CN104690709A - 一种轮履复合移动探测机器人 - Google Patents

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蒋俊美
蒋俊波
蒋阿生
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Abstract

本发明涉及一种轮履复合移动探测机器人，包括双目立体全景图像获取装置，控制器和轮履复合移动机器人，控制器包括自主导航控制***，智能视频分析***和微处理器，轮履复合移动探测机器人可根据双目全景立体图像获取装置所获得的路面情况自动控制其行驶方式，在路况较好的路面行驶时采用车轮，在路况较差的路面行驶时采用履带，实现行走机构用履带或用行走轮行驶的转换，且当使用履带行驶时，将主动行走轮和从动行走轮缩回在履带内；双目全景立体图像获取装置可将更直观、更立体的图像信息传送给控制中心，更清楚地了解现场情况，提供决策支持。

Description

一种轮履复合移动探测机器人
技术领域
本发明涉及机器人探测工程研究领域，具体是一种对复杂地面具有自适应能力的、多运动模式的新型轮-履复合移动探测机器人。
背景技术
很多场合都需要用到探测机器人来了解现场情况，将信息以图像和数据的形式反馈到控制中心，为决策提供支持。为了探测不同的现场环境，将探测仪器安装在移动机器人上，通过移动机器人的移动探测不同方向和不同位置的现场情况。对于移动机器人，轮式、履带式、腿式移动机构是人们研究最多的也是目前应用最为广泛的三种移动机构。轮式移动机器人有结构简单、移动速度快和便于操纵等特点，但其只适合在平坦地面运行而不能上下阶梯和跨越壕沟。履带式移动机器人的特点是稳定性好，它能在凹凸不平的地面上行走，并能越过障碍物和爬越较大斜坡或阶梯。但履带式移动机构运动方向的操纵是由左右履带的速度差所控制的。因此，转向时会出现滑动、阻力较大、转向半径及中心准确度较差等问题。腿式移动机器人是指采用了类似人、兽或昆虫用脚迈步移动的机器人，有两足、四足、六足及多足等形式的移动机器人，它们的共同特点是只需要离散的着地点，就能在平地及凹凸不平的地面上行走，可越过壕沟、洞穴等障碍及上、下阶梯，具有较高的机动性。然而腿式移动机构的控制较复杂，相关技术也不太成熟，且造价昂贵。近年来，许多学者进行了基于复合机构的移动机器人的研究，但是其结构和控制复杂性仍然是现代移动机器人机动性能的一个障碍。
发明内容
鉴于上述状况，本发明提供一种轮履复合移动探测机器人。
本发明的技术方案如下：
一种轮履复合移动探测机器人，包括双目立体全景图像获取装置，控制器和轮履复合移动机器人，控制器包括自主导航控制***，智能视频分析***和微处理器。
其中，轮履复合移动机器人包括底盘、驱动装置、主动行走轮、从动行走轮、履带、行走轮升降机构和行走轮伸缩机构。驱动装置安装在底盘的后端，驱动装置两侧有动力输出轴。动力输出轴可直接驱动履带或经主动行走轮动力传动机构驱动主动行走轮，驱动装置为电机。主动行走轮和从动行走轮分别为两个，对称布置在底盘两侧，底盘的两侧装有行走轮升降机构和行走轮伸缩机构，其中行走轮升降机构采用曲柄连杆机构，行走轮伸缩机构采用可伸缩连杆机构。通过控制行走轮升降机构和行走轮伸缩机构实现主动行走轮和从动行走轮的升降和伸缩，使得履带接触或离开地面，实现行走机构用履带或用行走轮行驶的转换，且当使用履带行驶时，将主动行走轮和从动行走轮先升起使履带接触地面，然后再将主动行走轮和从动行走轮缩回在履带内，当使用行走轮行驶时，将主动行走轮和从动行走轮先伸出在下降接触地面直到使履带离开地面。
双目全景立体图像获取装置安装在轮履复合移动机器人底盘的前端云台上，控制器在双目全景立体图像获取装置和驱动装置之间，并分别与双目全景立体图像获取装置和驱动装置连接，控制器中的自主导航控制***和智能视频分析***与微处理器连接，双目立体全景图像获取装置用于获取轮履复合移动机器人周边的全景立体视觉视频图像；智能视频分析***，用于从所述的双目立体全景图像获取装置获取的全景立体视觉视频图像，解析轮履复合移动机器人周围的地域环境；自主导航控制***根据智能视频分析***所获取的轮履复合移动机器人周围的地域环境，完成轮履复合移动探测机器人的路径规划和控制轮履复合移动机器人采用轮/履移动方式。
进一步地，轮履复合移动探测机器人还包括气体探测传感器、红外传感器和照明装置，气体探测传感器和红外传感器分别在双目全景立体图像获取装置的两侧前方，照明装置设置在云台的前方。
本发明具有的有益效果是：轮履复合移动探测机器人可根据双目全景立体图像获取装置所获得的路面情况自动控制其行驶方式，在路况较好的路面行驶时采用车轮，具有机动性强，噪音小，速度快等优点；该行走机构在路况较差的路面行驶时采用履带，越野性能好，对自然环境的适应性强等优点。双目全景立体图像获取装置可将更直观、更立体的图像信息传送给控制中心，更清楚地了解现场情况，提供决策支持。气体探测传感器、红外传感器和照明装置可以使得探测机器人在较暗的环境下也能探测，应用更广。
附图说明
图1为轮履复合探测机器人的整体结构示意图。
图2为轮履复合移动机器人的内部结构示意图。
图3为使用行走轮行驶时的轮履复合探测机器人。
图4为使用履带行驶时的轮履复合探测机器人。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
一种轮履复合移动探测机器人，包括双目立体全景图像获取装置1，控制器2和轮履复合移动机器人3，控制器包括自主导航控制***，智能视频分析***和微处理器。
其中，轮履复合移动机器人包括底盘4、驱动装置5、主动行走轮6、从动行走轮7、履带8、行走轮升降机构9和行走轮伸缩机构10。驱动装置5安装在底盘4的后端，驱动装置两侧有动力输出轴11。动力输出轴11可直接驱动履带8或经主动行走轮动力传动机构驱动主动行走轮6，驱动装置5为电机。主动行走轮6和从动行走轮7分别为两个，对称布置在底盘4两侧，底盘4的两侧装有行走轮升降机构9和行走轮伸缩机构10，其中行走轮升降机构9采用曲柄连杆机构，行走轮伸缩机构10采用伸缩连杆机构。通过控制行走轮升降机构9和行走轮伸缩机构102实现主动行走轮6和从动行走轮7的升降和伸缩，使得履带8接触或离开地面，实现轮履复合移动机器人3用履带8或用行走轮行驶的转换，且当使用履带8行驶时，将主动行走轮6和从动行走轮7先升起使履带8接触地面，然后再将主动行走轮6和从动行走轮7缩回在履带8内，当使用行走轮行驶时，将主动行走轮6和从动行走轮7先伸出再下降接触地面直到使履带8离开地面。
双目全景立体图像获取装置1安装在轮履复合移动机器人3的底盘4的前端云台12上，控制器2在双目全景立体图像获取装置和驱动装置之间，并分别与双目全景立体图像获取装置1和驱动装置5连接，控制器2中的自主导航控制***和智能视频分析***与微处理器连接，双目立体全景图像获取装置1用于获取轮履复合移动机器人3周边的全景立体视觉视频图像；智能视频分析***，用于从所述的双目立体全景图像获取装置1获取的全景立体视觉视频图像，解析轮履复合移动机器人3周围的地域环境；自主导航控制***根据智能视频分析***所获取的轮履复合移动机器人3周围的地域环境，完成轮履复合移动探测机器人3的探测路径规划和控制轮履复合移动机器人3采用轮/履移动方式。
进一步地，轮履复合移动探测机器人还包括气体探测传感器13、红外传感器14和照明装置15，气体探测传感器13和红外传感器14分别在双目全景立体图像获取装置1的两侧前方，照明装置15设置在云台12的前方。
轮履复合移动探测机器人可根据双目全景立体图像获取装置所获得的路面情况自动控制其行驶方式，在路况较好的路面行驶时采用车轮，具有机动性强，噪音小，速度快等优点；该行走机构在路况较差的路面行驶时采用履带，越野性能好，对自然环境的适应性强等优点。双目全景立体图像获取装置可将更直观、更立体的图像信息传送给控制中心，更清楚地了解现场情况，提供决策支持。气体探测传感器、红外传感器和照明装置可以使得探测机器人在较暗的环境下也能探测，应用更广。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种轮履复合移动探测机器人，包括双目立体全景图像获取装置，控制器和轮履复合移动机器人，控制器包括自主导航控制***，智能视频分析***和微处理器。
2.根据权利要求1所述的一种轮履复合移动探测机器人，其特征在于：其中，轮履复合移动机器人包括底盘、驱动装置、主动行走轮、从动行走轮、履带、行走轮升降机构和行走轮伸缩机构；驱动装置安装在底盘的后端，驱动装置两侧有动力输出轴。动力输出轴可直接驱动履带或经主动行走轮动力传动机构驱动主动行走轮，驱动装置为电机。主动行走轮和从动行走轮分别为两个，对称布置在底盘两侧，底盘的两侧装有行走轮升降机构和行走轮伸缩机构，其中行走轮升降机构采用曲柄连杆机构，行走轮伸缩机构采用可伸缩连杆机构；通过控制行走轮升降机构和行走轮伸缩机构实现主动行走轮和从动行走轮的升降和伸缩，使得履带接触或离开地面，实现行走机构用履带或用行走轮行驶的转换，且当使用履带行驶时，将主动行走轮和从动行走轮先升起使履带接触地面，然后再将主动行走轮和从动行走轮缩回在履带内，当使用行走轮行驶时，将主动行走轮和从动行走轮先伸出在下降接触地面直到使履带离开地面；
双目全景立体图像获取装置安装在轮履复合移动机器人底盘的前端云台上，控制器在双目全景立体图像获取装置和驱动装置之间，并分别与双目全景立体图像获取装置和驱动装置连接，控制器中的自主导航控制***和智能视频分析***与微处理器连接；双目立体全景图像获取装置用于获取轮履复合移动机器人周边的全景立体视觉视频图像；智能视频分析***，用于从所述的双目立体全景图像获取装置获取的全景立体视觉视频图像，解析轮履复合移动机器人周围的地域环境；自主导航控制***根据智能视频分析***所获取的轮履复合移动机器人周围的地域环境，完成轮履复合移动探测机器人的探测路径规划和控制轮履复合移动机器人采用轮/履移动方式。
3.根据权利要求2所述的一种轮履复合移动探测机器人，其特征在于：还包括气体探测传感器、红外传感器和照明装置，气体探测传感器和红外传感器分别在双目全景立体图像获取装置的两侧前方，照明装置设置在云台的前方。
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