一種面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)適用于地震、坍塌現(xiàn)場(chǎng)使用的管狀搜救機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]能深入廢墟縫隙的搜救設(shè)備發(fā)展緩慢，相關(guān)的文獻(xiàn)和專利少。目前，對(duì)廢墟縫隙的搜救設(shè)備有著廣泛的需求，如地下或不規(guī)則的通道等場(chǎng)合的探測(cè)和置物，尤其是一些特殊的場(chǎng)合，如發(fā)生地震、坍塌后的廢墟現(xiàn)場(chǎng)，廢墟縫隙內(nèi)的環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，探測(cè)和救援的裝備深入廢墟縫隙中，需要具備自主轉(zhuǎn)向的能力。因此頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在擴(kuò)大搜救范圍，爭(zhēng)取搜救時(shí)間上，顯得極為重要。廢墟縫隙的搜救工作，其環(huán)境的特殊性對(duì)頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提出了很高的要求:首先頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)體積必須足夠小，能夠自主進(jìn)入縫隙管道；其次為了能適應(yīng)廢墟縫隙環(huán)境內(nèi)各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要能實(shí)現(xiàn)上下左右四個(gè)方向的偏轉(zhuǎn)；最后頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上需要安裝傳感器，檢測(cè)機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)情況，方便控制機(jī)構(gòu)回到零位。目前廢墟縫隙的搜救工作一般都是依靠細(xì)小的管道(如“蛇眼”生命探測(cè)儀)或蛇形機(jī)器人，生命探測(cè)儀通常都沒有頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，只能依靠管道本身的柔性推送進(jìn)廢墟縫隙中，送進(jìn)距離十分有限；而已有的內(nèi)窺鏡式蛇形機(jī)器人頭部偏轉(zhuǎn)采用工業(yè)內(nèi)窺鏡頭部偏轉(zhuǎn)的方式，通過(guò)頭部的鋼絲人工驅(qū)動(dòng)，偏轉(zhuǎn)方向可調(diào)范圍小，需要人工手動(dòng)操作，因此對(duì)于具有頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的管狀搜救機(jī)器人有著迫切的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服目前廢墟縫隙搜救機(jī)器人在送進(jìn)廢墟縫隙過(guò)程中，送進(jìn)方向可調(diào)范圍小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)偏轉(zhuǎn)，送進(jìn)距離有限的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可用于直徑Φ10-14_的剛性或具有一定柔性的管狀搜救機(jī)器人，可搭載傳感器，檢測(cè)管狀搜救機(jī)器人頭部偏轉(zhuǎn)情況，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)向的自動(dòng)化控制。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0005]—種面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和龍骨；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)龍骨上下左右偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)管狀搜救機(jī)器人頭部偏轉(zhuǎn)。
[0006]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支架、擋板、兩個(gè)導(dǎo)輪、兩個(gè)微型直流電機(jī)、兩個(gè)傳感器座、兩個(gè)霍爾傳感器、兩個(gè)磁鋼、外保護(hù)套；所述擋板固定在支架的前端，所述擋板上設(shè)有用于通過(guò)鋼絲線鉆孔，兩個(gè)微型直流電機(jī)分別通過(guò)螺釘固定在支架的前后兩端，兩個(gè)導(dǎo)輪分別套于兩個(gè)微型直流電機(jī)的輸出軸上，采用緊定螺釘固定；兩個(gè)傳感器座分別嵌于支架上，兩個(gè)霍爾傳感器分別固定于兩個(gè)傳感器座上，兩個(gè)磁鋼分別嵌于兩個(gè)導(dǎo)輪上；所述外保護(hù)套固定套于支架外部。
[0007]所述龍骨由若干個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，環(huán)形結(jié)構(gòu)之間通過(guò)鉚釘連接，每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)焊有四個(gè)供鋼絲線穿過(guò)的過(guò)線環(huán)，過(guò)線環(huán)沿環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)圓周均布；控制上下方向偏轉(zhuǎn)的鋼絲線一端固定在龍骨上端部，然后依次穿過(guò)龍骨的每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上方的過(guò)線環(huán)，通過(guò)擋板的鉆孔，在一個(gè)導(dǎo)輪上繞線，穿過(guò)這個(gè)導(dǎo)輪中的過(guò)線孔，再依次穿過(guò)龍骨每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁下方的過(guò)線環(huán)，鋼絲線的另一端固定在龍骨下端部；控制左右方向偏轉(zhuǎn)的鋼絲線一端固定在龍骨左端部，然后依次穿過(guò)龍骨的每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁左方的過(guò)線環(huán)，通過(guò)擋板的鉆孔，在另一個(gè)導(dǎo)輪上繞線，穿過(guò)另一個(gè)導(dǎo)輪的過(guò)線孔，再依次穿過(guò)龍骨每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁右方的過(guò)線環(huán)，鋼絲線的另一端固定在龍骨右端部。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在狹小縫隙中實(shí)現(xiàn)對(duì)管狀搜救機(jī)器人偏轉(zhuǎn)方向的控制，尤其是地震等災(zāi)難引起坍塌而人工無(wú)法到達(dá)的廢墟縫隙；偏轉(zhuǎn)方向靈活，左右偏轉(zhuǎn)極限角度為±90°，上下偏轉(zhuǎn)極限角度為±90°，能實(shí)現(xiàn)在廢墟縫隙中前方全方位的偏轉(zhuǎn)；頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用微型直流電機(jī)控制，能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)向的自動(dòng)化控制；頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)搭載霍爾傳感器，檢測(cè)管狀搜救機(jī)器人偏轉(zhuǎn)情況，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人頭部復(fù)位回零。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)正視圖(拆除半邊外保護(hù)套)。
[0011]圖3是頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)正視圖(拆除半邊外保護(hù)套)。
[0012]圖4是頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)左視圖(拆除外保護(hù)套)。
[0013]圖5是頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作示意圖(拆除外保護(hù)套)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]如圖1至圖5所示，一種面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和龍骨9 ;所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)龍骨9上下左右偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)管狀搜救機(jī)器人頭部偏轉(zhuǎn)。
[0016]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支架1、擋板2、兩個(gè)導(dǎo)輪3、兩個(gè)微型直流電機(jī)4、兩個(gè)傳感器座5、兩個(gè)霍爾傳感器6、兩個(gè)磁鋼7、外保護(hù)套8 ;所述擋板2固定在支架I的前端，所述擋板2上設(shè)有用于通過(guò)鋼絲線鉆孔，兩個(gè)微型直流電機(jī)4分別通過(guò)螺釘固定在支架I的前后兩端，兩個(gè)導(dǎo)輪3分別套于兩個(gè)微型直流電機(jī)4的輸出軸上，采用緊定螺釘固定；兩個(gè)傳感器座5分別嵌于支架I上，兩個(gè)霍爾傳感器6分別固定于兩個(gè)傳感器座5上，兩個(gè)磁鋼7分別嵌于兩個(gè)導(dǎo)輪3上；所述外保護(hù)套8固定套于支架I外部。
[0017]所述龍骨9由若干個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，環(huán)形結(jié)構(gòu)之間通過(guò)鉚釘連接，每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)焊有四個(gè)供鋼絲線穿過(guò)的過(guò)線環(huán)，過(guò)線環(huán)沿環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)圓周均布；控制上下方向偏轉(zhuǎn)的鋼絲線一端固定在龍骨9上端部，然后依次穿過(guò)龍骨9的每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上方的過(guò)線環(huán)，通過(guò)擋板2的鉆孔，在一個(gè)導(dǎo)輪3上繞線，穿過(guò)這個(gè)導(dǎo)輪3中的過(guò)線孔，再依次穿過(guò)龍骨9每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁下方的過(guò)線環(huán)，鋼絲線的另一端固定在龍骨9下端部；控制左右方向偏轉(zhuǎn)的鋼絲線一端固定在龍骨9左端部，然后依次穿過(guò)龍骨9的每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁左方的過(guò)線環(huán)，通過(guò)擋板2的鉆孔，在另一個(gè)導(dǎo)輪3上繞線，穿過(guò)另一個(gè)導(dǎo)輪3的過(guò)線孔，再依次穿過(guò)龍骨9每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁右方的過(guò)線環(huán)，鋼絲線的另一端固定在龍骨9右端部。
[0018]本發(fā)明的工作原理如下: 微型直流電機(jī)4驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲線一端拉緊，另一端放松，龍骨9的環(huán)形結(jié)構(gòu)就會(huì)向鋼絲拉緊的一端偏轉(zhuǎn)。嵌于導(dǎo)輪3上的磁鋼7隨著導(dǎo)輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，引起霍爾傳感器6發(fā)出脈沖信號(hào)，導(dǎo)輪3每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，磁鋼7經(jīng)過(guò)霍爾傳感器6 —次，霍爾傳感器6發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)。記錄脈沖信號(hào)數(shù)目即可知頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)當(dāng)前偏轉(zhuǎn)的情況，繼而可以控制微型直流電機(jī)4對(duì)頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行回零復(fù)位。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和龍骨(9);其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)龍骨(9)上下左右偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)管狀搜救機(jī)器人頭部偏轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支架(I)、擋板(2)、兩個(gè)導(dǎo)輪(3)、兩個(gè)微型直流電機(jī)(4)、兩個(gè)傳感器座(5)、兩個(gè)霍爾傳感器(6)、兩個(gè)磁鋼(7)、外保護(hù)套(8);所述擋板(2)固定在支架(I)的前端，所述擋板(2)上設(shè)有用于通過(guò)鋼絲線鉆孔，兩個(gè)微型直流電機(jī)(4)分別通過(guò)螺釘固定在支架(I)的前后兩端，兩個(gè)導(dǎo)輪(3)分別套于兩個(gè)微型直流電機(jī)(4)的輸出軸上，采用緊定螺釘固定；兩個(gè)傳感器座(5)分別嵌于支架(I)上，兩個(gè)霍爾傳感器(6)分別固定于兩個(gè)傳感器座(5)上，兩個(gè)磁鋼(7)分別嵌于兩個(gè)導(dǎo)輪(3)上；所述外保護(hù)套(8)固定套于支架(I)外部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述龍骨(9)由若干個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，環(huán)形結(jié)構(gòu)之間通過(guò)鉚釘連接，每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)焊有四個(gè)供鋼絲線穿過(guò)的過(guò)線環(huán)，過(guò)線環(huán)沿環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)圓周均布；控制上下方向偏轉(zhuǎn)的鋼絲線一端固定在龍骨(9)上端部，然后依次穿過(guò)龍骨(9)的每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁上方的過(guò)線環(huán)，通過(guò)擋板(2)的鉆孔，在一個(gè)導(dǎo)輪(3)上繞線，穿過(guò)這個(gè)導(dǎo)輪(3)中的過(guò)線孔，再依次穿過(guò)龍骨(9)每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁下方的過(guò)線環(huán)，鋼絲線的另一端固定在龍骨(9)下端部；控制左右方向偏轉(zhuǎn)的鋼絲線一端固定在龍骨(9)左端部，然后依次穿過(guò)龍骨(9)的每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁左方的過(guò)線環(huán)，通過(guò)擋板(2)的鉆孔，在另一個(gè)導(dǎo)輪(3)上繞線，穿過(guò)另一個(gè)導(dǎo)輪(3)的過(guò)線孔，再依次穿過(guò)龍骨(9)每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)壁右方的過(guò)線環(huán)，鋼絲線的另一端固定在龍骨(9)右端部。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種面向縫隙的管狀搜救機(jī)器人的頭部主動(dòng)偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和龍骨；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)龍骨上下左右偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)管狀搜救機(jī)器人頭部偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明可用于直徑Φ10-14mm的剛性或具有一定柔性的管狀搜救機(jī)器人。該頭部偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可搭載霍爾傳感器，檢測(cè)管狀搜救機(jī)器人頭部偏轉(zhuǎn)情況，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人頭部轉(zhuǎn)向的自動(dòng)化控制，有效延長(zhǎng)探測(cè)距離，尤其適用于地震廢墟縫隙搜救、探測(cè)等領(lǐng)域。
【IPC分類】B25J19/02, B25J19/00, B25J9/12
【公開號(hào)】CN105034020
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510273182
【發(fā)明人】沈林勇, 朱倩, 陳泰來(lái), 章亞男, 邱亞, 楊呂劍
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年5月26日