[发明专利]一种变结构球形双臂搜救机器人

说明书

本发明请求保护一种变结构球形双臂搜救机器人：主要包括变结构双机械臂和变结构球壳组成；突出特点是在机器人基架上设计了双6自由度机械臂，通过变形双臂机构完成机械臂的伸展和收回；机器人通过变形球壳机构可以从球体变成双轮状态，通过变形双臂机构可以伸出双机械臂，最终完成整个变形过程；机器人通过滚动驱动机构可以实现灵活移动；球形态下机器人电子元件全部封装在球壳内，具有良好的自我保护能力，在搜救现场可以有效防止粉尘和有害气体的侵蚀；在变形状态下，机械臂可以对外实施搜救操作，同时协同球壳滚动可以增强机器人在搜救现场的越障能力和对不同地形的适应能力。

技术领域

本发明涉及特种机器人技术领域，具体是一种变形对外操作能力的小型球形搜救机器人。

背景技术

目前，及时有效的灾后搜救能力已日益得到世界各国的高度重视，越来越多引起人们的关注。城市爆炸恐怖事件和自然灾害会造成财产损失和人员伤亡。为了使灾后的损失降到最小，在后的搜救行动刻不容缓。然而灾后的环境十分复杂，一方面潜藏着烟尘、毒气、坍塌和爆炸等未知的危险因素，一方面要对危害源进行准确定位处理，及时的对受伤人员运送重要物资，在这种不确定的和复杂的环境中，有效的时间内执行搜救工作是十分困难的，搜救队员的生命安全得不到保证，搜救工作的不易快速展开。因此，使用搜救机器人代替人们对灾后搜救目标进行搜寻和操作，已经成为了当前机器人技术研究的一大热点问题。由此可见，发明一种即可以执行搜寻任务和操作任务的变结构球形搜救机器人，有着极其重要的意义。

随着研究的深入和广泛，在后搜救机器人的种类也变得多种多样。最常见的搜救机器人主要分为履带式搜救机器人、轮式机器人、腿式机器人和球形机器人几种。其中履带机器人应用最为广泛，具有越障能力强和对地面压强小的特点，但是移动速度慢，运动效率不高。轮式搜救机器人具有，运动效率高，运动速度快和结构简单的特点，但是越障能力较弱。腿式搜救机器人具有越障能力强特点，但是机械结构设计和控制复杂，可靠性较低和稳定性差。球形搜救机器人虽然运动灵活，自保护性好，但是对外操作能力差。因此，综合各种构型的搜救机器人的优缺点，研究一种运动效率高，具有自我保护能力和对外操作能力的变结构球形双臂搜救机器人具有重要意义。

与现有的公开的搜救机器人技术不同，本专利发明的这种变结构的球形双臂搜救机器人，在球形态下具有良好的自我保护能力，同时具有变形能力，可以从球形态变换成双轮形态，双机械臂在收缩时可以驱动球可滚动，在展开时可以对外部目标操作；本专利专门设计了两个6自由度的变结构机械臂，机械臂对称布置便于稳定控制，结构设计简单，灵活可靠。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种灵活可靠、自保护性好、运动灵活、灾后地形适应能力和搜救目标操作能力强的变结构球形双臂搜救机器人。本发明的技术方案如下：

一种变结构球形双臂搜救机器人，包括左半球壳和右半球壳，所述左半球壳和右半球壳可分离的对接在一起，其还包括变结构球壳机构和变结构机械臂机构；所述球形双臂搜救机器人通过变结构球壳机构和变结构机械臂机构的协调配合形成两种可变形态，即双轮形态和球形态，在球形态下通过左右电机驱动机器人向前或向后运动，通过关节电机驱动机械臂摆动实现机器人横向滚动；变形电机驱动左变形齿条和右变形齿条可以实现机器人从球形态变换成双轮形态；在双轮形态下，左球壳电机和右球壳电机差速旋转可驱动机器人转弯，变结构机械臂机构用于实现机械臂的展开和收缩。

进一步的，所述变结构球壳机构包括变形电机、左变形齿条和右变形齿条，左变形齿条的左端作为左半球壳的转动轴，右变形齿条的右端作为右半球壳的转动轴，右半球壳电机固定在右变形齿条上驱动右半球壳转动，左半球壳电机固定在左变形齿条上驱动左半球壳转动；左变形齿条和右变形齿条均安装在横向支架内，左变形齿条和右变形齿条在变形电机的驱动下沿相反方向同步伸出和收回，实现机器人的球形态和双轮形态之间的互相变换。