CN112758210A - 一种多功能四足机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能四足机器人，包括外置安全仓，外置安全仓下部设有电机安装架，电机安装架上安装有四根相同结构的机械腿，电机安装架一侧设有主控箱；电机安装架上部设有导航及视觉机构；外置安全仓内安装有内置担架。本发明与现有技术相比的优点在于：整体结构简单精巧，零部件选择、连接方式和整体工作原理合理，采用无人化救助的设计理念，通过多种人工智能技术相结合，达到智能救助伤员的目的，提高救援效率的同时也提高了救援安全性，降低了传统人力救援不便捷、费时费力、消耗大量物资的问题，适用性好，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及四足机器人，具体是指一种多功能四足机器人。
背景技术
目前全世界还没有自动化救援机器人，目前都是人力救助，这样在恶劣环境或者危险环境下，对救助者，比如消防员或者医疗兵，可能是个危险，容易造成更大伤亡。
因此，设计出一种多功能四足机器人势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的四足机器人因其结构功能设计上的不足，导致实际使用中救助救援效果不好，工作效率低且安全性不高，不满足目前需要。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种多功能四足机器人，包括外置安全仓，外置安全仓下部设有电机安装架，电机安装架上安装有四根相同结构的机械腿，电机安装架一侧设有主控箱；电机安装架上部设有导航及视觉机构；外置安全仓内安装有内置担架；外置安全仓通过两侧的滑盖转轴连接有一个安全仓滑盖，安全仓滑盖利用滑盖转轴与外置安全仓周边的滑道开合；导航及视觉机构包括设置的激光雷达监测***，作为整体的视觉功能实现载体；
电机安装架上安装有四个电机一，每个电机一对下面的结构进行旋并连接一个L型支架，电机一用于驱动机械腿进行Z轴方向旋转；L型支架上设有电机二，电机二用于驱动单个机械腿的髋关节旋转；电机二一侧设有电机三，电机三通过传送带驱动单个机械腿的膝关节旋转；机械腿下部一端连接有防滑底板，防滑底板上层采用圆钢片结构，下层设有橡胶底和地面接触；每个机械腿一侧均设有一个电动轮；
主控箱通过电源线分别连接机架上各供电接口，实现对整体的电源供应，主控箱内设有主电源、控制模块、供氧设备和远程遥控***用于整体的控制；主控箱内设有六个驱动电机，其中四个驱动电机通过电机钢丝绳与电动轮相连，实现对电动轮的驱动作用，剩余的两个电机中每个电机通过另外设置的电机钢丝绳与横向设置的两个电动轮相连，一个电机驱动两个电动轮4转向。
本发明与现有技术相比的优点在于：整体结构简单精巧，零部件选择、连接方式和整体工作原理合理，采用无人化救助的设计理念，通过多种人工智能技术相结合，达到智能救助伤员的目的，提高救援效率的同时也提高了救援安全性，降低了传统人力救援不便捷、费时费力、消耗大量物资的问题，适用性好，便于推广。
作为改进，外置安全仓下部通过四个阻尼减震器与电机安装架相连，达到缓冲的作用；阻尼减震器内设有缓震用的弹簧。
作为改进，防滑底板包括板体，板体上部设有两个交叉连接的自由度十字转轴，自由度十字转轴通过压紧弹簧连接板体，板体下部设有橡胶垫用于缓震。
作为改进，机械腿关节处用轴承连接，固定面通过螺丝固定；机械腿与防滑底板间的连接件模拟球关节，达到三个自由度。
附图说明
图1是一种多功能四足机器人的结构示意图。
图2是一种多功能四足机器人的内置担架的结构示意图。
图3是一种多功能四足机器人的机械腿的结构示意图。
图4是一种多功能四足机器人的防滑底板的结构示意图。
图5是实施例的结构示意图。
如图所示：1、外置安全仓，2、导航及视觉机构，3、机械腿，4、电动轮，5、防滑底板，6、主控箱，7、内置担架，8、阻尼减震器，9、电机安装架，10、自由度十字转轴，11、压紧弹簧，12、橡胶垫，13、安全仓滑盖，14、滑盖转轴，15、电机一，16、电机二，17、电机三。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种多功能四足机器人，包括外置安全仓1，所述外置安全仓1下部设有电机安装架9，电机安装架9上安装有四根相同结构的机械腿3，所述电机安装架9一侧设有主控箱6；所述电机安装架9上部设有导航及视觉机构2；所述外置安全仓1内安装有内置担架7；所述外置安全仓1通过两侧的滑盖转轴14连接有一个安全仓滑盖13，安全仓滑盖13利用所述滑盖转轴14与外置安全仓1周边的滑道开合；所述导航及视觉机构2包括设置的激光雷达监测***，作为整体的视觉功能实现载体；
所述电机安装架9上安装有四个电机一15，每个电机一15对下面的结构进行旋并连接一个L型支架，所述电机一15用于驱动机械腿3进行Z轴方向旋转；所述L型支架上设有电机二16，电机二16用于驱动单个所述机械腿3的髋关节旋转；所述电机二16一侧设有电机三17，电机三17通过传送带驱动单个所述机械腿3的膝关节旋转；所述机械腿3下部一端连接有防滑底板5，所述防滑底板5上层采用圆钢片结构，下层设有橡胶底和地面接触；每个所述机械腿3一侧均设有一个电动轮4；
所述主控箱6通过电源线分别连接机架上各供电接口，实现对整体的电源供应，主控箱6内设有主电源、控制模块、供氧设备和远程遥控***用于整体的控制；所述主控箱6内设有六个驱动电机，其中四个驱动电机通过电机钢丝绳与电动轮4相连，实现对电动轮4的驱动作用，剩余的两个电机中每个电机通过另外设置的电机钢丝绳与横向设置的两个电动轮4相连，一个电机驱动两个电动轮4转向。
所述外置安全仓1下部通过四个阻尼减震器8与电机安装架9相连，达到缓冲的作用；阻尼减震器8内设有缓震用的弹簧。
所述防滑底板5包括板体，板体上部设有两个交叉连接的自由度十字转轴10，自由度十字转轴10通过压紧弹簧11连接板体，板体下部设有橡胶垫12用于缓震。
所述机械腿3关节处用轴承连接，固定面通过螺丝固定；机械腿3与防滑底板5间的连接件模拟球关节，达到三个自由度。
本发明的工作原理：采用无人化救援的设计，上半部分是救生舱，具有消防救生舱功能，可隔热、防弹、供氧；下半部分是四足机器人，结合视觉处理、雷达技术、自动导航技术形成人工智能***，高效地救助伤员。在功能设计上，可以运送伤员和物资；采用仿生四足多维度运动，适用于多种复杂地形，还可以上楼梯；利用人工智能视觉判断环境；救生舱可隔热、防弹、供氧，避免伤员受到二次伤害。
在应用方面中：1军工方面，在崎岖的山地仍能平稳运作，运送物资和伤员，减少部队人员压力，增强机动性；2消防领域，能够代替消防员进入特殊环境,比如火灾现场，遥控救走被困人群，或者载一位消防员进入现场并救助被困人群离开；3民用领域，甚至可以作为一种交通代步工具。
本装置架构采用担架+防弹开合玻璃+弹簧阻尼***，可有效减少伤员二次伤害，减少崎岖地面冲击。防弹玻璃可以开合，方便伤员上下机器，并可以保证安全。
本装置包括两种运动模式：1战地的四足行走模式，在逃离战场时，启动曲腿模式，可以跨越深长沟壑，高鲁棒性行走，在脱离战场之后，启动直腿行走模式省电；2平地滚轮模式：在平地时，四足叠合收起，4个滚轮着地，快速人力推行。
机械腿结构中，三轴电机都安装在髋关节，提高重心，减轻腿重量，利于行走减少能耗膝盖同步带传动。防滑底板结构为2个自由度十字转轴+弹簧压紧+橡胶垫，橡胶垫可以使脚更好的贴合地面以及减少落地冲击。
伤员躺在救生舱中，设置好目的地，就可以直接将伤员安全地运送到目的地。
本装置具有远程遥控功能，能够控制机器人的多种工作模式，也能控制机器人的运动方向和速度；具有激光雷达视觉技术，还有导航***，能够自主前往目标地点。能够在复杂的地形下前行。在地形复杂的情况下，四足开始运动，能够稳健地跨过各种障碍，模仿动物的步伐前往目的地；在地形简单的情况下，收起四肢，采用电动轮来前进和转向。本装置能够去火灾现场救援伤员，可以进行远程操控，控制救援机器人进入危险场地，伤员进入安全仓后，远程遥控再出来，或者消防员身处安全仓中，遥控进入火场，将伤员放入安全仓后，一并离开，也可以在战区运送伤员远离战场；也可以在特殊环境下，运送物资。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种多功能四足机器人，包括外置安全仓(1)，其特征在于：所述外置安全仓(1)下部设有电机安装架(9)，电机安装架(9)上安装有四根相同结构的机械腿(3)，所述电机安装架(9)一侧设有主控箱(6)；所述电机安装架(9)上部设有导航及视觉机构(2)；所述外置安全仓(1)内安装有内置担架(7)；所述外置安全仓(1)通过两侧的滑盖转轴(14)连接有一个安全仓滑盖(13)，安全仓滑盖(13)利用所述滑盖转轴(14)与外置安全仓(1)周边的滑道开合；所述导航及视觉机构(2)包括设置的激光雷达监测***，作为整体的视觉功能实现载体；
所述电机安装架(9)上安装有四个电机一(15)，每个电机一(15)对下面的结构进行旋并连接一个L型支架，所述电机一(15)用于驱动机械腿(3)进行Z轴方向旋转；所述L型支架上设有电机二(16)，电机二(16)用于驱动单个所述机械腿(3)的髋关节旋转；所述电机二(16)一侧设有电机三(17)，电机三(17)通过传送带驱动单个所述机械腿(3)的膝关节旋转；所述机械腿(3)下部一端连接有防滑底板(5)，所述防滑底板(5)上层采用圆钢片结构，下层设有橡胶底和地面接触；每个所述机械腿(3)一侧均设有一个电动轮(4)；
所述主控箱(6)通过电源线分别连接机架上各供电接口，实现对整体的电源供应，主控箱(6)内设有主电源、控制模块、供氧设备和远程遥控***用于整体的控制；所述主控箱(6)内设有六个驱动电机，其中四个驱动电机通过电机钢丝绳与电动轮(4)相连，实现对电动轮(4)的驱动作用，剩余的两个电机中每个电机通过另外设置的电机钢丝绳与横向设置的两个电动轮(4)相连，一个电机驱动两个电动轮(4)转向。
2.根据权利要求1所述的一种多功能四足机器人，其特征在于：所述外置安全仓(1)下部通过四个阻尼减震器(8)与电机安装架(9)相连，达到缓冲的作用；阻尼减震器(8)内设有缓震用的弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种多功能四足机器人，其特征在于：所述防滑底板(5)包括板体，板体上部设有两个交叉连接的自由度十字转轴(10)，自由度十字转轴(10)通过压紧弹簧(11)连接板体，板体下部设有橡胶垫(12)用于缓震。
4.根据权利要求1所述的一种多功能四足机器人，其特征在于：所述机械腿(3)关节处用轴承连接，固定面通过螺丝固定；机械腿(3)与防滑底板(5)间的连接件模拟球关节，达到三个自由度。
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