一种自主式探雷机器人系统及探雷方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自主式探雷机器人系统及探雷方法，所述系统包括车体，所述车体上设有移动底盘系统2、机械臂探测系统3和喷涂系统4，移动底盘系统2分别与机械臂探测系统3和喷涂系统4相连；所述的移动底盘系统2包括移动平台系统5、动力系统6和控制系统7，机械臂探测系统3包括机械臂运动系统8和探测系统9，其中，动力系统6安装于移动平台系统5的后端，为整个装置提供动力源并做配重用；控制系统7分别连接动力系统6和探测系统9；探测系统9设于机械臂运动系统8的前端。本发明专利技术可以对雷区雷点进行智能、准确、高效、无损探测并标示，从而为后期排雷提供安全、可靠的保证；而且本发明专利技术的探雷机器人进行探雷标识，寿命较长。

An autonomous robot system and exploration method of landmine detection

The present invention discloses a kind of independent exploration robot system and exploration method, the system comprises a vehicle body, wherein the body is provided with a mobile chassis system 2, mechanical arm detection system 3 and spraying system 4, 2 mobile chassis systems respectively with the mechanical arm detection system 3 and 4 connected mobile spraying system; the chassis system 2 mobile platform 5, 6 and 7 power system control system, mechanical arm detection system 3 includes a mechanical arm motion system and detection system 8 9, among them, 6 power system installed on the mobile platform 5 is to provide power source for the entire device and do with reuse; control system is connected with the power system 6 and 7 respectively the 9 front detection system; detection system in 9 manipulator system 8. The invention can point, intelligent minefield thunder accurate and efficient, non-destructive detection and labeling, and mine provides a safe and reliable guarantee for the post; and mine detection robot of the invention of landmine detection identification, long service life.

【技术实现步骤摘要】
一种自主式探雷机器人系统及探雷方法
本专利技术涉及一种自主式探雷机器人系统及探雷方法，属于探雷

技术介绍
地雷是一种杀伤性较大的爆炸性武器，战争的参战方一般均会使用大量的地雷，以此来削减敌方的军事力量。但是由于地雷的滥布滥用，导致交战国大片土地荒芜，人民流离失所，严重影响了经济建设和人民的生活，因此探雷技术就成为这些交战国迫切需要的技术。申请号为201620688512.6的专利公开了一种适应多场地的自平衡探雷车，其可以在多种场地中，完成各种情况下的探雷工作，保障了相关人员探雷工作的安全程度。但是该方案仍然存在以下问题：其仅仅公开了如果发现危险立刻停止，并发出报警，并未说明在探测到地雷后如何进行处置，因而无法根据探雷情况实现快速拆雷。申请号为02100602.4的专利申请公开了一种地毯式快速探雷车，该方案在探测到地雷后直接引爆，对探雷车的破坏力非常大，直接导致探雷车的寿命大大缩减；另外，该探雷车的越障能力一般，导致使用范围受限。此外，上述方案还存在以下问题：1、成本较高；2、探测设备的控制方式不够灵活，且探测设备的探测面积大小完全取决于车体的移动速度大小，导致探雷车的探测范围受限，且探雷效率较低。另外，采用差分GPS系统可以获得机器人的经纬度坐标、海拔高度以及航向角，但是GPS存在以下问题：1、GPS系统数据的更新率不高，一般只能达到5hz，也就是200ms输出一次数据，但是机器人系统要求更高的数据更新率；2、当机器人进入某些区域，如隧道、高楼之间时，可能会暂时失去GPS信号，但还需要持续获取位姿。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种自主式探雷机器人系统及探雷方法，它可以有效解决现有技术中存在的问题，实现地雷的准确、高效、无损探测和标识，为后期排雷提供安全、可靠的保证。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种自主式探雷机器人系统，包括车体，所述车体上设有移动底盘系统、机械臂探测系统和喷涂系统，移动底盘系统分别与机械臂探测系统和喷涂系统相连；所述的移动底盘系统包括移动平台系统、动力系统和控制系统，机械臂探测系统包括机械臂运动系统和探测系统，其中，动力系统安装于移动平台系统的后端，为整个装置提供动力源并做配重用；控制系统分别连接动力系统、械臂运动系统和探测系统；探测系统设于机械臂运动系统的前端。优选的，所述的喷涂系统包括伸缩机构、摆臂机构和喷涂机构，伸缩机构和摆臂机构均与喷涂机构连接；所述的喷涂机构包括喷头，从而达到喷涂系统扇形区域喷涂的效果(喷头可达范围是扇形的)。更优选的，所述的伸缩机构包括：A电机、齿条和喷头臂，所述A电机上设有A齿轮，A齿轮与齿条连接，齿条与喷头臂连接，喷头臂连接喷头，不仅结构简单，成本低廉，而且可以灵活、准确的控制喷涂机构的伸出与收缩。更优选的，所述的摆臂机构包括：B电机和弧形齿条，所述B电机上设有B齿轮，B齿轮与弧形齿条连接，弧形齿条与喷头臂连接，不仅结构简单，成本低廉，而且可以灵活、准确的控制喷涂机构的摆动。更优选的，所述的喷涂机构还包括：空压机以及喷漆泵，所述的空压机与喷漆泵连接，喷漆泵与喷头连接，从而可以使用油漆作为涂料进行地雷的喷涂标示；相较于利用液体罐中的液体如钢笔墨水或利用涂料罐中的涂料粉末进行标示，本专利技术中采用油漆标示更明显，受外部环境影响更小，而且油漆不易进入土壤，保持时间较久。所述的喷漆泵可采用隔膜喷漆泵，从而可以实现在恶劣的环境中对地雷进行更好的喷涂标示，提高了喷涂效率，且使得喷涂的油漆保持的时间更长。进一步优选的，所述的喷涂机构还包括：二通电磁阀和/或三通电磁阀，所述的二通电磁阀分别与空压机和喷头连接，三通电磁阀分别与空压机和喷头连接，从而使得喷涂控制更加可靠、稳定，而且三通电磁阀可以接两个喷头，每次可以喷更大面积，提高了喷涂效率，进而提高了整个探雷机械装置的探雷效率。前述的自主式探雷机器人系统中，所述的机械臂运动系统采用金属机械臂与非金属臂的组合臂，所述的非金属臂的一端连接探测系统，另一端连接金属机械臂；所述的金属机械臂采用双关节机械臂、多关节机械臂或框架式机械臂，本专利技术中，所述的机械臂运动系统采用金属机械臂与非金属臂的组合臂，从而可以大大提高探测系统(如探地雷达)的探测精度，降低干扰；此外，所述的金属机械臂采用双关节机械臂、多关节机械臂，从而可以实现更灵活的控制探测设备，有效扩大探雷车的探测范围和探测面积，从而进一步提高了探雷效率；同时所述的金属机械臂采用框架式机械臂，不仅结构设计精巧简单可靠，而且成本较低；另外，当探测系统探测到地雷后，控制系统可以控制机械臂运动系统回收给喷涂机构让出空间，然后喷涂机构伸出并前后摆动，使喷头到达到地雷上方进行喷涂标示，从而可以有效缩小探雷装置的体积，并且实现更加灵活、高效、准确的控制喷涂系统进行喷涂标示；此外，所述的金属机械臂采用双关节机械臂、多关节机械臂或框架结构，从而可以起到较好的防尘效果，大大提高了探雷机械装置的寿命。本专利技术中，还包括设于移动底盘系统上的智能控制模块和定位导航模块，智能控制模块分别与定位导航模块和控制系统电连接，从而可以便于探雷机器人根据定位导航模块提供的信息更合理的进行路径规划。优选的，还包括远程控制系统及设于移动底盘系统上的远程通讯模块，所述的远程通讯模块分别与远程控制系统和智能控制模块连接，探雷机器人通过远程通讯模块与远程控制系统进行数传和图传通信，从而可以方便操作人员远距离实时观察探雷机器人的工作状态、检测数据，并且远距离对探雷机器人的路径规划、行驶速度、工作状态、避障等进行控制，探测到地雷后喷涂标示，从而可以实现更高效、高智能高精准高可靠性的为后期排雷提供安全、可靠保证。本专利技术中，所述的移动平台系统为多履带移动平台，从而使得本专利技术的探雷机械装置具有更好的越障能力，大大扩展了本专利技术的探雷机械装置的应用场合。优选的，所述的移动平台系统包括：分别设于两侧的第一主动轮，每侧设有两个，且每侧的两个第一主动轮通过履带连接；还包括与至少一个第一主动轮连接的第二主动轮，所述的第二主动轮通过履带与从动轮连接，从而使得移动平台系统具有更好的支撑性能并为整个装置提供更强的动力，使得本专利技术的探雷机械装置具有更好的越障能力。进一步优选的，所述的移动平台系统包括：分别设于两侧的第一主动轮，每侧设有两个，且每侧的两个第一主动轮通过履带连接；还包括四个与第一主动轮一一对应连接的第二主动轮(同轴连接)，所述的第二主动轮通过履带与从动轮连接，从而可以进一步提高探雷机器人的越障能力，使其适应更复杂多变的环境。前述的自主式探雷机器人系统中，还包括设于车体前后两端的避障模块，所述的避障模块与智能控制模块连接，从而实现探雷车在探雷过程中进行自动避障，进一步提高了探雷效率。优选的，所述的定位导航模块包括：里程计、惯导和GPS全球定位系统，所述的里程计、惯导和GPS全球定位系统分别与智能控制模块连接，里程计用于记录相对位移，和惯导、GPS全球定位系统一起实现室外高精度位置和姿态控制，从而可以获得准确的地理位置信息及周围环境信息，实现更准确、合理的路径规划以及更准确的获取地雷的位置，便于进行标识、排查。优选的，还包括：工业相机，所述的工业相机分别与远程通讯模块和智能控制模块连接，从而可以采集探雷机器人的周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自主式探雷机器人系统，其特征在于，包括车体，所述车体上设有移动底盘系统(2)、机械臂探测系统(3)和喷涂系统(4)，移动底盘系统(2)分别与机械臂探测系统(3)和喷涂系统(4)相连；所述的移动底盘系统(2)包括移动平台系统(5)、动力系统(6)和控制系统(7)，机械臂探测系统(3)包括机械臂运动系统(8)和探测系统(9)，其中，动力系统(6)安装于移动平台系统(5)的后端，为整个装置提供动力源并做配重用；控制系统(7)分别连接动力系统(6)、械臂运动系统(8)和探测系统(9)；探测系统(9)设于机械臂运动系统(8)的前端。

【技术特征摘要】
1.一种自主式探雷机器人系统，其特征在于，包括车体，所述车体上设有移动底盘系统(2)、机械臂探测系统(3)和喷涂系统(4)，移动底盘系统(2)分别与机械臂探测系统(3)和喷涂系统(4)相连；所述的移动底盘系统(2)包括移动平台系统(5)、动力系统(6)和控制系统(7)，机械臂探测系统(3)包括机械臂运动系统(8)和探测系统(9)，其中，动力系统(6)安装于移动平台系统(5)的后端，为整个装置提供动力源并做配重用；控制系统(7)分别连接动力系统(6)、械臂运动系统(8)和探测系统(9)；探测系统(9)设于机械臂运动系统(8)的前端。2.根据权利要求1所述的自主式探雷机器人系统，其特征在于，所述的喷涂系统(4)包括伸缩机构(10)、摆臂机构(11)和喷涂机构(12)，伸缩机构(10)和摆臂机构(11)均与喷涂机构(12)连接；所述的喷涂机构(12)包括喷头(14)。3.根据权利要求2所述的自主式探雷机器人系统，其特征在于，所述的伸缩机构(10)包括：A电机、齿条和喷头臂(24)，所述A电机上设有A齿轮，A齿轮与齿条连接，齿条与喷头臂(24)连接，喷头臂(24)连接喷头(14)。4.根据权利要求2所述的自主式探雷机器人系统，其特征在于，所述的摆臂机构(11)包括：B电机和弧形齿条，所述B电机上设有B齿轮，B齿轮与弧形齿条连接，弧形齿条与喷头臂连接。5.根据权利要求2所述的自主式探雷机器人系统，其特征在于，所述的喷涂机构(12)还包括：空压机(13)以及喷漆泵(15)，所述的空压机(13)与喷漆泵(15)连接，喷漆泵(15)与喷头(14)连接。6.根据权利要求1所述的自主式探雷机器人系统，其特征在于，所述的机械臂运动系统(8)采用金属机械臂与非金属臂的组合臂，所述的非金属臂的一端连接探测系统(9)，另一端连接金属机械臂；所述的金属机械臂采用双关节机械臂、多关节机械臂或框架式机械臂。7.利用权利要求1～6任一项所述系统进行探雷的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，控制车体移动至道面指定的位置；S2，计算待探测区域的关键点在世界直角坐标系中的坐标，并设定探测区域；S3，对待探测区域进行“Z”字形探测路径自主规划；S4，控制车体沿规划路径行进进行探雷；当机械臂探测系统(3)探测到地雷后，车体停下，中断探雷工作，记录地雷位置，并计算喷涂机构的运动轨迹；机械臂运动系统(8)收回，并控制喷涂系统(4)对地雷点进行喷涂标示；S5，对地雷点标示后，车体按照规划路径继续探测工作直至探测完整个待探测区域，或者对地雷点标示后，车体返回原点，待排雷后继续规划探测。8.根据权利要求7所述的探雷方法，其特征在于，步骤S2中所述的计算待探...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺骥，桂仲成，张宪文，王云飞，杨辉，马云峰，
申请(专利权)人：上海圭目机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31