專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多自由度智能移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，特別是公開(kāi)一種便攜式多自 由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
排爆機(jī)器人主要用于代替人工，直接在案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行偵察、排除和處理爆炸物，以 及其他危險(xiǎn)品，也可以對(duì)一些持槍的恐怖分子及犯罪分子實(shí)施有效攻擊，是反恐專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍 中必不可少的重要裝備。隨著遙控和局部自主移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，用于反恐偵察及排爆的地 面移動(dòng)機(jī)器人開(kāi)始得到應(yīng)用。地面移動(dòng)機(jī)器人主要有履帶式、輪式以及兩者的組合等幾種 方式。近年來(lái)恐怖主義活動(dòng)日漸猖獗，各國(guó)為了維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和政治需求，對(duì)研究開(kāi)發(fā) 反恐防爆的技術(shù)和裝備給予了極大地重視和較多的投入。尤其是“911”以來(lái)，各國(guó)更加強(qiáng)了 對(duì)反恐排爆機(jī)器人的研制工作。其中，以色列、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)家處于領(lǐng)先地位。 英國(guó)早在60年代就成功研制出排爆機(jī)器人，AB Precision Limited(ABP)專(zhuān)為英國(guó)國(guó)防部 生產(chǎn)和供應(yīng)EOD爆炸品解拆裝置。其生產(chǎn)的排爆機(jī)器人有Cyclops、Bison , Groundhog , Lynx等型號(hào)。美國(guó)REM0TEC公司是Northrop Grumman的子公司，作為傳統(tǒng)的警用排爆機(jī) 器人生產(chǎn)商，REM0TEC生產(chǎn)的防爆機(jī)器人包括Andros F6-A、Wheelbarrow MK8 Plus II、 Wheelbarrow Super M>Andros Wolverine、Andros Mini II>Andros V-A1>Swordfish and Marlincutting systems等。美國(guó)iRobot公司也生產(chǎn)爆炸物處理的機(jī)器人，代表型號(hào)為 Packbot-EOD。與國(guó)外相比，我國(guó)的排爆機(jī)器人起步較晚。2004年自行研制的第一代智能化反 恐防爆機(jī)器人“反恐一號(hào)”可攀爬角度小于35°的斜坡和樓梯，可自由鉆洞，可跨躍0. 4米 高的路障，還可根據(jù)使用要求裝備爆炸物銷(xiāo)毀器、連發(fā)霰彈槍及催淚彈等各種武器并完成 相應(yīng)功能。廣州衛(wèi)富機(jī)器人有限公司將其產(chǎn)業(yè)化，衛(wèi)富生產(chǎn)的排爆機(jī)器人有PXJ-I (特)、 PXJ-II (大)和PXJ-III(中)三種型號(hào)。北京瑞琦偉業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司主要生產(chǎn)Dragon IV型EOD排爆機(jī)器人及RT3-E0D小型多功能安檢排爆機(jī)器人。京金吾主要生產(chǎn)JW9系列排 爆機(jī)器人。文獻(xiàn)“掛車(chē)式防爆筒機(jī)械手”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?03115111. 6)描述了一種掛車(chē)式防 爆筒機(jī)械手，通過(guò)操作員遙操作，使可疑物品自動(dòng)從防爆筒外轉(zhuǎn)移到防爆筒內(nèi)，需要時(shí)再 從防爆筒內(nèi)轉(zhuǎn)移到防爆筒外。文獻(xiàn)“一種排爆機(jī)器人的靈活排爆手臂”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?200420077979. 4)描述了一種排爆機(jī)器人手臂。文獻(xiàn)“排爆排險(xiǎn)機(jī)器人”(專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?200710175389. 3)描述了一種帶云臺(tái)攝像機(jī)的小型排爆排險(xiǎn)機(jī)器人。通過(guò)分析表明，現(xiàn)有的產(chǎn)品多是大中型的排爆排險(xiǎn)機(jī)器人，任務(wù)執(zhí)行能力高，但體 積大，重量大，尤其是大中型地面移動(dòng)機(jī)器人的行進(jìn)部分多采用輪腿復(fù)合式，后部擁有足夠 大的配重，造成結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜，后部過(guò)重不利于機(jī)器人在翻越樓梯時(shí)的穩(wěn)定性。有關(guān)小型 爆炸物處理的機(jī)器人研究較少，iRobot的Packbot-EOD性能穩(wěn)定，屬于尖端的排爆機(jī)器人產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的產(chǎn)品地形適應(yīng)能力較差，作業(yè)能力不足，作業(yè)不夠可靠，還處于實(shí)驗(yàn)室研 究階段，實(shí)用性不足。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，公開(kāi)一種便攜式多自由度小型爆炸物 處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。本實(shí)用新型重量輕，攜帶方便；具有8個(gè)自由度排除爆炸物的機(jī) 械手臂，機(jī)械手臂模塊節(jié)點(diǎn)與主控制器間通過(guò)以太網(wǎng)或者CAN總線連接；機(jī)器人一共有12 個(gè)自由度，可自主運(yùn)行和遠(yuǎn)程視頻控制；可全天候、全地形運(yùn)行、作業(yè)直觀可靠、操作簡(jiǎn)單方 便，能應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)領(lǐng)域。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人 系統(tǒng)，包括控制單元模塊、移動(dòng)平臺(tái)模塊、能源模塊、機(jī)械手臂模塊、圖像傳感器模塊和遠(yuǎn)程 控制模塊，其特征在于獨(dú)立功能模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)的接口相互連接，標(biāo)準(zhǔn)接口包含了機(jī)械 連接和電氣連接。接口包含了電源和通信總線，采用標(biāo)準(zhǔn)接口連接的模塊之間共用電源并 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線通信，不需要任何外部連線。所述的機(jī)械手臂模塊采用標(biāo)準(zhǔn)接口與機(jī)器人本體相連接，全部是內(nèi)部走線，機(jī)械 上采用渦輪蝸桿傳動(dòng)，關(guān)節(jié)可全方位轉(zhuǎn)動(dòng)。采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)方式，采用密度低、高比強(qiáng)度 和模量的鋁合金制作。機(jī)械手臂能夠方便地伸展和收縮，多個(gè)自由度和較大的伸展范圍保 證了作業(yè)的靈活性。每個(gè)機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)由一個(gè)單獨(dú)的CPU控制，每個(gè)關(guān)節(jié)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 控制節(jié)點(diǎn)與主控制模塊相連，相互之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)或者CAN總線與機(jī)械手臂模塊通
fn °所述的控制單元模塊采用嵌入式的計(jì)算機(jī)作為主控制器，控制單元的各個(gè)CPU與 機(jī)械手臂的各個(gè)CPU之間通過(guò)CAN總線連接；控制單元CPU之間的協(xié)調(diào)工作、控制單元對(duì)機(jī) 械手臂模塊的控制以及機(jī)械手臂模塊給控制單元的反饋其姿態(tài)都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行，所 有CPU之間采用標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議通信。所述的移動(dòng)平臺(tái)模塊是機(jī)器人的機(jī)械運(yùn)功載體，包括機(jī)器人框架、左右兩個(gè)履帶 機(jī)構(gòu)、左右兩個(gè)翻轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)、左右兩個(gè)履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及左右兩個(gè)翻轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述機(jī)器 人框架包含機(jī)器人的底盤(pán)、支架及腔體；履帶機(jī)構(gòu)包括一條履帶、一個(gè)主動(dòng)輪、一個(gè)從動(dòng)輪 及若干個(gè)輔助輪；履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直流電機(jī)、電機(jī)編碼器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及 軸承；翻轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)包括一條履帶、一個(gè)主動(dòng)輪和一個(gè)從動(dòng)輪；翻轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括 翻轉(zhuǎn)電機(jī)、電機(jī)編碼器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及軸承。所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用PWM方式 控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，每個(gè)電機(jī)帶有一個(gè)編碼器，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制采用開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種方式， 閉環(huán)包含速度環(huán)、位置環(huán)和電流環(huán)。所述的能源模塊包括可充電電池系統(tǒng)和電源管理電路，為機(jī)器人提供能源，該機(jī) 器人可裝1到4塊電池。機(jī)器人可以由電池供電，亦可由外接直流電源供電，電源管理電路 可以實(shí)現(xiàn)外接直流電源和電池相互切換的功能。上述的移動(dòng)平臺(tái)模塊、控制單元模塊和能源模塊構(gòu)成機(jī)器人本體。所述的圖像傳感器模塊包括一個(gè)設(shè)置在手臂頂部的具有俯仰和擺動(dòng)兩個(gè)自由度 的攝像機(jī)，一個(gè)設(shè)置在機(jī)械手臂模塊與機(jī)器人本體相接處的機(jī)器人攝像機(jī)，兩個(gè)攝像機(jī)相 互補(bǔ)充，供遠(yuǎn)程圖像操控使用。安裝在本體上的攝像機(jī)具有一個(gè)自由度，能夠俯仰擺動(dòng)，機(jī)器人可從看到的環(huán)境圖像來(lái)判斷所處的位置，周?chē)拔?，并尋找作業(yè)目標(biāo)。安裝在機(jī)械手臂 頂部的攝像機(jī)具有旋轉(zhuǎn)和俯仰擺動(dòng)兩個(gè)自由度，能夠精確地采集到目標(biāo)的信息，使機(jī)器人 作業(yè)直觀、操作簡(jiǎn)單方便。所述的遠(yuǎn)程控制模塊由一臺(tái)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、無(wú)線通訊模塊、遙控器組成。遠(yuǎn)程控制模 塊與機(jī)器人主控制器之間的無(wú)線通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議。采用遙控模式時(shí)，操作者通 過(guò)遙控器或者遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)發(fā)送控制命令，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送給主控制器，由主控制 器來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及其他操作。機(jī)器人獲得的視頻等信息由主控制器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳 送給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。操作者可以實(shí)時(shí)看到機(jī)器人所處的環(huán)境，獲得機(jī)器人的狀態(tài)信息，從而能 夠精確操作機(jī)器人。本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型機(jī)器人系統(tǒng)的各個(gè)獨(dú)立功能模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口相互連接，組 成整體的機(jī)器人系統(tǒng)。功能模塊可以選配、替換，以便完成特定的功能。模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方便模塊間的安裝，可以根據(jù)不同用戶的需求迅速的組裝機(jī)器人平臺(tái)，降低了機(jī)器人系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)、擴(kuò)展、集成、安裝、維修、更新?lián)Q代的成本。2、本實(shí)用新型機(jī)器人系統(tǒng)每個(gè)外接的傳感器模塊和機(jī)械手的每個(gè)關(guān)節(jié)都由單獨(dú) CPU控制。各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間以及主控制器與節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)以太網(wǎng)或CAN總線連接，連接接口和 總線通信協(xié)議具有相同的特征。模塊的優(yōu)先級(jí)可以預(yù)先設(shè)定并根據(jù)需要修改。標(biāo)準(zhǔn)電子模 塊接口的特征簡(jiǎn)化了機(jī)器人的控制設(shè)計(jì)，為實(shí)際使用中機(jī)器人的配件擴(kuò)展提供了方便。3、本實(shí)用新型機(jī)器人系統(tǒng)可采用自主控制和遠(yuǎn)程控制兩種方式，無(wú)線視頻遙控系 統(tǒng)能夠保證作業(yè)的直觀性和方便性。4、本實(shí)用新型機(jī)器人系統(tǒng)總共具有12個(gè)自由度，保證了機(jī)器人作業(yè)的靈活性。5、本實(shí)用新型機(jī)器人系統(tǒng)面向?qū)崙?zhàn)領(lǐng)域，重量輕，速度快，負(fù)載能力強(qiáng)，可全天候、 全地形運(yùn)行。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2是本實(shí)用新型遠(yuǎn)程控制單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖3是本實(shí)用新型移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖4是本實(shí)用新型履帶機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖5是本實(shí)用新型翻轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖6是本實(shí)用新型機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖7是本實(shí)用新型CAN總線控制電路示意圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)附圖1、2，一種便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，包括移 動(dòng)平臺(tái)模塊10、本體圖像傳感器模塊20、控制單元模塊30、機(jī)械手臂模塊40、手臂圖像傳感 器模塊50、遠(yuǎn)程控制單元60組成。遠(yuǎn)程控制單元60是一個(gè)單獨(dú)的控制單元塊，由一臺(tái)計(jì)算機(jī)，一個(gè)無(wú)線通信模塊，天線、支架和控制箱組成。遠(yuǎn)程控制單元與機(jī)器人無(wú)線通訊，安裝在機(jī)器人上的圖像等傳感 器獲得的信息以及機(jī)器人的位置、動(dòng)作信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制單元，操縱人員 可以遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)。根據(jù)附圖3，移動(dòng)平臺(tái)10包括機(jī)器人框架11、電源系統(tǒng)12、左履帶機(jī)構(gòu)14L、右履 帶機(jī)構(gòu)14R、左翻轉(zhuǎn)臂13L、右翻轉(zhuǎn)臂13R、左驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15L、右驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15R、翻 轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16等。根據(jù)附圖4，左右履帶機(jī)構(gòu)14L和14R分別包括一條履帶141，一個(gè)主動(dòng)輪142、一 個(gè)從動(dòng)輪143和12個(gè)輔助輪144。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直流伺服電機(jī)、電機(jī)編碼器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒輪、軸承等。驅(qū)動(dòng)器從控制單元接收指令來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)到達(dá)主 動(dòng)輪，再由主動(dòng)輪帶動(dòng)整個(gè)履帶運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行走。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器用PWM方式控制電 機(jī)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)控制單元模塊發(fā)出的信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。每個(gè)電機(jī)帶有一個(gè)500線 的增量型編碼器，采集位置信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的閉環(huán)控制。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制采用開(kāi)環(huán) 和閉環(huán)兩種方式，閉環(huán)包含速度環(huán)、位置環(huán)和電流環(huán)。根據(jù)附圖5，左右翻轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)13L和13R分別包括一條履帶131、一個(gè)主動(dòng)輪132 和一個(gè)從動(dòng)輪133。兩個(gè)翻轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)共有一個(gè)翻轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16，16由翻轉(zhuǎn)電機(jī)、電 機(jī)編碼器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及軸承組成。從控制單元模塊發(fā)出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)電 機(jī)旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)臂主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從而使整個(gè)翻轉(zhuǎn)臂繞主動(dòng)輪軸旋轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)臂在機(jī)器人爬 樓梯、翻轉(zhuǎn)等動(dòng)作中起支撐作用，是使機(jī)器人適應(yīng)全地形作業(yè)的重要部件。根據(jù)附圖6，本體圖像傳感器模塊20是安裝在機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)模塊上的一個(gè)攝像 機(jī)，具有一個(gè)自由度，可俯仰擺動(dòng)，其作用是采集機(jī)器人前方的環(huán)境圖像，給機(jī)器人的運(yùn)動(dòng) 提供信息。機(jī)械手臂40具有8個(gè)自由度，采用渦輪蝸桿傳動(dòng)方式，材料為鋁合金。機(jī)械手臂 的全伸展長(zhǎng)度達(dá)1. 8m,最大伸展時(shí)能夠抓取3kg的負(fù)載，多個(gè)自由度和較大的伸展范圍保 證了作業(yè)的靈活性。每個(gè)機(jī)械手的關(guān)節(jié)由一個(gè)單獨(dú)的控制器控制，每個(gè)關(guān)節(jié)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)點(diǎn)與主控制模塊相連，采用CAN總線方式通信，保證了作業(yè)的可靠性，即使有某個(gè)節(jié)點(diǎn)故 障也不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作。機(jī)械手臂40上安裝一個(gè)手臂圖像傳感器模塊50，具有兩個(gè)自由度，能夠俯仰擺動(dòng) 和旋轉(zhuǎn)，以便采集到目標(biāo)的信息，使作業(yè)直觀、操作簡(jiǎn)單方便。機(jī)械手臂40由肩關(guān)節(jié)41，肘關(guān)節(jié)42，肘關(guān)節(jié)43，腕關(guān)節(jié)44，手爪45，云臺(tái)46、大臂 47、前臂48、小臂49組成。機(jī)械臂一共有8個(gè)自由度肩關(guān)節(jié)41處有兩個(gè)自由度，自由度1 為相對(duì)于安裝基座的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，自由度2為大臂47的擺動(dòng)。肘關(guān)節(jié)42處有一個(gè)自由 度3，為前臂47的擺動(dòng)。肘關(guān)節(jié)43處由一個(gè)自由度4，為小臂49擺動(dòng)。腕關(guān)節(jié)44有一個(gè) 自由度5，為手爪45的旋轉(zhuǎn)。手爪45有一個(gè)自由度6，為手爪的開(kāi)合。云臺(tái)46處有兩個(gè)自 由度，自由度7為攝像機(jī)50的俯仰擺動(dòng)，自由度8為攝像機(jī)50的旋轉(zhuǎn)。圖3中的自由度9 為機(jī)器人本體上安裝的攝像機(jī)的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人本體還有三個(gè)自由度，因此排爆機(jī)器人 系統(tǒng)總共有12個(gè)自由度?？刂茊卧K30采用嵌入式的計(jì)算機(jī)ARM7作為主控制器，集成了嵌入式的操作 系統(tǒng)，通過(guò)編程使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主行走，自主導(dǎo)航，傳感器信息處理，手臂伸展、抓取等功 能?？刂茊卧K通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線與手臂模塊通信。根據(jù)附圖7，控制單元模塊30共用了三片CPU，主控CPU 31，運(yùn)動(dòng)控制CPU 32，通訊CPU 33。主控CPU 31負(fù)責(zé)整體的任務(wù) 規(guī)劃、決策算法、外圍傳感器及其他器件控制及管理、電源管理等。運(yùn)動(dòng)控制CPU 32負(fù)責(zé)機(jī) 器人的移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)臂的動(dòng)作、機(jī)械臂的動(dòng)作等。通訊CPU 33負(fù)責(zé)所有CAN節(jié)點(diǎn)之間的通信。 機(jī)械手臂40的六個(gè)關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)41，肘關(guān)節(jié)42，肘關(guān)節(jié)43，腕關(guān)節(jié)44，手爪45，云臺(tái)46分 別由一個(gè)CPU來(lái)控制。將控制單元模塊的三個(gè)CPU，機(jī)械手臂的六個(gè)CPU之間通過(guò)CAN總 線連接，通信環(huán)路末端接有終端電阻RL，以抑制反射。所有CPU相互之間采用標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié) 議通信控制單元CPU之間的協(xié)調(diào)工作，控制單元對(duì)機(jī)械手臂模塊的控制，以及機(jī)械手臂模 塊給控制單元的反饋其姿態(tài)都是通過(guò)CAN總線進(jìn)行。這樣控制方式的好處是控制算法簡(jiǎn) 便，軟件更新容易；機(jī)械手臂模塊關(guān)節(jié)擴(kuò)展方便，可以根據(jù)需要增減關(guān)節(jié)數(shù)目；某個(gè)關(guān)節(jié)的 故障不會(huì)影響到其他關(guān)節(jié)的工作；采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，各個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)關(guān)節(jié)模塊的 優(yōu)先級(jí)可以設(shè)定并隨時(shí)調(diào)整；標(biāo)準(zhǔn)的CAN接口也可以擴(kuò)展傳感器和其他執(zhí)行器件，使機(jī)器 人的功能擴(kuò)展非常簡(jiǎn)便。 本實(shí)施例構(gòu)建成的機(jī)器人系統(tǒng)重量小于30kg，速度2m/s，臂展1. 8m，最大伸長(zhǎng)負(fù) 載3kg，可爬40°樓梯，可全天候、全地形運(yùn)行，可單兵背負(fù)，是面向?qū)崙?zhàn)領(lǐng)域的可靠便攜式 爆炸物處理機(jī)器人平臺(tái)。
權(quán)利要求一種便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，包括控制單元模塊、移動(dòng)平臺(tái)模塊、能源模塊、機(jī)械手臂模塊、圖像傳感器模塊和遠(yuǎn)程控制模塊，其特征在于獨(dú)立功能模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)的接口相互連接，標(biāo)準(zhǔn)接口包含了機(jī)械連接和電氣連接；接口包含了電源和通信總線，采用標(biāo)準(zhǔn)接口連接的模塊之間共用電源并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，其特 征在于所述的機(jī)械手臂模塊采用標(biāo)準(zhǔn)接口與機(jī)器人本體相連接，全部是內(nèi)部走線，機(jī)械上 采用渦輪蝸桿傳動(dòng)，關(guān)節(jié)可全方位轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)關(guān)節(jié)都由單獨(dú)CPU控制，各關(guān)節(jié)CPU以及主控 制器相互之間采用標(biāo)準(zhǔn)總線相互通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系 統(tǒng)，其特征在于所述的控制單元模塊采用嵌入式的計(jì)算機(jī)作為主控制器，控制單元的各個(gè) CPU與機(jī)械手臂的各個(gè)CPU之間通過(guò)CAN總線連接；控制單元CPU之間的協(xié)調(diào)工作、控制單 元對(duì)機(jī)械手臂模塊的控制以及機(jī)械手臂模塊給控制單元的反饋其姿態(tài)都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線 進(jìn)行，所有CPU之間采用標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，其特 征在于所述的移動(dòng)平臺(tái)模塊是機(jī)器人的機(jī)械運(yùn)功載體，包括機(jī)器人框架、左右兩個(gè)履帶機(jī) 構(gòu)、左右兩個(gè)翻轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)、左右兩個(gè)履帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及左右兩個(gè)翻轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，其特 征在于所述的圖像傳感器模塊包括一個(gè)設(shè)置在手臂頂部的具有俯仰和擺動(dòng)兩個(gè)自由度的 攝像機(jī)，一個(gè)設(shè)置在機(jī)械手臂模塊與機(jī)器人本體相接處的機(jī)器人攝像機(jī)，兩個(gè)攝像機(jī)相互 補(bǔ)充，供遠(yuǎn)程圖像操控使用。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種便攜式多自由度小型爆炸物處理智能移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，包括控制單元模塊、移動(dòng)平臺(tái)模塊、能源模塊、機(jī)械手臂模塊、圖像傳感器模塊和遠(yuǎn)程控制模塊等。獨(dú)立功能模塊之間采用標(biāo)準(zhǔn)的接口相互連接，標(biāo)準(zhǔn)接口包含了機(jī)械連接和電氣連接。接口包含了電源和通信總線，采用標(biāo)準(zhǔn)接口連接的模塊之間共用電源并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線通信，不需要任何外部連線。本實(shí)用新型重量輕，攜帶方便；采用具有多個(gè)自由度排除爆炸物的機(jī)械手臂，機(jī)器人可自主運(yùn)行和遠(yuǎn)程視頻控制，可全天候、全地形運(yùn)行、能應(yīng)用于實(shí)戰(zhàn)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B25J9/16GK201711965SQ20102022686
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者付西光, 盧秋紅, 周勇, 蔣金鵬, 邱平平 申請(qǐng)人:上海中為智能機(jī)器人有限公司