具有偵查及醫(yī)療救護(hù)功能的機(jī)器人的制作方法

本發(fā)明涉及一種可移動的偵查救援機(jī)器人，可代替人類在危險環(huán)境下，對險情展開偵查，對傷員展開初步醫(yī)療救助等工作。

背景技術(shù)：

近年來英美法德等國家軍隊先后裝備了若干用于偵檢、排險等領(lǐng)域的移動機(jī)器人系統(tǒng)，最具有代表性和裝備最多的當(dāng)首推packbot510系列偵察機(jī)器人，此外美軍部隊還廣泛裝備了一種體積稍大的talonbo偵察機(jī)器人，上裝機(jī)械臂、攝像頭、手爪等機(jī)構(gòu)，可對前方陣地進(jìn)行偵察及危險品處置。美軍醫(yī)學(xué)研究與物資戰(zhàn)略計劃局(usamrmc)也研制了一種jaus機(jī)器人，配裝核化生偵檢系統(tǒng)，并將核化生偵檢傳感器裝載于jaus機(jī)器人的機(jī)械臂上。法國eca機(jī)器人公司研發(fā)的cameleon型化學(xué)、生物、放射性、核及爆炸物處理無人地面探測車輛，通過集成不同的任務(wù)模塊，可同時或分別開展反簡易爆炸裝置、化生探測、掃除地雷及標(biāo)記污染地域等任務(wù)。

醫(yī)療救護(hù)機(jī)器人技術(shù)是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、機(jī)械力學(xué)、材料學(xué)、計算機(jī)圖形學(xué)、計算機(jī)視覺、數(shù)學(xué)分析、機(jī)器人等諸多學(xué)科為一體的新型交叉研究領(lǐng)域，具有重要的研究價值，在軍用和民用上有著廣泛的應(yīng)用前景，是目前機(jī)器人領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。醫(yī)療機(jī)器人主要用于傷病員的救援和轉(zhuǎn)運(yùn)等，此類機(jī)器人通過遠(yuǎn)程遙控制導(dǎo)，從而確保穿越復(fù)雜地形，將傷員及時運(yùn)送到后方醫(yī)院，它的出現(xiàn)，將顯著降低戰(zhàn)地醫(yī)護(hù)人員的傷亡概率。除了戰(zhàn)地救護(hù)外，這種機(jī)器人還能用于很多場合，特別是在發(fā)生地震、核生化襲擊或有害物質(zhì)泄露的危險環(huán)境中，醫(yī)療救護(hù)機(jī)器人都可以憑借非凡的載重能力與韌性一展拳腳。

我國由于機(jī)器人的研究起步較晚等原因，在移動偵察機(jī)器人的設(shè)計、制造以及應(yīng)用等方面同發(fā)達(dá)國家仍有一定的差距，代表國內(nèi)機(jī)器人研究水平的當(dāng)屬哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人所、上海交通大學(xué)機(jī)器人所和中國科學(xué)院沈陽自動化研究所的機(jī)器人學(xué)國家重點(diǎn)實驗室，哈工大研制了一款“反恐機(jī)器人”，結(jié)構(gòu)原理與美軍的pacbot系列機(jī)器人十分接近，但外形體積稍大，沈陽自動化所也研制了一款“反恐防爆機(jī)器人”，在行走機(jī)構(gòu)的沒計上采用一種變體輪的方式，與哈工大研制的“反恐機(jī)器人”略有不同。這兩種機(jī)器人均可用于放射性物質(zhì)處理、生化危機(jī)處置、爆炸物處理等，在人員遙控下能實現(xiàn)復(fù)雜地形環(huán)境下的排險作業(yè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的偵查及救援機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)和機(jī)械臂機(jī)動性和靈活性較差，尚無法有效執(zhí)行偵查、救援等所需的必要動作，以及價格昂貴、系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性差、維護(hù)困難等缺點(diǎn)，提出了一種全新的，具有強(qiáng)大越障能力和靈活機(jī)械臂的偵查及醫(yī)療救護(hù)機(jī)器人。本發(fā)明通過全新的底盤設(shè)計，結(jié)合巧妙的連桿式機(jī)械臂，將醫(yī)療救護(hù)機(jī)器人的實用性大大提高，使機(jī)器人可以通過遠(yuǎn)程遙控制導(dǎo)，確保其能穿越復(fù)雜地形到達(dá)事故現(xiàn)場，實現(xiàn)偵查現(xiàn)場環(huán)境，為傷員投遞藥品，拖運(yùn)傷員等功能。本發(fā)明是用于環(huán)境偵查及傷員救護(hù)的裝置，由移動底座和機(jī)械臂組成。具有偵查及醫(yī)療救護(hù)功能的機(jī)器人移動底座為非承載式車體結(jié)構(gòu)，采用履帶式行走機(jī)構(gòu)，機(jī)械臂由兩節(jié)管體組成，第一節(jié)管體的首端通過云臺與移動底座連接， 第一節(jié)管體中段部位安裝有后視攝像頭，第一節(jié)管體的末端與第二節(jié)管體的首端鉸接，第二節(jié)管體的首端安裝有云臺及前視攝像頭，兩節(jié)管體鉸接處設(shè)置有一抓鉤，可抓取或釋放安放在移動底座后方的藥箱，第二節(jié)管體的末端安裝有云臺及主攝像頭。本發(fā)明設(shè)計簡單，可靠性高，功能完備，性能優(yōu)異，其移動底座能通過草地、雪地、泥地、沙漠、沙石地等復(fù)雜地形，主攝像頭安裝于機(jī)械臂末端，可以跟隨機(jī)械臂升降、旋轉(zhuǎn)、俯仰等，并在機(jī)械臂末端云臺的驅(qū)動下以任意角度觀察現(xiàn)場情況，機(jī)械臂兩節(jié)管體鉸接處設(shè)置的抓鉤可以抓取車體后方搭載的藥箱，投遞給傷員進(jìn)行初步自救。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體軸側(cè)圖。

圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的分解示意圖。

圖3是移動底座100整體結(jié)構(gòu)分解示意圖。

圖4是右履帶輪機(jī)構(gòu)104-1和左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是車體框架103軸側(cè)圖。

圖6是車體框架103結(jié)構(gòu)分解示意圖。

圖7是上層車體框架103-1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是下層車體框架103-2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是下層車體框架前端103-2-1結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是下層車體框架后端103-2-2結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11機(jī)械臂與移動底座連接云臺結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12機(jī)械臂第一節(jié)管體與第二節(jié)管體連接示意圖。

圖13機(jī)械臂第二節(jié)管體末端與主攝像頭連接示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明主要零部件：

100.移動底座101.機(jī)械臂102.藥箱

103.車體框架104-1.右履帶輪機(jī)構(gòu)104-2.左履帶輪機(jī)構(gòu)

103-1.上層車體框架103-2.下層車體框架103-2-1.下層車體框架前端

103-2-2.下層車體框架后端1.履帶4.驅(qū)動輪

36.左側(cè)履帶輪驅(qū)動電機(jī)37.右側(cè)履帶輪驅(qū)動電機(jī)

具體實施方式一：如圖1和圖2所示，所述具有偵查及醫(yī)療救護(hù)功能的機(jī)器人，包括移動底座100、機(jī)械臂101、藥箱102，所述機(jī)械臂101上的云臺固接于移動底座100的前部，所述藥箱102放置于移動底座100的后部。

具體實施方式二：如圖3、圖4和圖10所示，所述移動底座100包括車體框架103、右履帶輪機(jī)構(gòu)104-1和左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2，所述車體框架103的第一橫梁22的一端與右履帶輪機(jī)構(gòu)104-1的內(nèi)支撐桿2和外支撐桿3固接，所述車體框架103的第二橫梁34的一端與右 履帶輪機(jī)構(gòu)104-1的內(nèi)支撐桿2和外支撐桿3固接，將右履帶輪機(jī)構(gòu)104-1安裝固定在車體框架103右側(cè)，所述車體框架103的第一橫梁22的另一端與左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2的內(nèi)支撐桿2和外支撐桿3固接，所述車體框架103的第二橫梁34的另一端與左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2的內(nèi)支撐桿2和外支撐桿3固接，將左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2安裝固定在車體框架103左側(cè)。所述右履帶輪機(jī)構(gòu)104-1和左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2由履帶1、內(nèi)支撐桿2、外支撐桿3、驅(qū)動輪4、第一從動輪5、第二從動輪6、驅(qū)動軸7、第一輪軸8、第二輪軸9組成，所述驅(qū)動軸7固接于驅(qū)動輪4的軸心位置，所述驅(qū)動軸7兩端分別套入軸承10-1和軸承10-2，所述軸承10-1基座固定在內(nèi)支撐桿2后段，所述軸承10-2基座固定在外支撐桿3后段，所述第一輪軸8安裝在第一從動輪5軸心位置，所述第一輪軸8兩端分別套入軸承10-3和軸承10-4，所述軸承10-3基座固定在內(nèi)支撐桿2中段，所述軸承10-4基座固定在外支撐桿3中段，所述第二輪軸9安裝在第二從動輪6軸心位置，所述第二輪軸9兩端分別套入軸承10-5和軸承10-6，所述軸承10-5基座固定在內(nèi)支撐桿2前段，所述軸承10-6基座固定在外支撐桿3前段，所述履帶1將驅(qū)動輪4、第一從動輪5和第二從動輪6包圍，使其均與履帶1內(nèi)表面接觸，所述右履帶輪機(jī)構(gòu)104-1的驅(qū)動軸7與右輪萬向節(jié)45輸出端固接，所述左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2的驅(qū)動軸7與左輪萬向節(jié)44輸出端固接。

具體實施方式三：如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10所示，所述車體框架103包括設(shè)備箱11、車體上層結(jié)構(gòu)103-1、車體下層結(jié)構(gòu)103-2，車體上層結(jié)構(gòu)103-1的鋁板18兩端分別與車體下層結(jié)構(gòu)103-2的第一鋁板38、第二鋁板39后端固接，車體上層結(jié)構(gòu)103-1的短橫梁16兩端分別與車體下層結(jié)構(gòu)103-2的第一立柱25、第二立柱23上端固接。所述車體上層結(jié)構(gòu)103-1由面板12，第一縱梁13，第二縱梁14，短橫梁15、16，鋁板18、部件17、21，加固件19、20組成，所述面板12兩邊分別固接于第一縱梁13、第二縱梁14上部。所述第一縱梁13前端通過直角連接件與短橫梁15、16垂直固接，所述第二縱梁14前端通過直角連接件與短橫梁15、16垂直固接，所述第一縱梁13后端、部件17、鋁板18一端依次疊加固接，加固件19一端固接鋁板18，另一端固接第一縱梁13后端，所述第二縱梁14后端、部件21、鋁板18另一端依次疊加固接，加固件20一端固接鋁板18，另一端固接第二縱梁14后端。所述車體下層結(jié)構(gòu)103-2包括前端框架103-2-1和后端框架103-2-2，所述后端框架103-2-2的第一鋁板38、第二鋁板39分別固接于前端框架103-2-1的上橫梁31下部。

所述前端框架103-2-1由第一立柱25、第二立柱23、第一橫梁22、第二橫梁34、前加強(qiáng)部件24、右加強(qiáng)部件26、左加強(qiáng)部件27、右支撐架28、左支撐架29、后加強(qiáng)部件35、第三立柱30、第四立柱33、上橫梁31、支撐件32、底板21組成，所述第一橫梁22固接在底板21中部，所述第一立柱25、第二立柱23下端分別固接于第一橫梁22同一側(cè)面，所述前加強(qiáng)部件24一端固接于第一立柱25上端，另一端固接于第二立柱23下端，所述右加強(qiáng)部件26、左加強(qiáng)部件27一端分別固接于第一橫梁22同一側(cè)面，所述右加強(qiáng)部件26另一端固接于第三立柱30上端，所述左加強(qiáng)部件27另一端固接于第四立柱33上端，所述右支撐架28底端固接于第三立柱30上端，所述左支撐架29底端固接于第四立柱33上端，所述第三立柱30、第四立柱33下端分別垂直固接于第二橫梁34上部，所述上橫梁31兩端分別垂直固接于第三立柱30、第四立柱33中間部位，所述支撐件32、后加強(qiáng)部件35兩端分別垂直固接于上橫梁31、第二橫梁34中間部位，所述第二橫梁34下部與底板21后端固接。

所述后端框架103-2-2由第一鋁板38、第二鋁板39、后橫梁40、第一支撐柱41、第二 支撐柱42、電機(jī)支架43、右輪萬向節(jié)45、左輪萬向節(jié)44、右輪電機(jī)37、左輪電機(jī)36組成，所述第一鋁板38、第二鋁板39后端固接于后橫梁40兩端的上部，所述后橫梁40中部側(cè)面固接第一支撐柱41、第二支撐柱42上端，所述第一支撐柱41和第二支撐柱42下端之間固接電機(jī)支架43一端，所述右輪電機(jī)37底座固接于第二鋁板39前端下部，所述右輪電機(jī)37前部固接于電機(jī)支架43圓弧缺口處，所述右輪電機(jī)37轉(zhuǎn)動軸與右輪萬向節(jié)45一端固接，所述右輪萬向節(jié)45的另一端固接右履帶輪機(jī)構(gòu)104-1的驅(qū)動軸7一端，所述左輪電機(jī)36底座固接于第一鋁板38前端下部，所述左輪電機(jī)36前部固接于電機(jī)支架43圓弧缺口處，所述左輪電機(jī)36轉(zhuǎn)動軸與左輪萬向節(jié)44一端固接，所述左輪刀向節(jié)44的另一端固接左履帶輪機(jī)構(gòu)104-2的驅(qū)動軸7一端。

具體實施方式四：如圖2、圖11、圖12和圖13所示，所述機(jī)械臂101包括第一節(jié)管體45、第二節(jié)管體57，所述第一節(jié)管體45中間部位安裝有后視攝像頭63，所述第一節(jié)管體45首端兩側(cè)分別與第一舵盤56-1、第二舵盤56-2固接，所述第一舵盤56-1軸心位置固接第一驅(qū)動器55-1的轉(zhuǎn)動軸，所述第二舵盤56-2軸心位置固接第二驅(qū)動器55-2的轉(zhuǎn)動軸，所述第一驅(qū)動器55-1通過輔助部件46、47、48固定于基座49一端，所述第二驅(qū)動器55-2固定于基座49另一端，所述基座49下部固接增強(qiáng)件50，所述增強(qiáng)件50中心位置固接軸51，所述軸51穿過第一軸承52、固定片53、第二軸承54，與第三驅(qū)動器55-3的轉(zhuǎn)動軸固接，所述第三驅(qū)動器55-3與固定片53固接，所述第一軸承52固定在固定片53上，所述固定片53固定在短橫梁15、16上。動作實施過程：第一驅(qū)動器55-1和第二驅(qū)動器55-2的驅(qū)動軸同步同向轉(zhuǎn)動，驅(qū)動第一節(jié)管體45繞第一驅(qū)動器55-1和第二驅(qū)動器55-2的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，固定片53和第三驅(qū)動器55-3固定在車體框架103前端，與第三驅(qū)動器55-3轉(zhuǎn)動軸固接的機(jī)械臂101，由第三驅(qū)動器55-3驅(qū)動繞其轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)。

所述第一節(jié)管體45末端兩側(cè)分別與第一平板部件59、第二平板部件69固接，所述第一平板部件59與第二平板部件69平行，所述第四驅(qū)動器55-4固定在第一平板部件59上，其轉(zhuǎn)動軸與第一平板部件59垂直，所述第四驅(qū)動器55-4的轉(zhuǎn)動軸固接第三舵盤56-3于軸心位置，所述第三舵盤56-3固接第三平板部件60，其軸心垂直于第三平板部件60，所述第二節(jié)管體57首端兩側(cè)分別與第三平板部件60、第四平板部件68固接，所述第三平板部件60與第四平板部件68平行，所述前視攝像頭平臺64固定在第三平板部件60、第四平板部件68上，所述抓鉤驅(qū)動器58固定在第一平板部件59上，其轉(zhuǎn)動軸與第一平板部件59垂直，所述抓鉤驅(qū)動器58的轉(zhuǎn)動軸與聯(lián)動軸61固接，二者軸心重合，所述兩個“g”型抓鉤62分別安裝在聯(lián)動軸61兩端并與其固接，所述兩個抓鉤62初始位置一致。動作實施過程：與第四驅(qū)動器554轉(zhuǎn)動軸固接的第二節(jié)管體57，由第四驅(qū)動器55-4驅(qū)動繞其轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，抓鉤驅(qū)動器58轉(zhuǎn)動軸驅(qū)動聯(lián)動軸61轉(zhuǎn)動，從而帶動聯(lián)動軸61上的兩個抓鉤62轉(zhuǎn)動，改變其位置形態(tài)達(dá)到抓取或釋放藥箱102的功能。

所述第二節(jié)管體57末端兩側(cè)分別與第五平板部件66、第六平板部件67固接，所述第五平板部件66與第六平板部件67平行，所述云臺65有兩個舵盤a、b，所述舵盤a、舵盤b軸心相互垂直，所述舵盤a固接第五平板部件66，其軸心垂直于第五平板部件66，所述舵盤b固接主攝像頭70，其軸心與主攝像頭70鏡頭軸心垂直。動作實施過程：云臺65的舵盤a轉(zhuǎn)動，驅(qū)動云臺繞舵盤a的軸心轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)主攝像頭70俯仰運(yùn)動，云臺65的舵盤b轉(zhuǎn)動，驅(qū)動主攝像頭70繞舵盤b的軸心轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)主攝像頭70左右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。