CN108858123A

CN108858123A - 基于计算机控制的侦察车

Info

Publication number: CN108858123A
Application number: CN201811002832.1A
Authority: CN
Inventors: 张坤; 罗元成
Original assignee: Chongqing Vocational Institute of Engineering
Current assignee: Chongqing Vocational Institute of Engineering
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明公开了一种基于计算机控制的侦察车，包括车体及设在车体上的行走装置、机械手、摄像头、微处理器及数据传输器；所述机械手包括用于夹取物体的夹手及用于控制夹手在空间中移动的机械臂，所述机械臂的一端连接于车体、另一端连接于夹手；所述数据传输器分别与摄像头和微处理器连接并将摄像头拍摄的图像数据实时传至给上位计算机；所述摄像头通过舵机云台安装在车体上，所述舵机云台至少可带动摄像头在水平和竖直方向上转动；由于增设了舵机云台，摄像头可灵活转动，从而有效扩大了侦察车的侦察范围。

Description

基于计算机控制的侦察车

技术领域

本发明涉及计算机控制与侦察领域，尤其涉及一种基于计算机控制的侦察车。

背景技术

侦察车作为移动装置的一种，主要应用于反恐防暴、排爆、防化、危险品检测、灾难救援等领域，因此侦察车常用于如山丘、草地、灾害现场等非结构环境中。侦察车通常采用远程计算机进行控制，操作员通过计算机可以监测侦察车四周的环境，并通过侦察车上的机械手对行进方向上的物体进行采样或者排障。侦察车必不可少的部件就是摄像头，以实时采集四周环境的图像数据并传送至计算机。然而，摄像头通常仅固定在侦察车的前端，导致侦察车无法监控其上方的空间，而且必须通过转动侦察车才能监控其他方向，侦察范围明显不足。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于计算机控制的侦察车，扩大侦察车的侦察范围。

本发明的基于计算机控制的侦察车，包括车体及设在车体上的行走装置、机械手、摄像头、微处理器及数据传输器；所述机械手包括用于夹取物体的夹手及用于控制夹手在空间中移动的机械臂，所述机械臂的一端连接于车体、另一端连接于夹手；所述数据传输器分别与摄像头和微处理器连接并将摄像头拍摄的图像数据实时传至给上位计算机；所述摄像头通过舵机云台安装在车体上，所述舵机云台至少可带动摄像头在水平和竖直方向上转动；所述舵机云台包括旋转舵机、旋转台、俯仰舵机及安装架，所述旋转舵机的输出轴连接在旋转台底部并可驱动旋转台在水平方向上转动，所述俯仰舵机及安装架均固定在旋转台顶部，所述安装架内设有用于固定摄像头的“U”型架，所述俯仰舵机的输出轴与“U”型架连接并可驱动“U”型架在竖直方向上转动；所述旋转舵机、俯仰舵机分别与微处理器相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述行走装置包括四个位于车体底部的链轮式履带行走机构；每一所述链轮式履带行走机构均包括行走电机、与行走电机相连的主轴、安装在主轴上的链带驱动轮，所述链带驱动轮上设有三角形机构架，所述三角形机构架的两个夹角处分别设有一个从动轮，所述链带驱动轮位于三角形机构架的另一个夹角处；所述链带驱动轮和两个从动轮上设有一个履带；所述行走电机与微处理器相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述行走装置还包括两个分别位于车体两侧的橡胶轮，每一所述橡胶轮分别位于两个链轮式履带行走机构之间。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述车体上设有用于实时探测环境温度的温度传感器及用于实时探测环境湿度的湿度传感器，所述温度传感器及湿度传感器均与微处理器相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述车体上设有用于测量车体与四周障碍物之间距离的超声波测距器，所述超声波测距器与微处理器相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述车体上以可拆卸方式连接有控制盒，所述控制盒上对称设有两个机械臂，两个所述夹手分别设置在两个机械臂的末端；所述微处理器、数据传输器安装在控制盒中。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述机械臂包括依次铰接相连的第一臂段、第二臂段及第三臂段；所述第一臂段的头端通过转轴Ⅰ与控制盒转动连接，所述转轴Ⅰ与驱动电机Ⅰ相连并由驱动电机Ⅰ驱动旋转；所述第二臂段的头端通过转轴Ⅱ与第一臂段转动连接，所述转轴Ⅱ与驱动电机Ⅱ相连并由驱动电机Ⅱ驱动旋转，所述转轴Ⅱ平行于转轴Ⅰ设置；所述第三臂段的头端通过转轴Ⅲ与第二臂段转动连接，所述转轴Ⅲ与驱动电机Ⅲ相连并由驱动电机Ⅲ驱动旋转，所述转轴Ⅲ垂直于转轴Ⅱ设置；所述第三臂段通过转轴IV与夹手相连，所述转轴IV与固定在第三臂段上的驱动电机IV相连并由驱动电机IV驱动旋转，所述转轴IV同时垂直于转轴Ⅱ及转轴Ⅲ设置；所述驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ、驱动电机Ⅲ及驱动电机IV分别与微处理器相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述夹手包括固定台、槽块、固定板、夹爪及“Y”形驱动杆，所述固定台与驱动电机IV传动连接；所述固定板通过槽块与固定台相连；两个所述夹爪对称设置，每一夹爪均包括爪头、驱动摇杆及从动摇杆，所述驱动摇杆与从动摇杆平行设置，所述驱动摇杆与从动摇杆的一端与爪头铰接相连、另一端与固定板铰接相连；所述“Y”形驱动杆由一根纵杆及两根对称的分支杆组成，所述槽块上设有用于容置纵杆并供纵杆滑动的滑槽；所述驱动电机Ⅴ的输出端与纵杆传动连接并驱动纵杆沿滑槽滑动；所述纵杆从固定板穿出后与两分支杆相连，所述分支杆设有滑道，所述驱动摇杆的底面设有滑柱，所述滑柱设于滑道中，使得两所述驱动摇杆可分别在两分支杆的直线滑动过程中张开或靠拢；所述驱动电机Ⅴ与微处理器相连。

通过上述公开内容，本发明的基于计算机控制的侦察车，具有以下有益技术效果：由于增设了舵机云台，摄像头可灵活转动，从而有效扩大了侦察车的侦察范围；工作人员通过计算机远程或近程控制侦察车，增强了人机对话的直接性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

图3为本发明的机械手的结构示意图；

图4为本发明机械手夹手的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图4所示：本实施例的基于计算机控制的侦察车，包括车体1及设在车体1上的行走装置、机械手、摄像头4、微处理器5及数据传输器6；所述机械手包括用于夹取物体的夹手2及用于控制夹手2在空间中移动的机械臂3，所述机械臂3的一端连接于车体1、另一端连接于夹手2；所述数据传输器6分别与摄像头4和微处理器5连接并将摄像头4拍摄的图像数据实时传至给上位计算机7；所述摄像头4通过舵机云台安装在车体1上，所述舵机云台至少可带动摄像头4在水平和竖直方向上转动。

行走装置用于驱动车体1进行移动，可以是轮式、履带式或者其他结构；机械手能够实现采样、抓物、侦测等操作；微处理器5例如可采用ATmega16A或者其他现有的单片机；数据传输器6例如可为WiFi模块，数据传输器6通过串口线与微处理器5相通信；摄像头4可采用HD720P摄像头，其通过USB接口与数据传输器6相连；车体1上设有用于给各用电部件供电的电源，电源优选为蓄电池；舵机云台采用多舵机的结构，可带动摄像头4在水平和竖直方向上转动；由于增设了舵机云台，摄像头4可灵活转动，从而有效扩大了侦察车的侦察范围；上位计算机7接收来自数据传输器6的数据，并可以向微处理器5发出操控命令，工作人员通过计算机远程或近程控制侦察车，增强了人机对话的直接性。

本实施例中，所述舵机云台包括旋转舵机81、旋转台82、俯仰舵机83及安装架84，所述旋转舵机81的输出轴连接在旋转台82底部并可驱动旋转台82在水平方向上转动，所述俯仰舵机83及安装架84均固定在旋转台82顶部，所述安装架84内设有用于固定摄像头4的”U”型架85，所述俯仰舵机83的输出轴与”U”型架85连接并可驱动”U”型架85在竖直方向上转动；所述旋转舵机81、俯仰舵机83分别与微处理器5相连。旋转舵机81的输出轴垂直于水平面，旋转舵机81可以实现旋转台82的360°范围内旋转；俯仰舵机83则通过”U”型架85带动摄像头4上下摆动俯仰，这样就实现了摄像头4的转动和摆动两个自由度的运转；旋转舵机81的旋转角度数据、俯仰舵机83的俯仰角度数据均实时传至微处理器5并输送至上位计算机7，工作人员可实时调节旋转舵机81的旋转角度及俯仰舵机83的俯仰角度，以精确调整摄像头4的位置。

本实施例中，所述行走装置包括四个位于车体1底部的链轮式履带行走机构；每一所述链轮式履带行走机构均包括行走电机91、与行走电机91相连的主轴(图中未示出)、安装在主轴上的链带驱动轮92，所述链带驱动轮92上设有三角形机构架93，所述三角形机构架93的两个夹角处分别设有一个从动轮94，所述链带驱动轮92位于三角形机构架93的另一个夹角处；所述链带驱动轮92和两个从动轮94上设有一个履带95；所述行走电机91与微处理器5相连；链轮式履带行走机构可应对较为复杂的非结构环境，保证移动的顺利；行走电机91设在车体1内，其驱动主轴旋转，主轴带动链带驱动轮92转动，链带驱动轮92通过履带95驱动另两个从动轮94转动，从而实现车体1的行走；三角形机构架93优选为直角三角形结构，其中链带驱动轮92位于两从动轮94的上方；各链轮式履带行走机构独立驱动，工作人员通过上位计算机7可调节各行走电机91的转速，由此实现侦察车的行走及转向。

本实施例中，所述行走装置还包括两个分别位于车体1两侧的橡胶轮96，每一所述橡胶轮96分别位于两个链轮式履带行走机构之间；橡胶轮96为被动式车轮，其随链轮式履带行走机构的运动而运动；橡胶轮96可提高行走装置行走的平顺性，同时还具有减振功能，降低行走时的抖动度。

本实施例中，所述车体1上设有用于实时探测环境温度的温度传感器10及用于实时探测环境湿度的湿度传感器11，所述温度传感器10及湿度传感器11均与微处理器5相连；微处理器5将获取的温度和湿度数据经串口通信发送给数据传输器6，再利用数据传输器6发送给上位计算机7，使得工作人员可得知周围环境的温湿度数据。

本实施例中，所述车体1上设有用于测量车体1与四周障碍物之间距离的超声波测距器12，所述超声波测距器12与微处理器5相连；超声波测距器12可探知四周障碍物分布状况，以便于侦察车进行越障；超声波测距器例如可以分别设置在车体1前、后、左、右的四个侧面。

本实施例中，所述车体1上以可拆卸方式连接有控制盒13，所述控制盒13上对称设有两个机械臂3，两个所述夹手2分别设置在两个机械臂3的末端；所述微处理器5、数据传输器6安装在控制盒13中；两个机械臂3分别设在控制盒13的左、右侧面；两个机械臂3有利于车体1的平衡，而且设置了两个可相互配合的夹手2，能够对细长状或较大体积的物体进行拾取。

本实施例中，所述机械臂3包括依次铰接相连的第一臂段31、第二臂段32及第三臂段33；所述第一臂段31的头端通过转轴Ⅰ与控制盒13转动连接，所述转轴Ⅰ与驱动电机Ⅰ31b相连并由驱动电机Ⅰ31b驱动旋转；所述第二臂段32的头端通过转轴Ⅱ与第一臂段31转动连接，所述转轴Ⅱ与驱动电机Ⅱ32b相连并由驱动电机Ⅱ32b驱动旋转，所述转轴Ⅱ平行于转轴Ⅰ设置；所述第三臂段33的头端通过转轴Ⅲ33a与第二臂段32转动连接，所述转轴Ⅲ33a与驱动电机Ⅲ33b相连并由驱动电机Ⅲ33b驱动旋转，所述转轴Ⅲ33a垂直于转轴Ⅱ设置；所述第三臂段33通过转轴IV34a与夹手2相连，所述转轴IV34a与固定在第三臂段33上的驱动电机IV34b相连并由驱动电机IV34b驱动旋转，所述转轴IV34a同时垂直于转轴Ⅱ及转轴Ⅲ33a设置；所述驱动电机Ⅰ31b、驱动电机Ⅱ32b、驱动电机Ⅲ33b及驱动电机IV34b均与微处理器5相连。

第一臂段31、第二臂段32及第三臂段33均呈长板状，各臂段的长度可根据需要而设；转轴Ⅰ与驱动电机Ⅰ31b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机Ⅰ31b的输出轴；驱动电机Ⅰ31b安装在第一臂段31及控制盒13上，在驱动电机Ⅰ31b的作用下，第一臂段31可做上下俯仰运动；转轴Ⅱ与驱动电机Ⅱ32b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机Ⅱ32b的输出轴；驱动电机Ⅱ32b安装在第一臂段31及第二臂段32上，在驱动电机Ⅱ32b的作用下，第二臂段32可做上下俯仰运动；转轴Ⅲ33a与驱动电机Ⅲ33b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机Ⅲ33b的输出轴；驱动电机Ⅲ33b安装在第二臂段32及第三臂段33上，在驱动电机Ⅲ33b的作用下，第三臂段33可进行左右摆动；转轴IV34a与驱动电机IV34b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机IV34b的输出轴；驱动电机IV34b安装在第三臂段33上，在驱动电机IV34b的作用下，夹手2整体可进行旋转运动；采用上述结构可提升夹手2的运动范围，使夹手2得以灵活移动。

本实施例中，所述夹手2包括固定台21、槽块22、固定板23、夹爪及“Y”形驱动杆，所述固定台21与驱动电机IV34b传动连接；所述固定板23通过槽块22与固定台21相连；两个所述夹爪对称设置，每一夹爪均包括爪头241、驱动摇杆242及从动摇杆243，所述驱动摇杆242与从动摇杆243平行设置，所述驱动摇杆242与从动摇杆243的一端与爪头241铰接相连、另一端与固定板23铰接相连；所述“Y”形驱动杆由一根纵杆251及两根对称的分支杆252组成，所述槽块22上设有用于容置纵杆251并供纵杆251滑动的滑槽；驱动电机Ⅴ26设在固定台21上，所述驱动电机Ⅴ26的输出端与纵杆251传动连接并驱动纵杆251沿滑槽滑动；所述纵杆251从固定板23穿出后与两分支杆252相连，所述分支杆252设有滑道252a，所述驱动摇杆242的底面设有滑柱242a，所述滑柱242a设于滑道252a中，使得两所述驱动摇杆242可分别在两分支杆252的直线滑动过程中张开或靠拢；所述驱动电机Ⅴ26与微处理器相连。

驱动电机IV34b动作时，固定台21转动，从而带动整个夹手2的旋转；槽块22呈长块状，滑槽为直槽结构；驱动电机Ⅴ26例如可通过丝杠机构或者其他传动机构与纵杆251相连，驱动纵杆251滑动；通过上述结构可对夹爪的运动进行有效控制，“Y”形驱动杆朝内(即朝向机械臂的方向)移动时，两夹爪相向运动，对异物进行夹取；“Y”形驱动杆朝外移动时，两夹爪反向运动，放开被夹取的物体。

最后说明的是，本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于计算机控制的侦察车，包括车体及设在车体上的行走装置、机械手、摄像头、微处理器及数据传输器；所述机械手包括用于夹取物体的夹手及用于控制夹手在空间中移动的机械臂，所述机械臂的一端连接于车体、另一端连接于夹手；所述数据传输器分别与摄像头和微处理器连接并将摄像头拍摄的图像数据实时传至给上位计算机；其特征在于：所述摄像头通过舵机云台安装在车体上，所述舵机云台至少可带动摄像头在水平和竖直方向上转动；所述舵机云台包括旋转舵机、旋转台、俯仰舵机及安装架，所述旋转舵机的输出轴连接在旋转台底部并可驱动旋转台在水平方向上转动，所述俯仰舵机及安装架均固定在旋转台顶部，所述安装架内设有用于固定摄像头的“U”型架，所述俯仰舵机的输出轴与“U”型架连接并可驱动“U”型架在竖直方向上转动；所述旋转舵机、俯仰舵机分别与微处理器相连。

2.根据权利要求1所述的基于计算机控制的侦察车，其特征在于：所述行走装置包括四个位于车体底部的链轮式履带行走机构；每一所述链轮式履带行走机构均包括行走电机、与行走电机相连的主轴、安装在主轴上的链带驱动轮，所述链带驱动轮上设有三角形机构架，所述三角形机构架的两个夹角处分别设有一个从动轮，所述链带驱动轮位于三角形机构架的另一个夹角处；所述链带驱动轮和两个从动轮上设有一个履带；所述行走电机与微处理器相连。

3.根据权利要求2所述的基于计算机控制的侦察车，其特征在于：所述行走装置还包括两个分别位于车体两侧的橡胶轮，每一所述橡胶轮分别位于两个链轮式履带行走机构之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的基于计算机控制的侦察车，其特征在于：所述车体上设有用于实时探测环境温度的温度传感器及用于实时探测环境湿度的湿度传感器，所述温度传感器及湿度传感器均与微处理器相连。

5.根据权利要求4所述的基于计算机控制的侦察车，其特征在于：所述车体上设有用于测量车体与四周障碍物之间距离的超声波测距器，所述超声波测距器与微处理器相连。

6.根据权利要求1至3任一项所述的基于计算机控制的侦察车，其特征在于：所述车体上以可拆卸方式连接有控制盒，所述控制盒上对称设有两个机械臂，两个所述夹手分别设置在两个机械臂的末端；所述微处理器、数据传输器安装在控制盒中。

7.根据权利要求6所述的基于计算机控制的侦察车，其特征在于：所述机械臂包括依次铰接相连的第一臂段、第二臂段及第三臂段；所述第一臂段的头端通过转轴Ⅰ与控制盒转动连接，所述转轴Ⅰ与驱动电机Ⅰ相连并由驱动电机Ⅰ驱动旋转；所述第二臂段的头端通过转轴Ⅱ与第一臂段转动连接，所述转轴Ⅱ与驱动电机Ⅱ相连并由驱动电机Ⅱ驱动旋转，所述转轴Ⅱ平行于转轴Ⅰ设置；所述第三臂段的头端通过转轴Ⅲ与第二臂段转动连接，所述转轴Ⅲ与驱动电机Ⅲ相连并由驱动电机Ⅲ驱动旋转，所述转轴Ⅲ垂直于转轴Ⅱ设置；所述第三臂段通过转轴IV与夹手相连，所述转轴IV与固定在第三臂段上的驱动电机IV相连并由驱动电机IV驱动旋转，所述转轴IV同时垂直于转轴Ⅱ及转轴Ⅲ设置；所述驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ、驱动电机Ⅲ及驱动电机IV分别与微处理器相连。

8.根据权利要求7所述的基于计算机控制的侦察车，其特征在于：所述夹手包括固定台、槽块、固定板、夹爪及“Y”形驱动杆，所述固定台与驱动电机IV传动连接；所述固定板通过槽块与固定台相连；两个所述夹爪对称设置，每一夹爪均包括爪头、驱动摇杆及从动摇杆，所述驱动摇杆与从动摇杆平行设置，所述驱动摇杆与从动摇杆的一端与爪头铰接相连、另一端与固定板铰接相连；所述“Y”形驱动杆由一根纵杆及两根对称的分支杆组成，所述槽块上设有用于容置纵杆并供纵杆滑动的滑槽；所述驱动电机Ⅴ的输出端与纵杆传动连接并驱动纵杆沿滑槽滑动；所述纵杆从固定板穿出后与两分支杆相连，所述分支杆设有滑道，所述驱动摇杆的底面设有滑柱，所述滑柱设于滑道中，使得两所述驱动摇杆可分别在两分支杆的直线滑动过程中张开或靠拢；所述驱动电机Ⅴ与微处理器相连。