一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，用于解決現(xiàn)有機(jī)器人應(yīng)用于采礦救援時(shí)行走不靈活的問題。它包括機(jī)身、支腿、攝像頭、綜合傳感器和控制器，支腿為四個(gè)，均包括小腿、大腿和大腿連接盤，在大腿連接盤上固定腰部電機(jī)和大腿電機(jī)，腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在大腿電機(jī)輸出端固定有大腿，在大腿的另一端固定有小腿連接盤，在小腿連接盤上鉸接安裝有小腿，在小腿與小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)小腿擺動(dòng)的小腿電機(jī)；在機(jī)身頂部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝攝像頭；在所述機(jī)身上設(shè)有綜合傳感器，綜合傳感器包括溫度、濕度、聲音和氣體濃度傳感器，綜合傳感器與控制器信號(hào)連接。該機(jī)器人可以進(jìn)行較大尺度的伸縮，方便機(jī)器人通過各種障礙，并有效探測(cè)救援環(huán)境。
【專利說明】
一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，采礦救援主要是人工救援方式，事故發(fā)生后，救援隊(duì)員越早進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)，被困礦工的生還希望就越大。然而地上人員無法得知地下事故現(xiàn)場(chǎng)的地點(diǎn)以及危害氣體等信息，特別是二次礦難隨時(shí)有發(fā)生的可能性，嚴(yán)重威脅著被救人員和救援人員的生命安全，迫切需要探測(cè)機(jī)器人進(jìn)行環(huán)境探測(cè)，以便救援人員更好地組織搜救。現(xiàn)有的履帶式機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)彎性能差，遇到較大障礙時(shí)行走不方便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，用于解決現(xiàn)有機(jī)器人應(yīng)用于采礦救援時(shí)行走不靈活的問題，并對(duì)救援環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的探測(cè)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，它包括機(jī)身、第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿、攝像頭、綜合傳感器和控制器，所述第一支腿包括第一小腿、第一大腿和第一大腿連接盤，在所述第一大腿連接盤上固定有第一腰部電機(jī)和第一大腿電機(jī)，所述第一腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第一大腿電機(jī)輸出端固定有第一大腿，在所述第一大腿的另一端固定有第一小腿連接盤，在所述第一小腿連接盤上鉸接安裝有第一小腿，在所述第一小腿與第一小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第一小腿擺動(dòng)的第一小腿電機(jī);所述第二支腿包括第二小腿、第二大腿和第二大腿連接盤，在所述第二大腿連接盤上固定有第二腰部電機(jī)和第二大腿電機(jī)，所述第二腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第二大腿電機(jī)輸出端固定有第二大腿，在所述第二大腿的另二端固定有第二小腿連接盤，在所述第二小腿連接盤上鉸接安裝有第二小腿，在所述第二小腿與第二小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第二小腿擺動(dòng)的第二小腿電機(jī);所述第三支腿包括第三小腿、第三大腿和第三大腿連接盤，在所述第三大腿連接盤上固定有第三腰部電機(jī)和第三大腿電機(jī)，所述第三腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第三大腿電機(jī)輸出端固定有第三大腿，在所述第三大腿的另三端固定有第三小腿連接盤，在所述第三小腿連接盤上鉸接安裝有第三小腿，在所述第三小腿與第三小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第三小腿擺動(dòng)的第三小腿電機(jī);所述第四支腿包括第四小腿、第四大腿和第四大腿連接盤，在所述第四大腿連接盤上固定有第四腰部電機(jī)和第四大腿電機(jī)，所述第四腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第四大腿電機(jī)輸出端固定有第四大腿，在所述第四大腿的另四端固定有第四小腿連接盤，在所述第四小腿連接盤上鉸接安裝有第四小腿，在所述第四小腿與第四小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第四小腿擺動(dòng)的第四小腿電機(jī)；
[0005]在所述機(jī)身的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有攝像頭擺動(dòng)支座，在所述機(jī)身底部設(shè)有驅(qū)動(dòng)攝像頭擺動(dòng)支座在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，在所述攝像頭擺動(dòng)支座上固定有攝像頭擺動(dòng)電機(jī)，在所述攝像頭擺動(dòng)電機(jī)的輸出端固定有攝像頭，所述攝像頭可以在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0006]在所述機(jī)身上設(shè)有綜合傳感器，所述綜合傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器和氣體濃度傳感器，所述綜合傳感器與控制器信號(hào)連接，所述控制器固定在機(jī)身上。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一小腿電機(jī)固定在第一小腿上，所述第一小腿電機(jī)的輸出端與第一大腿固連。
[0008]進(jìn)一步地，所述第二小腿電機(jī)固定在第二小腿上，所述第二小腿電機(jī)的輸出端與第二大腿固連。
[0009]進(jìn)一步地，所述第三小腿電機(jī)固定在第三小腿上，所述第三小腿電機(jī)的輸出端與第三大腿固連。
[0010]進(jìn)一步地，所述第四小腿電機(jī)固定在第四小腿上，所述第四小腿電機(jī)的輸出端與第四大腿固連。
[0011]進(jìn)一步地，所述機(jī)身包括矩形的平板和設(shè)置在平板四個(gè)角上的角板，四個(gè)所述角板分別與對(duì)應(yīng)的第一、第二、第三和第四腰部電機(jī)輸出端固連。
[0012]進(jìn)一步地，所述角板為圓形結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步地，所述攝像頭擺動(dòng)支座包括三個(gè)上下設(shè)置的橫板和一個(gè)豎板，所述豎板與三個(gè)橫板固連。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供的機(jī)器人各支腿、機(jī)身、攝像頭等結(jié)構(gòu)尺寸適中，四條支腿可以伸縮回轉(zhuǎn)，機(jī)器人可以展開也可以折疊收縮，能順利地通過狹小的深井和地面行走。攝像頭可以在空間中任一角度停留，以便于拍攝礦井中的環(huán)境。本實(shí)用新型可以進(jìn)行較大尺度的伸縮，方便機(jī)器人通過各種障礙。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的三維圖；
[0016]圖2為第一支腿的三維圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型的四根支腿成直立狀態(tài)的示意圖；
[0018]圖4為本實(shí)用新型的四根支腿成伸展?fàn)顟B(tài)的示意圖；
[0019]圖中:I第一小腿;2第一小腿電機(jī);3第一小腿連接盤;4第一大腿;5第一大腿電機(jī)；6第一大腿連接盤;7第一腰部電機(jī);8第二小腿;9第二小腿電機(jī);10第二小腿連接盤；11第二大腿；12第二大腿電機(jī)；13第二大腿連接盤；14第二腰部電機(jī)；15攝像頭；16攝像頭擺動(dòng)電機(jī)；17攝像頭擺動(dòng)支座；18第三大腿電機(jī)；19第三大腿連接盤；20第三腰部電機(jī)；21第三大腿;22第三小腿電機(jī);23第三小腿連接盤;24第三小腿;25第四腰部電機(jī);26第四小腿電機(jī)；27第四小腿連接盤;28第四小腿;29第四大腿;30第四大腿連接盤;31第四大腿電機(jī);32機(jī)身;33綜合傳感器;34攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī);35控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合其附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0021]本實(shí)用新型主要包括第一小腿1、第二小腿8、第三小腿24、第四小腿28、第一小腿連接盤3、第二小腿連接盤10、第三小腿連接盤23、第四小腿連接盤27、第一大腿4、第二大腿11、第三大腿21、第四大腿29、第一大腿連接盤6、第二大腿連接盤13、第三大腿連接盤19、第四大腿連接盤30、第一小腿電機(jī)2、第二小腿電機(jī)9、第三小腿電機(jī)22、第四小腿電機(jī)26、第一大腿電機(jī)5、第二大腿電機(jī)12、第三大腿電機(jī)18、第四大腿電機(jī)31、第一腰部電機(jī)7、第二腰部電機(jī)14、第三腰部電機(jī)20、第四腰部電機(jī)25、攝像頭擺動(dòng)電機(jī)16、攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)34、機(jī)身32、綜合傳感器33和控制器35，所有電機(jī)都分別由各自對(duì)應(yīng)的的蓄電池供能。
[0022]如圖2所示，第一小腿電機(jī)2通過第一小腿連接盤3將第一小腿I和第一大腿4連接起來，具體為:第一小腿連接盤固定在第一大腿上，第一小腿與第一小腿連接盤鉸鏈連接，第一小腿電機(jī)固定在第一小腿上，第一小腿電機(jī)2帶動(dòng)第一小腿I相對(duì)第一大腿4擺動(dòng)。第一大腿與第一小腿構(gòu)成了第一支腿。
[0023]與第一支腿的連接方式相同，如圖1所示，第二小腿電機(jī)9通過第二小腿連接盤10將第二小腿8和第二大腿11起來，具體為:第二小腿連接盤固定在第二大腿上，第二小腿與第二小腿連接盤鉸鏈連接，第二小腿電機(jī)固定在第二小腿上，第二小腿電機(jī)9帶動(dòng)第二小腿8相對(duì)第二大腿11擺動(dòng)。第二大腿和第二小腿構(gòu)成了第二支腿。
[0024]與第一支腿的連接方式相同，第三小腿電機(jī)22通過第三小腿連接盤23將第三小腿24和第三大腿21連接起來，具體為:第三小腿連接盤固定在第三大腿上，第三小腿與第三小腿連接盤鉸鏈連接，第三小腿電機(jī)固定在第三小腿上，第三小腿電機(jī)22帶動(dòng)第三小腿24相對(duì)第三大腿21擺動(dòng)。
[0025]與第一支腿的連接方式相同，第四小腿電機(jī)26通過第四小腿連接盤27將第四小腿28和第四大腿29連接起來，具體為:第四小腿連接盤固定在第四大腿上，第四小腿與第四小腿連接盤鉸鏈連接，第四小腿電機(jī)固定在第四小腿上，第四小腿電機(jī)26帶動(dòng)第四小腿28相對(duì)第四大腿29擺動(dòng)。
[0026]第一大腿電機(jī)5固定在第一大腿連接盤上，第一大腿電機(jī)輸出端與第一大腿連接，并帶動(dòng)第一大腿4繞第一大腿連接盤6轉(zhuǎn)動(dòng);第二大腿電機(jī)12固定在第二大腿連接盤上，第二大腿電機(jī)輸出端與第二大腿連接，并帶動(dòng)第二大腿11繞第二大腿連接盤13轉(zhuǎn)動(dòng);第三大腿電機(jī)18固定在第三大腿連接盤上，第三大腿電機(jī)輸出端與第三大腿連接，并帶動(dòng)第三大腿21繞第三大腿連接盤19轉(zhuǎn)動(dòng);第四小腿電機(jī)26固定在第四大腿連接盤上，第四大腿電機(jī)輸出端與第四大腿連接，并帶動(dòng)第四大腿29繞第四大腿連接盤30轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0027]第一腰部電機(jī)7固定在第一大腿連接盤上，第一腰部電機(jī)的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在機(jī)身32上，機(jī)身包括矩形平板和位于平板四個(gè)角上的角板，角板為圓形結(jié)構(gòu)，四個(gè)角板分別與第一、第二、第三和第四腰部電機(jī)的輸出端固連;第一腰部電機(jī)工作時(shí)可帶動(dòng)第一支腿繞第一腰部電機(jī)7的軸線轉(zhuǎn)動(dòng);第二腰部電機(jī)14固定在第二大腿連接盤上，第二腰部電機(jī)的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在機(jī)身32上，第二腰部電機(jī)工作時(shí)可帶動(dòng)第二支腿繞第二腰部電機(jī)14的軸線轉(zhuǎn)動(dòng);第三腰部電機(jī)20固定在第三大腿連接盤上，第三腰部電機(jī)的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在機(jī)身32上，第三腰部電機(jī)工作時(shí)可帶動(dòng)第三支腿繞第三腰部電機(jī)20的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；第四腰部電機(jī)25固定在第四大腿連接盤上，第四腰部電機(jī)的輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)連接在機(jī)身32上，第四腰部電機(jī)工作時(shí)可帶動(dòng)第四支腿繞第四腰部電機(jī)25的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028]攝像頭擺動(dòng)支座17轉(zhuǎn)動(dòng)在機(jī)身32的左上部，攝像頭擺動(dòng)電機(jī)16固定在攝像頭擺動(dòng)支座17上，攝像頭15連接在攝像頭擺動(dòng)電機(jī)16的輸出軸上，攝像頭15在攝像頭擺動(dòng)電機(jī)16的帶動(dòng)下繞水平軸在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，以調(diào)整攝像的上下角度。攝像頭擺動(dòng)支座包括三個(gè)上下設(shè)置的橫板和一個(gè)豎板，三個(gè)橫板與豎板固定連接。攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)34固定在機(jī)身32的下部，攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)34的輸出軸與攝像頭擺動(dòng)支座17固連，通過攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)34驅(qū)動(dòng)攝像頭擺動(dòng)支座17在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)整攝像頭水平方向的轉(zhuǎn)角;通過攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和攝像頭擺動(dòng)電機(jī)可驅(qū)使攝像頭朝向空間中的任意方向，以避免拍攝死角的存在。綜合傳感器33包括溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器和氣體濃度傳感器，可以測(cè)量周圍環(huán)境中的溫度、濕度、聲音和氣體濃度，綜合傳感器33安裝在機(jī)身32的上表面，控制器35安裝在機(jī)身32上，控制器35的電線由一根總線輸出。
[0029]該礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人工作時(shí)，機(jī)器人四個(gè)支腿上的大腿電機(jī)擺動(dòng)和小腿電機(jī)擺動(dòng)，如圖3所示，使得各大腿和小腿成直立狀態(tài);然后第一、第二、第三和第四腰部電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將直立的各大腿和小腿轉(zhuǎn)動(dòng)到機(jī)身的下部，使得機(jī)器人平面空間最小，再通過繩索將機(jī)器人和控制總線沿狹小的豎井放入礦井地面，機(jī)器人各小腿電機(jī)、大腿電機(jī)、腰部電機(jī)運(yùn)動(dòng)，如圖4所示，使得機(jī)器人展開，機(jī)器人沿巷道行走，遇到大的障礙物時(shí)，攝像頭被遮住，機(jī)器人各關(guān)節(jié)繞開障礙物行走，遇到比較窄的通道時(shí)，機(jī)器人的四條支腿可以成直立狀態(tài)通過巷道，當(dāng)機(jī)器人遇到低平的通道時(shí)，機(jī)器人可以的四條支腿以展開狀態(tài)通過巷道;機(jī)身上的攝像頭擺動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)攝像頭上下擺動(dòng)，機(jī)身上的攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)360度轉(zhuǎn)動(dòng)，拍攝機(jī)器人周圍的物體上，攝像頭擺動(dòng)電機(jī)和攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)協(xié)同作用，使得攝像頭可以拍攝巷道周圍的物體，以便于清楚地看到礦井的狀況，是否有需要搶救的人和物體;機(jī)身上的綜合傳感器可以探測(cè)巷道中溫度、濕度、聲音和空氣中的氣體濃度，地面救援中心可以清楚地知道井下巷道情況，如果發(fā)現(xiàn)異常狀況，控制器就會(huì)及時(shí)地將信號(hào)發(fā)回地面控制器，救援人員迅速制定營救方案，組織實(shí)施搶救。探測(cè)完畢后，機(jī)器人返回到豎井位置，然后機(jī)器人各支腿成豎直狀態(tài)，由繩索將機(jī)器人和總線拉到礦井上部的地面，機(jī)器人探測(cè)作業(yè)完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，它包括機(jī)身、第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿、攝像頭、綜合傳感器和控制器，所述第一支腿包括第一小腿、第一大腿和第一大腿連接盤，在所述第一大腿連接盤上固定有第一腰部電機(jī)和第一大腿電機(jī)，所述第一腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第一大腿電機(jī)輸出端固定有第一大腿，在所述第一大腿的另一端固定有第一小腿連接盤，在所述第一小腿連接盤上鉸接安裝有第一小腿，在所述第一小腿與第一小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第一小腿擺動(dòng)的第一小腿電機(jī);所述第二支腿包括第二小腿、第二大腿和第二大腿連接盤，在所述第二大腿連接盤上固定有第二腰部電機(jī)和第二大腿電機(jī)，所述第二腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第二大腿電機(jī)輸出端固定有第二大腿，在所述第二大腿的另二端固定有第二小腿連接盤，在所述第二小腿連接盤上鉸接安裝有第二小腿，在所述第二小腿與第二小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第二小腿擺動(dòng)的第二小腿電機(jī);所述第三支腿包括第三小腿、第三大腿和第三大腿連接盤，在所述第三大腿連接盤上固定有第三腰部電機(jī)和第三大腿電機(jī)，所述第三腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第三大腿電機(jī)輸出端固定有第三大腿，在所述第三大腿的另三端固定有第三小腿連接盤，在所述第三小腿連接盤上鉸接安裝有第三小腿，在所述第三小腿與第三小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第三小腿擺動(dòng)的第三小腿電機(jī);所述第四支腿包括第四小腿、第四大腿和第四大腿連接盤，在所述第四大腿連接盤上固定有第四腰部電機(jī)和第四大腿電機(jī)，所述第四腰部電機(jī)的輸出端與機(jī)身固定連接，在所述第四大腿電機(jī)輸出端固定有第四大腿，在所述第四大腿的另四端固定有第四小腿連接盤，在所述第四小腿連接盤上鉸接安裝有第四小腿，在所述第四小腿與第四小腿連接盤之間設(shè)有驅(qū)動(dòng)第四小腿擺動(dòng)的第四小腿電機(jī)； 在所述機(jī)身的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有攝像頭擺動(dòng)支座，在所述機(jī)身底部設(shè)有驅(qū)動(dòng)攝像頭擺動(dòng)支座在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，在所述攝像頭擺動(dòng)支座上固定有攝像頭擺動(dòng)電機(jī)，在所述攝像頭擺動(dòng)電機(jī)的輸出端固定有攝像頭，所述攝像頭可以在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)； 在所述機(jī)身上設(shè)有綜合傳感器，所述綜合傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、聲音傳感器和氣體濃度傳感器，所述綜合傳感器與控制器信號(hào)連接，所述控制器固定在機(jī)身上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，所述第一小腿電機(jī)固定在第一小腿上，所述第一小腿電機(jī)的輸出端與第一大腿固連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，所述第二小腿電機(jī)固定在第二小腿上，所述第二小腿電機(jī)的輸出端與第二大腿固連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，所述第三小腿電機(jī)固定在第三小腿上，所述第三小腿電機(jī)的輸出端與第三大腿固連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，所述第四小腿電機(jī)固定在第四小腿上，所述第四小腿電機(jī)的輸出端與第四大腿固連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，所述機(jī)身包括矩形的平板和設(shè)置在平板四個(gè)角上的角板，四個(gè)所述角板分別與對(duì)應(yīng)的第一、第二、第三和第四腰部電機(jī)輸出端固連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，所述角板為圓形結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用巷道探測(cè)四足機(jī)器人，其特征是，所述攝像頭擺動(dòng)支座包括三個(gè)上下設(shè)置的橫板和一個(gè)豎板，所述豎板與三個(gè)橫板固連。
【文檔編號(hào)】B62D57/032GK205417848SQ201520951228
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日
【發(fā)明人】李長春, 解西揚(yáng), 陳乃建
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)