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一種六履帶四擺臂救援機器人及其自主行走控制方法與流程

文檔序號:12336340閱讀:1224來源:國知局
一種六履帶四擺臂救援機器人及其自主行走控制方法與流程

本發明屬于機器人技術領域,具體涉及一種六履帶四擺臂救援機器人及其自主行走控制方法。



背景技術:

我國是世界上災害,事故發生最多的國家之一,如煤礦井下瓦斯爆炸、塌方事故,地面上的火災、地震塌方,以及相似類型的人為事故,給人民生命財產安全造成極大的危害。在煤礦井下發生瓦斯爆炸、塌方等事故后或是其它災難環境下,周圍環境到嚴重破壞,受災環境信息無法直接傳送到救援指揮中心,救援人員無法從事救援行動,嚴重影響救援效率,救援人員承受巨大生命風險。那么迫切需要救援機器人在復雜環境下探索災難環境信息,并把災難環境信息傳送給救援指揮中心。

但同時,災難環境十分復雜,救援機器人為無線通信方式進行環境探測,往往會受到環境干擾,導致機器人信號丟失,使救援機器人被困于災難環境,這時需要機器人根據環境信息,進行自主控制,尋找信號源,并把災難環境信息傳送給救援指揮人員。但是,現有技術中,還缺乏結構緊湊、設計合理、工作可靠性高的能夠實現這樣的功能的救援機器人。



技術實現要素:

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足,提供一種六履帶四擺臂救援機器人,其結構緊湊,設計新穎合理,智能化程度高,工作穩定性和可靠性高,實用性強,使用效果好,便于推廣使用。

為解決上述技術問題,本發明采用的技術方案是:一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:包括機器人本體、兩個行走履帶組件和四個擺臂履帶組件,所述機器人本體包括下箱腔體、上箱腔體、傳感器腔體、三個齒輪腔體和兩個支撐輪腔體,所述上箱腔體設置在下箱腔體的上部,所述傳感器腔體設置在上箱腔體的上部前側,三個所述齒輪腔體分別為前齒輪腔體、左后齒輪腔體和右后齒輪腔體,所述前齒輪腔體設置在下箱腔體的前側,所述左后齒輪腔體設置在下箱腔體的后方左側,所述右后齒輪腔體設置在下箱腔體的后方右側,兩個所述支撐輪腔體分別為左支撐輪腔體和右支撐輪腔體,所述左支撐輪腔體設置在下箱腔體的左側,所述右支撐輪腔體設置在下箱腔體的右側;兩個行走履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體上的左行走履帶組件和設置在右支撐輪腔體上的右行走履帶組件,四個擺臂履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體前側的左前擺臂履帶組件、設置在左支撐輪腔體后側的左后擺臂履帶組件、設置在右支撐輪腔體前側的右前擺臂履帶組件和設置在右支撐輪腔體后側的右后擺臂履帶組件;

所述下箱腔體內設置有用于驅動左行走履帶組件的左行走電機和用于驅動右行走履帶組件的右行走電機;以及用于驅動左前擺臂履帶組件的左前擺臂電機、用于驅動左后擺臂履帶組件的左后擺臂電機、用于驅動右前擺臂履帶組件的右前擺臂電機和用于驅動右后擺臂履帶組件的右后擺臂電機;所述下箱腔體的外部前側設置有用于對救援機器人前方的障礙物進行檢測的超聲波傳感器;

所述上箱腔體內設置有控制計算機、電池、變壓器、電機驅動器組和三維數字羅盤;所述電機驅動器組包括左行走電機驅動器、右行走電機驅動器、左前擺臂電機驅動器、右前擺臂電機驅動器、左后擺臂電機驅動器和右后擺臂電機驅動器,所述左行走電機驅動器、右行走電機驅動器、左前擺臂電機驅動器、右前擺臂電機驅動器、左后擺臂電機驅動器和右后擺臂電機驅動器均與控制計算機的輸出端連接,所述左行走電機與左行走電機驅動器的輸出端連接,所述右行走電機與右行走電機驅動器的輸出端連接,所述左前擺臂電機與左前擺臂電機驅動器的輸出端連接,所述右前擺臂電機與右前擺臂電機驅動器的輸出端連接,所述左后擺臂電機與左后擺臂電機驅動器的輸出端連接,所述右后擺臂電機與右后擺臂電機驅動器的輸出端連接;所述超聲波傳感器與控制計算機的輸入端連接;所述控制計算機上接有用于與遠程監控計算機進行無線連接并通信的無線通信模塊,所述無線通信模塊上接有伸出上箱腔體外部的天線;

所述傳感器腔體內設置有環境信息傳感器、雙目視覺傳感器、激光雷達傳感器和照明燈;所述環境信息傳感器的輸出端、雙目視覺傳感器的輸出端和激光雷達傳感器的輸出端均與控制計算機的輸入端連接;

所述前齒輪腔體內設置有用于將左前擺臂電機的動力傳遞給左前擺臂履帶組件的左前擺臂齒輪傳動組件、用于將右前擺臂電機的動力傳遞給右前擺臂履帶組件的右前擺臂齒輪傳動組件、用于將左行走電機的動力傳遞給左行走履帶組件的左行走齒輪傳動組件和用于將右行走電機的動力傳遞給右行走履帶組件的右行走齒輪傳動組件;所述左后齒輪腔體內設置有用于將左后擺臂電機的動力傳遞給左后擺臂履帶組件的左后擺臂齒輪傳動組件,所述右后齒輪腔體內設置有用于將右后擺臂電機的動力傳遞給右后擺臂履帶組件的右后擺臂齒輪傳動組件;

所述左支撐輪腔體內設置有左減震支架和安裝在左減震支架上的左減震支撐輪組件,所述左支撐輪腔體外部設置有用于對救援機器人左側的障礙物進行檢測的左紅外傳感器;所述右支撐輪腔體內設置有右減震支架和安裝在右減震支架上的右減震支撐輪組件,所述右支撐輪腔體外部設置有用于對救援機器人右側的障礙物進行檢測的右紅外傳感器;所述左紅外傳感器和右紅外傳感器均與控制計算機的輸入端連接。

上述的一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:所述環境信息傳感器包括溫度傳感器、氧氣傳感器、甲烷傳感器和一氧化碳傳感器。

上述的一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:所述左前擺臂履帶組件、右前擺臂履帶組件、左后擺臂履帶組件和右后擺臂履帶組件的結構相同且均包括擺臂軸、擺臂支架以及轉動連接在擺臂支架前端的擺臂前輪和轉動連接在擺臂支架后端的擺臂驅動輪,所述擺臂軸通過花鍵與擺臂支架連接,所述擺臂支架的中部轉動連接有上下相對設置的擺臂上支撐輪和擺臂下支撐輪,所述擺臂前輪的直徑小于擺臂驅動輪的直徑,所述擺臂前輪、擺臂上支撐輪、擺臂驅動輪和擺臂下支撐輪上跨接有擺臂橡膠履帶,所述擺臂軸上通過軸承轉動連接有擺臂套筒軸,所述擺臂驅動輪固定連接在擺臂套筒軸上。

上述的一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:所述左前擺臂齒輪傳動組件、右前擺臂齒輪傳動組件、左后擺臂齒輪傳動組件和右后擺臂齒輪傳動組件的結構相同且均包括擺臂電機錐齒輪和與擺臂電機錐齒輪嚙合的擺臂軸錐齒輪,所述擺臂電機錐齒輪固定連接在左前擺臂電機、右前擺臂電機、左后擺臂電機或右后擺臂電機的輸出軸上,所述擺臂軸錐齒輪與擺臂軸固定連接。

上述的一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:所述左行走履帶組件和右行走履帶組件的結構相同且均包括主動行走輪和從動行走輪,以及跨接在所述主動行走輪和所述從動行走輪上的行走橡膠履帶,所述右行走履帶組件中的主動行走輪固定連接在右前擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上,所述右行走履帶組件中的從動行走輪固定連接在右后擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上,所述左行走履帶組件中的主動行走輪固定連接在左前擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上,所述左行走履帶組件中的從動行走輪固定連接在左后擺臂履帶組件中的擺臂套筒軸上。

上述的一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:所述左行走齒輪傳動組件和右行走齒輪傳動組件的結構相同且均包括行走電機錐齒輪和與行走電機錐齒輪嚙合的行走輪錐齒輪,所述行走電機錐齒輪固定連接在左行走電機或右行走電機的輸出軸上,所述行走輪錐齒輪與擺臂套筒軸固定連接。

上述的一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:所述左減震支撐輪組件包括三個左減震支撐輪組,每個所述左減震支撐輪組均包括與左減震支架固定連接的左減震輪固定板和與左減震輪固定板通過左減震輪旋轉軸轉動連接的左減震輪連接板,所述左減震輪連接板的兩端各轉動連接有一個左減震輪,三個所述左減震支撐輪組中的其中兩個設置在左減震支架的下部,三個所述左減震支撐輪組中的另外一個設置在左減震支架的上部,所述左減震支架上固定連接有罩住三個左減震支撐輪組的左減震護板。

上述的一種六履帶四擺臂救援機器人,其特征在于:所述右減震支撐輪組件包括三個右減震支撐輪組,每個所述右減震支撐輪組均包括與右減震支架固定連接的右減震輪固定板和與右減震輪固定板通過右減震輪旋轉軸轉動連接的右減震輪連接板,所述右減震輪連接板的兩端各轉動連接有一個右減震輪,三個所述右減震支撐輪組中的其中兩個設置在右減震支架的下部,三個所述右減震支撐輪組中的另外一個設置在右減震支架的上部,所述右減震支架上固定連接有罩住三個右減震支撐輪組的右減震護板。

本發明還公開了一種方法步驟簡單、設計新穎合理、實現方便、能夠實現自動避障的六履帶四擺臂救援機器人的自主行走控制方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:

步驟一、數據采集及傳輸:環境信息傳感器對救援機器人所處環境信息進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機,雙目視覺傳感器對救援機器人前方的道路環境圖像進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機,激光雷達傳感器對救援機器人與前方障礙物的距離進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機,左紅外傳感器對救援機器人左側的障礙物進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機,右紅外傳感器對救援機器人右側的障礙物進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機,超聲波傳感器用于對救援機器人前方的障礙物進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機,三維數字羅盤對救援機器人的姿態進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機;控制計算機將其接收到的環境信息傳感器輸出的環境信息和雙目視覺傳感器輸出的救援機器人前方的道路環境圖像通過無線通信模塊傳輸給遠程監控計算機;

步驟二、數據分析處理,具體過程為:

步驟、控制計算機對其接收到的超聲波傳感器輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境中的前方是否有障礙物,并對其接收到的激光雷達傳感器輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器與前方障礙物的距離;

步驟、控制計算機對其接收到的左紅外傳感器輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境中的左側是否有障礙物;

步驟、控制計算機對其接收到的右紅外傳感器輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境中的右側是否有障礙物;

步驟、控制計算機對其接收到的三維數字羅盤輸出的救援機器人的姿態信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境為平坦路面、上斜坡還是下斜坡;

步驟三、機器人運動控制:控制計算機根據步驟二中的數據分析處理結果,判斷出救援機器人行走環境為平坦路面、上斜坡還是下斜坡,并判斷出救援機器人行走環境中是否有障礙物及障礙物的方位,根據行走環境不同輸出對左行走電機、右行走電機、左前擺臂電機、左后擺臂電機、右前擺臂電機和右后擺臂電機的控制信號,控制救援機器人行走;

當救援機器人行走環境為平坦路面時,所述控制計算機通過左行走電機驅動器驅動左行走電機,并通過右行走電機驅動器驅動右行走電機,使左行走電機和右行走電機的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境為上斜坡時,所述控制計算機通過左行走電機驅動器驅動左行走電機,通過右行走電機驅動器驅動右行走電機,通過左后擺臂電機驅動器驅動左后擺臂電機,并通過右后擺臂電機驅動器驅動右后擺臂電機,使左行走履帶組件中的主動行走輪和右行走履帶組件中的主動行走輪均接觸地面,同時使左后擺臂履帶組件和右后擺臂履帶組件均支起接觸地面,使救援機器人機身水平,左行走電機的轉速等于右行走電機的轉速,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境為下斜坡時,所述控制計算機通過左前擺臂電機驅動器驅動左前擺臂電機,并通過右前擺臂電機驅動器驅動右前擺臂電機,使左前擺臂履帶組件和右前擺臂履帶組件支起接觸地面,同時使左行走履帶組件中的主動行走輪和右行走履帶組件中的主動行走輪均離開地面,使左行走履帶組件中的從動行走輪和右行走履帶組件中的從動行走輪均接觸地面,使救援機器人機身水平,左行走電機的轉速等于右行走電機的轉速,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中前方有障礙物、右側有障礙物或前方與右側均有障礙物時,所述控制計算機通過左行走電機驅動器驅動左行走電機,并通過右行走電機驅動器驅動右行走電機,先使右行走電機的轉速大于左行走電機的轉速,進行左拐彎行駛,再使左行走電機的轉速大于右行走電機的轉速,進行右拐彎行駛,使行駛路線呈半圓弧,繞過前方障礙物,最后再使左行走電機和右行走電機的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中左側有障礙物或前方與左側均有障礙物時,所述控制計算機通過左行走電機驅動器驅動左行走電機,并通過右行走電機驅動器驅動右行走電機,先使左行走電機的轉速大于右行走電機的轉速,進行右拐彎行駛,再使右行走電機的轉速大于左行走電機的轉速,進行左拐彎行駛,使行駛路線呈半圓弧,繞過左側障礙物,最后再使左行走電機和右行走電機的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中左側與右側均有障礙物時,所述控制計算機通過左行走電機驅動器驅動左行走電機,并通過右行走電機驅動器驅動右行走電機,使左行走電機和右行走電機的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中前方、左側與右側均有障礙物時,所述控制計算機先通過左前擺臂電機驅動器驅動左前擺臂電機,通過左后擺臂電機驅動器驅動左后擺臂電機,通過右前擺臂電機驅動器驅動右前擺臂電機,并通過右后擺臂電機驅動器驅動右后擺臂電機,使救援機器人的左前擺臂履帶組件、左后擺臂履帶組件、右前擺臂履帶組件和右后擺臂履帶組件均轉動,豎直支撐在地面上,所述控制計算機再通過左行走電機驅動器驅動左行走電機,并通過右行走電機驅動器驅動右行走電機,使左行走電機和右行走電機的轉速相等,進行直線行駛,越過障礙物,最后再使救援機器人的左前擺臂履帶組件、左后擺臂履帶組件、右前擺臂履帶組件和右后擺臂履帶組件放平,使左行走電機和右行走電機的轉速相等,進行直線行駛。

本發明與現有技術相比具有以下優點:

1、本發明六履帶四擺臂救援機器人的結構緊湊,設計新穎合理,實現方便。

2、本發明六履帶四擺臂救援機器人的四個擺臂履帶組件包含有四個獨立的驅動電機,四個擺臂履帶組件能夠實現獨立360°旋轉運動,實現機體的多姿態變化,同時機器人的四個擺臂履帶組件能夠單獨拆解,方便了機器人的安裝及調試。

3、本發明的兩個行走履帶組件包含有兩個獨立的驅動電機,機器人的前進、倒退及轉向運動能夠通過控制兩電機的速度來實現,機器人的轉向運動中,機器人以不同的速度差行駛時,可實現不同轉向半徑的運動,當機器人兩個行走履帶組件速度大小相等,方向相反時,機器人能夠實現零半徑轉向運動。

4、本發明的六履帶四擺臂救援機器人包含有多種環境傳感器,如三維數字羅盤,激光傳感器,紅外傳感器,雙目視覺傳感器等,能夠全面感知機器人運行環境,實現自動避障。

5、本發明六履帶四擺臂救援機器人的智能化程度高,工作穩定性和可靠性高。

6、本發明六履帶四擺臂救援機器人的自主行走控制方法的方法步驟簡單,設計新穎合理,實現方便,能夠實現自動避障。

7、本發明的實用性強,使用效果好,便于推廣使用。

綜上所述,本發明的結構緊湊,設計新穎合理,智能化程度高,工作穩定性和可靠性高,實用性強,使用效果好,便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例,對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明救援機器人的立體圖。

圖2為本發明救援機器人上箱腔體剖開后的俯視圖。

圖3為本發明救援機器人下箱腔體剖開后的俯視圖。

圖4為本發明左前擺臂履帶組件、右前擺臂履帶組件、左后擺臂履帶組件或右后擺臂履帶組件的結構示意圖。

圖5為圖4的A-A剖視放大圖。

圖6為本發明主動行走輪、擺臂套筒軸和擺臂軸的連接關系示意圖。

圖7為本發明左支撐輪腔體的內部結構示意圖。

圖8為圖7的仰視圖。

圖9為本發明右支撐輪腔體的內部結構示意圖。

圖10為圖9的仰視圖。

圖11為本發明控制計算機與其他各單元的連接關系示意圖。

附圖標記說明:

1—左前擺臂履帶組件; 2—左支撐輪腔體; 3—左后擺臂履帶組件;

4—左行走履帶組件; 5—天線; 6—右后擺臂履帶組件;

7—右行走履帶組件; 8—上箱腔體; 9—傳感器腔體;

10—右前擺臂履帶組件; 11—擺臂電機錐齒輪;

12—擺臂軸錐齒輪; 13—行走電機錐齒輪; 14—主動行走輪;

15—行走輪錐齒輪; 16—從動行走輪; 17—下箱腔體;

18—左行走電機; 19—左前擺臂電機; 20—三維數字羅盤;

21—電池; 22—電機驅動器組;22-1—右行走電機驅動器;

22-2—左行走電機驅動器; 22-3—右前擺臂電機驅動器;

22-4—右后擺臂電機驅動器; 22-5—左前擺臂電機驅動器;

22-6—左后擺臂電機驅動器; 23—控制計算機;

24—變壓器; 25—遠程監控計算機; 26—無線通信模塊;

27—環境信息傳感器; 27-1—溫度傳感器;27-2—氧氣傳感器;

27-3—甲烷傳感器; 27-4—一氧化碳傳感器;

28—雙目視覺傳感器; 29—激光雷達傳感器;

30—照明燈; 31—擺臂軸; 32—擺臂支架;

33—擺臂前輪; 34—擺臂驅動輪;35—擺臂上支撐輪;

36—擺臂下支撐輪; 37—擺臂橡膠履帶; 38—軸承;

39—擺臂套筒軸; 40—行走橡膠履帶; 41—右行走電機;

42—右減震支架; 43—右減震輪固定板; 44—右減震輪旋轉軸;

45—右減震輪連接板; 46—右減震輪; 47—右減震護板;

48—右減震支撐輪組; 49—左減震支架; 50—左減震輪固定板;

51—左減震輪旋轉軸; 52—左減震輪連接板; 53—左減震輪;

54—左減震護板;55—左減震支撐輪組;56—右前擺臂電機;

57—右后擺臂電機;58—左后擺臂電機; 59—超聲波傳感器;

60—右支撐輪腔體; 61—右紅外傳感器;62—左紅外傳感器;

63—前齒輪腔體; 64—左后齒輪腔體;65—右后齒輪腔體。

具體實施方式

如圖1、圖2和圖3所示,本發明的六履帶四擺臂救援機器人,包括機器人本體、兩個行走履帶組件和四個擺臂履帶組件,所述機器人本體包括下箱腔體17、上箱腔體8、傳感器腔體9、三個齒輪腔體和兩個支撐輪腔體,所述上箱腔體8設置在下箱腔體17的上部,所述傳感器腔體9設置在上箱腔體8的上部前側,三個所述齒輪腔體分別為前齒輪腔體63、左后齒輪腔體64和右后齒輪腔體65,所述前齒輪腔體63設置在下箱腔體17的前側,所述左后齒輪腔體64設置在下箱腔體17的后方左側,所述右后齒輪腔體65設置在下箱腔體17的后方右側,兩個所述支撐輪腔體分別為左支撐輪腔體2和右支撐輪腔體60,所述左支撐輪腔體2設置在下箱腔體17的左側,所述右支撐輪腔體60設置在下箱腔體17的右側;兩個行走履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體2上的左行走履帶組件4和設置在右支撐輪腔體60上的右行走履帶組件7,四個擺臂履帶組件分別為設置在左支撐輪腔體2前側的左前擺臂履帶組件1、設置在左支撐輪腔體2后側的左后擺臂履帶組件3、設置在右支撐輪腔體60前側的右前擺臂履帶組件10和設置在右支撐輪腔體60后側的右后擺臂履帶組件6;

所述下箱腔體17內設置有用于驅動左行走履帶組件4的左行走電機18和用于驅動右行走履帶組件7的右行走電機41;以及用于驅動左前擺臂履帶組件1的左前擺臂電機19、用于驅動左后擺臂履帶組件3的左后擺臂電機58、用于驅動右前擺臂履帶組件10的右前擺臂電機56和用于驅動右后擺臂履帶組件6的右后擺臂電機57;所述下箱腔體17的外部前側設置有用于對救援機器人前方的障礙物進行檢測的超聲波傳感器59;

所述上箱腔體8內設置有控制計算機23、電池21、變壓器24、電機驅動器組22和三維數字羅盤20;結合圖11,所述電機驅動器組22包括左行走電機驅動器22-2、右行走電機驅動器22-1、左前擺臂電機驅動器22-5、右前擺臂電機驅動器22-3、左后擺臂電機驅動器22-6和右后擺臂電機驅動器22-4,所述左行走電機驅動器22-2、右行走電機驅動器22-1、左前擺臂電機驅動器22-5、右前擺臂電機驅動器22-3、左后擺臂電機驅動器22-6和右后擺臂電機驅動器22-4均與控制計算機23的輸出端連接,所述左行走電機18與左行走電機驅動器22-2的輸出端連接,所述右行走電機41與右行走電機驅動器22-1的輸出端連接,所述左前擺臂電機19與左前擺臂電機驅動器22-5的輸出端連接,所述右前擺臂電機56與右前擺臂電機驅動器22-3的輸出端連接,所述左后擺臂電機58與左后擺臂電機驅動器22-6的輸出端連接,所述右后擺臂電機57與右后擺臂電機驅動器22-4的輸出端連接;所述超聲波傳感器59與控制計算機23的輸入端連接;所述控制計算機23上接有用于與遠程監控計算機25進行無線連接并通信的無線通信模塊26,所述無線通信模塊26上接有伸出上箱腔體8外部的天線5;

所述傳感器腔體9內設置有環境信息傳感器27、雙目視覺傳感器28、激光雷達傳感器29和照明燈30;所述環境信息傳感器27的輸出端、雙目視覺傳感器28的輸出端和激光雷達傳感器29的輸出端均與控制計算機23的輸入端連接;使用時,所述雙目視覺傳感器28和激光雷達傳感器29用于檢測機器人前方障礙物信息。

所述前齒輪腔體63內設置有用于將左前擺臂電機19的動力傳遞給左前擺臂履帶組件1的左前擺臂齒輪傳動組件、用于將右前擺臂電機56的動力傳遞給右前擺臂履帶組件10的右前擺臂齒輪傳動組件、用于將左行走電機18的動力傳遞給左行走履帶組件4的左行走齒輪傳動組件和用于將右行走電機41的動力傳遞給右行走履帶組件7的右行走齒輪傳動組件;所述左后齒輪腔體64內設置有用于將左后擺臂電機58的動力傳遞給左后擺臂履帶組件3的左后擺臂齒輪傳動組件,所述右后齒輪腔體65內設置有用于將右后擺臂電機58的動力傳遞給右后擺臂履帶組件3的右后擺臂齒輪傳動組件;

所述左支撐輪腔體2內設置有左減震支架49和安裝在左減震支架49上的左減震支撐輪組件,所述左支撐輪腔體外部設置有用于對救援機器人左側的障礙物進行檢測的左紅外傳感器62;所述右支撐輪腔體60內設置有右減震支架42和安裝在右減震支架42上的右減震支撐輪組件,所述右支撐輪腔體60外部設置有用于對救援機器人右側的障礙物進行檢測的右紅外傳感器61;所述左紅外傳感器62和右紅外傳感器61均與控制計算機23的輸入端連接。所述左支撐輪腔體2和右支撐輪腔體60為單獨可拆解結構。

本實施例中,如圖11所示,所述環境信息傳感器27包括溫度傳感器27-1、氧氣傳感器27-2、甲烷傳感器27-3和一氧化碳傳感器27-4。

本實施例中,如圖4和圖5所示,所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左后擺臂履帶組件3和右后擺臂履帶組件6的結構相同且均包括擺臂軸31、擺臂支架32以及轉動連接在擺臂支架32前端的擺臂前輪33和轉動連接在擺臂支架32后端的擺臂驅動輪34,所述擺臂軸31通過花鍵與擺臂支架32連接,所述擺臂支架32的中部轉動連接有上下相對設置的擺臂上支撐輪35和擺臂下支撐輪36,所述擺臂前輪33的直徑小于擺臂驅動輪34的直徑,所述擺臂前輪33、擺臂上支撐輪35、擺臂驅動輪34和擺臂下支撐輪36上跨接有擺臂橡膠履帶37,所述擺臂軸31上通過軸承38轉動連接有擺臂套筒軸39,所述擺臂驅動輪34固定連接在擺臂套筒軸39上。具體實施時,所述擺臂驅動輪34通過平鍵固定連接在擺臂套筒軸39上。

所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左后擺臂履帶組件3和右后擺臂履帶組件6均采用了同心軸的傳動方式,此方式在傳動中,擺臂套筒軸39與擺臂軸31能夠實現獨立的旋轉運動,互不干涉運動,簡化了機器人傳動所需空間。所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左后擺臂履帶組件3和右后擺臂履帶組件6能夠單獨拆解,方便救援機器人的安裝及調試。

本實施例中,如圖2和圖3所示,所述左前擺臂齒輪傳動組件、右前擺臂齒輪傳動組件、左后擺臂齒輪傳動組件和右后擺臂齒輪傳動組件的結構相同且均包括擺臂電機錐齒輪11和與擺臂電機錐齒輪11嚙合的擺臂軸錐齒輪12,所述擺臂電機錐齒輪11固定連接在左前擺臂電機19、右前擺臂電機56、左后擺臂電機58或右后擺臂電機57的輸出軸上,所述擺臂軸錐齒輪12與擺臂軸31固定連接。

本實施例中,如圖2、圖3和圖6所示,所述左行走履帶組件4和右行走履帶組件7的結構相同且均包括主動行走輪14和從動行走輪16,以及跨接在所述主動行走輪14和所述從動行走輪16上的行走橡膠履帶40,所述右行走履帶組件7中的主動行走輪14固定連接在右前擺臂履帶組件10中的擺臂套筒軸39上,所述右行走履帶組件7中的從動行走輪16固定連接在右后擺臂履帶組件6中的擺臂套筒軸39上,所述左行走履帶組件4中的主動行走輪14固定連接在左前擺臂履帶組件1中的擺臂套筒軸39上,所述左行走履帶組件4中的從動行走輪16固定連接在左后擺臂履帶組件3中的擺臂套筒軸39上。具體實施時,所述左行走履帶組件4中的主動行走輪14和從動行走輪16分別設置在左支撐輪腔體的前后兩側,所述右行走履帶組件7中的主動行走輪14和從動行走輪16分別設置在右支撐輪腔體60的前后兩側。

本實施例中,如圖2和圖3所示,所述左行走齒輪傳動組件和右行走齒輪傳動組件的結構相同且均包括行走電機錐齒輪13和與行走電機錐齒輪13嚙合的行走輪錐齒輪15,所述行走電機錐齒輪13固定連接在左行走電機18或右行走電機41的輸出軸上,所述行走輪錐齒輪15與擺臂套筒軸39固定連接。

使用時,所述左前擺臂履帶組件1、右前擺臂履帶組件10、左后擺臂履帶組件3和右后擺臂履帶組件6能夠實現獨立360°旋轉運動,所述左前擺臂電機19、右前擺臂電機56、左后擺臂電機58或右后擺臂電機57的旋轉運動通過擺臂電機錐齒輪11和擺臂軸錐齒輪12傳遞到擺臂軸31上,然后通過擺臂軸31的花鍵把擺臂軸31的旋轉運動傳遞到擺臂支架32上,實現左前擺臂齒輪傳動組件、右前擺臂齒輪傳動組件、左后擺臂齒輪傳動組件或右前擺臂齒輪傳動組件的旋轉運動。所述左行走電機18或右行走電機41的旋轉運動通過行走電機錐齒輪13傳遞到擺臂套筒軸39上,再傳遞給主動行走輪14和擺臂驅動輪34,行走橡膠履帶40把主動行走輪14的旋轉運動傳遞給從動行走輪16,實現左行走履帶組件4和右行走履帶組件7的行走運動,完成機器人的行走運動;擺臂橡膠履帶37把擺臂驅動輪34的旋轉運動傳遞給擺臂前輪33,擺臂上支撐輪35和擺臂下支撐輪36能夠調節擺臂橡膠履帶37的張緊及支撐作用。

本實施例中,如圖7和圖8所示,所述左減震支撐輪組件包括三個左減震支撐輪組55,每個所述左減震支撐輪組55均包括與左減震支架49固定連接的左減震輪固定板50和與左減震輪固定板50通過左減震輪旋轉軸51轉動連接的左減震輪連接板52,所述左減震輪連接板52的兩端各轉動連接有一個左減震輪53,三個所述左減震支撐輪組55中的其中兩個設置在左減震支架49的下部,三個所述左減震支撐輪組55中的另外一個設置在左減震支架49的上部,所述左減震支架49上固定連接有罩住三個左減震支撐輪組55的左減震護板54。使用時,兩個左減震輪53通過左減震輪旋轉軸51進行旋轉,調整角度,機器人在遇到較低障礙時,兩個左減震輪53能夠自行調整旋轉角度,以輔助機器人平滑越障障礙。

本實施例中,如圖9和圖10所示,所述右減震支撐輪組件包括三個右減震支撐輪組48,每個所述右減震支撐輪組48均包括與右減震支架42固定連接的右減震輪固定板43和與右減震輪固定板43通過右減震輪旋轉軸44轉動連接的右減震輪連接板45,所述右減震輪連接板45的兩端各轉動連接有一個右減震輪46,三個所述右減震支撐輪組48中的其中兩個設置在右減震支架42的下部,三個所述右減震支撐輪組48中的另外一個設置在右減震支架42的上部,所述右減震支架42上固定連接有罩住三個右減震支撐輪組48的右減震護板47。使用時,兩個右減震輪46通過右減震輪旋轉軸44進行旋轉,調整角度,機器人在遇到較低障礙時,兩個右減震輪46能夠自行調整旋轉角度,以輔助機器人平滑越障障礙。

本發明的六履帶四擺臂救援機器人的自主行走控制方法,包括以下步驟:

步驟一、數據采集及傳輸:環境信息傳感器27對救援機器人所處環境信息進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機23,雙目視覺傳感器28對救援機器人前方的道路環境圖像進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機23,激光雷達傳感器29對救援機器人與前方障礙物的距離進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機23,左紅外傳感器62對救援機器人左側的障礙物進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機23,右紅外傳感器61對救援機器人右側的障礙物進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機23,超聲波傳感器59用于對救援機器人前方的障礙物進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機23,三維數字羅盤20對救援機器人的姿態進行檢測并將檢測到的信號傳輸給控制計算機23;控制計算機23將其接收到的環境信息傳感器27輸出的環境信息和雙目視覺傳感器28輸出的救援機器人前方的道路環境圖像通過無線通信模塊26傳輸給遠程監控計算機25;

步驟二、數據分析處理,具體過程為:

步驟201、控制計算機23對其接收到的超聲波傳感器59輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境中的前方是否有障礙物,并對其接收到的激光雷達傳感器29輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器與前方障礙物的距離;

步驟202、控制計算機23對其接收到的左紅外傳感器62輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境中的左側是否有障礙物;

步驟203、控制計算機23對其接收到的右紅外傳感器61輸出的信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境中的右側是否有障礙物;

步驟204、控制計算機23對其接收到的三維數字羅盤20輸出的救援機器人的姿態信號進行分析處理,判斷出救援機器人行走環境為平坦路面、上斜坡還是下斜坡;

步驟三、機器人運動控制:控制計算機23根據步驟二中的數據分析處理結果,判斷出救援機器人行走環境為平坦路面、上斜坡還是下斜坡,并判斷出救援機器人行走環境中是否有障礙物及障礙物的方位,根據行走環境不同輸出對左行走電機18、右行走電機41、左前擺臂電機19、左后擺臂電機58、右前擺臂電機56和右后擺臂電機57的控制信號,控制救援機器人行走;

當救援機器人行走環境為平坦路面時,所述控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18,并通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41,使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境為上斜坡時,所述控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18,通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41,通過左后擺臂電機驅動器22-6驅動左后擺臂電機58,并通過右后擺臂電機驅動器22-4驅動右后擺臂電機57,使左行走履帶組件4中的主動行走輪14和右行走履帶組件7中的主動行走輪14均接觸地面,同時使左后擺臂履帶組件3和右后擺臂履帶組件6均支起接觸地面,使救援機器人機身水平,左行走電機18的轉速等于右行走電機41的轉速,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境為下斜坡時,所述控制計算機23通過左前擺臂電機驅動器22-5驅動左前擺臂電機19,并通過右前擺臂電機驅動器22-3驅動右前擺臂電機56,使左前擺臂履帶組件1和右前擺臂履帶組件10支起接觸地面,同時使左行走履帶組件4中的主動行走輪14和右行走履帶組件7中的主動行走輪14均離開地面,使左行走履帶組件4中的從動行走輪16和右行走履帶組件7中的從動行走輪16均接觸地面,使救援機器人機身水平,左行走電機18的轉速等于右行走電機41的轉速,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中前方有障礙物、右側有障礙物或前方與右側均有障礙物時,所述控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18,并通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41,先使右行走電機41的轉速大于左行走電機18的轉速,進行左拐彎行駛,再使左行走電機18的轉速大于右行走電機41的轉速,進行右拐彎行駛,使行駛路線呈半圓弧,繞過前方障礙物,最后再使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中左側有障礙物或前方與左側均有障礙物時,所述控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18,并通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41,先使左行走電機18的轉速大于右行走電機41的轉速,進行右拐彎行駛,再使右行走電機41的轉速大于左行走電機18的轉速,進行左拐彎行駛,使行駛路線呈半圓弧,繞過左側障礙物,最后再使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中左側與右側均有障礙物時,所述控制計算機23通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18,并通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41,使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等,進行直線行駛;

當救援機器人行走環境中前方、左側與右側均有障礙物時,所述控制計算機23先通過左前擺臂電機驅動器22-5驅動左前擺臂電機19,通過左后擺臂電機驅動器22-6驅動左后擺臂電機58,通過右前擺臂電機驅動器22-3驅動右前擺臂電機56,并通過右后擺臂電機驅動器22-4驅動右后擺臂電機57,使救援機器人的左前擺臂履帶組件1、左后擺臂履帶組件3、右前擺臂履帶組件10和右后擺臂履帶組件6均轉動,豎直支撐在地面上,所述控制計算機23再通過左行走電機驅動器22-2驅動左行走電機18,并通過右行走電機驅動器22-1驅動右行走電機41,使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等,進行直線行駛,越過障礙物,最后再使救援機器人的左前擺臂履帶組件1、左后擺臂履帶組件3、右前擺臂履帶組件10和右后擺臂履帶組件6放平,使左行走電機18和右行走電機41的轉速相等,進行直線行駛。

以上所述,僅是本發明的較佳實施例,并非對本發明作任何限制,凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化,均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。

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