[發明專利]廢墟狹縫搜救機器人頭部拉進機構

無效

• 申請號: 201210346740.1
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN102862617A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 章亞男;葛磐;沈林勇;司文
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及搜救機器人技術，特別是一種廢墟狹縫搜救機器人頭部拉進機構。

背景技術

最近幾年世界各地地震不斷，地震災難發生后，在廢墟中搜尋幸存者，給予必要的醫療救助，并盡快救出被困者是救援人員面臨的緊迫任務。實際經驗表明，超過48小時后被困在廢墟中的幸存者存活的概率變得越來越低。由于災難現場情況復雜，在救援人員自身安全得不到保證的情況下是很難進入現場開展救援工作的，此外，廢墟中形成的狹小空間使搜救人員甚至搜救犬也無法進入。災難搜救機器人可以很好地解決上述問題。機器人可以在災難發生后第一時間進入災難現場尋找幸存者，對被困人員提供基本的醫療救助服務，進入救援人員無法進入的現場搜集有關信息并反饋給救援指揮中心等。

近年來，為了滿足救援工作的需要，國內外很多研究機構開展了大量的研究工作，可在災難現場廢墟中狹小空間內搜尋的各類機器人如履帶式機器人、蛇形機器人等相繼被開發出來。履帶式機器人能夠在粗糙不平的地面上進行運動并可以越過障礙，同時具有穩定性，攀爬能力強的優勢。但這種機器人通常體積較大，因而在室外有更大的用武之地，若要進入倒塌的建筑物環境中是比較困難的。對于蛇形爬行機器人，它能夠滿足在災難環境中運行對體型的要求，其狹長的體型完全可以進入狹小空間進行工作，同時其在結構上往往采用的是冗余的串聯結構，增加了其對環境的適應能力，運動的穩定性以及越障能力。但其控制和驅動的復雜性往往限制在搜救方面的應用。

綜合考慮了現有的各種搜救機器人的優缺點，發現一種易操作的、結構簡單的廢墟狹縫搜救機器人的研究會具有廣泛的應用。這種廢墟搜救機器人為：通過一套操控裝置將一根管狀柔性的機器人本體自動地送進廢墟狹縫中完成搜救任務的機器人系統。

由于廢墟狹縫中的空間狹小且環境復雜，搜救機器人本體在狹小空間的送進問題是整個機器人系統研發的一大難題。本研究正是面向能使柔性機器人本體進入廢墟狹縫的自動送進機構，它在柔性體之上且可沿本體前后移動，當柔性本體“卡死”時，置于本體頭部的拉進機構要對本體實現“拉進”。所以，頭部拉進機構是整個搜救機器人的關鍵，重量輕、體積小、拉進功能好且工作穩定、效率高的拉緊機構決定了搜救機器人具有良好的運動穩定性和高效的搜救能力。

發明內容

本發明的目的在于提出一種針對已有技術存在的缺陷，提供一種廢墟狹縫搜救機器人頭部拉進機構，當搜救機器人的柔性本體在廢墟中“卡死”時，拉進機構能夠主動、迅速地找到支點，將柔性本體向前拉進。

為達到上述發明目的，本發明采用下述技術方案：

一種廢墟狹縫搜救機器人頭部拉進機構，包括可在柔性體上運動的基座和可主動伸展、收縮的支撐腿。基座是由兩個對稱體組成，每一半上的構成相同，由螺釘連接成一體，中間夾著柔性體。基座通過一對摩擦輪在柔性體上的摩擦而運動，其特征在于電機驅動后，經過一對錐齒輪的嚙合傳動，帶動中間軸的轉動，從而帶動摩擦輪的轉動，這樣，通過一對摩擦輪對柔性體的擠壓摩擦，基座在柔性體上運動。支撐腿有被動腿和主動腿，通過輪系和曲柄滑塊機構的組合，輪系由太陽輪和兩個行星輪組成，曲柄滑塊機構由滑塊、支撐腿和轉臂組成。支撐腿可適時、主動的收攏和展開，并維持收攏或展開狀態，其特征在于當基體沿著柔性體向前運動時，支撐腿收攏，并維持這一狀態；當電機反轉，基體要沿著柔性體向后運動時，支撐腿展開，并維持這一狀態。拉進機構對柔性體向前拉進的功能在支撐腿展開后可直接實現，其特征在于運動過程中，當展開的支撐腿后的擋板碰到障礙物并阻止其繼續向后運動時，摩擦輪和柔性體間的摩擦力就會迫使柔性體向前運動。

所述的輪系和曲柄滑塊機構的組合結構是：輪系由兩個行星輪和一個太陽輪組成，兩個行星輪通過轉臂的連接可繞著太陽輪旋轉，太陽輪通過鍵和中間軸固定連接，轉臂同兩個行星輪及中間軸之間的連接均可轉動，則中間軸轉向不同時，兩個行星輪繞太陽輪旋轉的方向也不同。左邊的行星輪再和滑塊連接，連接處可自由轉動，主動支撐腿再穿過滑塊，滑塊可沿著支撐腿滑動，則行星輪繞著太陽輪轉動時就會帶著滑塊同時沿著支撐腿滑動。當轉臂的左臂水平時，支撐腿靠在基座上，此時滑塊不再運動，支撐腿收攏，行星輪繼續空轉，支撐腿維持收攏狀態；當轉臂的右臂水平時，右臂被基座上的彈性擋銷擋住，此時滑塊不再運動，支撐腿展開，行星輪繼續空轉，支撐腿維持展開狀態。

所述的支撐腿有兩對，每對都包括一個主動腿和一個被動腿，被動腿通過一個轉軸和主動腿相連，每對腿都能實現同方向的、相對靜止的運動。轉軸和支撐腿之間通過連接臂實現聯動。