專利名稱：可移動的機器人化生命探測設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及機器人技術和生命探測技術領域，特別是涉及一種可移動的機器人化生命探測設備。
背景技術：
現有的生命探測設備的運輸、移動、操作、探測、調整和直接或間接判斷等行為都需要人來完成，對人的依賴性較強。但在實際的地震等災后救援任務中，由于地形環境的復雜性和危險性，操作人員很難攜帶生命探測設備接近或進入廢墟中，對廢墟內部的傷員的探測無法實現；同時，生命探測設備都具有一定的探測范圍，在沒有操作人員的情況下，也無法調整探測方向和角度，因此，很多探測任務無法完成。關于遠距離、復雜環境及掩埋條件下的生命探測問題是相關研究的重點和難點。現有生命探測設備的局限在于其對人的依賴性強、不具備自主移動能力和調整能力，因此，這些局限使現有的生命探測設備的應用仍然受到一定的限制。
發明內容
為了克服上述生命探測設備對人的依賴性強、不具備自主移動能力和調整能力的局限使其應用受限的不足，本發明的目的是提出一種新的、可移動的機器人化生命探測設備。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下本發明包括順次連接的可形成多種構型的三個運動模塊，其特征在于還包括有通過支架臺安裝在第二運動模塊的上端的生命信號探測頭。本發明所述三個運動模塊通過連接臂連接，每個運動模塊均包括密封箱體、箱體兩側的履帶輪及履帶，在履帶驅動輪內均設有驅動電機，其中第一運動模塊在其另一履帶輪內還設有第一俯仰電機，第一俯仰電機的輸出軸通過第一漲套連接有伸出履帶輪的第一延長軸；第二運動模塊包括置于另一履帶輪內的第二俯仰電機、置于兩履帶輪間的第一偏轉電機、第一渦輪及第一蝸桿，所述第一偏轉電機輸出軸通過第一一級齒輪與第一蝸桿一端連接，與第一蝸桿嚙合的第一渦輪伸出履帶外，第一渦輪軸上連接有與連接臂配合的第一轉動臂，第二俯仰電機的輸出軸通過第二漲套連接有伸出履帶輪的第二延長軸，所述第二延長軸與第一渦輪分置于兩側履帶外；第三運動模塊在其另一履帶輪內還設有第二偏轉電機，第二偏轉電機輸出軸通過第二一級齒輪與第二蝸桿一端連接，與第二蝸桿嚙合的第二渦輪伸出履帶外，第二渦輪軸上連接有與連接臂配合的第二轉動臂。本發明各運動模塊中的履帶驅動電機及履帶輪驅動履帶轉動，實現設備的前進、 后退運動，調整生命信號探測的距離；第一運動模塊和第三運動模塊的差速運動，即通過調整第一運動模塊和第三運動模塊的履帶驅動電機速度方向和大小，實現設備的轉向運動，調整生命信號探測的水平探測范圍；第一運動模塊和第二運動模塊利用俯仰電機、使第二運動模塊繞第二轉軸臂轉動，實現仰視運動，調整生命信號探測的垂直探測范圍。所述三個運動模塊間的連接形式為直線型、三角形或并排型。本發明的有益效果本發明實現復雜環境中機器人化、可調整探測范圍的移動的生命探測功能，不受地形條件(廢墟外部、內部、煙霧等)和被困人員狀態(受傷、昏迷)的限制。給救援工作解決了一大難題，提高了救援工作效率，具有廣泛 應用前景。本發明將生命信號探測頭擺脫了生命探測對人的依賴性，防止在探測任務中危險的廢墟環境對搜救人員的傷害。三個運動模塊間，通過連接手臂連接，各模塊設有的俯仰電機和偏轉電機，實現三個模塊組合成多種不同的結構造型，使本發明具有自主移動探測能力和探測調整能力，增大水平探測范圍和垂直探測范圍。本發明的探測目標為人的呼吸、體動信息，具有較強的介質穿透能力。
圖1為本發明的立體結構示意圖。圖2為本發明第一模塊結構示意圖。圖3為圖2的A-A剖視示意圖。圖4為本發明第二模塊結構示意圖。圖5為圖4的B-B剖視示意圖。圖6為本發明第三模塊結構示意圖。
圖7為圖6的C-C剖視示意圖。圖8為本發明的直線構型示意圖。圖9為本發明的三角構型示意圖。圖10為本發明的并排構型示意圖。圖11為本發明水平方向探測范圍調整示意圖。圖12為本發明垂直方向探測范圍調整示意圖。圖中1.第一運動模塊，101.第一俯仰電機，102.第一漲套，103.第一延長軸；2.第二運動模塊，201.第二俯仰電機，202.第一偏轉電機，203.第一渦輪，204.第一蝸桿，205.第一一級傳動齒輪，206.第一轉動臂，207.第二漲套，208第一延長軸；3.第三運動模塊，301.第二偏轉電機，302.第二一級傳動齒輪，303.第二蝸桿， 304.第二渦輪，305.第二轉動臂；4.生命信號探測頭，5.支架臺，6.發射口，7.連接臂，8.履帶，9.履帶輪，10.驅動電機，11.箱體，12.密封圈，13.固定架，14.漲套。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1 如圖1所示，本發明包括順次連接的可形成多種構型的三個運動模塊1、 2、3，還包括有通過支架臺5安裝在第二運動模塊2的上端的生命信號探測頭4 ；所述支架臺5固定在其履帶兩側板上如圖2-圖6所示，所述三個運動模塊通過兩連接臂7連接，每個運動模塊均包括密封箱體11、箱體11兩側的履帶輪9及履帶8，在履帶驅動輪內均設有驅動電機10，其中如圖2、圖3所示，第一運動模塊1在其另一履帶輪內還設有第一俯仰電機101，第一俯仰電機101的輸出軸通過第一漲套102連接有伸出履帶輪9的第一延長軸103 ；如圖4、圖5所示，第二運動模塊2包括置于其另一履帶輪內的第二俯仰電機201、 置于兩履帶輪間箱體19內的第一偏轉電機202、第一渦輪203及第一蝸桿204，所述第一偏轉電機202輸出軸通過第一一級傳動齒輪205與第一蝸桿204 —端連接，與第一蝸桿204 嚙合的第一渦輪203伸出履帶8外，第一渦輪203軸上連接有與連接臂7配合的第一轉動臂206，第一轉動臂206可繞第一渦輪203軸轉動，第二俯仰電機201的輸出軸通過第二漲套207連接有伸出履帶輪9的第二延長軸208，所述第二延長軸11與第一渦輪14分置于兩側履帶外；如圖6、圖7所示，第三運動模塊3在其另一履帶輪內還設有第二偏轉電機301，第二偏轉電機301輸出軸通過第二一級傳動齒輪302與第二蝸桿303 —端連接，與第二蝸桿 303嚙合的第二渦輪304伸出履帶8外，第二渦輪304軸上連接有與連接臂7配合的第二轉動臂305，第二轉動臂305可繞第二渦輪304軸轉動。如圖3、圖5、圖7所示，為保證履帶輪9的密封，使其具有防水效果，在所述履帶輪 9與電機固定架13間設有密封圈12。所述第一、第二延長軸103、208結構相同，兩端分別與相應的電機輸出軸、漲套及連接臂7連接端相配合。如圖8-圖10所示，本發明所述三個運動模塊間的連接形式為直線型、三角形或并排型多種結構造型，適應各種地形環境中的探測任務；三個運動模塊實現整個設備的運動， 可以自主調整生命信號探測頭的探測距離、擴展生命信號探測范圍。其中直線構型可以穿過狹窄地形和溝壑；三角構型可以協同爬坡和越障礙；并排構型可以便于轉彎等。因此，在不同的地形環境下，該設備都可以不依賴人的搬運和移動，變成合適的構型自主進入各種復雜的地形進行移動的生命探測。本實施例中各個運動模塊中的履帶驅動電機驅動履帶輪9，帶動履帶8轉動，實現運動模塊的前進和后退等運動方式，通過前進或后退運動調整生命信號的探測距離，使探測目標位于有效探測范圍內。如圖11所示，第一運動模塊1和第三運動模塊3的差速運動 (即通過調整兩模塊的履帶驅動電機速度方向和大小)，可以實現整個設備的轉向運動，轉向運動可以調整生命信號探測的水平探測范圍，可以達到360度；如圖12所示，第一運動模塊1和第二運動模塊2通過俯仰電機19、20使第二運動模塊2繞延長軸11轉動，實現仰俯運動，仰俯運動可以調整生命信號探測的垂直探測范圍，垂直角度可以達到90度。本實施例中的生命信號探測頭利用雷達探測技術和生物雷達技術，以電磁波為探測媒介，利用雷達的介質穿透能力和非接觸探測特性，可以穿透遮擋介質，可以探測到壓埋在建筑物或墻壁另一端存活的生命信號，生命信號探測頭4前部的圓形探測信號發射口 6 向前的投射空間為探測區域，當具有生命跡象的人在探測區域內，生命信號探測頭4會獲得探測結果。探測距離為5米以內，在空曠無遮擋環境，探測距離為25米以上。探測目標為人的呼吸、體動信息，具有較強的介質穿透能力，可穿透大于24厘米的廢墟磚墻。
權利要求
1.一種可移動的機器人化生命探測設備，包括順次連接的可形成多種構型的三個運動模塊，其特征在于還包括有通過支架臺安裝在第二運動模塊的上端的生命信號探測頭。
2.按照權利要求1所述可移動的機器人化生命探測設備，其特征在于所述三個運動模塊通過連接臂連接，每個運動模塊均包括密封箱體、箱體兩側的履帶輪及履帶，在履帶驅動輪內均設有驅動電機，其中第一運動模塊在其另一履帶輪內還設有第一俯仰電機，第一俯仰電機的輸出軸通過第一漲套連接有伸出履帶輪的第一延長軸；第二運動模塊包括置于另一履帶輪內的第二俯仰電機、置于兩履帶輪間的第一偏轉電機、第一渦輪及第一蝸桿，所述第一偏轉電機輸出軸通過第一一級齒輪與第一蝸桿一端連接，與第一蝸桿嚙合的第一渦輪伸出履帶外，第一渦輪軸上連接有與連接臂配合的第一轉動臂，第二俯仰電機的輸出軸通過第二漲套連接有伸出履帶輪的第二延長軸，所述第二延長軸與第一渦輪分置于兩側履帶外；第三運動模塊在其另一履帶輪內還設有第二偏轉電機，第二偏轉電機輸出軸通過第二一級齒輪與第二蝸桿一端連接，與第二蝸桿嚙合的第二渦輪伸出履帶外，第二渦輪軸上連接有與連接臂配合的第二轉動臂。
3.按照權利要求所述可移動的機器人化生命探測設備，其特征在于各運動模塊中的履帶驅動電機及履帶輪驅動履帶轉動，實現設備的前進、后退運動，調整生命信號探測的距離；第一運動模塊和第三運動模塊的差速運動，即通過調整第一運動模塊和第三運動模塊的履帶驅動電機速度方向和大小，實現設備的轉向運動，調整生命信號探測的水平探測范圍；第一運動模塊和第二運動模塊利用俯仰電機、使第二運動模塊繞第二轉軸臂轉動，實現仰視運動，調整生命信號探測的垂直探測范圍。
4.按照權利要求1所述可移動的機器人化生命探測設備，其特征在于所述三個運動模塊間的連接形式為直線型、三角形或并排型。
全文摘要
一種可移動的機器人化生命探測設備，包括順次連接的可形成多種構型的三個運動模塊，還包括有通過支架臺安裝在第二運動模塊的上端的生命信號探測頭。本發明三個運動模塊通過連接臂連接組合成多種結構造型，使其具有自主移動探測能力和探測調整能力，增大水平探測范圍和垂直探測范圍。本發明可實現復雜環境中機器人化、可調整探測范圍的移動的生命探測功能，不受地形條件和被困人員狀態的限制。給救援工作解決了一大難題，提高了救援工作效率，具有廣泛應用前景。本發明采用生命信號探測頭擺脫了生命探測對人的依賴性，防止在探測任務中危險的廢墟環境對搜救人員的傷害。
文檔編號B62D55/065GK102440783SQ20101050525
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優先權日2010年10月13日
發明者張國偉, 李斌, 王明輝, 王聰, 龔海里 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所