特種機器人多連桿穩定支撐結構及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種消防設備，特別是涉及一種特種機器人多連桿穩定支撐結構及其控制方法。
【背景技術】
[0002]目前我國發明的消防救援機器人主要實現人工遙控操作在現場滅火操作。目前我國發明的應急救援特種機器人，大多采用輪式和履帶式底盤。在其執行指令和運動的過程中，如何適應地面不同狀況始終保持平衡穩定，減少移動及作業時發生側傾甚至翻倒的意外事故，對提高特種機器人的多環境適應性和實用性至關重要。
[0003]中國專利申請號:CN201420384884.0，公開日2014年12月3日，公開了具有記錄儀的消防機器人，包括消防機器人本體，在本體上具有攝像裝置和控制裝置，還有消防液噴射管組成的噴射裝置，它還具有消防液溫度測試裝置、消防液壓力測試裝置、周圍溫度探測裝置、氧氣濃度測試裝置、二氧化碳濃度測試裝置和記錄儀；消防液溫度測試裝置、消防液壓力測試裝置安裝在消防液噴射管里面并連接記錄儀；周圍溫度探測裝置、氧氣濃度測試裝置、二氧化碳濃度測試裝置安裝在本體上連接記錄儀；所述的攝像裝置連接記錄儀，所述的記錄儀還連接發射裝置，它還包括一個和發射裝置相匹配的接收裝置，這樣的消防機器人可以記錄多種數據、為以后分析事故原因提供依據的優點。但是，這類消防救援機器人在其執行指令和運動的過程中，難以適應地面不同狀況，無法始終保持平衡穩定，移動及作業經常發生側傾甚至翻倒的意外事故。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為解決目前的技術方案中存在消防救援機器人在其執行指令和運動的過程中，難以適應地面不同狀況，無法始終保持平衡穩定，移動及作業經常發生側傾甚至翻倒的意外事故的問題，提供一種特種機器人多連桿穩定支撐結構及其控制方法。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種特種機器人多連桿穩定支撐結構，由電源供電，用于消防救援機器人對目標地點的消防工作，所述消防救援機器人包括車體，車體上配設有機器人控制中心、轉向電機和包括機車驅動控制模塊和多連桿支承驅動模塊在內的驅動控制中心模塊，所述驅動控制中心模塊與機器人控制中心電連接，所述轉向電機固定在所述的車體內，車體的底盤上固定有回轉支承件，所述轉向電機的輸出軸通過回轉支承件與車體的底盤連接，所述轉向電機由所述的機車驅動控制模塊驅動，所述機車驅動控制模塊和與所述的機器人控制中心電連接，所述車體下部配設有多連桿支承機械臂，所述多連桿支承機械臂的連接結構處均上配設有卡扣鎖定裝置，每個所述的卡扣鎖定裝置均與機器人控制中心電連接，所述機器人控制中心電連接有重力傳感器，所述重力傳感器配設在車體上，所述多連桿支承機械臂的頂端為車輛固定件，所述機器人控制中心通過多連桿支承驅動模塊與多連桿支承機械臂電連接。本發明的重點創新在提出了一種采用回轉支承結構和多連桿支承機械臂保護機器人穩定作業及運動過程智能減震平衡的技術方法，并將壓力傳感器和卡口鎖定裝置應用于機器人運動規劃與平衡控制中，通過壓力傳感器分析出完成移動平衡穩定動作所要滿足的各種條件，針對不同條件情況發出相應動作指令，以維持機器人載體的自動平衡，進一步滿足機器人在不同環境中應用的實際需求。發明采用回轉支承結構和多連桿支承機械臂，并集成壓力傳感器和嵌入式軟件控制程序，用于機器人在其執行指令和運動過程中，針對所在區域的不同地面狀況，首先可以通過回轉支承結構的底盤實現360度旋轉，以便更精確地調整應急救援的作業方向位置，此外，機器人還可按照系統指令展開多連桿多關節支承機械臂，通過壓力傳感器和卡口鎖定裝置控制各機械臂的落地高度，以擴大落地支撐半徑，更好地保障機器人作業過程中的重心穩定。
[0006]作為優選，所述消防救援機器人還配套架設有遠程控制服務端和在目標地點固定的定位標簽，所述消防救援機器人還包括消防存儲箱、執行機構、視頻采集定位構件、傳感信息采集模塊、運動定位反饋模塊和定位標簽傳感接收器，所述定位標簽傳感接收器與所述的機器人控制中心電連接，所述視頻采集定位構件和傳感信息采集模塊通過通信網絡與遠程控制服務端通信連接，所述遠程控制服務端內存儲有云端區域消防地圖和消防救援機器人進行路線圖，所述遠程控制服務端與所述機器人控制中心通信連接，所述運動定位反饋模塊配設在執行機構上，所述運動定位反饋模塊與機器人控制中心電連接，所述通信網絡包括WLAN無線網絡和GPRS無線網絡，所述WLAN無線網絡和GPRS無線網絡互為冗余備份。
[0007]作為優選，所述執行機構包括機械臂、驅動輪、導向輪和消防存儲箱電磁閥，所述驅動控制中心模塊還包括電磁閥控制模塊和機械臂控制模塊，所述機械臂通過機械臂控制模塊與所述的機器人控制中心電連接，所述機械臂配設在所述車體的前端，所述機械臂的前端固定有噴頭，所述噴頭通過滅火劑傳輸管與所述的消防存儲箱電磁閥連接，所述消防存儲箱電磁閥配設在所述的消防存儲箱上，所述存儲箱電磁閥通過所述電磁閥控制模塊與所述的機器人控制中心電連接，所述驅動輪和導向輪均由機車驅動控制模塊驅動。
[0008]作為優選，所述傳感信息采集模塊包括溫度濕度傳感器、風速風向傳感器、可燃氣體傳感器和人體感應傳感器，所述溫度濕度傳感器、風速風向傳感器、可燃氣體傳感器和人體感應傳感器均與所述機器人控制中心電連接。
[0009]作為優選，所述車體的前部上表面固定有設備安裝部，所述傳感信息采集模塊固定在所述的設備安裝部內，視頻采集定位構件包括固定在所述設備安裝部上表面的紅外熱像儀和固定在機械臂上的視頻探頭，所述視頻探頭為全向視頻攝像機，所述遠程控制服務端配設有立體顯示外設。
[0010]作為優選，所述驅動輪為后輪，所述導向輪為前輪，所述導向輪上配設有角度傳感器，所述驅動輪上配設有光柵計數器，所述導向輪和所述光柵計數器均與所述的機器人控制中心電連接，所述設備安裝部內還固定有朝向前方的照明燈。
[0011]作為優選，所述車體上還配設有聲音語音采集模塊和聲音語音廣播模塊，所述聲音語音采集模塊和聲音語音廣播模塊均與所述的機器人控制中心電連接。
[0012]作為優選，所述定位標簽為RFID定位標簽，所述定位標簽傳感接收器為RF讀卡器。
[0013]作為優選，所述轉向電機的輸出軸上配設有光電編碼盤，所述光電編碼盤的輸出端與所述機器人控制中心電連接。
[0014]—種特種機器人多連桿穩定支撐結構的控制方法，適用于如權利要求8所述的特種機器人多連桿穩定支撐結構，包括以下步驟:
[0015]步驟一，消防救援機器人初始化，執行機構、定位標簽傳感接收器、視頻采集定位構件、傳感信息采集模塊、機器人控制中心、信號指令接收模塊、驅動控制中心模塊和運動定位反饋模塊均得電啟動，
[0016]步驟二，消防救援機器人根據定位標簽定位，消防救援機器人根據定位結果采用OBB算法自動尋路，實現自動巡邏，傳感信息采集模塊判斷當前環境變量并通過通信網絡上傳至遠程控制服務端，視頻采集定位構件對當前環境進行實時拍攝并通過通信網絡上傳至遠程控制服務端，當遠程控制服務端判定存在消防隱患或起火源時，中斷自動巡邏執行步驟三，
[0017]步驟三，消防救援機器人對消防隱患或起火源進行目標定位，然后自動按照目標定位結果或根據遠程命令進行消防和滅火，滅火完成后重新跳轉執行步驟二 ；
[0018]在步驟三中，車體方向的調節由轉向電機旋轉調節，當轉向電機調節完成后，若車輛根據重力傳感器的數值判斷當前車體的傾斜角，若當前車體的傾斜角大于設定閾值則機器人控制中心輸出控制命令至多連桿支承機械臂，展開多連桿支承機械臂并驅動卡扣鎖定裝置鎖定多連桿支承機械臂的落地高度，維持車輛平衡。
[0019]本發明的實質性效果是通過多連桿穩定支撐底盤及運動過程平衡控制技術，解決了目前各類特種機器人在移動及作業時容易發生傾翻事故的設計不足，提高了特種機器人的平衡性能，從而為機器人順利完成作業提供更好的保障，進一步滿足機器人產品在不同環境中應用的實際需求。1、提高機器人的穩定、平衡性、適應復雜的地面情況。2、提高機器人轉彎能力和能控性。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明中回轉支承連接結構在底盤處的位置示意圖；
[0021]圖2為本發明中消防救援機器人的結構示意圖。
[0022]圖中:1、車體；2、消防存儲箱；3、消防存儲箱電磁閥，4、傳輸管，5、傳輸軟管，6、機械臂，7、噴頭，8、視頻探頭，9、紅外熱像儀，10、照明燈，11、傳感信息采集模塊，12、聲音語音廣播模塊，13、RF讀卡器，14、電源，15、驅動輪，16、導向輪，17、電源控制箱，18、機器人控制中心，31、轉向電機，32、回轉支承件，33、底盤，34、多連桿支承機械臂，35、車輛固定件。
【具體實施方式】
[0023]
[0024]下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。實施例:
[0025]—種特種機器人多連桿穩定支撐結構(參見附圖1和附圖2)，由蓄電池作為電源14通過電源控制箱17輸出合適的電壓進行供電，用于目標地點的消防工作，用于消防救援機器人對目標地點的消防工作，所述消防救援機器人包括車體I，車體上配設有機器人控制中心18、轉向電機31和包括機車驅動控制模塊和多連桿支承驅動模塊在內的驅動控制中心模塊，所述驅動控制中心模塊與機器人控制中心電連接，所述轉向電機固定在所述的車體內，車體的底盤33上固定有回轉支承件32，所述轉向電機的輸出軸通過回轉支承件與車體的底盤連接，所述轉向電機由所述的機車驅動控制模塊驅動，所述機車驅動控制模塊和與所述的機器人控制中心電連接，所述車體下部配設有多連桿支承機械臂34，所述多連桿支承機械臂的連接結構處均上配設有卡扣鎖定裝置，每個所述的卡扣鎖定裝置均與機器人控制中心電連接，所述機器人控制中心電連接有重力傳感器，所述重力傳感器配設在車體上，所述多連桿支承機械臂的頂端為車輛固定件35，所述機器人控制中心通過多連桿支承驅動模塊與多連桿支承機械臂電連接。所述消防救援機器人還配套架設有遠程控制服務端和在目標地點固定的定位標簽，所述消防救援機器人還包括