排爆機(jī)器人排爆裝置及其控制系統(tǒng)和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種排爆機(jī)器人排爆裝置及其控制系統(tǒng)和控制方法，包括尋找機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)，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，抓取機(jī)構(gòu)包括機(jī)械手臂和手爪，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，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第二舵機(jī)連接，尋找機(jī)構(gòu)包括攝像頭、第一支架和第二支架，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，攝像頭通過第四舵機(jī)安裝在第二支架上。本發(fā)明便于控制機(jī)械手臂的精確抓獲動作、攝像頭的全向旋轉(zhuǎn)，實(shí)時監(jiān)控完成對危險(xiǎn)品的尋找定位、抓取、投放全過程，同時減小工作負(fù)荷。
【專利說明】排爆機(jī)器人排爆裝置及其控制系統(tǒng)和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]隨著全球反恐形勢的日益嚴(yán)峻，恐怖襲擊事件在國內(nèi)外頻頻發(fā)生，各國的武裝力量以及安防部門對排爆機(jī)器人的需求量巨大。目前國內(nèi)外市場推出的排爆機(jī)器人產(chǎn)品成本較高，不利于大范圍推廣。
[0003]排爆機(jī)器人歸屬于非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的地面移動機(jī)器人范疇，國外對它的研究起步較早。英國、法國、德國、美國等歐美資本主義國家先后展開了對排爆機(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、排爆、敵我識別、自動攻擊敵方目標(biāo)的智能化排爆機(jī)器人。
[0004]英國成為率先研發(fā)排爆機(jī)器人的國家。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)。“手推車”的控制系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部份組成，之間通過100米的長電纜進(jìn)行通訊。上位機(jī)配有操控按鈕，可操控機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)動作。我國由于種種原因，對排爆機(jī)器人起步較晚技術(shù)水平明顯落后與西方發(fā)達(dá)國家。最近幾年國家加大了對排爆機(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)到甚至超越了國際先進(jìn)水平。
[0005]結(jié)合國內(nèi)外推出的排爆機(jī)器人存在的兩個問題:
[0006]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)。
[0007]2.排爆機(jī)器人的造價(jià)過聞，低端廣品的價(jià)格也在20萬人民幣以上，由于造價(jià)過聞不能夠大量裝備，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)。
[0008]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。
[0009]而對于排爆機(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】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈活的排爆機(jī)器人排爆裝置及其控制系統(tǒng)和控制方法。[0011]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，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。
[0012]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，即攝像頭能隨時監(jiān)控機(jī)械手臂執(zhí)行動作，這樣就比較容易通過攝像頭監(jiān)控機(jī)械手臂的動作，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)械手臂有四個以上自由度，各節(jié)短臂之間可以上下彎曲，手爪可相對于機(jī)械手臂360度轉(zhuǎn)動，這樣就可以模仿人類的手臂對爆炸物進(jìn)行處理，排爆處理動作更靈活，流暢，機(jī)械手臂是通過各個舵機(jī)提供動力的，該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，動作靈活，便于操作，控制。
[0013]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)。
[0014]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)帶動轉(zhuǎn)軸和回轉(zhuǎn)架運(yùn)動的過程中，使得攝像頭和機(jī)械手臂同步轉(zhuǎn)動，能實(shí)時的監(jiān)控機(jī)械手臂的動作，不用再去控制第三舵機(jī)和第四舵機(jī)的轉(zhuǎn)動而達(dá)到監(jiān)控的目的。
[0015]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，每一個所述第二舵機(jī)對應(yīng)安裝在一個舵機(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。
[0016]采用上述結(jié)構(gòu)，靠機(jī)械手臂后端的短臂前端連接一個第二舵機(jī)，該第二舵機(jī)連接一個舵機(jī)支架，該舵機(jī)支架與中間節(jié)短臂后端連接，中間節(jié)短臂前端連接另一個第二舵機(jī)，該第二舵機(jī)連接另一個舵機(jī)支架，該舵機(jī)支架連接機(jī)械手臂前端短臂的后端，前端短臂的前端通過第一舵機(jī)與手爪后端連接。
[0017]與所述回轉(zhuǎn)架相連接的短臂由前支架、中間支架、連接塊和后支架依次連接而成，所述后支架與回轉(zhuǎn)架連接，所述前支架連接第二舵機(jī)，所述中間支架和后支架上沿長度方向開設(shè)有調(diào)節(jié)孔，所述連接塊兩端部開設(shè)有與調(diào)節(jié)孔對應(yīng)的鎖孔，所述連接塊兩端分別與中間支架和后支架通過調(diào)節(jié)孔、鎖孔和鎖桿連接。
[0018]上述連接方式，可以通過連接塊、調(diào)節(jié)孔和鎖孔，調(diào)節(jié)機(jī)械手臂后端短臂的長度，以適應(yīng)不同的環(huán)境。
[0019]所述第一舵機(jī)和第四舵機(jī)為360°的舵機(jī)，所述第二舵機(jī)、第三舵機(jī)和第五舵機(jī)均為180°的舵機(jī)。
[0020]一種所述排爆機(jī)器人排爆裝置的控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)遙控平臺和下位機(jī)控制平臺，該上位機(jī)遙控平臺和下位機(jī)控制平臺通過無線方式進(jìn)行信號傳輸；所述上位機(jī)遙控平臺包括計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、上位機(jī)無線射頻模塊和網(wǎng)絡(luò)基站；計(jì)算機(jī)和上位機(jī)無線射頻模塊相連，計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器交互，服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)基站收發(fā)3G信號；所述下位機(jī)控制平臺包括下位機(jī)無線射頻模塊、控制器、3G網(wǎng)卡、圖像處理器和執(zhí)行模塊；該執(zhí)行模塊包括所述電機(jī)、第一舵機(jī)、第二舵機(jī)、第三舵機(jī)、第四舵機(jī)和第五舵機(jī)，該執(zhí)行模塊由控制器控制，控制器和下位機(jī)無線射頻模塊相連，所述攝像頭和圖像處理器相連，圖像處理器通過3G網(wǎng)卡收發(fā)3G網(wǎng)絡(luò)信號；上位機(jī)無線射頻模塊和下位機(jī)無線射頻模塊通過無線射頻信號進(jìn)行交互。
[0021]采用上述結(jié)構(gòu)，模塊之間用通信線路連接，這樣的模塊化的系統(tǒng)在開發(fā)過程中容易檢查錯誤，如果出現(xiàn)錯誤可直接更換該模塊就行。小型化是為了讓該機(jī)器人有更多空間可以利用或可以根據(jù)小型化的模塊將排爆機(jī)器人的體積適當(dāng)?shù)母男　：侠砘菍⒂布到y(tǒng)合理的布局以及合理的安裝，這樣機(jī)器人在操作起來的時候不易發(fā)生側(cè)翻等事故。任何計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)都可以采集到上位機(jī)遙控平臺服務(wù)器上的來自于下位機(jī)控制平臺的視頻信號，方便多臺電腦同時監(jiān)視或遠(yuǎn)距離監(jiān)視。
[0022]一種所述排爆機(jī)器人排爆裝置控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0023]S1、初始時，攝像頭與機(jī)械手臂朝向相同，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第一指令，控制第四舵機(jī)和第三舵機(jī)轉(zhuǎn)動，使攝像頭在水平360°和上下180°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，尋找目標(biāo)物；
[0024]該第一指令為控制第四舵機(jī)和第三舵機(jī)轉(zhuǎn)動的指令，指令通過計(jì)算機(jī)經(jīng)上位機(jī)無線射頻模塊發(fā)送至下位機(jī)無線射頻模塊，控制器收到指令后控制執(zhí)行模塊中的部件動作。
[0025]S2、攝像頭捕獲的圖像經(jīng)圖像處理器處理后通過3G網(wǎng)卡發(fā)送至上位機(jī)遙控平臺，經(jīng)辨識為目標(biāo)物后，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第二指令，使第四舵機(jī)和第三舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動，鎖定目標(biāo)物；
[0026]該第二指令為控制第四舵機(jī)和第三舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動的指令。
[0027]S3、下位機(jī)控制平臺讀取此時攝像頭水平轉(zhuǎn)動的角度Cl，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第三指令，控制第四舵機(jī)轉(zhuǎn)動，使攝像頭在水平方向上復(fù)位，與機(jī)械手臂的朝向相同；
[0028]該第三指令為控制第四舵機(jī)反向轉(zhuǎn)動的指令，下位機(jī)控制平臺也可以讀取此時攝像頭俯仰的角度，在機(jī)械手臂運(yùn)動時，使其俯仰角度與攝像頭一致。
[0029]S4、下位機(jī)控制平臺將攝像頭水平轉(zhuǎn)動的角度Cl發(fā)送至上位機(jī)遙控平臺，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第四指令，控制電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂和手爪水平轉(zhuǎn)動Cl角度，并朝向目標(biāo)物；
[0030]該第四指令為控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的指令，通過上述四步，先讓攝像頭轉(zhuǎn)動確定目標(biāo)物的方位，再讓電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂轉(zhuǎn)到目標(biāo)物的方位，若通過電機(jī)轉(zhuǎn)動來帶動機(jī)械手臂和攝像頭尋找，其負(fù)荷比較大，而只通過第四舵機(jī)和第三舵機(jī)轉(zhuǎn)動帶動攝像頭旋轉(zhuǎn)，來尋找并鎖定目標(biāo)物，可以減小工作負(fù)荷。
[0031 ] S5、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第五指令，控制機(jī)械手臂的各個第二舵機(jī)轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂伸向目標(biāo)物，使手爪位于目標(biāo)物上方；
[0032]該第五指令為控制各個第二舵機(jī)轉(zhuǎn)動的指令，可以控制機(jī)械手臂后端至前端的第二舵機(jī)依次轉(zhuǎn)動，如同人手的動作方式。
[0033]S6、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第六指令，控制第一舵機(jī)轉(zhuǎn)動，使手爪旋轉(zhuǎn)至與目標(biāo)物對應(yīng)的位置，同時驅(qū)動第五舵機(jī)和第二舵機(jī)，使手爪張開并前伸夾緊目標(biāo)物；
[0034]該第六指令為控制第一舵機(jī)轉(zhuǎn)動、第五舵機(jī)、第二舵機(jī)轉(zhuǎn)動的指令。[0035]S7、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第七指令，控制各個第二舵機(jī)的轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂回縮，同時驅(qū)動第五舵機(jī)轉(zhuǎn)動，使手爪松開目標(biāo)物，將目標(biāo)物放入指定位置；
[0036]該第七指令為控制各個第二舵機(jī)和第五舵機(jī)轉(zhuǎn)動的指令。
[0037]S8、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第八指令，控制電機(jī)、第一舵機(jī)和各個第二舵機(jī)的轉(zhuǎn)動，使手爪和機(jī)械手臂復(fù)位，返回初始位置。
[0038]該第八指令為控制第一舵機(jī)和各個第二舵機(jī)轉(zhuǎn)動的指令。
[0039]本發(fā)明的有益效果是:結(jié)構(gòu)緊湊，動作靈活，體積較小，便于自動化控制，控制排爆機(jī)器人排爆裝置機(jī)械手臂的精確抓獲動作、攝像頭的全向旋轉(zhuǎn)，結(jié)合基于3G技術(shù)的動作視頻實(shí)時顯示，完成對危險(xiǎn)品的尋找定位、抓取、投放全過程，同時能減小攝像頭尋找目標(biāo)物時排爆裝置的工作負(fù)荷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2為圖1的側(cè)視圖；
[0042]圖3為上位機(jī)遙控平臺和下位機(jī)控制平臺的連接關(guān)系圖；
[0043]圖4為排爆機(jī)器人排爆裝置控制系統(tǒng)的控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0045]如圖1和圖2所示，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)，尋找機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)安裝在同一回轉(zhuǎn)架3上，該回轉(zhuǎn)架3下部連接有轉(zhuǎn)軸6，該轉(zhuǎn)軸6由電機(jī)驅(qū)動，抓取機(jī)構(gòu)包括機(jī)械手臂和手爪101，機(jī)械手臂由三節(jié)短臂102依次連接而成，機(jī)械手臂后端的短臂與回轉(zhuǎn)架3連接，機(jī)械手臂前端的短臂102通過第一舵機(jī)7與手爪101連接，相鄰的兩節(jié)短臂102之間分別通過一個第二舵機(jī)8和一個舵機(jī)支架12連接，每一個第二舵機(jī)8對應(yīng)安裝在一個舵機(jī)支架12上，該第二舵機(jī)8與后一節(jié)短臂102連接，舵機(jī)支架12與前一節(jié)短臂102固定連接，手爪101上安裝有控制手爪101張合的第五舵機(jī)11，所述尋找機(jī)構(gòu)包括攝像頭2、第一支架4和第二支架5，所述第一支架4后端與回轉(zhuǎn)架3連接，前端通過第三舵機(jī)9與第二支架5連接，所述攝像頭2通過第四舵機(jī)10安裝在第二支架5上，機(jī)械手臂和攝像頭201位于回轉(zhuǎn)架14的同一側(cè)，并相對于轉(zhuǎn)軸6對稱設(shè)置。
[0046]與回轉(zhuǎn)架3相連接的機(jī)械手臂后端的短臂102由前支架103、中間支架104、連接塊105和后支架106依次連接而成，所述后支架106與回轉(zhuǎn)架3連接，所述前支架103連接第二舵機(jī)8，所述中間支架104和后支架106上沿長度方向開設(shè)有調(diào)節(jié)孔，所述連接塊105兩端部開設(shè)有與調(diào)節(jié)孔對應(yīng)的鎖孔，所述連接塊105兩端分別與中間支架104和后支架106通過調(diào)節(jié)孔、鎖孔和鎖桿連接，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)機(jī)械手臂后端短臂102的長度。
[0047]所述第一舵機(jī)7和第四舵機(jī)10為360°的舵機(jī)，所述第二舵機(jī)8、第三舵機(jī)9和第五舵機(jī)11均為180°的舵機(jī)。
[0048]如圖3所示，一種上述排爆機(jī)器人排爆裝置的控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)遙控平臺和下位機(jī)控制平臺，該上位機(jī)遙控平臺和下位機(jī)控制平臺通過無線方式進(jìn)行信號傳輸；所述上位機(jī)遙控平臺包括計(jì)算機(jī)31、服務(wù)器33、上位機(jī)無線射頻模塊32和網(wǎng)絡(luò)基站34 ;計(jì)算機(jī)31和上位機(jī)無線射頻模塊32相連，計(jì)算機(jī)31通過網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器33交互連接，服務(wù)器33通過網(wǎng)絡(luò)基站34收發(fā)3G信號；所述下位機(jī)控制平臺包括下位機(jī)無線射頻模塊21、控制器22、3G網(wǎng)卡24、圖像處理器25和執(zhí)行模塊23 ;該執(zhí)行模塊23包括所述電機(jī)、第一舵機(jī)7、第二舵機(jī)8、第三舵機(jī)9、第四舵機(jī)10和第五舵機(jī)11，該執(zhí)行模塊23由控制器22控制，控制器22和下位機(jī)無線射頻模塊21相連，所述攝像頭2和圖像處理器25相連，圖像處理器25通過3G網(wǎng)卡24收發(fā)3G網(wǎng)絡(luò)信號；上位機(jī)無線射頻模塊32和下位機(jī)無線射頻模塊21通過無線射頻信號進(jìn)行交互連接。
[0049]如圖4所示，一種上述排爆機(jī)器人排爆裝置控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0050]S1、初始時，攝像頭2與機(jī)械手臂朝向相同，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第一指令，控制第四舵機(jī)10和第三舵機(jī)9轉(zhuǎn)動，使攝像頭2在水平360°和上下180°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，尋找目標(biāo)物；
[0051]S2、攝像頭2捕獲的圖像經(jīng)圖像處理器25處理后通過3G網(wǎng)卡24發(fā)送至上位機(jī)遙控平臺，經(jīng)辨識為目標(biāo)物后，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第二指令，使第四舵機(jī)10和第三舵機(jī)9停止轉(zhuǎn)動，鎖定目標(biāo)物；
[0052]S3、下位機(jī)控制平臺讀取此時攝像頭2水平轉(zhuǎn)動的角度Cl，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第三指令，控制第四舵機(jī)10轉(zhuǎn)動，使攝像頭2在水平方向上復(fù)位；
[0053]S4、下位機(jī)控制平臺將攝像頭2水平轉(zhuǎn)動的角度Cl發(fā)送至上位機(jī)遙控平臺，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第四指令，控制電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂和手爪101水平轉(zhuǎn)動Cl角度，并朝向目標(biāo)物；
[0054]S5、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第五指令，控制機(jī)械手臂的各個第二舵機(jī)8轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂伸向目標(biāo)物，使手爪101位于目標(biāo)物上方；
[0055]S6、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第六指令，控制第一舵機(jī)7轉(zhuǎn)動，使手爪101旋轉(zhuǎn)至與目標(biāo)物對應(yīng)的位置，同時驅(qū)動第五舵機(jī)11和第二舵機(jī)8，使手爪101張開并前伸夾緊目標(biāo)物；
[0056]S7、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第七指令，控制各個第二舵機(jī)8的轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂回縮，同時驅(qū)動第五舵機(jī)11轉(zhuǎn)動，使手爪101松開目標(biāo)物，將目標(biāo)物放入指定位置；
[0057]S8、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第八指令，控制電機(jī)、第一舵機(jī)7和各個第二舵機(jī)8的轉(zhuǎn)動，使手爪101和機(jī)械手臂復(fù)位。
[0058]攝像頭2將實(shí)時畫面捕獲下來，經(jīng)圖像處理器25處理后通過3G網(wǎng)卡24傳到上位機(jī)遙控平臺的網(wǎng)絡(luò)基站34，網(wǎng)絡(luò)基站34接收到信號后通過服務(wù)器33傳送至計(jì)算機(jī)31，經(jīng)認(rèn)為辨識后，由計(jì)算機(jī)31發(fā)出控制指令經(jīng)上位機(jī)無線射頻模塊32發(fā)送至下位機(jī)無線射頻模塊21，控制器22收到指令后，控制執(zhí)行模塊23中電機(jī)、第一舵機(jī)7、第二舵機(jī)8、第三舵機(jī)9、第四舵機(jī)10和第五舵機(jī)11的動作，每一步動作都在攝像頭2的監(jiān)視下完成的，便于人為控制。
【權(quán)利要求】
1.一種排爆機(jī)器人排爆裝置，包括尋找機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述尋找機(jī)構(gòu)和抓取機(jī)構(gòu)安裝在同一回轉(zhuǎn)架(3)上，該回轉(zhuǎn)架(3)下部連接有轉(zhuǎn)軸(6)，該轉(zhuǎn)軸(6)由電機(jī)驅(qū)動，所述抓取機(jī)構(gòu)包括機(jī)械手臂和手爪(101)，所述機(jī)械手臂的一端與回轉(zhuǎn)架(3)連接，另一端通過第一舵機(jī)(7)與手爪(101)連接，所述機(jī)械手臂由至少三節(jié)短臂(102)依次連接而成，相鄰的兩節(jié)短臂(102)之間分別通過一個第二舵機(jī)(8)連接，所述尋找機(jī)構(gòu)包括攝像頭(2)、第一支架(4)和第二支架(5)，所述第一支架(4)后端與回轉(zhuǎn)架(3)連接，前端通過第三舵機(jī)(9 )與第二支架(5 )連接，所述攝像頭(2 )通過第四舵機(jī)(10 )安裝在第二支架(5 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排爆機(jī)器人排爆裝置，其特征在于:所述手爪(101)上安裝有控制手爪(101)張合的第五舵機(jī)(11)，所述機(jī)械手臂和攝像頭(201)位于回轉(zhuǎn)架(14)的同一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排爆機(jī)器人排爆裝置，其特征在于:所述機(jī)械手臂由三節(jié)短臂(102)依次連接而成，機(jī)械手臂后端的短臂(102)與回轉(zhuǎn)架(3)相連接，機(jī)械手臂前端的短臂(102)通過第一舵機(jī)(7)與手爪(101)相連接，相鄰兩節(jié)短臂(102)之間均設(shè)置有舵機(jī)支架(12)，每一個所述第二舵機(jī)(8)對應(yīng)安裝在一個舵機(jī)支架(12)上，該第二舵機(jī)(8)與后一節(jié)短臂(102 )連接，所述舵機(jī)支架(12 )與前一節(jié)短臂(102 )固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的排爆機(jī)器人排爆裝置，其特征在于:與所述回轉(zhuǎn)架(3)相連接的短臂(102)由前支架(103)、中間支架(104)、連接塊(105)和后支架(106)依次連接而成，所述后支架106)與回轉(zhuǎn)架(3)連接，所述前支架(103)連接第二舵機(jī)(8)，所述中間支架(104)和后支架106)上沿長度方向開設(shè)有調(diào)節(jié)孔，所述連接塊(105)兩端部開設(shè)有與調(diào)節(jié)孔對應(yīng)的鎖孔，所述連接塊(105)兩端分別與中間支架(104)和后支架106)通過調(diào)節(jié)孔、鎖孔和鎖桿連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排爆機(jī)器人排爆裝置，其特征在于:所述第一舵機(jī)(7)和第四舵機(jī)(10)為360°的舵機(jī)，所述第二舵機(jī)(8)、第三舵機(jī)(9)和第五舵機(jī)(11)均為180°的舵機(jī)。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求2所述的排爆機(jī)器人排爆裝置的控制系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)遙控平臺和下位機(jī)控制平臺，該上位機(jī)遙控平臺和下位機(jī)控制平臺通過無線方式進(jìn)行信號傳輸；所述上位機(jī)遙控平臺包括計(jì)算機(jī)(31)、服務(wù)器(33)、上位機(jī)無線射頻模塊(32)和網(wǎng)絡(luò)基站(34);計(jì)算機(jī)(31)和上位機(jī)無線射頻模塊(32)相連，計(jì)算機(jī)(31)通過網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器(33)交互，服務(wù)器(33)通過網(wǎng)絡(luò)基站(34)收發(fā)3G信號；所述下位機(jī)控制平臺包括下位機(jī)無線射頻模塊(21)、控制器(22)、3G網(wǎng)卡(24)、圖像處理器(25)和執(zhí)行模塊(23);該執(zhí)行模塊(23)包括所述電機(jī)、第一舵機(jī)(7)、第二舵機(jī)(8)、第三舵機(jī)(9)、第四舵機(jī)(10)和第五舵機(jī)(11)，該執(zhí)行模塊(23)由控制器(22)控制，控制器(22)和下位機(jī)無線射頻模塊(21)相連，所述攝像頭(2)和圖像處理器(25)相連，圖像處理器(25)通過3G網(wǎng)卡(24)收發(fā)3G網(wǎng)絡(luò)信號；上位機(jī)無線射頻模塊(32)和下位機(jī)無線射頻模塊(21)通過無線射頻信號進(jìn)行交互。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的排爆機(jī)器人排爆裝置控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: S1、初始時，攝像頭(2)與機(jī)械手臂朝向相同，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第一指令，控制第四舵機(jī)(10)和第三舵機(jī)(9)轉(zhuǎn)動，使攝像頭(2)在水平360°和上下180°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，尋找目標(biāo)物； S2、攝像頭(2)捕獲的圖像經(jīng)圖像處理器(25)處理后通過3G網(wǎng)卡(24)發(fā)送至上位機(jī)遙控平臺，經(jīng)辨識為目標(biāo)物后，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第二指令，使第四舵機(jī)(10)和第三舵機(jī)(9 )停止轉(zhuǎn)動,鎖定目標(biāo)物； S3、下位機(jī)控制平臺讀取此時攝像頭(2)水平轉(zhuǎn)動的角度Cl，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第三指令，控制第四舵機(jī)(10 )轉(zhuǎn)動，使攝像頭(2 )在水平方向上復(fù)位；S4、下位機(jī)控制平臺將攝像頭(2)水平轉(zhuǎn)動的角度Cl發(fā)送至上位機(jī)遙控平臺，上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第四指令，控制電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂和手爪(101)水平轉(zhuǎn)動Cl角度，并朝向目標(biāo)物； S5、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第五指令，控制機(jī)械手臂的各個第二舵機(jī)(8)轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂伸向目標(biāo)物，使手爪(101)位于目標(biāo)物上方； S6、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第六指令，控制第一舵機(jī)(7)轉(zhuǎn)動，使手爪(101)旋轉(zhuǎn)至與目標(biāo)物對應(yīng)的位置，同時驅(qū)動第五舵機(jī)(11)和第二舵機(jī)(8)，使手爪(101)張開并前伸夾緊目標(biāo)物； S7、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第七指令，控制各個第二舵機(jī)(8)的轉(zhuǎn)動，使機(jī)械手臂回縮，同時驅(qū)動第五舵機(jī)(11)轉(zhuǎn)動，使手爪(101)松開目標(biāo)物，將目標(biāo)物放入指定位置； S8、上位機(jī)遙控平臺發(fā)送第八指令，控制電機(jī)、第一舵機(jī)(7)和各個第二舵機(jī)(8)的轉(zhuǎn)動，使手爪(101)和機(jī)械手臂復(fù)位。
【文檔編號】B25J19/04GK103522303SQ201310529387
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】易軍, 鄭光勝, 周偉, 張?jiān)獫? 李太福, 王雙明, 馮驪驍 申請人:重慶科技學(xué)院