[发明专利]本质安全型机器人运动平台

说明书

技术领域

本发明属于救援侦查工具领域，具体涉及一种适用于危险爆炸性环境下具有一定机动能力的本质安全型机器人运动平台。    

背景技术

在灾难救援，消防排爆等应用场合，所处环境往往充满着易燃易爆气体，液体或粉尘等，因此在这些环境下使用的电气设备，防爆安全性是一个必要的前提。根据国标GB 3846《爆炸性环境》，目前的防爆电气设备防爆类型有若干种。其中，国标GB 3846.4所规定的本质安全型“i”是电气设备的一种防爆型式，它是通过将设备内部和暴露于潜在爆炸性境的连接导线可能产生的电火花或热效应能量限制在不能点燃的水平实现防爆的。满足本安型要求的电气设备在爆炸性环境下应用时不需要笨重的隔爆外壳，因此体积小，重量轻，便于携带和移动，具有很多优势。

以本质安全型保护等级“ia”为例，设备要求在最不利的情况下施加故障时，包括短路和断路时，所产生的电火花和热效应能量不能引起点燃。这在实质上是对系统各处的最大电气功率施加了限制。目前，能够满足本质安全型要求的电气设备，其单体功率最大只能做到几瓦到十几瓦。同时，用于给本质安全设备供电的电源也必须满足相同的安全性要求，供电功率收到限制。

另一方面，用于爆炸性环境下搜索，探测，救灾的机器人平台，除了需要有一定的有效载荷以外。还需要有较强的运动能力，特别是在诸如井下，灾难现场等应用场景下，由于环境复杂，要求机器人平台可以在不平坦的地面上运动。目前，有较强越障能力的机器人产品和样机很多，但这些机器人平台的机动能力都依赖于大功率电机，功率可达几百瓦，明显不符合本质安全型设备的要求。一些机器人采用多台电机，独立驱动的方案，这样虽然可以降低电机的单体功率，但距离满足本质安全型的要求仍然具有相当距离，原因如下：

1. 电机单体功率仍然偏大，至少为几十瓦；

2. 供电部分仍为集中式或为不彻底的分组独立式，单个电源所输出的功率在施加最不利故障时（包括短路和断路）超过标准要求；

3. 为了控制方便，每个电机单元的控制信号是通过总线驱动单元互通的。同时，为了保证信号畅通，电源存在共地。在施加最不利故障时，多单元的电气功率有可能互相叠加。

由于上述这些原因，目前的移动机器人平台无法在满足本质安全型的规范要求的同时兼顾较强的运动能力。

发明内容

为了解决本安型设备的最大功率限制和机器人运动能力之间的矛盾，本发明提出一种本质安全型机器人运动平台，在满足本质安全要求的前提下实现运动能力的有效提升。

本发明的技术方案如下：

一种本质安全型机器人运动平台，包括机器人机体，行走装置，信号控制系统和动力系统；机器人机体用于容纳和安装行走装置、信号控制系统、动力系统并保持行走装置、信号控制系统、动力系统之间相对位置的固定，其特征在于：

所述动力系统包括两个或两个以上电机模块，且各个电机模块之间互相电气隔离，每个电机模块包括一个电机、一个动力系统供电模块；

其中，所述动力系统中的每个供电模块只对其所在的电机模块提供所需电源，电机的输出与对应的行走装置相连，向对应的行走装置提供转矩，通过行走装置和地面的作用力与反作用力，转换成机器人平台前进或者越障的动力；

所述信号控制系统包括信号通路、控制模块、信号控制系统供电模块和信号模块，所述信号模块经隔离器件连接在控制信号通路上，并由信号通路最终与控制模块连接；

信号控制系统中的控制模块通过隔离器件、信号模块、动力系统中电机与动力系统连接起来，所述信号模块接收信号控制系统中的控制模块发送的控制指令控制其所对应的电机的运行。

本发明还可以改变电机模块的数量和相互之间的位置，来调整动力系统的驱动能力和机器人的形状。当采用的电机模块最大功率一定时，电机模块的数量越多，系统的总功率和驱动能力就越强。动力系统产生的机械力协同作用于行走装置上，通过行走装置和地面的作用，转换成机器人平台前进或者越障的动力。