一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，包括机器人本体、摄像头、传导板、压电作动器、压电薄膜传感器、第一控制器和直流电源；所述摄像头固定于所述机器人本体顶部；所述传导板固定于所述摄像头顶部；所述压电作动器固定于所述传导板顶部左侧；所述压电薄膜传感器固定于所述传导板顶部右侧；所述第一控制器固定于机器人本体外壁，与所述压电作动器和压电薄膜传感器相连；所述直流电源与所述第一控制器相连，为所述第一控制器、压电作动器和压电薄膜传感器提供电能。本发明专利技术设计合理，实用性强，通过对摄像头输出与外部振动相反的位移，抑制救援机器人本体晃动导致的摄像头抖动，特别适用于恶劣天气或地下复杂环境救援作业。

A rescue robot with damping and severe shaking

The invention discloses a rescue robot with vibration damping and preventing violent shaking, which comprises a robot body, a camera, a conducting plate, a piezoelectric actuator, a piezoelectric film sensor, a first controller and a DC power supply; the camera is fixed on the top of the robot body; and the conducting plate is fixed on the top of the camera. The piezoelectric actuator is fixed on the left side of the top of the conduction plate, the piezoelectric film sensor is fixed on the right side of the top of the conduction plate, the first controller is fixed on the outer wall of the robot body, and is connected with the piezoelectric actuator and the piezoelectric film sensor, and the direct current power supply is connected with the first controller for all. The first controller, the piezoelectric actuator and the piezoelectric thin film sensor are used to provide electrical energy. The invention has reasonable design and strong practicability. The camera jitter caused by the sloshing of the rescue robot body can be restrained by outputting the displacement opposite to the external vibration of the camera, and is especially suitable for rescue operations in bad weather or underground complex environment.

【技术实现步骤摘要】
一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人
本专利技术涉及救援机器人领域，尤其涉及一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人。
技术介绍
救援机器人，为救援而采取先进科学技术研制的机器人，如地震救援机器人，它是一种专门用于大地震后在地下商场的废墟中寻找幸存者执行救援任务的机器人。救援机器人一般配备了彩色摄像机，热成像仪和通讯系统，基于图像、红外信号等定位生命信号，通过通讯系统将现场情况反馈给救援中心或救援人员。救援机器人机动性强、反应速度快，以及可适应各种恶劣环境，大大降低了搜救工作的难度，并显著提高了救援工作的效率和成功率。考虑到救援现场实际地理或空间情况复杂，救援机器人在行进的过程中，复杂的道路条件容易导致机器人本地的摄像头剧烈抖动，进而导致摄像头拍摄和采集的画面不清晰，影响搜救效果。而现有的救援机器人是通过软件算法优化摄像头抖动画面，适用场景较少，且对振动较大的场景优化效果作用有限。因此，本领域的技术人员致力于开发一种具有减振、防止摄像头剧烈抖动的具有减振防止剧烈晃动的救援机器人。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何合理的设计，使得救援机器人能够尽可能减少机器人本体晃动导致摄像头的剧烈抖动。为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，包括机器人本体、摄像头、传导板、压电作动器、压电薄膜传感器、第一控制器和直流电源；所述摄像头固定于所述机器人本体顶部；所述传导板固定于所述摄像头顶部；所述压电作动器固定于所述传导板顶部左侧；所述压电薄膜传感器固定于所述传导板顶部右侧；所述第一控制器固定于所述机器人本体外壁，与所述压电作动器和所述压电薄膜传感器相连；所述直流电源与所述第一控制器相连，为所述第一控制器、所述压电作动器和所述压电薄膜传感器提供电能。进一步地，所述压电作动器的位移范围为0～190μm。进一步地，所述压电薄膜传感器包括硬质衬底，软质衬底和压电薄膜层；所述软质衬底位于所述硬质衬底顶部，所述压电薄膜层位于所述软质衬底顶部，且所述压电薄膜层的顶部右端前后两侧均设置有接线头。进一步地，所述压电薄膜层为压电陶瓷薄膜层。进一步地，压电薄膜传感器的灵敏度为20～40V/mm，。进一步地，所述传导板为不锈钢金属板。进一步地，所述第一控制器被配置为接收所述压电薄膜传感器传来的振动量-电信号，进行滤波、放大和闭环处理，基于处理结果，输出控制电压给所述压电作动器。进一步地，所述压电作动器为压电陶瓷促动器，所述控制电压为0～120V的脉冲电压。进一步地，还包括外置控制终端、第二控制器和第二电源；所述外置控制器被配置为接收并显示所述摄像头返回的图像；所述第二控制器固定于所述机器人本体，被配置为接收所述外置控制器控制指令，控制所述机器人本体行进方向和速度，控制所述摄像头视角，并返回所述摄像头图像给所述外置控制器；所述第二电源固定于所述机器人本体，为所述机器人本体及所述摄像头提供能量。进一步地，其特征在于，所述外置控制终端被配置为通过光纤或无线方式与所述第二控制器通讯。和现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)通过压电薄膜传感器、压电作动器和第一控制器组成防抖动系统，自动抑制救援机器人本体晃动导致的摄像头抖动，显著提高了摄像头拍摄和采集的画面清晰度；(2)压电薄膜传感器将振动量转化为电压，灵敏度高，压电作动器控制简便，响应速度快，大大提高了防抖动的控制精度；(3)还设置了第二控制器、第二电源与外置控制终端，独立控制救援机器人本体的行进和摄像头的视角，避免对防抖动系统干扰，并降低了对第一控制器的处理能力要求。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人示意图；图2是本专利技术的另一个较佳实施例的压电薄膜传感器的结构示意图；图3是本专利技术的另一个较佳实施例的具有减振防止剧烈晃动的救援机器人示意图。其中，1-机器人本体，2-摄像头，3-传导板，4-压电作动器，5-压电薄膜传感器，6-第一控制器，7-第二控制器，8-外置控制终端，9-旋转悬臂梁，51-硬质衬底，52-软质衬底，53-压电薄膜层，54-输出引脚。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。实施例一图1所示是本专利技术一个较佳实施例的具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，包括机器人本体1、摄像头2、传导板3、压电作动器4、压电薄膜传感器5、第一控制器6和直流电源；摄像头2固定于机器人本体1的顶部；传导板3固定于摄像头2的顶部；压电作动器4固定于传导板3顶部左侧；压电薄膜传感器5固定于传导板3的顶部右侧；第一控制器6固定于机器人本体1外壁，与压电作动器4和压电薄膜传感器5相连；直流电源置于机器人本体1内部，与第一控制器6相连，为第一控制器6、压电作动器4和压电薄膜传感器5提供电能。本实施例中，救援机器人在越障过程中，机器人本体1的振动导致摄像头2抖动，摄像头2抖动瞬间将对传导板3施加一个力矩，导致传导板3振动，传导板3进而对压电薄膜传感器5施加一个力矩。此时，压电薄膜传感器5受力产生形变，并将形变产生的机械位移转换为电信号。第一控制器6采集压电薄膜传感器5发送的电信号，并对该信号进行计算分析和处理后，向压电作动器4输入控制信号。压电作动器4接收到控制信号，将产生振动响应，对传导板3施加一个反向力矩，传导板3进而对摄像头2施加反向力矩，与机器人本体1振动导致摄像头2振动相抵消，消除摄像头2的抖动。为保证传导板3较好的力矩传输特性和适应复杂救援现场环境，优选地，传导板3选用不锈钢金属板。压电薄膜传感器5将振动量按比例转换成电信号的过程中，由于频率特性较宽，所以环境噪声和救援现场其他扰动也会导致压电薄膜传感器5输出微弱电压。考虑到这些噪声和扰动基本不会摄像头2的抖动，优选地，第一控制器6接收到的电薄膜传感器5的输出电压信号，先进行带通滤波，且带通频段为0.1～15Hz。摄像头防抖动减震处理持续于整个救援过程，且压电薄膜传感器5检测的振动位移与压电作动器4输出的反位移基本成线性关系。为提高第一控制器6的处理速度，第一控制器6根基于压电薄膜传感器5输出压电作动器4的控制信号。优选地，第一控制器6优先调用内置的离线数据库；数据库范围之外的压电薄膜传感器5输入的电信号，第一控制器6通过模糊控制算法提高输出压电作动器4控制信号的处理速度。实施例二图2所示是本专利技术的另一个较佳实施例的压电薄膜传感器的结构示意图。本实施例中，压电薄膜传感器5包括硬质衬底51、软质衬底52和压电薄膜层53。软质衬底52采用热压技术平铺于硬质衬底51的上表面，压电薄膜层53采用热压技术平铺于软质衬底52的上表面，压电薄膜层53的顶部右端焊接两个输出引脚54。考虑到防抖控制对压电线性特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，其特征在于，包括机器人本体、摄像头、传导板、压电作动器、压电薄膜传感器、第一控制器和直流电源；所述摄像头固定于所述机器人本体顶部；所述传导板固定于所述摄像头顶部；所述压电作动器固定于所述传导板顶部左侧；所述压电薄膜传感器固定于所述传导板顶部右侧；所述第一控制器固定于所述机器人本体外壁，与所述压电作动器和所述压电薄膜传感器相连；所述直流电源与所述第一控制器相连，为所述第一控制器、所述压电作动器和所述压电薄膜传感器提供电能。

【技术特征摘要】
1.一种具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，其特征在于，包括机器人本体、摄像头、传导板、压电作动器、压电薄膜传感器、第一控制器和直流电源；所述摄像头固定于所述机器人本体顶部；所述传导板固定于所述摄像头顶部；所述压电作动器固定于所述传导板顶部左侧；所述压电薄膜传感器固定于所述传导板顶部右侧；所述第一控制器固定于所述机器人本体外壁，与所述压电作动器和所述压电薄膜传感器相连；所述直流电源与所述第一控制器相连，为所述第一控制器、所述压电作动器和所述压电薄膜传感器提供电能。2.如权利要求1所述的具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，其特征在于，所述压电作动器的位移范围为0～190μm。3.如权利要求1所述的具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，其特征在于，所述压电薄膜传感器包括硬质衬底，软质衬底和压电薄膜层；所述软质衬底位于所述硬质衬底顶部，所述压电薄膜层位于所述软质衬底顶部，且所述压电薄膜层的顶部右端前后两侧均设置有接线头。4.如权利要求3所述的具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，其特征在于，所述压电薄膜层为压电陶瓷薄膜层。5.如权利要求1所述的具有减振防止剧烈晃动的救援机器人，其特征在于，压电薄膜传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，高志强，沈景凤，何俊，李森林，田顺，孔强强，元绍东，王叶馨，陈家丽，王磊，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31