[發(fā)明專利]一種原位變剛度連續(xù)體救援探測機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211715259.5
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116175597A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙延治;樊政偉;郭智峰;韓振;劉嘉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;F16C11/06
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 李春曉

本發(fā)明提供一種原位變剛度連續(xù)體救援探測機器人，其包括主驅(qū)動模塊、第一驅(qū)動支座、第二驅(qū)動支座、外層球鉸鏈和內(nèi)層球鉸鏈，第一驅(qū)動支座、第二驅(qū)動支座分別固連在主驅(qū)動模塊的第一、第二支撐座上，內(nèi)層球鉸鏈和外層球鉸鏈的首端分別固定在第一驅(qū)動支座和第二驅(qū)動支座上，內(nèi)外層球鉸鏈均為中空設(shè)計，內(nèi)層球鉸鏈嵌套并貫穿外層球鉸鏈，第二驅(qū)動支座輸送驅(qū)動合金絲穿過外層球鉸鏈表面與內(nèi)層球鉸鏈末端球鉸固連。本發(fā)明能夠通過內(nèi)外層球鉸鏈交替變剛度，實現(xiàn)機器人整體的原位行進，對廢墟內(nèi)部進行救援探測，在兼具靈活性的同時，還可提供大的承載力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及救援機器人領(lǐng)域，特別涉及一種原位變剛度連續(xù)體救援探測機器人。

背景技術(shù)

自然災(zāi)害災(zāi)難事故現(xiàn)場的危險性、不確定性以及救援時間的緊迫性，給救援人員的搶救帶來了極大的難題。災(zāi)害現(xiàn)場有3種影響救援的因素：空間限制、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和危險物質(zhì)。為了提高搜救效率，更好的保證救援人員的生命安全，研究制造具有搜救模塊、能夠適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的連續(xù)體搜救機器人成為科學(xué)家致力研究的一項新型領(lǐng)域。

例如，中國發(fā)明專利CN110561402A公開了一種被動分離式蛇形機器人，包括頭部，其包括頭部殼體和設(shè)置于頭部殼體的控制單元、外部環(huán)境探測單元和電池單元；體部，其包括多個依次連接形成鏈狀結(jié)構(gòu)的可分離式關(guān)節(jié)模塊和設(shè)置于相鄰兩個可分離式關(guān)節(jié)模塊之間的關(guān)節(jié)驅(qū)動電機；可分離式關(guān)節(jié)模塊包括模塊Ⅰ、模塊Ⅱ和連接組件；當(dāng)建筑物倒塌受到重力壓迫時，被壓迫那部分停止運動，未被壓迫部分繼續(xù)運動，傳遞動力，使得連接裝置中的彈簧帶動鋼球與球形凹槽脫離，被壓迫部分與整體分離，終止工作，未被壓迫部分在蛇頭的帶領(lǐng)下繼續(xù)工作，通過微型攝像頭，將災(zāi)害場景傳遞給救援人員，提高救援工作效率，但該發(fā)明面臨驅(qū)動多、控制復(fù)雜的問題，且分離式關(guān)節(jié)對其運動靈活性進行了限制。

再例如，中國發(fā)明專利CN112276920A公開了一種連續(xù)體蛇形機器人，包括柔性主體和主控制器兩部分；柔性主體主要由多個串聯(lián)連接的柔性段組成；柔性段包括腔體，軟軸驅(qū)動裝置，頂蓋，支撐架，角度傳感器，控制器；柔性段可以完成伸縮彎曲等運動；主控制器安裝柔性主體尾部；該發(fā)明將并聯(lián)運動平臺設(shè)計引用到連續(xù)體機器人的設(shè)計，每個柔性段相當(dāng)于一個并聯(lián)平臺，運動靈活，但面臨著驅(qū)動多，控制復(fù)雜，承載能力較弱的問題。

現(xiàn)有的連續(xù)體機器人雖可實現(xiàn)空間中的靈活運動，但面臨驅(qū)動多，控制復(fù)雜的問題；連續(xù)體軟機器人還有結(jié)構(gòu)剛性不足，承載力低的問題，解決結(jié)構(gòu)剛度問題的同時，往往又面臨著活動空間受限的問題。

現(xiàn)有的變剛度機械臂大多尚未集成有驅(qū)動系統(tǒng)，只能實現(xiàn)剛?cè)釥顟B(tài)的切換，或驅(qū)動系統(tǒng)難以實現(xiàn)復(fù)雜空間姿態(tài)。最后是加工手段相對局限，結(jié)構(gòu)復(fù)雜性降低了機械臂構(gòu)件的精度與強度，帶來的遲滯等問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于救援探測，可實現(xiàn)原位破拆的變剛度連續(xù)體機器人，可有效解決現(xiàn)有連續(xù)體機器人驅(qū)動多控制困難，以及變剛度機器人只能實現(xiàn)剛?cè)釥顟B(tài)切換，而無法驅(qū)動前進的問題。本發(fā)明可實現(xiàn)變剛度原位行進，在兼具靈活性的同時，還可提供大的承載力。

本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：