探測的多關節搜救機器人,具有較好的運動能力,同時體積相對較小,性能穩定,可進入廢墟或者較小的孔洞之中進行相關的搜救工作。為了達到上述目的,本發明采用如下技術方案:一種多關節搜救機器人,包括彈性本體、前端通訊設備和履帶機構,若干履帶機構和若干彈性本體依次交替通過螺釘串聯在一起,所述前端通訊設備通過螺釘安裝在最前端的履帶機構上。所述履帶機構包括同步帶、上支撐板、側面擋板、連接柱、緊固孔、連接塊、主動齒輪、軸套、從動齒輪、軸承、微型電機、減速器、下支撐板、電控箱;所述微型電機與減速器是一體的,兩組微型電機與減速器左右相反的安裝在下支撐板的前后兩端;所述減速器一端的傳動軸與軸套過盈配合;所述軸套嵌入在主動齒輪內圈中,主動齒輪徑向開有三個緊固孔,主動齒輪用螺釘通過三個緊固孔固定在軸套上;所述微型電機與軸承內圈過盈配合,所述軸承嵌入在從動齒輪內圈中,從動齒輪徑向開有三個緊固孔,從動齒輪用螺釘通過三個緊固孔固定在軸承上,位于同一側的主動齒輪和從動齒輪通過同步帶相連;所述電控箱安裝在下支撐板上,并通過接線孔與微型電機通電,所述連接塊安裝在下支撐板的兩側,所述側面擋板通過螺釘安裝在連接塊上,所述上支撐板用螺釘通過連接柱固定在下支撐板上。所述彈性本體材料為鋼絲纖維編織合成樹脂軟管,在彈性本體的兩端各有一段聚乙烯連接管,便于與履帶機構連接。本發明的工作原理如下:本發明是一種多關節履帶機構作為驅動力的搜救機器人,因此機器人運動的動力源來自于各個履帶機構,履帶機構則是依靠前后兩個錯位的微型電機提供動力。每個履帶機構內部均有一個電機驅動芯片來驅動兩個電機的運動方式。當上位機給電機驅動芯片發送信號,驅動芯片驅動電機轉動,經過減速器傳動,帶動主動齒輪轉動,通過同步帶傳動帶動從動齒輪轉動使得整個履帶裝置運動。本發明的多關節搜救機器人頭部有一個通訊設備,可以來判斷廢墟縫隙中的周圍環境,并傳輸到上位機的智能顯示屏中,于此同時各個履帶機構的相對位置也會反饋至上位機的姿態控制芯片,上位機通過前端通訊設備中的攝像頭和姿態芯片的信息再給各個電機驅動芯片發送信號,驅動電機轉動,從而驅動多關節搜救機器人在廢墟中運動。與現有技術相比,本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點:本發明通過多個履帶機構提供動力源,履帶機構結構比較簡單,為了減小履帶機構的體積,微型電機放棄了常見的左右對稱的安裝方式,而是采用前后錯位方式進行安裝,并且將微型電機套在軸承上嵌入從動輪中,并靠從動輪徑向的緊固孔來固定,因此進一步減小了履帶機構的體積,使得多關節機器人可以進入更小的廢墟縫隙或者孔洞中工作。本發明驅動機構為履帶機構,但是外觀類似于蛇形機器人。本發明亦可像履帶機器人一樣,通過電機驅動能產生較大動力,能與地面產生較摩擦,可以適應多種地形,能翻越一定高度的障礙物,尤其適用于發生災害后的現場救援;本發明可以利用蛇型姿態,可以進入復雜的廢墟內部,利用CPG協調控制各個仿生足的驅動,實現多關節搜救機器人在狹小的縫隙中快速移動,就算彈性本體和驅動結構卡住,不能自行避障,可以利用其體積小的特點將多關節機器人人為地手動拽出。附圖說明圖1是本發明的兩個關節裝配圖。圖2是本發明的頭部履帶機構裝配圖。圖3是本發明的履帶機構完整裝配圖。圖4是本發明的履帶機構內部結構裝配圖。圖5是本發明的履帶機構驅動部分的爆炸圖。具體實施方式下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步的描述。實施例一:參見圖1和圖2,一種多關節搜救機器人,包括彈性本體17、前端通訊設備3和履帶機構,若干履帶機構和若干彈性本體17依次交替通過螺釘18串聯在一起,所述前端通訊設備3通過螺釘18安裝在最前端的履帶機構上,可以來判斷廢墟縫隙中的周圍環境,并傳輸到上位機的智能顯示屏中,于此同時各個履帶機構的相對位置也會反饋至上位機的姿態控制芯片,上位機通過前端通訊設備3中的攝像頭和姿態芯片的信息再給各個電機驅動芯片發送信號,從而驅動多關節搜救機器人在廢墟中運動。所述彈性本體17材料為鋼絲纖維編織合成樹脂軟管,在彈性本體17的兩端各有一段聚乙烯連接管,便于與履帶機構連接。實施例二:如圖2至圖5所示,所述履帶機構包括同步帶1、上支撐板2、側面擋板4、連接柱6、緊固孔7、連接塊8、主動齒輪13、軸套14、從動齒輪16、軸承9、微型電機10、減速器11、下支撐板12、電控箱15;所述微型電機10與減速器12是一體的,兩組微型電機10與減速器11左右相反的安裝在下支撐板12的前后兩端;所述減速器11一端的傳動軸與軸套14過盈配合,所述軸套14嵌入在主動齒輪13內圈中,主動齒輪13徑向開有三個緊固孔7,主動齒輪13用螺釘18通過三個緊固孔7固定在軸套14上;所述微型電機10與軸承9內圈過盈配合,所述軸承9嵌入在從動齒輪16內圈中,從動齒輪16徑向開有三個緊固孔7,從動齒輪16用螺釘18通過三個緊固孔7固定在軸承9上,位于同一側的主動齒輪13和從動齒輪16通過同步帶1相連;所述電控箱15安裝在下支撐板12上,并通過接線孔5與微型電機10通電,所述連接塊8安裝在下支撐板12的兩側,所述側面擋板4通過螺釘18安裝在連接塊8上,所述上支撐板2用螺釘18通過連接柱6固定在下支撐板12上。微型電機10不是常見的左右對稱的安裝方式,而是采用前后錯位方式進行安裝,兩個主動齒輪13以及兩個從動齒輪16也不是同時位于前端或后端,而是一前一后,一左一右的對角線交叉布置,這樣既不影響運動能力,又進一步減小了履帶機構的體積,使得多關節機器人可以進入更小的廢墟縫隙或者孔洞中工作。