一种六履带四摆臂救援机器人及其自主行走控制方法技术

本发明专利技术公开了一种六履带四摆臂救援机器人，包括机器人本体、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件，机器人本体包括下箱腔体、上箱腔体、传感器腔体、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体，三个齿轮腔体分别为前齿轮腔体、左后齿轮腔体和右后齿轮腔体，两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体和右支撑轮腔体；两个行走履带组件分别为左行走履带组件和右行走履带组件，四个摆臂履带组件分别为左前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件、右前摆臂履带组件和右后摆臂履带组件。本发明专利技术公开了一种六履带四摆臂救援机器人的自主行走控制方法。本发明专利技术结构紧凑，设计新颖合理，智能化程度高，工作稳定性和可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人
，具体涉及一种六履带四摆臂救援机器人及其自主行走控制方法。
技术介绍
我国是世界上灾害，事故发生最多的国家之一，如煤矿井下瓦斯爆炸、塌方事故，地面上的火灾、地震塌方，以及相似类型的人为事故，给人民生命财产安全造成极大的危害。在煤矿井下发生瓦斯爆炸、塌方等事故后或是其它灾难环境下，周围环境到严重破坏，受灾环境信息无法直接传送到救援指挥中心，救援人员无法从事救援行动，严重影响救援效率，救援人员承受巨大生命风险。那么迫切需要救援机器人在复杂环境下探索灾难环境信息，并把灾难环境信息传送给救援指挥中心。但同时，灾难环境十分复杂，救援机器人为无线通信方式进行环境探测，往往会受到环境干扰，导致机器人信号丢失，使救援机器人被困于灾难环境，这时需要机器人根据环境信息，进行自主控制，寻找信号源，并把灾难环境信息传送给救援指挥人员。但是，现有技术中，还缺乏结构紧凑、设计合理、工作可靠性高的能够实现这样的功能的救援机器人。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种六履带四摆臂救援机器人，其结构紧凑，设计新颖合理，智能化程度高，工作稳定性和可靠性高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：包括机器人本体、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件，所述机器人本体包括下箱腔体、上箱腔体、传感器腔体、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体，所述上箱腔体设置在下箱腔体的上部，所述传感器腔体设置在上箱腔体的上部前侧，三个所述齿轮腔体分别为前齿轮腔体、左后齿轮腔体和右后齿轮腔体，所述前齿轮腔体设置在下箱腔体的前侧，所述左后齿轮腔体设置在下箱腔体的后方左侧，所述右后齿轮腔体设置在下箱腔体的后方右侧，两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体和右支撑轮腔体，所述左支撑轮腔体设置在下箱腔体的左侧，所述右支撑轮腔体设置在下箱腔体的右侧；两个行走履带组件分别为设置在左支撑轮腔体上的左行走履带组件和设置在右支撑轮腔体上的右行走履带组件，四个摆臂履带组件分别为设置在左支撑轮腔体前侧的左前摆臂履带组件、设置在左支撑轮腔体后侧的左后摆臂履带组件、设置在右支撑轮腔体前侧的右前摆臂履带组件和设置在右支撑轮腔体后侧的右后摆臂履带组件；所述下箱腔体内设置有用于驱动左行走履带组件的左行走电机和用于驱动右行走履带组件的右行走电机；以及用于驱动左前摆臂履带组件的左前摆臂电机、用于驱动左后摆臂履带组件的左后摆臂电机、用于驱动右前摆臂履带组件的右前摆臂电机和用于驱动右后摆臂履带组件的右后摆臂电机；所述下箱腔体的外部前侧设置有用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器；所述上箱腔体内设置有控制计算机、电池、变压器、电机驱动器组和三维数字罗盘；所述电机驱动器组包括左行走电机驱动器、右行走电机驱动器、左前摆臂电机驱动器、右前摆臂电机驱动器、左后摆臂电机驱动器和右后摆臂电机驱动器，所述左行走电机驱动器、右行走电机驱动器、左前摆臂电机驱动器、右前摆臂电机驱动器、左后摆臂电机驱动器和右后摆臂电机驱动器均与控制计算机的输出端连接，所述左行走电机与左行走电机驱动器的输出端连接，所述右行走电机与右行走电机驱动器的输出端连接，所述左前摆臂电机与左前摆臂电机驱动器的输出端连接，所述右前摆臂电机与右前摆臂电机驱动器的输出端连接，所述左后摆臂电机与左后摆臂电机驱动器的输出端连接，所述右后摆臂电机与右后摆臂电机驱动器的输出端连接；所述超声波传感器与控制计算机的输入端连接；所述控制计算机上接有用于与远程监控计算机进行无线连接并通信的无线通信模块，所述无线通信模块上接有伸出上箱腔体外部的天线；所述传感器腔体内设置有环境信息传感器、双目视觉传感器、激光雷达传感器和照明灯；所述环境信息传感器的输出端、双目视觉传感器的输出端和激光雷达传感器的输出端均与控制计算机的输入端连接；所述前齿轮腔体内设置有用于将左前摆臂电机的动力传递给左前摆臂履带组件的左前摆臂齿轮传动组件、用于将右前摆臂电机的动力传递给右前摆臂履带组件的右前摆臂齿轮传动组件、用于将左行走电机的动力传递给左行走履带组件的左行走齿轮传动组件和用于将右行走电机的动力传递给右行走履带组件的右行走齿轮传动组件；所述左后齿轮腔体内设置有用于将左后摆臂电机的动力传递给左后摆臂履带组件的左后摆臂齿轮传动组件，所述右后齿轮腔体内设置有用于将右后摆臂电机的动力传递给右后摆臂履带组件的右后摆臂齿轮传动组件；所述左支撑轮腔体内设置有左减震支架和安装在左减震支架上的左减震支撑轮组件，所述左支撑轮腔体外部设置有用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器；所述右支撑轮腔体内设置有右减震支架和安装在右减震支架上的右减震支撑轮组件，所述右支撑轮腔体外部设置有用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器；所述左红外传感器和右红外传感器均与控制计算机的输入端连接。上述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述环境信息传感器包括温度传感器、氧气传感器、甲烷传感器和一氧化碳传感器。上述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左前摆臂履带组件、右前摆臂履带组件、左后摆臂履带组件和右后摆臂履带组件的结构相同且均包括摆臂轴、摆臂支架以及转动连接在摆臂支架前端的摆臂前轮和转动连接在摆臂支架后端的摆臂驱动轮，所述摆臂轴通过花键与摆臂支架连接，所述摆臂支架的中部转动连接有上下相对设置的摆臂上支撑轮和摆臂下支撑轮，所述摆臂前轮的直径小于摆臂驱动轮的直径，所述摆臂前轮、摆臂上支撑轮、摆臂驱动轮和摆臂下支撑轮上跨接有摆臂橡胶履带，所述摆臂轴上通过轴承转动连接有摆臂套筒轴，所述摆臂驱动轮固定连接在摆臂套筒轴上。上述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左前摆臂齿轮传动组件、右前摆臂齿轮传动组件、左后摆臂齿轮传动组件和右后摆臂齿轮传动组件的结构相同且均包括摆臂电机锥齿轮和与摆臂电机锥齿轮啮合的摆臂轴锥齿轮，所述摆臂电机锥齿轮固定连接在左前摆臂电机、右前摆臂电机、左后摆臂电机或右后摆臂电机的输出轴上，所述摆臂轴锥齿轮与摆臂轴固定连接。上述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左行走履带组件和右行走履带组件的结构相同且均包括主动行走轮和从动行走轮，以及跨接在所述主动行走轮和所述从动行走轮上的行走橡胶履带，所述右行走履带组件中的主动行走轮固定连接在右前摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上，所述右行走履带组件中的从动行走轮固定连接在右后摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上，所述左行走履带组件中的主动行走轮固定连接在左前摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上，所述左行走履带组件中的从动行走轮固定连接在左后摆臂履带组件中的摆臂套筒轴上。上述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左行走齿轮传动组件和右行走齿轮传动组件的结构相同且均包括行走电机锥齿轮和与行走电机锥齿轮啮合的行走轮锥齿轮，所述行走电机锥齿轮固定连接在左行走电机或右行走电机的输出轴上，所述行走轮锥齿轮与摆臂套筒轴固定连接。上述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左减震支撑轮组件包括三个左减震支撑轮组，每个所述左减震支撑轮组均包括与左减震支架固定连接的左减震轮固定板和与左减震轮固定板通过左减震轮旋转轴转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：包括机器人本体、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件，所述机器人本体包括下箱腔体(17)、上箱腔体(8)、传感器腔体(9)、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体，所述上箱腔体(8)设置在下箱腔体(17)的上部，所述传感器腔体(9)设置在上箱腔体(8)的上部前侧，三个所述齿轮腔体分别为前齿轮腔体(63)、左后齿轮腔体(64)和右后齿轮腔体(65)，所述前齿轮腔体(63)设置在下箱腔体(17)的前侧，所述左后齿轮腔体(64)设置在下箱腔体(17)的后方左侧，所述右后齿轮腔体(65)设置在下箱腔体(17)的后方右侧，两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体(2)和右支撑轮腔体(60)，所述左支撑轮腔体(2)设置在下箱腔体(17)的左侧，所述右支撑轮腔体(60)设置在下箱腔体(17)的右侧；两个行走履带组件分别为设置在左支撑轮腔体(2)上的左行走履带组件(4)和设置在右支撑轮腔体(60)上的右行走履带组件(7)，四个摆臂履带组件分别为设置在左支撑轮腔体(2)前侧的左前摆臂履带组件(1)、设置在左支撑轮腔体(2)后侧的左后摆臂履带组件(3)、设置在右支撑轮腔体(60)前侧的右前摆臂履带组件(10)和设置在右支撑轮腔体(60)后侧的右后摆臂履带组件(6)；所述下箱腔体(17)内设置有用于驱动左行走履带组件(4)的左行走电机(18)和用于驱动右行走履带组件(7)的右行走电机(41)；以及用于驱动左前摆臂履带组件(1)的左前摆臂电机(19)、用于驱动左后摆臂履带组件(3)的左后摆臂电机(58)、用于驱动右前摆臂履带组件(10)的右前摆臂电机(56)和用于驱动右后摆臂履带组件(6)的右后摆臂电机(57)；所述下箱腔体(17)的外部前侧设置有用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器(59)；所述上箱腔体(8)内设置有控制计算机(23)、电池(21)、变压器(24)、电机驱动器组(22)和三维数字罗盘(20)；所述电机驱动器组(22)包括左行走电机驱动器(22‑2)、右行走电机驱动器(22‑1)、左前摆臂电机驱动器(22‑5)、右前摆臂电机驱动器(22‑3)、左后摆臂电机驱动器(22‑6)和右后摆臂电机驱动器(22‑4)，所述左行走电机驱动器(22‑2)、右行走电机驱动器(22‑1)、左前摆臂电机驱动器(22‑5)、右前摆臂电机驱动器(22‑3)、左后摆臂电机驱动器(22‑6)和右后摆臂电机驱动器(22‑4)均与控制计算机(23)的输出端连接，所述左行走电机(18)与左行走电机驱动器(22‑2)的输出端连接，所述右行走电机(41)与右行走电机驱动器(22‑1)的输出端连接，所述左前摆臂电机(19)与左前摆臂电机驱动器(22‑5)的输出端连接，所述右前摆臂电机(56)与右前摆臂电机驱动器(22‑3)的输出端连接，所述左后摆臂电机(58)与左后摆臂电机驱动器(22‑6)的输出端连接，所述右后摆臂电机(57)与右后摆臂电机驱动器(22‑4)的输出端连接；所述超声波传感器(59)与控制计算机(23)的输入端连接；所述控制计算机(23)上接有用于与远程监控计算机(25)进行无线连接并通信的无线通信模块(26)，所述无线通信模块(26)上接有伸出上箱腔体(8)外部的天线(5)；所述传感器腔体(9)内设置有环境信息传感器(27)、双目视觉传感器(28)、激光雷达传感器(29)和照明灯(30)；所述环境信息传感器(27)的输出端、双目视觉传感器(28)的输出端和激光雷达传感器(29)的输出端均与控制计算机(23)的输入端连接；所述前齿轮腔体(63)内设置有用于将左前摆臂电机(19)的动力传递给左前摆臂履带组件(1)的左前摆臂齿轮传动组件、用于将右前摆臂电机(56)的动力传递给右前摆臂履带组件(10)的右前摆臂齿轮传动组件、用于将左行走电机(18)的动力传递给左行走履带组件(4)的左行走齿轮传动组件和用于将右行走电机(41)的动力传递给右行走履带组件(7)的右行走齿轮传动组件；所述左后齿轮腔体(64)内设置有用于将左后摆臂电机(58)的动力传递给左后摆臂履带组件(3)的左后摆臂齿轮传动组件，所述右后齿轮腔体(65)内设置有用于将右后摆臂电机(58)的动力传递给右后摆臂履带组件(3)的右后摆臂齿轮传动组件；所述左支撑轮腔体(2)内设置有左减震支架(49)和安装在左减震支架(49)上的左减震支撑轮组件，所述左支撑轮腔体外部设置有用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器(62)；所述右支撑轮腔体(60)内设置有右减震支架(42)和安装在右减震支架(42)上的右减震支撑轮组件，所述右支撑轮腔体(60)外部设置有用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器(61)；所述左红外传感器(62)和右红外传感器(61)均与控制计算机...

【技术特征摘要】
1.一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：包括机器人本体、两个行走履带组件和四个摆臂履带组件，所述机器人本体包括下箱腔体(17)、上箱腔体(8)、传感器腔体(9)、三个齿轮腔体和两个支撑轮腔体，所述上箱腔体(8)设置在下箱腔体(17)的上部，所述传感器腔体(9)设置在上箱腔体(8)的上部前侧，三个所述齿轮腔体分别为前齿轮腔体(63)、左后齿轮腔体(64)和右后齿轮腔体(65)，所述前齿轮腔体(63)设置在下箱腔体(17)的前侧，所述左后齿轮腔体(64)设置在下箱腔体(17)的后方左侧，所述右后齿轮腔体(65)设置在下箱腔体(17)的后方右侧，两个所述支撑轮腔体分别为左支撑轮腔体(2)和右支撑轮腔体(60)，所述左支撑轮腔体(2)设置在下箱腔体(17)的左侧，所述右支撑轮腔体(60)设置在下箱腔体(17)的右侧；两个行走履带组件分别为设置在左支撑轮腔体(2)上的左行走履带组件(4)和设置在右支撑轮腔体(60)上的右行走履带组件(7)，四个摆臂履带组件分别为设置在左支撑轮腔体(2)前侧的左前摆臂履带组件(1)、设置在左支撑轮腔体(2)后侧的左后摆臂履带组件(3)、设置在右支撑轮腔体(60)前侧的右前摆臂履带组件(10)和设置在右支撑轮腔体(60)后侧的右后摆臂履带组件(6)；所述下箱腔体(17)内设置有用于驱动左行走履带组件(4)的左行走电机(18)和用于驱动右行走履带组件(7)的右行走电机(41)；以及用于驱动左前摆臂履带组件(1)的左前摆臂电机(19)、用于驱动左后摆臂履带组件(3)的左后摆臂电机(58)、用于驱动右前摆臂履带组件(10)的右前摆臂电机(56)和用于驱动右后摆臂履带组件(6)的右后摆臂电机(57)；所述下箱腔体(17)的外部前侧设置有用于对救援机器人前方的障碍物进行检测的超声波传感器(59)；所述上箱腔体(8)内设置有控制计算机(23)、电池(21)、变压器(24)、电机驱动器组(22)和三维数字罗盘(20)；所述电机驱动器组(22)包括左行走电机驱动器(22-2)、右行走电机驱动器(22-1)、左前摆臂电机驱动器(22-5)、右前摆臂电机驱动器(22-3)、左后摆臂电机驱动器(22-6)和右后摆臂电机驱动器(22-4)，所述左行走电机驱动器(22-2)、右行走电机驱动器(22-1)、左前摆臂电机驱动器(22-5)、右前摆臂电机驱动器(22-3)、左后摆臂电机驱动器(22-6)和右后摆臂电机驱动器(22-4)均与控制计算机(23)的输出端连接，所述左行走电机(18)与左行走电机驱动器(22-2)的输出端连接，所述右行走电机(41)与右行走电机驱动器(22-1)的输出端连接，所述左前摆臂电机(19)与左前摆臂电机驱动器(22-5)的输出端连接，所述右前摆臂电机(56)与右前摆臂电机驱动器(22-3)的输出端连接，所述左后摆臂电机(58)与左后摆臂电机驱动器(22-6)的输出端连接，所述右后摆臂电机(57)与右后摆臂电机驱动器(22-4)的输出端连接；所述超声波传感器(59)与控制计算机(23)的输入端连接；所述控制计算机(23)上接有用于与远程监控计算机(25)进行无线连接并通信的无线通信模块(26)，所述无线通信模块(26)上接有伸出上箱腔体(8)外部的天线(5)；所述传感器腔体(9)内设置有环境信息传感器(27)、双目视觉传感器(28)、激光雷达传感器(29)和照明灯(30)；所述环境信息传感器(27)的输出端、双目视觉传感器(28)的输出端和激光雷达传感器(29)的输出端均与控制计算机(23)的输入端连接；所述前齿轮腔体(63)内设置有用于将左前摆臂电机(19)的动力传递给左前摆臂履带组件(1)的左前摆臂齿轮传动组件、用于将右前摆臂电机(56)的动力传递给右前摆臂履带组件(10)的右前摆臂齿轮传动组件、用于将左行走电机(18)的动力传递给左行走履带组件(4)的左行走齿轮传动组件和用于将右行走电机(41)的动力传递给右行走履带组件(7)的右行走齿轮传动组件；所述左后齿轮腔体(64)内设置有用于将左后摆臂电机(58)的动力传递给左后摆臂履带组件(3)的左后摆臂齿轮传动组件，所述右后齿轮腔体(65)内设置有用于将右后摆臂电机(58)的动力传递给右后摆臂履带组件(3)的右后摆臂齿轮传动组件；所述左支撑轮腔体(2)内设置有左减震支架(49)和安装在左减震支架(49)上的左减震支撑轮组件，所述左支撑轮腔体外部设置有用于对救援机器人左侧的障碍物进行检测的左红外传感器(62)；所述右支撑轮腔体(60)内设置有右减震支架(42)和安装在右减震支架(42)上的右减震支撑轮组件，所述右支撑轮腔体(60)外部设置有用于对救援机器人右侧的障碍物进行检测的右红外传感器(61)；所述左红外传感器(62)和右红外传感器(61)均与控制计算机(23)的输入端连接。2.按照权利要求1所述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述环境信息传感器(27)包括温度传感器(27-1)、氧气传感器(27-2)、甲烷传感器(27-3)和一氧化碳传感器(27-4)。3.按照权利要求1所述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左前摆臂履带组件(1)、右前摆臂履带组件(10)、左后摆臂履带组件(3)和右后摆臂履带组件(6)的结构相同且均包括摆臂轴(31)、摆臂支架(32)以及转动连接在摆臂支架(32)前端的摆臂前轮(33)和转动连接在摆臂支架(32)后端的摆臂驱动轮(34)，所述摆臂轴(31)通过花键与摆臂支架(32)连接，所述摆臂支架(32)的中部转动连接有上下相对设置的摆臂上支撑轮(35)和摆臂下支撑轮(36)，所述摆臂前轮(33)的直径小于摆臂驱动轮(34)的直径，所述摆臂前轮(33)、摆臂上支撑轮(35)、摆臂驱动轮(34)和摆臂下支撑轮(36)上跨接有摆臂橡胶履带(37)，所述摆臂轴(31)上通过轴承(38)转动连接有摆臂套筒轴(39)，所述摆臂驱动轮(34)固定连接在摆臂套筒轴(39)上。4.按照权利要求3所述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左前摆臂齿轮传动组件、右前摆臂齿轮传动组件、左后摆臂齿轮传动组件和右后摆臂齿轮传动组件的结构相同且均包括摆臂电机锥齿轮(11)和与摆臂电机锥齿轮(11)啮合的摆臂轴锥齿轮(12)，所述摆臂电机锥齿轮(11)固定连接在左前摆臂电机(19)、右前摆臂电机(56)、左后摆臂电机(58)或右后摆臂电机(57)的输出轴上，所述摆臂轴锥齿轮(12)与摆臂轴(31)固定连接。5.按照权利要求3所述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左行走履带组件(4)和右行走履带组件(7)的结构相同且均包括主动行走轮(14)和从动行走轮(16)，以及跨接在所述主动行走轮(14)和所述从动行走轮(16)上的行走橡胶履带(40)，所述右行走履带组件(7)中的主动行走轮(14)固定连接在右前摆臂履带组件(10)中的摆臂套筒轴(39)上，所述右行走履带组件(7)中的从动行走轮(16)固定连接在右后摆臂履带组件(6)中的摆臂套筒轴(39)上，所述左行走履带组件(4)中的主动行走轮(14)固定连接在左前摆臂履带组件(1)中的摆臂套筒轴(39)上，所述左行走履带组件(4)中的从动行走轮(16)固定连接在左后摆臂履带组件(3)中的摆臂套筒轴(39)上。6.按照权利要求5所述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于：所述左行走齿轮传动组件和右行走齿轮传动组件的结构相同且均包括行走电机锥齿轮(13)和与行走电机锥齿轮(13)啮合的行走轮锥齿轮(15)，所述行走电机锥齿轮(13)固定连接在左行走电机(18)或右行走电机(41)的输出轴上，所述行走轮锥齿轮(15)与摆臂套筒轴(39)固定连接。7.按照权利要求1所述的一种六履带四摆臂救援机器人，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宏伟，王川伟，马琨，薛旭升，尚万峰，夏晶，刘鹏，王岩，杨林，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61