本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，確切地說，是一種輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人，該技術(shù)可使得機(jī)器人能夠較好的適應(yīng)地震、塌方等復(fù)雜的災(zāi)后環(huán)境，同時(shí)該技術(shù)也可用于其他復(fù)雜地形環(huán)境下的相關(guān)特種機(jī)器人上。

背景技術(shù)：

自然災(zāi)害和人為事故的頻發(fā)會(huì)嚴(yán)重的影響了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在災(zāi)難發(fā)生后，如果能夠快速獲取現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡及幸存者位置、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等情況，對(duì)于進(jìn)一步實(shí)施救援工作具有重要的意義。由于災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)程度高，如果救援人員貿(mào)然進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施救援，極易造成新的傷亡。在這種情況下，救援機(jī)器人便起到了重要的作用，它可以代替工作人員在災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)完成各種復(fù)雜功能，并具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，能夠有效地提高救援工作的效率和減少人員的傷亡，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。

輪腿式救援機(jī)器人既可以實(shí)現(xiàn)輪式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率高、穩(wěn)定性好、易于控制的優(yōu)點(diǎn)，也可以實(shí)現(xiàn)腿式救援機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于地震、礦山坍塌等復(fù)雜環(huán)境下，具有較高的研究?jī)r(jià)值。弗羅茨瓦夫理工大學(xué)、巴黎大學(xué)、加州理工學(xué)院等多所高校都對(duì)輪腿式機(jī)器人進(jìn)行了研究和分析。

目前對(duì)于救援機(jī)器人的研究，已經(jīng)取得了一定的成果。申請(qǐng)?zhí)枮?01510243076.1的發(fā)明專利“一種自適應(yīng)地形的多自由度救援機(jī)器人”包括機(jī)器人本體以及設(shè)置在下方用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，可通過驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)置使得機(jī)器人能夠快速有效的運(yùn)動(dòng)，通過爬坡輪的設(shè)置就可以有效的增強(qiáng)機(jī)器人的地形適應(yīng)能力。申請(qǐng)?zhí)枮?01410553748.4的發(fā)明專利“復(fù)雜環(huán)境機(jī)器人救援系統(tǒng)”包括置于機(jī)器人車架上的人員安放裝置，中間過渡輸送裝置、類鏟形拾取裝置、障礙清除裝置和多功能執(zhí)行手臂，能夠在復(fù)雜、惡劣環(huán)境下排除傷員周圍的障礙物以及傷員身體上的附屬物品，拖拽傷員脫離危險(xiǎn)環(huán)境，并完成對(duì)被困、危重受傷人員的搬運(yùn)和移動(dòng)工作。然而，上述兩個(gè)發(fā)明專利都存在對(duì)復(fù)雜地形的適應(yīng)能力不足等問題。在輪腿式機(jī)器人方面，申請(qǐng)?zhí)枮?01310355161.8的發(fā)明專利“復(fù)雜地形輪腿式移動(dòng)機(jī)器人”包括平臺(tái)、均勻設(shè)置于平臺(tái)邊緣的六個(gè)輪腿系統(tǒng)，能滿足在復(fù)雜環(huán)境下的多重要求，包括能夠?qū)崿F(xiàn)爬坡，越障，跨溝以及在非平整地面平穩(wěn)前進(jìn)，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制難度較大。針對(duì)上述存在的問題，有必要針對(duì)災(zāi)后復(fù)雜環(huán)境設(shè)計(jì)新型的救援機(jī)器人，在具有良好的復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性及現(xiàn)場(chǎng)救援能力的同時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制難度較低，負(fù)載能力強(qiáng)，能夠滿足災(zāi)后救援的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明專利針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人，該專利所述內(nèi)容包括包括軀干骨架結(jié)構(gòu)、輪腿結(jié)構(gòu)模塊、輔助腿結(jié)構(gòu)模塊、環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊、視覺模塊、輸氧/滅火功能模塊、擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊，使得機(jī)器人可根據(jù)環(huán)境的不同實(shí)現(xiàn)輪式/腿式運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，且具有輸氧、滅火、環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能，具有對(duì)非結(jié)構(gòu)化復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、效率高、負(fù)載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于控制等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)救援的需求。本發(fā)明屬于一種救援機(jī)器人，滿足災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援、監(jiān)測(cè)等需求。

一種輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人，其特征在于：包括軀干骨架結(jié)構(gòu)、輪腿結(jié)構(gòu)模塊、輔助腿結(jié)構(gòu)模塊、環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊、視覺模塊、輸氧/滅火功能模塊、擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊；

所述軀干骨架結(jié)構(gòu)包括底部框架結(jié)構(gòu)、頂部框架結(jié)構(gòu)、下部底板、上部蓋板、側(cè)面蓋板；下部底板與底部框架結(jié)構(gòu)相固連，上部蓋板與頂部框架結(jié)構(gòu)相固連，側(cè)面蓋板分別與底部框架結(jié)構(gòu)和頂部框架結(jié)構(gòu)相固連；底部框架結(jié)構(gòu)和頂部框架結(jié)構(gòu)由鋁合金材料架構(gòu)而成，下部底板、上部蓋板、側(cè)面蓋板所用材料為鋼；

所述輪腿結(jié)構(gòu)模塊包括輪腿結(jié)構(gòu)第一分支、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支；

所述輪腿結(jié)構(gòu)第一分支包括輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、小齒輪、大齒輪、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、輪腿結(jié)構(gòu)第一連桿、輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿、輪腿結(jié)構(gòu)第三連桿、電動(dòng)推桿、驅(qū)動(dòng)輪；輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與下部底板相固連，可帶動(dòng)小齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；大齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)軸相固連，并與小齒輪嚙合；轉(zhuǎn)動(dòng)軸可相對(duì)于下部底板實(shí)現(xiàn)繞軸線方向的自由轉(zhuǎn)動(dòng)；輪腿結(jié)構(gòu)第一連桿一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的側(cè)面鉸鏈連接，另一端與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿鉸鏈連接；輪腿結(jié)構(gòu)第三連桿一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的側(cè)面鉸鏈連接，另一端與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿鉸鏈連接；電動(dòng)推桿一端與輪腿結(jié)構(gòu)第一連桿鉸鏈連接，另一端與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿鉸鏈連接；驅(qū)動(dòng)輪與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿相固連；當(dāng)輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小齒輪在輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)大齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于大齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)軸相固連，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸繞軸線方向?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)輪腿結(jié)構(gòu)第一分支繞軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)電動(dòng)推桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)輪腿結(jié)構(gòu)第一分支在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；

所述輪腿結(jié)構(gòu)第二分支、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支的結(jié)構(gòu)形式與安裝形式與輪腿結(jié)構(gòu)第一分支完全相同；

所述輔助腿結(jié)構(gòu)模塊包括輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支；

所述輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支與輪腿結(jié)構(gòu)第一分支的區(qū)別僅在于輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支不包括驅(qū)動(dòng)輪，其他結(jié)構(gòu)形式及連接形式與輪腿結(jié)構(gòu)第一分支完全相同；

所述輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支的結(jié)構(gòu)形式與安裝形式與輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支完全相同；

所述環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊包括環(huán)境取樣模塊第一分支、環(huán)境取樣模塊第二分支、環(huán)境取樣模塊第三分支；

所述環(huán)境取樣模塊第一分支包括取樣容器、取樣容器連桿、取樣容器連桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)；取樣容器與取樣容器連桿相固連，取樣容器連桿與下部底板鉸鏈連接，在取樣容器連桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，環(huán)境取樣模塊第一分支可實(shí)現(xiàn)相對(duì)于下部底板的轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述環(huán)境取樣模塊第二分支、環(huán)境取樣模塊第三分支的結(jié)構(gòu)形式與安裝形式與環(huán)境取樣模塊第一分支完全相同；

所述視覺模塊與上部蓋板相固連，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)；

所述輸氧/滅火功能模塊包括輸氧模塊、滅火模塊、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)、輸氧/滅火功能模塊底部支架；

所述輸氧模塊包括氧氣瓶支架、氧氣瓶、氧氣導(dǎo)管；氧氣瓶支架與輸氧/滅火功能模塊底部支架相固連，氧氣瓶與氧氣瓶支架相固連，氧氣導(dǎo)管用來輸出氧氣；當(dāng)輪腿式仿生機(jī)器人遇到急需輸氧的被困人員時(shí)，可及時(shí)提供氧氣；

所述滅火模塊包括滅火器支架、滅火器、滅火器導(dǎo)管；滅火器支架與輸氧/滅火功能模塊底部支架相固連，滅火器與滅火器支架相固連，滅火器導(dǎo)管用來輸出滅火物質(zhì)；當(dāng)輪腿式仿生機(jī)器人遇到火源需要緊急撲滅時(shí)，可及時(shí)進(jìn)行滅火；

所述方向調(diào)整結(jié)構(gòu)包括方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第一連桿、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第二連桿、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第三連桿、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)下底板、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)上底板、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)蓋板、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第一連桿、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第二連桿、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第三連桿分別與方向調(diào)整結(jié)構(gòu)下底板和方向調(diào)整結(jié)構(gòu)上底板鉸鏈連接且軸線平行；方向調(diào)整結(jié)構(gòu)蓋板與方向調(diào)整結(jié)構(gòu)上底板相固連，并形成第一通孔和第二通孔；方向調(diào)整結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與方向調(diào)整結(jié)構(gòu)下底板相固連，可驅(qū)動(dòng)方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第二連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，由此帶動(dòng)方向調(diào)整結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述氧氣導(dǎo)管通過第一通孔并與第一通孔固連，滅火器導(dǎo)管通過第二通孔并與第二通孔固連；在方向調(diào)整結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)的配合下，可調(diào)整氧氣導(dǎo)管和滅火器導(dǎo)管的方向；

所述輸氧/滅火功能模塊底部支架與底部框架結(jié)構(gòu)相固連；

所述擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊包括擔(dān)架輔助支撐板、第一級(jí)擔(dān)架、第二級(jí)擔(dān)架、萬向輪、擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪、第四滑輪、第五滑輪、繩索；擔(dān)架輔助支撐板可沿底部框架結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)；第一級(jí)擔(dān)架與擔(dān)架輔助支撐板鉸鏈連接，二者可實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；第二級(jí)擔(dān)架可相對(duì)于第一級(jí)擔(dān)架實(shí)現(xiàn)伸縮；萬向輪與第二級(jí)擔(dān)架相固連；擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)與下部底板相固連；第一滑輪與下部底板相固連，第二滑輪與擔(dān)架輔助支撐板相固連；第三滑輪與第一級(jí)擔(dān)架的一端相固連；第四滑輪與第二級(jí)擔(dān)架相固連；第五滑輪與第一級(jí)擔(dān)架的另一端相固連；繩索纏繞在第一滑輪、第二滑輪、第三滑輪、第四滑輪、第五滑輪上，且一端與擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)相固連；

輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人具有三種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分別為輪式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、輪式運(yùn)動(dòng)與腿式運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化狀態(tài)、腿式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

當(dāng)輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人由輪式運(yùn)動(dòng)向腿式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化時(shí)，輪腿結(jié)構(gòu)第一分支、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支繞各自的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，并通過各個(gè)輪腿結(jié)構(gòu)分支的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電動(dòng)推桿的配合在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)由輪式到腿式變化；相反地，當(dāng)輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人由腿式運(yùn)動(dòng)向輪式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化時(shí)，機(jī)器人可在各個(gè)輪腿結(jié)構(gòu)分支的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電動(dòng)推桿配合下反向運(yùn)動(dòng)或改變輪腿結(jié)構(gòu)第一分支、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支繞各自的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；

在機(jī)器人為輪式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支為抬起狀態(tài)，與地面不發(fā)生接觸；在機(jī)器人為腿式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支與地面接觸，此時(shí)機(jī)器人變?yōu)榘休喭冉Y(jié)構(gòu)第一分支、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支、輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支的六足機(jī)器人；

在環(huán)境取樣過程中，環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊可與輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)相配合，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜災(zāi)后環(huán)境下對(duì)水、土壤的取樣；

當(dāng)擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊的第一級(jí)擔(dān)架和第二級(jí)擔(dān)架依次收回，此時(shí)擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊隱藏在機(jī)器人底部；當(dāng)擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊的第一級(jí)擔(dān)架和第二級(jí)擔(dān)架依次伸出。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人的輪腿結(jié)構(gòu)僅具有一個(gè)自由度，具有承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，并可靈活實(shí)現(xiàn)機(jī)器人輪式/腿式兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，滿足災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境的需求；

2、本發(fā)明輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人增加了輔助腿結(jié)構(gòu)模塊，同樣僅具有一個(gè)自由度，可在機(jī)器人腿式狀態(tài)下輔助機(jī)器人的行走過程，保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性；

3、本發(fā)明輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人的環(huán)境取樣模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)相配合，代替救援人員完成對(duì)土壤、水質(zhì)的分別取樣；

4、本發(fā)明輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人具有輸氧/滅火功能模塊，可實(shí)現(xiàn)被困人員的緊急輸氧救援和遇到緊急火情的滅火功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，較好滿足災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)的需要。

5、本發(fā)明輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人具有擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊，僅通過一個(gè)電機(jī)便可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)擔(dān)架的依次收回或伸出，在減小了驅(qū)動(dòng)器個(gè)數(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了有效的運(yùn)動(dòng)控制，可以滿足救援現(xiàn)場(chǎng)傷員輸送和救援物資運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>

附圖說明

圖1為本發(fā)明中機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)底部俯視圖；

圖3為本發(fā)明中機(jī)器人輪腿結(jié)構(gòu)模塊示意圖；

圖4為本發(fā)明中機(jī)器人輪式狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中機(jī)器人腿式狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中機(jī)器人環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊示意圖；

圖7為本發(fā)明中機(jī)器人輸氧/滅火功能結(jié)構(gòu)模塊示意圖；

圖8為本發(fā)明中方向調(diào)整結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明中擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊示意圖；

圖10為本發(fā)明中擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊俯視圖。

圖中，1-軀干骨架結(jié)構(gòu)，11-底部框架結(jié)構(gòu)，12-頂部框架結(jié)構(gòu)，13-下部底板，14-上部蓋板，15-側(cè)面蓋板，2-輪腿結(jié)構(gòu)模塊，21-輪腿結(jié)構(gòu)第一分支，211-輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，212-小齒輪，213-大齒輪，214-轉(zhuǎn)動(dòng)軸，15-輪腿結(jié)構(gòu)第一連桿，216-輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿，217-輪腿結(jié)構(gòu)第三連桿，218-電動(dòng)推桿，219-驅(qū)動(dòng)輪，22-輪腿結(jié)構(gòu)第二分支，23-輪腿結(jié)構(gòu)第三分支，24-輪腿結(jié)構(gòu)第四分支，3-輔助腿結(jié)構(gòu)模塊，31-輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支，32-輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支，4-環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊，41-環(huán)境取樣模塊第一分支，411-取樣容器，412-取樣容器連桿，413-取樣容器連桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)，42-環(huán)境取樣模塊第二分支，43-環(huán)境取樣模塊第三分支，5-視覺模塊，6-輸氧/滅火功能模塊，61-輸氧模塊，611-氧氣瓶支架，612-氧氣瓶，613-氧氣導(dǎo)管，62-滅火模塊，621-滅火器支架，622-滅火器，623-滅火器導(dǎo)管，63-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)，631-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第一連桿，632-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第二連桿，633-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第三連桿，634-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)下底板，635-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)上底板，636-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)蓋板，637-方向調(diào)整結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，638-第一通孔，639-第二通孔，64-輸氧/滅火功能模塊底部支架，7-擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊，71-擔(dān)架輔助支撐板，72-第一級(jí)擔(dān)架，73-第二級(jí)擔(dān)架，74-萬向輪，75-擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)，76-第一滑輪，77-第二滑輪，78-第三滑輪，79-第四滑輪，710-第五滑輪，711-繩索。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明為一種輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人，包括軀干骨架結(jié)構(gòu)1、輪腿結(jié)構(gòu)模塊2、輔助腿結(jié)構(gòu)模塊3、環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊4、視覺模塊5、輸氧/滅火功能模塊6、擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊7，如圖1和圖2所示。

軀干骨架結(jié)構(gòu)1包括底部框架結(jié)構(gòu)11、頂部框架結(jié)構(gòu)12、下部底板13、上部蓋板14、側(cè)面蓋板15；各部分之間相固連；此外，視覺模塊5與上部蓋板14相固連，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，具體結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。

輪腿結(jié)構(gòu)模塊2包括輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支22、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支23、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支24，四個(gè)分支的結(jié)構(gòu)形式與安裝形式完全相同，如圖2所示。輔助腿結(jié)構(gòu)模塊3包括輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支31、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支32，兩個(gè)分支的結(jié)構(gòu)形式與安裝形式完全相同，如圖2所示。輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21如圖3所示，包括輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)211、小齒輪212、大齒輪213、轉(zhuǎn)動(dòng)軸214、輪腿結(jié)構(gòu)第一連桿215、輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿216、輪腿結(jié)構(gòu)第三連桿217、電動(dòng)推桿218、驅(qū)動(dòng)輪219；輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)211可帶動(dòng)小齒輪212實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪之間的嚙合帶動(dòng)大齒輪213轉(zhuǎn)動(dòng)；由于大齒輪213與轉(zhuǎn)動(dòng)軸214相固連，因此輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)211可帶動(dòng)整個(gè)輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21實(shí)現(xiàn)前后擺動(dòng)；輪腿結(jié)構(gòu)第一連桿215一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸214鉸鏈連接，另一端與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿216鉸鏈連接；輪腿結(jié)構(gòu)第三連桿217一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸214鉸鏈連接，另一端與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿216鉸鏈連接；電動(dòng)推桿218一端與輪腿結(jié)構(gòu)第一連桿215鉸鏈連接，另一端與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿216鉸鏈連接，此時(shí)電動(dòng)推桿218可帶動(dòng)輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21實(shí)現(xiàn)在同一平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)輪219與輪腿結(jié)構(gòu)第二連桿216相固連。輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支31與輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21的區(qū)別僅在于輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支31不包括驅(qū)動(dòng)輪，其他結(jié)構(gòu)形式及連接形式與輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21完全相同。

當(dāng)?shù)孛孑^為平整時(shí)，機(jī)器人可在輪式狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)形式如圖4所示，輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支31、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支32為抬起狀態(tài)，與地面不發(fā)生接觸；輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21可通過輪腿結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)211的轉(zhuǎn)動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)第一輪腿結(jié)構(gòu)分支21繞軸線方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其他輪腿結(jié)構(gòu)分支也可采用相同方法實(shí)現(xiàn)繞軸線方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過上述方法，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在輪式狀態(tài)下的全向移動(dòng)，當(dāng)機(jī)器人遇到障礙物時(shí)，可通過改變輪腿方向?qū)崟r(shí)改變機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)避障功能。當(dāng)遇到小型障礙物時(shí)，機(jī)器人可進(jìn)行輪式/腿式運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)越障，此時(shí)輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支22、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支23、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支24繞各自的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，并通過各個(gè)輪腿結(jié)構(gòu)分支的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電動(dòng)推桿的配合在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)由輪式到腿式變化；相反地，當(dāng)輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人由腿式運(yùn)動(dòng)向輪式運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化時(shí)，機(jī)器人可在各個(gè)輪腿結(jié)構(gòu)分支的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電動(dòng)推桿配合下反向運(yùn)動(dòng)或改變輪腿結(jié)構(gòu)第一分支21、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支22、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支23、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支24繞各自的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。當(dāng)災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為崎嶇，不適合輪式運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)腿式運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)形式如圖5所示，輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支31、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支32與地面接觸，此時(shí)機(jī)器人變?yōu)榘休喭冉Y(jié)構(gòu)第一分支21、輪腿結(jié)構(gòu)第二分支22、輪腿結(jié)構(gòu)第三分支23、輪腿結(jié)構(gòu)第四分支24、輔助腿結(jié)構(gòu)第一分支31、輔助腿結(jié)構(gòu)第二分支32的六足機(jī)器人，在各驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電動(dòng)推桿實(shí)時(shí)配合下完成腿式運(yùn)動(dòng)，此時(shí)機(jī)器人軀干骨架結(jié)構(gòu)1需沿特定曲線運(yùn)動(dòng)。

環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊4如圖6所示，包括環(huán)境取樣模塊第一分支41、環(huán)境取樣模塊第二分支42、環(huán)境取樣模塊第三分支43，三個(gè)分支的結(jié)構(gòu)形式與安裝形式完全相同。環(huán)境取樣模塊第一分支41包括取樣容器411、取樣容器連桿412、取樣容器連桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)413；取樣容器411與取樣容器連桿412相固連，取樣容器連桿412與下部底板13鉸鏈連接，在容器連桿驅(qū)動(dòng)電機(jī)413的驅(qū)動(dòng)下，環(huán)境取樣模塊第一分支41可實(shí)現(xiàn)相對(duì)于軀干骨架結(jié)構(gòu)1的轉(zhuǎn)動(dòng)。在環(huán)境取樣過程中，環(huán)境取樣結(jié)構(gòu)模塊4可與輪腿式災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)救援機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)相配合，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜災(zāi)后環(huán)境下對(duì)水、土壤的取樣。

輸氧/滅火功能模塊6如圖7所示，包括輸氧模塊61、滅火模塊62、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)63、輸氧/滅火功能模塊底部支架64；其中，輸氧模塊61包括氧氣瓶支架611、氧氣瓶612、氧氣導(dǎo)管613；氧氣瓶支架611與輸氧/滅火功能模塊底部支架64相固連，氧氣瓶612與氧氣瓶支架611相固連，氧氣導(dǎo)管613用來輸出氧氣。滅火模塊62包括滅火器支架621、滅火器622、滅火器導(dǎo)管623；滅火器支架621與輸氧/滅火功能模塊底部支架64相固連，滅火器622與滅火器支架621相固連，滅火器導(dǎo)管623用來輸出滅火物質(zhì)。方向調(diào)整結(jié)構(gòu)63如圖8所示，方向調(diào)整結(jié)構(gòu)63包括方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第一連桿631、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第二連桿632、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第三連桿633、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)下底板634、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)上底板635、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)蓋板636、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)637；方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第一連桿631、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第二連桿632、方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第三連桿633分別與方向調(diào)整結(jié)構(gòu)下底板634和方向調(diào)整結(jié)構(gòu)上底板635鉸鏈連接且軸線平行；方向調(diào)整結(jié)構(gòu)蓋板636與方向調(diào)整結(jié)構(gòu)上底板635相固連，并形成第一通孔638和第二通孔639；方向調(diào)整結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)637與方向調(diào)整結(jié)構(gòu)下底板634相固連，可驅(qū)動(dòng)方向調(diào)整結(jié)構(gòu)第二連桿632轉(zhuǎn)動(dòng)，由此帶動(dòng)方向調(diào)整結(jié)構(gòu)63實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)器人在地震或塌方等災(zāi)后環(huán)境遇到被困人員時(shí)，可開啟輸氧模塊61，為被困人員提供氧氣；當(dāng)機(jī)器人遇到火情需要緊急滅火時(shí)，可開啟滅火模塊62，撲滅火源。在輸氧或滅火的過程中，可通過方向調(diào)整結(jié)構(gòu)63與機(jī)器人自身的移動(dòng)相結(jié)合，實(shí)時(shí)改變氧氣導(dǎo)管613或滅火器導(dǎo)管623的方向，以滿足救援現(xiàn)場(chǎng)的需求。

擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊7如圖9所示，包括擔(dān)架輔助支撐板71、第一級(jí)擔(dān)架72、第二級(jí)擔(dān)架73、萬向輪74、擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)75、第一滑輪76、第二滑輪77、第三滑輪78、第四滑輪79、第五滑輪710、繩索711；擔(dān)架輔助支撐板71可沿底部框架結(jié)構(gòu)11實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)，第一級(jí)擔(dān)架72與擔(dān)架輔助支撐板71鉸鏈連接，二者可實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，第二級(jí)擔(dān)架73可相對(duì)于第一級(jí)擔(dān)架72實(shí)現(xiàn)伸縮。如圖10所示為擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊俯視圖，擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)75與下部底板13相固連；各滑輪分別于擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊7相應(yīng)結(jié)構(gòu)相固連；繩索711纏繞在各個(gè)滑輪上，且一端與擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)75相固連；當(dāng)擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)75順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊7的第一級(jí)擔(dān)架72和第二級(jí)擔(dān)架73依次收回，此時(shí)擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊7隱藏在機(jī)器人底部；當(dāng)擔(dān)架驅(qū)動(dòng)電機(jī)75逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊7的第一級(jí)擔(dān)架72和第二級(jí)擔(dān)架73依次伸出；擔(dān)架結(jié)構(gòu)模塊7還安裝有萬向輪74，其與第二級(jí)擔(dān)架73相固連，可輔助實(shí)現(xiàn)擔(dān)架的伸縮。