[發(fā)明專利]排爆機(jī)器人排爆裝置及其控制系統(tǒng)和控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310529387.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN103522303A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易軍;鄭光勝;周偉;張?jiān)獫?/a>;李太福;王雙明;馮驪驍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶科技學(xué)院
• 主分類號(hào): B25J19/00
• 分類號(hào): B25J19/00;B25J19/04;B25J18/00;B25J9/16
• 代理公司: 重慶為信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50216
• 代理人: 余錦曦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及排爆機(jī)器人領(lǐng)域，具體地說，是一種排爆機(jī)器人排爆裝置及其控制系統(tǒng)和控制方法。

背景技術(shù)

隨著全球反恐形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，恐怖襲擊事件在國(guó)內(nèi)外頻頻發(fā)生，各國(guó)的武裝力量以及安防部門對(duì)排爆機(jī)器人的需求量巨大。目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)推出的排爆機(jī)器人產(chǎn)品成本較高，不利于大范圍推廣。

排爆機(jī)器人歸屬于非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的地面移動(dòng)機(jī)器人范疇，國(guó)外對(duì)它的研究起步較早。英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等歐美資本主義國(guó)家先后展開了對(duì)排爆機(jī)器人的技術(shù)研究。最早的排爆機(jī)器人多半運(yùn)用于軍事用途。隨著時(shí)代的發(fā)展，很多產(chǎn)品都已經(jīng)民用化，活躍在安防、礦山、化工、危險(xiǎn)物品生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。目前排爆機(jī)器人技術(shù)的研究重點(diǎn)是，讓機(jī)器人具有更多的自主功能，最終開發(fā)出能自主搜索、探測(cè)、排爆、敵我識(shí)別、自動(dòng)攻擊敵方目標(biāo)的智能化排爆機(jī)器人。

英國(guó)成為率先研發(fā)排爆機(jī)器人的國(guó)家。由AB電子產(chǎn)品公司生產(chǎn)的“手推車”是最早的履帶式排爆機(jī)器人之一，成為排爆機(jī)器人的先驅(qū)?！笆滞栖嚒钡目刂葡到y(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部份組成，之間通過100米的長(zhǎng)電纜進(jìn)行通訊。上位機(jī)配有操控按鈕，可操控機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)動(dòng)作。我國(guó)由于種種原因，對(duì)排爆機(jī)器人起步較晚技術(shù)水平明顯落后與西方發(fā)達(dá)國(guó)家。最近幾年國(guó)家加大了對(duì)排爆機(jī)器人的研發(fā)扶持力度，一些高校和企業(yè)先后開展了對(duì)排爆機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，通過幾年的積累，已有一些技術(shù)達(dá)到甚至超越了國(guó)際先進(jìn)水平。

結(jié)合國(guó)內(nèi)外推出的排爆機(jī)器人存在的兩個(gè)問題：

1．排爆機(jī)器人為了安裝大量的裝備使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。在特殊的空間狹小的環(huán)境下排爆機(jī)器人不能夠很好的或不能完成任務(wù)。

2．排爆機(jī)器人的造價(jià)過高，低端產(chǎn)品的價(jià)格也在20萬人民幣以上，由于造價(jià)過高不能夠大量裝備，導(dǎo)致大量使用人工排爆，這樣就增大了排爆工作人員的危險(xiǎn)。

現(xiàn)有的排爆機(jī)器人通常以機(jī)器人本體配機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候只能進(jìn)行移除可疑物的操作，在有些特殊情況下無法第一時(shí)間解除危險(xiǎn)，甚至增加不必要的傷亡，且這些排爆機(jī)器人的機(jī)械手通常采用二節(jié)臂結(jié)構(gòu)，在機(jī)械臂的靈活性方面和伸展距離上仍有待提高，在實(shí)際使用中經(jīng)常無法在狹窄位置進(jìn)行特殊抓取姿勢(shì)。

而對(duì)于排爆機(jī)器人硬件系統(tǒng)方面存在的缺點(diǎn)可歸納為：體型巨大，成本高，硬件結(jié)構(gòu)分散，布局失衡，機(jī)械臂的靈活性較差、伸展距離不夠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈活的排爆機(jī)器人排爆裝置及其控制系統(tǒng)和控制方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種排爆機(jī)器人排爆裝置，包括尋找機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)，所述尋找機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)安裝在同一回轉(zhuǎn)架上，該回轉(zhuǎn)架下部連接有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述抓取機(jī)構(gòu)包括機(jī)械手臂和手爪，所述機(jī)械手臂的一端與回轉(zhuǎn)架連接，另一端通過第一舵機(jī)與手爪連接，所述機(jī)械手臂由至少三節(jié)短臂依次連接而成，相鄰的兩節(jié)短臂之間分別通過一個(gè)第二舵機(jī)連接，所述尋找機(jī)構(gòu)包括攝像頭、第一支架和第二支架，所述第一支架后端與回轉(zhuǎn)架連接，前端通過第三舵機(jī)與第二支架連接，所述攝像頭通過第四舵機(jī)安裝在第二支架上。

采用上述結(jié)構(gòu)，機(jī)械手臂前端的短臂與第一舵機(jī)之間也可以設(shè)置一個(gè)第二舵機(jī)，尋找機(jī)構(gòu)與抓取機(jī)構(gòu)安裝在同一回轉(zhuǎn)架上，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)尋找機(jī)構(gòu)與抓取機(jī)構(gòu)的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，即攝像頭能隨時(shí)監(jiān)控機(jī)械手臂執(zhí)行動(dòng)作，這樣就比較容易通過攝像頭監(jiān)控機(jī)械手臂的動(dòng)作，就可以掌握排爆過程，可以使操作者操作起來更容易，尋找機(jī)構(gòu)有三個(gè)自由度，這樣攝像頭就可以實(shí)現(xiàn)三維立體監(jiān)控，機(jī)械手臂有四個(gè)以上自由度，各節(jié)短臂之間可以上下彎曲，手爪可相對(duì)于機(jī)械手臂360度轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以模仿人類的手臂對(duì)爆炸物進(jìn)行處理，排爆處理動(dòng)作更靈活，流暢，機(jī)械手臂是通過各個(gè)舵機(jī)提供動(dòng)力的，該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈活，便于操作，控制。

所述手爪上安裝有控制手爪張合的第五舵機(jī)，所述機(jī)械手臂和攝像頭位于回轉(zhuǎn)架的同一側(cè)。

便于控制手爪抓取過程的張開和合攏，機(jī)械手臂和攝像頭位于回轉(zhuǎn)架的同一側(cè)，在第一電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸和回轉(zhuǎn)架運(yùn)動(dòng)的過程中，使得攝像頭和機(jī)械手臂同步轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)時(shí)的監(jiān)控機(jī)械手臂的動(dòng)作，不用再去控制第三舵機(jī)和第四舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而達(dá)到監(jiān)控的目的。

所述機(jī)械手臂由三節(jié)短臂依次連接而成，機(jī)械手臂后端的短臂與回轉(zhuǎn)架相連接，機(jī)械手臂前端的短臂通過第一舵機(jī)與手爪相連接，相鄰兩節(jié)短臂之間均設(shè)置有舵機(jī)支架，每一個(gè)所述第二舵機(jī)對(duì)應(yīng)安裝在一個(gè)舵機(jī)支架上，該第二舵機(jī)與后一節(jié)短臂連接，所述舵機(jī)支架與前一節(jié)短臂固定連接。