專利名稱：多用途探查機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探查機器人，該機器人可用于警用、軍用中遠(yuǎn)距離無線控制探查， 亦可應(yīng)用于學(xué)生創(chuàng)新實驗、比賽、教學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。現(xiàn)有的機器人中，其無線控制和無線視頻系統(tǒng)很容易受到干擾，機器人的電池續(xù)航時間有限不能較長時間的工作待命，而且由于機器人的機身結(jié)構(gòu)較為開放可安放的部件固定的點不多，加之機身可利用空間很小，所以在安裝電池組、控制芯片和視頻系統(tǒng)組件時遇到矛盾，安裝完成后機器人外形結(jié)構(gòu)較為開放，易受到外部環(huán)境的影響。對于如核輻射、生化污染等人類不宜工作的危險地域或者用于地域狹小地理環(huán)境，無法實施探查工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的多用途探查機器人。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種多用途探查機器人，它包括機械部分，包括底盤、主平臺、前端部裝有機械抓手的機械手臂以及攝像頭機架， 所述的主平臺安裝在所述的底盤的上方，所述的機械手臂安裝在所述的主平臺上，所述的機械手臂位于所述的機器人的前端部，所述的攝像頭機架安裝在所述的主平臺上，所述的攝像頭機架位于所述的機器人的后端部；控制部分，采用無線電控制方式，使用頻率在27MHz 45MHz波段，包括用于控制機器人驅(qū)動和攝像機架動作的第一驅(qū)動芯片、用于控制所述的機械手臂的第二驅(qū)動芯片以及控制器，所述的第一芯片安裝于所述的底盤上，所述的第二芯片安裝于所述的主平臺的后端部；視頻部分，采用的是無線視頻傳輸方式，包括第一攝像頭、第二攝像頭、用于將所述的第一攝像頭和第二攝像頭產(chǎn)生的視頻信號發(fā)出的視頻發(fā)射器、用于接收所述的視頻發(fā)射器信號的視頻接收器，所述的第一攝像頭安裝于所述的主平臺的前端部，所述的第二攝像頭安裝于所述的攝像頭機架上，所述的視頻接收器位于所述的主平臺的后端部。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述的機械手臂擁有多自由度。更進(jìn)一步地，所述的機械手臂由若干機械手臂支架、第一舵機、第二舵機、第三舵機、第四舵機以及第五舵機組成， 其中所述的第一舵機控制所述的機械抓手的開合動作，所述的第二舵機控制所述的機械手的軸向轉(zhuǎn)動動作，所述的第三舵機、第四舵機分別控制機械手臂的上下擺動和先后伸縮的運動，第五舵機控制所述的機械手臂的垂直方向的轉(zhuǎn)動、即左右轉(zhuǎn)動的自由度運動。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述的攝像頭機架能旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在所述的主平臺上，所述的攝像頭機架由第六舵機和若干安裝支架組成。更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的攝像頭機架的最大旋轉(zhuǎn)角度為220度。
3
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述的視頻部分具有若干個傳輸通道，工作頻率為 1. 2G 1. 3G，傳輸距離為500至1000米。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述的底盤、攝像頭機架、第六舵機、第一芯片和第五舵機由第一電池提供電源，所述的機械手臂、第一舵機、第二舵機、第三舵機、第四舵機和第二芯片由第二電池提供電源，所述的第一攝像頭、第二攝像頭以及視頻接收器均由第三電池提供電源。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述的機械部分的材質(zhì)為鋁合金。上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述的主平臺上設(shè)置有若干個安裝孔，其中部分所述的安裝孔用于機器人增設(shè)舵機或攝像頭機架。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點該機器人結(jié)構(gòu)緊湊，其形狀大小明顯小于通常大型警用或軍用機器人，因此可用于人類不宜工作的危險地域或者用于地域狹小的地理環(huán)境。


附圖1為本發(fā)明的機器人的主視示意圖；附圖2為本發(fā)明的機器人的右視示意圖；以上附圖中1、底盤；2、主平臺；3、機械手臂；4、攝像頭機架；5、移動輪；6、第一電池；7、機械手臂支架；8、第一舵機；9、第二舵機；10、第三舵機；11、第四舵機；12、第五舵機；13、機械抓手；14、第二電池；15、第六舵機；16、安裝支架；17、第一芯片；18、第二芯片； 19、第三電池；20、視頻發(fā)射器；21、第一攝像頭；22、第二攝像頭。
具體實施例方式下面通過結(jié)合附圖1 2所示的實施例來對發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作更為詳細(xì)的闡述如圖1、2所示，本實施例的機器人由機械部分、控制部分、視頻部分這三大部分構(gòu)成。其中，機械部分包括位于下部的一個底盤1、一個主平臺2、前端部具有機械抓手 13的機械手臂3以及攝像頭機架4。底盤1相當(dāng)于整個機器人的“腿”，它能帶動機器人在移動面上任意移動。該實施例中，底盤1上具有四個移動輪5，底盤1上還具有驅(qū)動這四個移動輪5轉(zhuǎn)動的第一電機(圖中未示出)和為此第一電機其提供電源的第一電池6。主平臺2位于底盤1的上方。機械手臂3安裝在機器人的主平臺2上，并且機械手臂3位于整個機器人的前端部，該機械手臂3可以抓取和排除障礙物。攝像頭機架4也安裝在主平臺 2上，并且攝像頭機架4位于機器人的后端部。該實施例中，機械手臂3具有多自由度，它由機械手臂支架7 (機械手臂支架7由若干合金板材構(gòu)成)與五組舵機組成。這五組舵機分別為第一舵機8、第二舵機9、第三舵機10、第四舵機11以及第五舵機12。其中，第一舵機8控制機械抓手13的開合動作，第二舵機9控制機械手臂3的軸向轉(zhuǎn)動動作，第三舵機10、第四舵機11控制機械手臂3的上下擺動和前后伸縮的自由度運動、第五舵機12控制機械手臂3的左右轉(zhuǎn)動的自由度運動。機械手臂3由第二電機(圖中未示出)驅(qū)動各個舵機工作，且第二電機由第二電池14供電。該實施例中，攝像頭機架4能旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在主平臺2上，并且攝像頭機架4的最大旋轉(zhuǎn)角度為220度。攝像頭機架4具體由第六舵機15和安裝支架16 (安裝支架由多塊合金板材構(gòu)成)組成。本實施例中，控制部分使用的是無線電控制方式，使用頻率在27MHz 45MHz波段。驅(qū)動第一電機、第二電機的第一芯片17和第二芯片18分別控制機器人驅(qū)動和機械手臂、攝像機架的動作。第一芯片17和第二芯片18分別安裝于機器人的底盤1和主平臺2 的后端。驅(qū)動部分(即底盤1)、第五舵機12以及攝像頭機架4由第一電池6提供電源。機械手臂3和第一舵機8、第二舵機9、第三舵機10、第四舵機11由第二電池14提供電源。控制時主要由兩組無線電控制器控制機器人的驅(qū)動和機械手臂、攝像機架的動作。本實施例中，視頻部分采用無線視頻傳輸系統(tǒng)，擁有12個傳輸通道，工作頻率為 1. 2G 1. 3G，傳輸距離為500至1000米，無線電控制使用頻率在27MHz 45MHz波段。視頻部分安裝于主平臺2之上，由一臺視頻發(fā)射器20、第一攝像頭21、第二攝像頭22以及視頻接收器組成。第一攝像頭21安裝于主平臺2的前部，第二攝像頭22安裝于后端的攝像頭機架4之上，第一攝像頭21可以探查前方廣闊的視野，而置于可旋轉(zhuǎn)的攝像頭機架4上的第二攝像頭22可以觀察后部和兩旁的盲區(qū)。視頻發(fā)射器20、第一攝像頭21以及第二攝像頭22均由第三電池19控制。第三電池19和視頻發(fā)射器20位分別位于主平臺2的中部右端和后端。本視頻部分較原無線視頻系統(tǒng)功率較小容易受到建筑物的屏蔽和外部電磁環(huán)境的干擾，增大了功率以提高抗干擾了能力。兩組攝像頭可以360度的觀察四周的所有動向， 加之無線遙控距離較遠(yuǎn)就可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的時時的探查工作，而操作者可以根據(jù)視頻接收器接收到的視頻圖像進(jìn)行下一步操作，如利用機械手臂抓取或排除障礙物等情況。本實施例中，電池和芯片都是通過加裝固定點來實現(xiàn)安裝定位的，從而使得機器人能充分利用有限的空間，進(jìn)而實現(xiàn)原設(shè)計所要求的功能。而且主平臺2的安裝孔兼容多種傳感器，底盤1內(nèi)部可安裝電池，主平臺2上設(shè)置有若干個安裝孔，其中有部分安裝孔用于安裝上述的舵機和攝像頭機架，其余部分安裝孔用于機器人增設(shè)舵機或攝像頭機架，方便以后擴展云臺攝像頭或多自由度機械手臂。本實施例的整個機器人的尺寸規(guī)格可以設(shè)計成250 X 180 X 250mm，所以整個機器人的機身較小，加之機械部分采用高強度鋁合金材料(杜絕厚亞克力材料沉重，薄亞克力材料易碎的弊端)，機動性能強悍，運動靈活快速，特別適合室外的草地、碎石路、沙地，或斜坡路面。同時，采用的是電池驅(qū)動在由驅(qū)動造成的噪聲影響方面較小。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多用途探查機器人，其特征在于它包括機械部分，包括底盤、主平臺、前端部裝有機械抓手的機械手臂以及攝像頭機架，所述的主平臺安裝在所述的底盤的上方，所述的機械手臂安裝在所述的主平臺上，所述的機械手臂位于所述的機器人的前端部，所述的攝像頭機架安裝在所述的主平臺上，所述的攝像頭機架位于所述的機器人的后端部；控制部分，采用無線電控制方式，使用頻率在27MHZ 45MHz的波段，包括用于控制機器人驅(qū)動和攝像機架動作的第一驅(qū)動芯片、用于控制所述的機械手臂的第二驅(qū)動芯片以及控制器，所述的第一芯片安裝于所述的底盤上，所述的第二芯片安裝于所述的主平臺的后端部；視頻部分，采用的是無線視頻傳輸方式，包括第一攝像頭、第二攝像頭、用于將所述的第一攝像頭和第二攝像頭產(chǎn)生的視頻信號發(fā)出的視頻發(fā)射器、用于接收所述的視頻發(fā)射器信號的視頻接收器，所述的第一攝像頭安裝于所述的主平臺的前端部，所述的第二攝像頭安裝于所述的攝像頭機架上，所述的視頻接收器位于所述的主平臺的后端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的機械手臂擁有多自由度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的機械手臂由若干機械手臂支架、第一舵機、第二舵機、第三舵機、第四舵機以及第五舵機組成，其中所述的第一舵機控制所述的機械抓手的開合動作，所述的第二舵機控制所述的機械手的軸向轉(zhuǎn)動動作，所述的第三舵機、第四舵機分別控制機械手臂的上下擺動和前后伸縮的運動，第五舵機控制所述的機械手臂的垂直方向的轉(zhuǎn)動、即左右轉(zhuǎn)動的自由度運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的攝像頭機架能旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在所述的主平臺上，所述的攝像頭機架由第六舵機和若干安裝支架組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的攝像頭機架的最大旋轉(zhuǎn)角度為220度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的視頻部分具有若干個傳輸通道，工作頻率為1. 2G 1. 3G，傳輸距離為500至1000米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的底盤、攝像頭機架、 第六舵機、第一芯片和第五舵機由第一電池提供電源，所述的機械手臂、第一舵機、第二舵機、第三舵機、第四舵機和第二芯片由第二電池提供電源，所述的第一攝像頭、第二攝像頭以及視頻接收器均由第三電池提供電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的機械部分的材質(zhì)為招合金ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用途探查機器人，其特征在于所述的主平臺上設(shè)置有若干個安裝孔，其中部分所述的安裝孔用于機器人增設(shè)舵機或攝像頭機架。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多用途探查機器人，它包括機械部分、控制部分以及視頻部分，其中，機械部分擁有機械手臂和一個能旋轉(zhuǎn)的攝像頭機架；在控制部分，使用的是無線電控制，使用頻率在27MHz～45MHz波段，設(shè)有兩塊芯片分別控制機器人驅(qū)動和機械手臂與攝像機架的動作；探查部分采用的是無線視頻傳輸系統(tǒng)，由一臺視頻發(fā)射器和兩組攝像頭組成。其中一個攝像頭安裝于前部，另一攝像頭安裝于后端機架之上，前部攝像頭可以探查前方廣闊的視野，而后部攝像頭置于攝像頭機架上可以觀察后部和兩旁的盲區(qū)。本發(fā)明的機器人由于結(jié)構(gòu)緊湊，形狀明顯小于通常所用的大型機器人，因此可用于人類不宜工作的危險地域或者用于地域狹小地理環(huán)境。
文檔編號H04N5/225GK102179810SQ20111012623
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者周業(yè)峰, 王冬梅 申請人:上海電機學(xué)院