[發明專利]一種可調姿三自由度并聯救援機器人

有效

• 申請號: 202010711455.X
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111872916B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 趙延治;啜佳帥;肖子軒;趙曉山;付玉行
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/00;B25J9/16;B25J11/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 何圣斐;李洪福

本發明涉及一種可調姿三自由度并聯救援機器人，所述機器人包括動平臺、運動分支、越障機構和示意執行機構；所述動平臺包括矩形頂座和豎梁，所述豎梁固定連接在矩形頂座中間兩側的橫梁下；所述運動分支包括轉動副、移動副和球副，在運動分支的作用下能夠實現救援機器人的沿X、Y軸的轉動以及沿Z軸的移動；所述越障機構包括短履帶底盤與長履帶底盤，能夠實現救援機器人穩定跨越一定障礙。本發明通過將R副對稱布局的3?SPR并聯機構應用于救援機器人結構設計上，使其在救援過程中可以根據不同人體姿態進行調姿救援，并且在轉運過程中始終保持動平臺與大地相對平行，使被救者避免了轉運過程中的二次傷害。

技術領域

本發明涉及救援機器人技術領域，尤其涉及一種可調姿三自由度并聯救援機器人。

背景技術

全球自然災害與人為災害頻發，嚴重威脅著人類安全和社會穩定。在災后遇難者中有相當一部分人是由于得不到及時救援而失去了生命。例如，在地震救援中，房屋倒塌和山體滑坡將會延誤救援人員進入災區的時間，導致救援不及時；在火災救援中，救援環境溫度高，氧氣稀薄，易存在毒氣甚至爆炸，嚴重威脅救援人員的生命；因此，研制和開發用于搜尋和營救的救援機器人具有重要的理論和實際意義。但是現有的救援機器人體型較大，且大部分無法通過自身姿態的調整來對不同姿態人體進行施救，且救援機器人專用性普遍較強，通用性較差。

公開號為CN107486832A的發明專利公開了一種輪式救援機器人，包括機架、行走機構、抓取機構、控制模塊、遙控器和電源；該機器人在實際操作過程中，由于外部環境的復雜性，可能會影響該輪式救援機器人機械手的實際使用性能，震災中障礙一般較為沉重，機械手也難以施展；公開號為CN107336213A的發明專利公開了一種火災現場救援機器人，采用主動行走單元和輔助行走單元組合的行走模式，采用履帶抓地；但是在火災現場中可能會有很多零散雜物，同時其缺少必要的清障，勢必會對行動造成影響，影響搜救速度；公開號為CN101869745A的發明專利公開了一種救援機器人，包括軀干、六條腿、牽引繩、控制單元、電源、輸送單元；該六足機器人越障能力比較強，但是控制較為復雜，體積過小，只能提供搜索功能，無法將傷員運送至后方。

因此，現有技術中各類救援機器人均存在一定的缺陷和不足之處，其能否在救援過程中起到重要作用并產生理想的技術效果還有待于進一步探討。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠實現機器人的可調姿救援、穩定越障，并且通用性較強，適用于地面較為崎嶇的各種常見的災害救援任務的一種可調姿三自由度并聯救援機器人。

本發明采用的技術方案如下：

本發明所提出的一種可調姿三自由度并聯救援機器人，包括動平臺、運動分支、越障機構和示意執行機構；所述運動分支分別設置在動平臺左右兩端的底部，所述越障機構分別設置在運動分支的底部，所述示意執行機構對稱設置在動平臺中間左右兩側的底部；

所述動平臺包括矩形頂座和對稱設置在矩形頂座中間左右兩側用于連接示意執行機構的若干豎梁；且所述矩形頂座中心處的上部設置有陀螺儀。

所述運動分支包括設置在矩形頂座一端中底部的第一分支，以及對稱設置在矩形頂座另一端前后兩側底部的第二分支和第三分支；

所述第一分支包括依次連接在動平臺與越障機構之間的第一轉動副、第一移動副和第一球鉸；所述第二分支包括依次連接在動平臺與越障機構之間的第二轉動副、第二移動副和第二球鉸；所述第三分支包括依次連接在動平臺與越障機構之間的第三轉動副、第三移動副和第三球鉸；其中，所述第一轉動副、第二轉動副和第三轉動副在動平臺上呈對稱分布。

進一步的，所述第一移動副為一級剪叉機構，所述第二移動副、第三移動副為尺寸相同的二級剪叉機構，且所述一級剪叉機構的寬度大于二級剪叉機構的寬度；

進一步的，所述一級剪叉機構和二級剪叉機構為由絲杠驅動的主運動副。