[实用新型]模块化的灾害救援机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体地说涉及一种可以应用在灾害救援中的模块化机器人。

背景技术

近年来我国及世界范围内地震、火灾、洪水等自然灾害频发。尤其在今年5月12号发生的8.0级汶川大地震中有69207遇难。抗震救灾过程中许多救援行动，因为救援现场情况复杂而搁浅。其中大多由于救援人员无法进入狭小危险的废墟中为幸存者提供有效的帮助。将机器人技术、营救行动技术、灾难学等多学科知识有机融合，研制与开发用于搜寻和营救的多功能灾难救援机器人，是机器人学研究中一个富有挑战性的新领域，更是新时代背景下急需解决的新难题。

于是，国内外的许多高校和研究所在救援机器人、自主救援无人机和地面移动特种作业机器人等救援机器人技术方面开展了研究。然而现有救援、侦测设备又种类复杂，并无一个整体系统将各种设备结合在一起实现，实现模块化的多用途应用，如将各种设备取长补短，以技术方式将其整合为统一的、具备互换性的任务系统，必将大大加强灾害救援能力与力度。同时，国外一些较为成熟的救援机器人造价昂贵，单价均在数十万美元以上，不适合大量装备，及灾害发生时大规模使用，难以适应中国国情。

为适应多种空间环境与任务需求，机器人需要具备各种地形的适应能力和各种功能组件的兼容性与互换性。现有灾害机器人的研究可分为单一机械本体，分布式控制两大方向。

单一机械本体的多用途救援机器人机械体系固定，底盘模式单一，负载能力强。此方式发展较早，较为成熟，多为针对特殊的场合设计，由于固定的底盘模式，无法适应多种环境与不同任务功能的快速切换。

而多机器人系统可实现机械外形的自组与重构。此种机器人多由若干个外形相同、功能各异的子机器人构成，并根据不同的环境进行组装，以适应不同需求。但是由于自身结构特点，负载能力较小。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种应用在灾害救援中，具有单一本体式且具有强负载能力又兼备多机器人的灵活互换性的机器人。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型包括六边形的主体模块以及位于主体模块上的机械臂，主体模块与移动机构相连接；主体模块包括利用总线技术进行相互通信的识别单元、运动控制单元、通信单元和总控单元，其中，识别单元识别移动机构的移动方式，运动控制单元根据该移动方式建立运动学模型并驱动移动机构运动；机械臂的本体是一个具有五个自由度的机器人操作臂，在操作臂上设有舵机和手部夹持机构，舵机与总控单元相连接。

上述的移动机构包括轮式底盘模块以及与其相连接的四个轮模块，每个轮模块均与一个电机相连接；运动控制单元包括与轮模块相连接的电机及其速度传感器，电机的输入端与电机驱动器相连接，电机驱动器的输入端连接PWM信号发生器，PWM信号发生器的输入端连接PID控制器，PID控制器的输入端连接乘法器，所述的乘法器以速度传感器采样的当前速度值和历史速度值作为输入信号。

上述的移动机构包括履腿底盘模块以及与其相连接的四个履腿模块，四个履腿模块对称分布。

上述的移动机构包括全向轮底盘模块以及在全向轮底盘模块周向均匀分布设置的三个90°瑞典轮。

将机械臂各关节的电位器的阻值变化经过AD转换后传给总控单元，总控单元将其转换成相应的角度值后，传给机械臂上各关节的舵机。

上述主体模块的实体架构采用光敏树脂材料，且其柱梁截面内嵌。

在主体模块上设有至少一个导轨，导轨与任务模块相连接；导轨是指主体模块与任务模块的插接口。

上述的任务模块为影音传送模块、生命体征探测模块、空间环境测量模块、空间位置定位模块、医疗救护模块中的任意一种或几种组合。

采用上述技术方案的本实用新型，采用“积木式”的模块化机械连接方案，运用独创的机械自适应双轨道导轨以完成“即插即用”功能，以主体模块为平台实现一物多用，可根据环境以及任务的种类快速组装多种任务模块，用最快的时间实现所需要的综合救援功能，既具有单一本体式机器人的强负载能力又兼备多机器人系统的灵活互换性。另外，它采用统一规格的航空插口进行线路整合，控制系统使用嵌入式微控制器实现分布式控制。系统有机地将现有成熟技术整合，电子和程序设计采用开放式方案，因此产品更利于后续开发及更新换代。