一种主动减振式消防机器人底座装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种主动减振式消防机器人底座装置及控制方法，底座包括右行走机构、车体和左行走机构；行走机构包括驱动机构、张紧轮组件、导向轮、悬挂支撑组件和履带；车体包括控制组件、电池、测距传感器、车载陀螺仪和车速传感器；驱动机构包括驱动轮、传动杆、减速器和驱动电机，驱动电机将动力经传动杆传动到驱动轮上；张紧轮组件包括张紧轮、弹簧和支撑架；导向轮设置在履带的左上角；悬挂支撑组件包括叶片式减振器、减振器电机、承重轮连杆、承重轮、连杆、扭杆和扭杆支撑座，每组悬挂支撑组件是由控制系统分别控制的，通过控制减振器电机对叶片式减振器阻尼力进行主动控制，以外界控制力的方式抑制路面对车身产生的冲击和车身的倾斜。

【技术实现步骤摘要】
一种主动减振式消防机器人底座装置及控制方法
本专利技术涉及消防机器人领域，具体涉及一种主动减振式消防机器人底座装置及控制方法。
技术介绍
消防机器人作为特种机器人的一种，在由各种危险品引起的泄漏爆炸、火灾等灾害中发挥举足轻重的作用，可代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险环境进行探测、搜救和灭火，有效解决消防人员面临的人身安全，现场数据信息采集不足和传输不及时等问题。消防机器人普遍采用履带式底座，履带式底座与地面接触面积大，可以穿越不平地形和攀登障碍。中国专利文献CN106515885A公开了一种双履带减振底盘，由两个履带装置，锂电池组，驱动器，控制器，电机和减速机组成，利用独立式弹簧减振机构实现整车的平稳运行。中国专利文献CN10879066A公开了一种基于线性电机的主动悬挂结构，利用线性电机的活动端伸缩带动连接件的下部以连接件与车身的铰接点为中心旋转，连接件给支撑杆一个向下或者向上的力，从而能够主动地驱使车轮上下运动，调节车身的姿态，主动缓冲由不平路面传给车身的冲击力。现有技术的不足在于：被动式悬挂，其悬挂参数不能随路面状况，车辆运动状态发生改变，当路面条件较为复杂，无法满足较高的行驶平顺性和操作稳定性要求；基于弹簧的被动式悬挂，其使用寿命不长，需要经常更换；基于线性电机的主动悬挂，悬挂结构为整体式铰接件，加工难度大，不易于安装维修；基于线性电机的主动悬挂，杆状结构无法满足较大负载的履带式底座，使得消防机器人搭载的智能化设备受限。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种主动减振式消防机器人底座装置及控制方法，以解决传统机器人底座行驶不平顺，操作不稳定，无法承载较大的负载以及悬挂结构使用寿命不长，难加工，不易于安装维修的问题。本专利技术所采用的技术解决方案为：本专利技术的一种主动减振式消防机器人底座装置，包括右行走机构(1)、车体(2)和左行走机构(3)；所述右行走机构(1)和所述左行走机构(3)用于消防机器人的运转行进，所述车体(2)用于承载电气设备和探测灭火装置。所述右行走机构(1)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9)；所述左行走机构(3)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9)；所述车体(2)包括控制组件(201)、电池(202)、测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)和车速传感器(204)；所述测距传感器(6)设置在车体(2)上方，测距传感器可以是激光雷达，也可以是红外传感器或者超声波测距传感器，可实现水平方向(360°)，垂直方向(±70°)范围内路面信息探测，包含但不限定于路面凸起的高度，凹坑的深度及所述装置与所述路面凸起或所述路面凹坑的距离信息；所述车载陀螺仪(203)设置在车体(2)内部，用于探测所述装置的侧倾角信息；所述车速传感器(204)设置在车体(2)内部，用于探测所述装置的速度信息；所述控制组件(201)分为上层控制系统和下层控制系统，上层控制系统用于接收测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)和车速传感器(204)分别所探测的所述装置的路面信息、倾侧角信息与速递信息，并结合探测的数据信息进行数据计算，下层控制系统用于发送指令控制驱动电机(404)，减振器电机(806)，比例流量阀(811)的电磁铁。所述驱动机构(4)包括驱动轮(401)、传动杆(402)、减速器(403)和驱动电机(404)，驱动电机(404)和减速器(403)通过螺栓固定在车体(2)内部，驱动轮(401)通过轴承与传动杆(402)连接；驱动电机(404)经减速器(403)减速后将动力经传动杆(402)传动到驱动轮(401)上，驱动电机(404)，控制组件(201)，测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)和车速传感器(204)以及减振器电机(806)均由电池(202)进行供电；所述的张紧轮组件(5)包括张紧轮(501)、弹簧(502)和支撑架(503)，通过支撑架(503)固定在车体(2)的侧边，当履带(9)发生形变，在弹簧(502)作用下，张紧轮(501)可实现上下移动，始终保持履带(9)的张紧；所述的导向轮(6)设置在履带(9)的左上角，履带(9)的轮廓超出车体，确保履带式底座在行进过程中履带结构先接触障碍物，保护箱体不被撞击。所述的悬挂支撑组件(8)，所述装置两侧各设置有若干组，依据履带实际的长度和机器人底座的实际负载，所述的悬挂支撑组件(8)也可以设置为二，三，四，五组或者其他数量。每组所述悬挂支撑组件(8)包括叶片式减振器(805)、减振器电机(806)、承重轮连杆(804)、承重轮(803)、连杆(802)、扭杆(801)和扭杆支撑座(205)，其中，所述扭杆(801)的一端固定在扭杆支撑座(205)上，所述扭杆支撑座(205)通过螺栓固定在车体(2)内部，所述扭杆(801)的另一端与连杆(802)连接；所述承重轮连杆(804)的一端与承重轮(803)连接，所述承重轮连杆(804)的另一端与叶片减振器(805)的转动式叶片(809)连接；所述叶片式减振器(805)包括减振器底壳(807)、固定式叶片(808)、转动式叶片(809)，比例流量阀(811)和减振器外壳(812)，所述叶片式减振器(805)通过螺栓固定在车体(2)的侧边；所述转动式叶片(809)与减振器电机(806)轴连接，所述固定式叶片(808)上设有常通阻尼孔(810)，所述固定式叶片(808)和转动式叶片(809)将叶片式减振器(805)内部分成四个腔体，这四个腔体与减振器外壳(812)形成密闭空间，密闭空间内注有液压油，液压油通过所述常通阻尼孔(810)和比例流量阀(811)在四个腔体内来回流动，使四个腔体形成高低压油腔，产生阻尼力；所述比例流量阀(811)固定于转动式叶片(809)上，所述比例流量阀(811)包括电磁铁与流量阀，通过电磁铁驱动控制流量阀阀门的开合大小，实现阻尼力的实时调节。其中，所述控制组件(201)的上层控制系统结合路面信息，侧倾角信息和速度信息计算每组所述悬挂支撑组件(8)需要调整的姿态和叶片式减振器(805)的最优阻尼力，经过数据处理后得到所述减振器电机(806)需要转动的方向和角度及比例流量阀(811)的流量阀阀门开合大小；所述控制组件(201)对所述悬挂支撑组件(8)的姿态和叶片式减振器(805)的阻尼力进行主动控制的实现过程包括：步骤1：所述控制组件(201)的下层控制系统分别发送信号控制减振器电机(806)，驱动转动式叶片(809)顺时针或逆时针转动需要的角度，承重轮连杆(804)在转动式叶片(809)的作用下带动承重轮(803)发生向上或向下运动，实现所述悬挂支撑组件(8)的姿态调整；步骤2：所述控制组件(201)的下层控制系统分别发送信号调节八个比例流量阀(811)上的电磁铁驱动电流，控制比例流量阀(811)的流量阀阀门开合的大小，从而调节叶片式减振器(805)内部的节流特性，实现叶片式减振器(8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动减振式消防机器人底座装置，其特征在于：/n所述装置包括右行走机构(1)、车体(2)和左行走机构(3)；/n所述右行走机构(1)和所述左行走机构(3)用于消防机器人的运转行进；/n所述车体(2)用于承载电气设备和探测灭火装置；/n所述右行走机构(1)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9)；/n所述左行走机构(3)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9)；/n所述车体(2)包括控制组件(201)、电池(202)、测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)和车速传感器(204)；/n所述驱动机构(4)包括驱动轮(401)、传动杆(402)、减速器(403)和驱动电机(404)；/n所述驱动电机(404)和所述减速器(403)固定在车体(2)内部；/n所述驱动轮(401)通过轴承与所述传动杆(402)连接；/n所述驱动电机(404)经所述减速器(403)减速后将动力经所述传动杆(402)传动到所述驱动轮(401)上；/n所述驱动电机(404)、控制组件(201)、测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)与车速传感器(204)均由所述电池(202)供电；/n所述张紧轮组件(5)通过所述支撑架(503)固定在车体的侧边；/n所述导向轮(7)设置在所述履带(9)的左上角；/n所述测距传感器(6)设置在所述车体(2)上方，用于探测所述装置的路面信息，并将所述路面信息发送至所述控制组件(201)；/n所述车载陀螺仪(203)设置在所述车体(2)内部，用于探测所述装置的侧倾角信息，并将所述倾侧角信息发送至所述控制组件(201)；/n所述车速传感器(204)设置在所述车体(2)内部，用于探测所述装置的速度信息，并将所述速度信息发送至所述控制组件(201)；/n所述控制组件(201)分为上层控制系统和下层控制系统，所述上层控制系统用于结合所接收的所述装置的路面信息、倾侧角信息与速度信息进行数据计算并产生指令，所述下层控制系统用于发送指令主动控制所述驱动电机(404)与所述悬挂支撑组件(8)，以实现主动减振。/n...

【技术特征摘要】
1.一种主动减振式消防机器人底座装置，其特征在于：
所述装置包括右行走机构(1)、车体(2)和左行走机构(3)；
所述右行走机构(1)和所述左行走机构(3)用于消防机器人的运转行进；
所述车体(2)用于承载电气设备和探测灭火装置；
所述右行走机构(1)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9)；
所述左行走机构(3)包括驱动机构(4)、张紧轮组件(5)、导向轮(7)、悬挂支撑组件(8)和履带(9)；
所述车体(2)包括控制组件(201)、电池(202)、测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)和车速传感器(204)；
所述驱动机构(4)包括驱动轮(401)、传动杆(402)、减速器(403)和驱动电机(404)；
所述驱动电机(404)和所述减速器(403)固定在车体(2)内部；
所述驱动轮(401)通过轴承与所述传动杆(402)连接；
所述驱动电机(404)经所述减速器(403)减速后将动力经所述传动杆(402)传动到所述驱动轮(401)上；
所述驱动电机(404)、控制组件(201)、测距传感器(6)、车载陀螺仪(203)与车速传感器(204)均由所述电池(202)供电；
所述张紧轮组件(5)通过所述支撑架(503)固定在车体的侧边；
所述导向轮(7)设置在所述履带(9)的左上角；
所述测距传感器(6)设置在所述车体(2)上方，用于探测所述装置的路面信息，并将所述路面信息发送至所述控制组件(201)；
所述车载陀螺仪(203)设置在所述车体(2)内部，用于探测所述装置的侧倾角信息，并将所述倾侧角信息发送至所述控制组件(201)；
所述车速传感器(204)设置在所述车体(2)内部，用于探测所述装置的速度信息，并将所述速度信息发送至所述控制组件(201)；
所述控制组件(201)分为上层控制系统和下层控制系统，所述上层控制系统用于结合所接收的所述装置的路面信息、倾侧角信息与速度信息进行数据计算并产生指令，所述下层控制系统用于发送指令主动控制所述驱动电机(404)与所述悬挂支撑组件(8)，以实现主动减振。


2.根据权利要求1所述的一种主动减振式消防机器人底座装置，其特征在于：所述装置的所述左行走机构(3)和所述右行走机构(1)各设有若干组悬挂支撑组件(8)；
每组所述悬挂支撑组件(8)包括叶片式减振器(805)、减振器电机(806)、承重轮连杆(804)、承重轮(803)、连杆(802)、扭杆(801)和扭杆支撑座(205)；
所述扭杆(801)的一端固定在扭杆支撑座(205)上，所述扭杆支撑座固定在车体(2)内部，所述扭杆(801)的另一端与连杆(802)连接；
所述承重轮连杆(804)的一端与承重轮(803)连接，所述承重轮连杆(804)的另一端与叶片减振器(805)的转动式叶片(809)连接；
所述减振器电机(806)由所述电池(202)供电；
所述叶片式减振器(805)包括减振器底壳(807)、固定式叶片(808)、转动式叶片(809)，比例流量阀(811)和减振器外壳(812)，所述叶片式减振器固定在车体(2)的侧边；
所述转动式叶片(809)与减振器电机(806)轴连接，所述固定式叶片(808)上设有常通阻尼孔(810)，所述固定式叶片(808)和转动式叶片(809)将叶片式减振器(805)内部分成四个腔体，所述四个腔体与减振器外壳(812)形成密闭空间，密闭空间内注有液压油，液压油通过所述常通阻尼孔(810)和比例流量阀(811)在四个腔体内来回流动，使四个腔体形成高低压油腔，产生阻尼力；
所述比例流量阀(811)固定于转动式叶片(809)上，所述比例流量阀(811)包括电磁铁与流量阀，通过电磁铁驱动控制流量阀阀门的开合大小，实现阻尼力的实时调节；
所述控制组件(201)的下层控制系统用于发送指令主动控制所述悬挂支撑组件(8)中所述减振器电机(806)的转动方向和角度，进而主动控制所述悬挂支撑组件(8)的姿态，以实现主动减振；
所述控制组件(201)的下层控制系统用于发送指令主动控制所述悬挂支撑组件(8)中所述比例流量阀(811)的流量阀阀门的开合大小，进而主动控制所述叶片式减振器(805)的阻尼力，以实现主动减振。


3.根据权利要求2所述的一种主动减振式消防机器人底座装置，其特征在于：所述叶片式减振器(805)内部注有油液，所述油液为液压油。


4.根据权利要求2或3所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群京，李国丽，刘国华，许家紫，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34