CN108748178A - 一种扫雷智能机器人*** - Google Patents

一种扫雷智能机器人*** Download PDF

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蒋金鹏
付西光
邱平平
吕训
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Abstract

本发明公开了一种智能机器人扫雷***，包括设置在所述机器内部用于解析各类传感器信号、控制各执行单元的中央控制与处理器，设置在所述机器左右两侧用于实现机器人的动力驱动、传递与执行的机器人驱动与行走单元，设置在所述机器人前后两端用于实现机器人爬越障碍的前后辅助翻转支撑臂单元等；本发明提供的智能机器人扫雷***，实现了边境雷场的机器人作业式的扫雷模式，能够替代扫雷工兵的人工扫雷模式，进行可疑地雷的数据采集、雷区标记、信息反馈，有效地解决扫雷工兵面临的人身安全问题，并提高扫雷作业效率。

Description

一种扫雷智能机器人***
技术领域
本发明涉及一种智能机器人扫雷***，即通过移动机器人携带扫雷探测作业单元对雷场实施扫雷作业，代替扫雷工兵对雷场暗雷进行扫查、雷区标记、危险级别判定的***装置。
背景技术
战争遗留未***的各种弹药和地雷广泛分布在世界众多国家，人工扫雷的排雷方法费时费力，工作效率极低，而且其最致命的缺点就是安全性极差，很容易出现人员伤亡。
针对人工排雷安全性极差的情况，急需一种能够在和平时期，替代排雷工兵进行雷场的暗雷探测、判定及标记的***装置，用来保证排雷工兵的人身安全。
发明内容
针对上述问题，本发明提出采用移动机器人携带扫雷探测作业单元对雷场实施扫雷作业，代替扫雷工兵对雷场暗雷进行扫查、标记、反馈，有效地解决扫雷工兵在雷场所面临的人身安全、暗雷扫查、雷区标记与信息反馈等问题。现场指挥人员可以根据其反馈结果，对所标记雷区做出危险级别判定及科学清除处置。
为实现上述功能，本发明通过以下技术方案进行实现：
包括中央控制与处理器(1)、机器人驱动与行走单元(2)、辅助翻转支撑臂单元(3)、障碍物检测传感器(4)、颜料泵站单元(5)、压力自平衡摆臂单元(6)、扫雷探测单元(7)、喷射头阵列单元(8)、充电管理单元(9)和充电电池(10)；其中，机器人驱动与行走单元(2)、辅助翻转支撑臂单元(3)、障碍物检测传感器(4)、颜料泵站单元(5)、压力自平衡摆臂单元(6)、扫雷探测单元(7)、充电管理单元(9)均与中央控制与处理器(1)相连接，行走单元(2)、压力自平衡摆臂单元(6)与充电电池(10)相连接；
中央控制与处理器(1)，用于控制所述机器人行走控制、压力自平衡摆臂单元翻转控制、扫雷传感器信号分析判断、控制模式管理及能源管理的各功能部件；
机器人驱动与行走单元(2)，用于驱动所述机器人的行走与转向驱动装置；
辅助翻转支撑臂单元(3)，根据机器人前后方通行路况，通过上下摆动支撑臂，调节支撑臂与障碍物体的接触角度，实现翻越障碍物，提高机器人的地面通行能力；
充电管理单元(9)，用于对充电电池(10)的电量测量，及外部控制器建立通讯；
障碍物检测传感器(4)，用于实现机器人通行路径上的障碍物检测判断；
颜料泵站单元(5)和喷射头阵列单元(8)，用于对可疑的埋雷区域进行颜色喷洒，根据危险级别标记不同颜色加以区分；
压力自平衡摆臂单元(6)，用于机器人在行进时前端扫雷探测单元距离地面时刻保持设定的探测距离，实现对地面压力的自动平衡，保持对地压力在一定的安全范围以内；
扫雷探测单元(7)，用于实现对地雷的检测，并根据接收到的信号对危险级别及颜料颜色进行定义。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述中央控制与处理器设置在所述机器人内部。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述机器人驱动与行走单元设置在所述机器人两侧，包括设置在所述机器人底部两侧的一对直流电机和由所述电机驱动的一对驱动轮及行走履带。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述辅助翻转支撑臂单元设置在所述机器人前后两端，包括设置在所述机器人内部前后两端的直流电机和由所述电机驱动的减速自锁传动***及翻转履带。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述充电管理单元设置在所述机器人内部。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述障碍物检测传感器(4)为布置在所述的智能机器人扫雷***外壳周围的超声检测距离传感器，负责所述的机器人运动路径周围障碍物距离机器身体的距离测量，由所述的中央控制与处理器(1)进行路径规划与壁障。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述颜料泵站单元为布置在所述的智能机器人扫雷***顶部的颜料桶、电磁阀、颜料泵及控制器，负责所述的机器人探测到的可疑地雷通过控制所述的喷射头阵列单元进行颜料喷洒，由所述的中央控制与处理器(1)进行危险级别及颜色判定。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述压力自平衡摆臂单元设置在所述机器人两侧，包括设置在所述机器人内部中间位置的直流电机及其驱动的减速传动机构、扭力反馈平衡***，负责所述的扫雷探测单元对地压力的自动平衡，由所述的中央控制与处理器(1)进行智能平衡控制。
上述的智能机器人扫雷***，其中，扫雷探测单元设置在所述的压力自平衡摆臂单元上部，用于检测地面是否存在埋雷及危险级别，接收检测信号并传送到所述的中央控制与处理器(1)进行判定。
上述的智能机器人扫雷***，其中，所述的充电电池设置在所述扫雷机器人***机身外壳两侧，为整机***供电
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：本发明的设计实现了通过移动机器人携带扫雷探测作业单元对雷场实施扫雷作业，代替扫雷工兵对雷场暗雷进行扫查、雷区标记、危险级别判定，有效地解决排雷工兵在人工清扫地雷作业所面临的人身安全问题。
附图说明
图1是本发明的技术原理框图。
其中：
1-中央控制与处理器 2-机器人驱动与行走单元
3-辅助翻转支撑臂单元 4-障碍物检测传感器
5-颜料泵站单元 6-压力自平衡摆臂单元
7-扫雷探测单元 8-喷射头阵列单元
9-充电管理单元 10-充电电池
具体实施方式
在世界上许多战乱国家中，到处都散布着未***的各种弹药和地雷。如海湾战争后的科威特和***边境一万多平方公里的地区内，有16个国家制造的25万颗地雷，85万发炮弹，以及多国部队投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹，其中至少有20％没有***。另外，在许多国家和地区甚至还残留有一次大战和二次大战中未***的炸弹和地雷。
人工扫雷的排雷方法优点就是扫除率高，而其缺点则是费时费力，工作效率极低，而且其最致命的缺点就是安全性极差，很容易出现人员伤亡，因此，在无敌情顾虑的情况下，特别是和平时期，人工扫雷通常只作为一种辅助扫雷手段，担负各种非人力扫雷的补充，在进行非人力扫雷之后，再采取人工搜排的方式进行复扫，以此最大限度地提高地雷的清除率。因为任何人都明白，即使浪费再多的扫雷物资和器材，也比为扫除一颗地雷伤损一条人命要划算得多。
智能机器人扫雷***作为特种机器人的一种，在扫雷行动中能够发挥举足轻重的作用。该类机器人***能代替扫雷工兵对雷场暗雷进行扫查、标记、反馈，有效地解决扫雷工兵在雷场所面临的人身安全、暗雷扫查、雷区标记与信息反馈等问题。排雷工兵可以根据其反馈结果，对所标记雷区做出科学清除处置。
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：本发明为智能机器人扫雷***，包括所述机器人内部的中央控制与处理器1，用于控制所述机器人行走控制、压力自平衡摆臂单元翻转控制、扫雷传感器信号分析判断、控制模式管理及能源管理的各功能部件；设置在所述机器人两侧的机器人驱动与行走单元2，用于驱动所述机器人的行走与转向驱动装置；
设置在所述机器人前后两端的辅助翻转支撑臂单元3，根据机器人前后方通行路况，通过上下摆动支撑臂，调节支撑臂与障碍物体的接触角度，实现翻越障碍物，提高机器人的地面通行能力；设置在所述机器人内部的充电管理单元9，用于对充电电池10的电量测量，及外部控制器建立通讯；设置在所述的智能机器人扫雷***外壳周围的超声检测距离传感器4，负责所述的机器人运动路径周围障碍物距离机器身体的距离测量，由所述的中央控制与处理器1进行路径规划与壁障；布置在所述的智能机器人扫雷***顶部颜料泵站单元5和布置在所述机器人前端的喷射头阵列单元8用于对可疑的埋雷区域进行颜色喷洒，根据危险级别标记不同颜色加以区分；设置在所述机器人两侧的压力自平衡摆臂单元6，包括设置在所述机器人内部中间位置的直流电机及其驱动的减速传动机构、扭力反馈平衡***，负责所述的扫雷探测单元对地压力的自动平衡，由所述的中央控制与处理器1进行智能平衡控制；设置在所述的压力自平衡摆臂单元上部的扫雷探测单元7，用于实现对地雷的检测，并根据接收到的信号对危险级别及喷洒的颜料颜色进行定义，以示区别；设置在所述扫雷机器人***机身外壳两侧的充电电池10，为整机***提供能量供给，保证***正常用电。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的中央控制与处理器为所述机器人扫雷***的核心单元，负责处理各种输入、输出信号，进行任务仲裁与事件优先级处理，电池的能源管理与分配，运行参数的设置与存储，驱动信号的控制与反馈，控制所述机器人扫雷***移动在雷场进行地雷探测、雷区标记、危险级别判定及颜色喷洒作业，加以标记。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的机器人驱动与行走单元为所述机器人的转向与行走装置，包括通过脉宽调制驱动的设置在所述机器人底部两侧的一对直流电机，由所述电机通过减速齿轮组传动输出的一对驱动轮及行走履带。由所述中央控制与处理器1控制电机的转向与转速，实现机器人行走速度及方向的控制。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的辅助翻转支撑臂单元设置在所述机器人前后两端，包括设置在所述机器人内部前后两端的直流电机和由所述电机驱动的减速自锁传动***及翻转履带。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的充电管理单元，实现对充电电池10的充放电管理与检测，建立与所述机器外部的控制的通讯连接，完成充电功能。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的障碍物检测传感器4为布置在所述的智能机器人扫雷***外壳周围的超声检测距离传感器，负责所述的机器人运动路径周围障碍物距离机器身体的距离测量，由所述的中央控制与处理器1进行路径规划与壁障。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的颜料泵站单元为布置在所述的智能机器人扫雷***顶部的颜料桶、电磁阀、颜料泵及控制器，负责所述的机器人探测到的可疑地雷通过控制所述的喷射头阵列单元进行颜料喷洒，由所述的中央控制与处理器1进行危险级别及颜色判定。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的压力自平衡摆臂单元设置在所述机器人两侧，包括设置在所述机器人内部中间位置的直流电机及其驱动的减速传动机构、扭力反馈平衡***，负责所述的扫雷探测单元对地压力的自动平衡，由所述的中央控制与处理器1进行智能自主平衡控制。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的扫雷探测单元设置在所述的压力自平衡摆臂单元上部，用于检测地面是否存在埋雷及危险级别，接收检测信号并传送到所述的中央控制与处理器1进行判定。
所述的智能机器人扫雷***，其中所述的充电电池设置在所述扫雷机器人***机身外壳两侧，为整机***供电。

Claims (10)

1.一种智能机器人扫雷***，其特征在于，包括中央控制与处理器(1)、机器人驱动与行走单元(2)、辅助翻转支撑臂单元(3)、障碍物检测传感器(4)、颜料泵站单元(5)、压力自平衡摆臂单元(6)、扫雷探测单元(7)、喷射头阵列单元(8)、充电管理单元(9)和充电电池(10)；其中，机器人驱动与行走单元(2)、辅助翻转支撑臂单元(3)、障碍物检测传感器(4)、颜料泵站单元(5)、压力自平衡摆臂单元(6)、扫雷探测单元(7)、充电管理单元(9)均与中央控制与处理器(1)相连接，行走单元(2)、压力自平衡摆臂单元(6)与充电电池(10)相连接；
中央控制与处理器(1)，用于控制所述机器人行走控制、压力自平衡摆臂单元翻转控制、扫雷传感器信号分析判断、控制模式管理及能源管理的各功能部件；
机器人驱动与行走单元(2)，用于驱动所述机器人的行走与转向驱动装置；
辅助翻转支撑臂单元(3)，根据机器人前后方通行路况，通过上下摆动支撑臂，调节支撑臂与障碍物体的接触角度，实现翻越障碍物，提高机器人的地面通行能力；
充电管理单元(9)，用于对充电电池(10)的电量测量，及外部控制器建立通讯；
障碍物检测传感器(4)，用于实现机器人通行路径上的障碍物检测判断；
颜料泵站单元(5)和喷射头阵列单元(8)，用于对可疑的埋雷区域进行颜色喷洒，根据危险级别标记不同颜色加以区分；
压力自平衡摆臂单元(6)，用于机器人在行进时前端扫雷探测单元距离地面时刻保持设定的探测距离，实现对地面压力的自动平衡，保持对地压力在一定的安全范围以内；
扫雷探测单元(7)，用于实现对地雷的检测，并根据接收到的信号对危险级别及颜料颜色进行定义。
2.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述中央控制与处理器设置在所述机器人内部。
3.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述机器人驱动与行走单元设置在所述机器人两侧，包括设置在所述机器人底部两侧的一对直流电机和由所述电机驱动的一对驱动轮及行走履带。
4.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述辅助翻转支撑臂单元设置在所述机器人前后两端，包括设置在所述机器人内部前后两端的直流电机和由所述电机驱动的减速自锁传动***及翻转履带。
5.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述充电管理单元设置在所述机器人内部。
6.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述障碍物检测传感器(4)为布置在所述的智能机器人扫雷***外壳周围的超声检测距离传感器，负责所述的机器人运动路径周围障碍物距离机器身体的距离测量，由所述的中央控制与处理器(1)进行路径规划与壁障。
7.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述颜料泵站单元为布置在所述的智能机器人扫雷***顶部的颜料桶、电磁阀、颜料泵及控制器，负责所述的机器人探测到的可疑地雷通过控制所述的喷射头阵列单元进行颜料喷洒，由所述的中央控制与处理器(1)进行危险级别及颜色判定。
8.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述压力自平衡摆臂单元设置在所述机器人两侧，包括设置在所述机器人内部中间位置的直流电机及其驱动的减速传动机构、扭力反馈平衡***，负责所述的扫雷探测单元对地压力的自动平衡，由所述的中央控制与处理器(1)进行智能平衡控制。
9.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，扫雷探测单元设置在所述的压力自平衡摆臂单元上部，用于检测地面是否存在埋雷及危险级别，接收检测信号并传送到所述的中央控制与处理器(1)进行判定。
10.如权利要求1所述的智能机器人扫雷***，其特征在于，所述的充电电池设置在所述扫雷机器人***机身外壳两侧，为整机***供电。
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