一種基于多傳感器信息的生命探測機(jī)器人裝備的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人探測人體生命體征領(lǐng)域,具體地說是一種基于多傳感器信息的生命探測機(jī)器人裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]研究表明,中國大陸進(jìn)入了新的地震活躍期,始終面臨著強(qiáng)烈地震的威脅。國家高度重視利用科技手段提高應(yīng)對(duì)突發(fā)公共事件的能力,如何實(shí)施科技救援,提高地震廢墟環(huán)境現(xiàn)場幸存者搜索效率、減少傷害,是災(zāi)后現(xiàn)場救援面臨的重要難題。
[0003]傳統(tǒng)的救援方法依靠搜救犬的嗅覺、求救聲、以及搜救人員的直覺來判斷,已經(jīng)不能滿足應(yīng)急救援快速、準(zhǔn)確的響應(yīng)需求,將逐步被聲學(xué)、光學(xué)、微波等生命探測裝置所代替。然而,聲學(xué)、光學(xué)、微波等探測裝置獲取的生命信息單一,需要救援人員進(jìn)入廢墟現(xiàn)場布設(shè),余震、建筑物二次坍塌時(shí)刻威脅救援人員的生命安全。機(jī)器人技術(shù)在美國911事件中的成功應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn),為震后災(zāi)害救援提供了一種有效的技術(shù)解決方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有生命探測裝置的上述不足,解決地震災(zāi)后廢墟下壓埋幸存者搜索與救援問題,本發(fā)明的目的在于提供一種基于多傳感器信息的生命探測機(jī)器人裝備。該機(jī)器人裝備用于災(zāi)后現(xiàn)場廢墟環(huán)境幸存者搜索,深入到廢墟內(nèi)部,克服溫度、濕度、地形等不利因素影響,穿透磚混建筑結(jié)構(gòu)、木材、煙氣等障礙介質(zhì),探測與搜索生命跡象,并能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控幸存者的生命信息,同時(shí)為救援人員提供救援通道信息,實(shí)現(xiàn)非接觸、穿透力強(qiáng)、遠(yuǎn)距離幸存者搜救,為地震現(xiàn)場救援提供裝備保障和決策支持。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明包括行走機(jī)構(gòu)單元、箱體、云臺(tái)單元、視頻載荷單元、聲音載荷單元、雷達(dá)生命探測載荷單元、控制單元及無線通訊與速傳單元,其中箱體的兩側(cè)對(duì)稱安裝有實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜廢墟環(huán)境下行走的行走機(jī)構(gòu)單元,兩側(cè)所述行走機(jī)構(gòu)單元的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源安裝在所述箱體內(nèi);所述云臺(tái)單元安裝在箱體上,具有實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)自由度的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂及安裝在該旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂上、實(shí)現(xiàn)俯仰自由度的俯仰關(guān)節(jié)臂,所述視頻載荷單元安裝在俯仰關(guān)節(jié)臂上、隨俯仰關(guān)節(jié)臂俯仰擺動(dòng)和隨旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂旋轉(zhuǎn),所述聲音載荷單元、雷達(dá)生命探測載荷單元分別安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂上、隨旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂旋轉(zhuǎn);所述云臺(tái)單元、視頻載荷單元、聲音載荷單元、雷達(dá)生命探測載荷單元及行走機(jī)構(gòu)單元的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源分別與安裝在箱體內(nèi)的控制單元相連,該控制單元通過安裝在所述箱體上的無線通訊與速傳單元和后方控制臺(tái)連接。
[0007]其中:所述云臺(tái)單元安裝在箱體的一側(cè),該箱體的另一側(cè)設(shè)有提高機(jī)器人裝備越障能力的輔助支撐單元;所述輔助支撐單元包括連桿、支撐板、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)C,該驅(qū)動(dòng)電機(jī)C安裝在所述箱體內(nèi)、與所述控制單元相連,所述連桿轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體另一側(cè)的外表面,并通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)C相連、由所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)C驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn),在所述連桿上連接有支撐板,該支撐板隨所述連桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)展開或收攏;所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)輪及被動(dòng)輪,該主動(dòng)輪與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)C的輸出端相連,所述被動(dòng)輪安裝在連桿上、與該連桿連動(dòng),并與所述主動(dòng)輪嚙合傳動(dòng);
[0008]所述視頻載荷單元包括紅外熱成像相機(jī)及紅外攝像頭,該紅外熱成像相機(jī)及紅外攝像頭分別安裝在所述俯仰關(guān)節(jié)臂上,隨俯仰關(guān)節(jié)臂俯仰擺動(dòng);所述聲音載荷單元包括拾音器及揚(yáng)聲器,該拾音器及揚(yáng)聲器均安裝在所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂上,隨旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0010]1.本發(fā)明能夠代替救援人員進(jìn)入廢墟現(xiàn)場執(zhí)行搜救任務(wù),減少救援人員傷亡,探測方式有效的與人工搜索技術(shù)相結(jié)合,顯著的提供幸存者搜索效率。
[0011]2.本發(fā)明的箱體上設(shè)置了輔助支撐單元,既可提高機(jī)器人裝備的越障能力,又能防止機(jī)器人裝備傾翻。
[0012]3.本發(fā)明集成了多個(gè)傳感器,可實(shí)現(xiàn)廢墟內(nèi)部大范圍黑暗環(huán)境下幸存者非接觸式探測。
[0013]4.本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)幸存者搜索,也可實(shí)現(xiàn)救援隊(duì)員與幸存者的語音交流以及生命體征呼吸信號(hào)監(jiān)控。
[0014]5.本發(fā)明采用被動(dòng)地形適應(yīng)輪履復(fù)合移動(dòng)結(jié)構(gòu),具有良好的廢墟地形環(huán)境適應(yīng)能力、遙控操縱簡單等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖之一;
[0016]圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖之二;
[0017]圖3為本發(fā)明移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0018]圖4為本發(fā)明行走機(jī)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0019]圖5為本發(fā)明箱體的結(jié)構(gòu)示意圖;
[°02°]圖6為本發(fā)明云臺(tái)單元的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021]其中:I為行走機(jī)構(gòu)單元,2為箱體,3為輔助支撐單元,4為云臺(tái)單元,5為紅外熱成像相機(jī),6為紅外攝像頭,7為拾音器,8為揚(yáng)聲器,9為雷達(dá)生命探測單元,10為無線通訊與速傳單元,11為驅(qū)動(dòng)電機(jī)A,12為驅(qū)動(dòng)電機(jī)B,13為驅(qū)動(dòng)電機(jī)C,14為云臺(tái)固定基座,15為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂,16為俯仰關(guān)節(jié)臂,17為主動(dòng)輪,18為被動(dòng)輪,19為連桿。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0023]如圖1?3所示,本發(fā)明包括行走機(jī)構(gòu)單元1、箱體2、輔助支撐單元3、云臺(tái)單元4、視頻載荷單元、聲音載荷單元、雷達(dá)生命探測載荷單元、控制單元及無線通訊與速傳單元10,其中箱體2的兩側(cè)安裝有行走機(jī)構(gòu)單元I,在箱體2前進(jìn)方向的頭部設(shè)有云臺(tái)單元4、尾部中央設(shè)有輔助支撐單元3,兩側(cè)的行走機(jī)構(gòu)單元1、箱體2以及輔助支撐單元3構(gòu)成了機(jī)器人裝備的移動(dòng)平臺(tái)。云臺(tái)單元4安裝在箱體2上,具有實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)自由度的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂15及安裝在該旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂15上、實(shí)現(xiàn)俯仰自由度的俯仰關(guān)節(jié)臂16,視頻載荷單元安裝在俯仰關(guān)節(jié)臂16上、隨俯仰關(guān)節(jié)臂16俯仰擺動(dòng)和隨旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂15旋轉(zhuǎn),聲音載荷單元、雷達(dá)生命探測載荷單元分別安裝在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂15上、隨旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂15旋轉(zhuǎn);云臺(tái)單元4、視頻載荷單元、聲音載荷單元、雷達(dá)生命探測載荷單元及行走機(jī)構(gòu)單元I的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源分別與安裝在箱體2內(nèi)的控制單元相連,該控制單元通過安裝在箱體2上的無線通訊與速傳單元10與人工操控的后方控制臺(tái)連接。
[0024]兩側(cè)的行走機(jī)構(gòu)單元I對(duì)稱設(shè)置。如圖4所示,本發(fā)明的行走機(jī)構(gòu)單元I為現(xiàn)有技術(shù),采用2012年I月11日公開的、公開號(hào)為CN102310403A發(fā)明專利“具有自適應(yīng)能力的輪-履復(fù)合變形移動(dòng)機(jī)器人”中的輪一履復(fù)合移動(dòng)模塊,行走機(jī)構(gòu)單元I可根據(jù)地形環(huán)境被動(dòng)地改變形狀,以適應(yīng)救援廢墟現(xiàn)場環(huán)境,實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜廢墟環(huán)境下行走。兩側(cè)行走機(jī)構(gòu)單元I的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源安裝在箱體2內(nèi),分別為驅(qū)動(dòng)電機(jī)AU及驅(qū)動(dòng)電機(jī)B12,兩側(cè)的行走機(jī)構(gòu)單元I分別由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Al I及驅(qū)動(dòng)電機(jī)B12驅(qū)動(dòng)。
[0025]如圖2、圖5所示,輔助支撐單元3包括連桿19、支撐板20、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)C13,該驅(qū)動(dòng)電機(jī)Cl3安裝在箱體2內(nèi)、與控制單元相連,連桿19轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體2另一側(cè)