CN203158114U - 基于蓝牙控制的智能越障机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于蓝牙控制的智能越障机器人，包括越障机器人本体、控制装置，控制装置包括单片机控制系统、直流伺服电机、蓝牙控制装置、摄像头和环境监测装置，控制装置安装在越障机器人本体上，单片机控制系统与直流伺服电机、蓝牙控制装置、摄像头和环境监测装置连接，越障机器人本体包括两个越障机构、一个车身和两个行走机构，两个行走机构分别安装在车身的两侧，两个越障机构分别安装在车身的前、后两端。它具有实现山地越障，沙地越障，台阶越障，蓝牙控制，环境监测等基本功能。能够及时准确掌握实时路况和周围环境信息，具有极高的实用性，解决了救援者无法及时了解被困人员信息的难题，并且成本低廉，操作简单，高效实用优点。

Description

基于蓝牙控制的智能越障机器人

技术领域

本实用新型涉及一种基于蓝牙控制的智能越障机器人。

背景技术

21世纪科学技术突飞猛进，从自动化工厂的装配工作到深海作业乃至核工业的故障处理、太空探索、操作任务等都迫切需要机器人进入角色。随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用，机器人技术由室内走向室外，由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。人们越来越需要机器人在野外环境下进行工作。由于野外环境地形复杂，因此，对机器人的越障能力提出了很高的要求。在上述形势下，移动机器人尤其是崎岖地形作业的移动机器人相关技术研究越来越受到重视。本实用新型是一种高机动性被动式越障机器人。机器人前部采用双曲柄越障机构带动前导向轮作为前部导向机构，机器人的两侧采用平行四边形高架连杆越障机构带动前后侧驱动轮作为侧部驱动机构，机器人的后部采用支撑杆带动后支撑轮作为后部支撑机构。车身前部双曲柄机构可以给前导向轮提供垂直方向上更为广阔的运动范围，并具有蓄能和减震的作用。车身侧面高架连杆平行四边形机构可以保证侧面前后两车轮与地面始终保持良好接触，机器人在攀越小型障碍时，各轮可以分别攀越，从而保证了整个机构平稳越障。此时机器人的车身倾斜度仅为普通车型的一半。同时，该机器人可以通过无线蓝牙进行控制，使其操作性更强。其除了越障功能外，也具有避障功能，当机器人接近墙壁等不可逾越的障碍物时，可以自动转弯，避免碰撞。另外车体装有可360度自由旋转摄像头，可实时传输画面，还配有照明灯，方便黑暗情况下摄像头的使用，同时安装红外测温装置、湿度检测装置等，可实时监测周围环境温度、湿度等所需的各种环境参数。

目前主要的越障方式有：轮式，腿式，履带式以及复合方式。其中轮式的效率最高，但适应能力最差；而腿式的适应能力最强，但效率最差；履带式有良好的爬坡性能和一定的越障能力，但效率比较低，灵活机动性差。采用轮式移动方式保证小车运动灵活机动。机动性越障机器人运动控制要求能适应野外复杂、多变的地形环境,灵活、准确地绕过不可攀越障碍。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于蓝牙控制的智能越障机器人，它具有实现山地越障，沙地越障，台阶越障，蓝牙控制，环境监测等基本功能。能够及时准确掌握实时路况和周围环境信息，具有极高的实用性，有效地解决了救援者无法及时了解被困人员信息的难题，并且成本低廉，操作简单，高效实用优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于蓝牙控制的智能越障机器人，包括越障机器人本体，所述越障机器人本体包括两个越障机构、一个车身和两个行走机构，所述两个行走机构分别安装在车身的两侧，所述两个越障机构分别安装在车身的前、后两端，所述车身上安装控制装置。

所述控制装置包括单片机控制系统、直流伺服电机、蓝牙控制装置、摄像头和环境监测装置，所述控制装置安装在越障机器人本体上，所述单片机控制系统与直流伺服电机、蓝牙控制装置、摄像头和环境监测装置连接。

所述每个行走机构包括四根支撑杆、两个电机和两个轮胎，所述四个支撑杆为第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆，第一支撑杆与第二支撑杆平行，第三支撑杆与第四支撑杆间隔平行，所述第三支撑杆与第四支撑杆的两端分别活动安装在第一支撑杆和第二支撑杆上，所述两个轮胎分别安装在第一支撑杆和第二支撑杆的端部，所述每个轮胎的中间轴安装电机，所述第三支撑杆和第四支撑杆的中间部分均活动铆接在车身侧面前端。

安装在车身的前端的第一越障机构，包括四根支撑杆，所述四根支撑杆包括第五支撑杆、第六支撑杆、第七支撑杆和第八支撑杆，所述第五、第六支撑杆的一端连接在车身处，所述第五、第六支撑杆的另外一端间隔连接在第七支撑杆上，所述第七支撑杆下面连接第八支撑杆，所述第八支撑杆上连接轮胎，轮胎的中间轴安装电机。

安装在车身的后端的第二越障机构，包括框架，所述框架与第九支撑杆连接，所述第九支撑杆与第十支撑杆连接，所述第十支撑杆与轮胎连接，所述轮胎中间轴安装电机；所述框架上表面为长方形面，所述框架的下表面为4根支撑杆连接成的长方形框，所述上表面与下表面之间通过四根支撑杆连接。工作时，框架主要起支撑作用，并且在后轮电机的推动下为车身提供前进的动力。

所述车身为十二根角铝构成的长方体杆架。

所述环境监测装置包括红外温度检测装置和湿度监测装置。

本实用新型的越障原理：

本越障机器人采用多关节式越障机构。越障机器人属于后轮驱动，每个轮子分别由一台直流伺服电机带动，通过差速来实现转向功能。车体前部的导向车轮是主动轮，通过多关节前叉连接在车体的前轮轴上，车体两侧各有一副平行四边形机构，平行四边形机构上部为可活动关节，作为平行转向架，遇到障碍物或凹坑时起调节车轮方位并保持其稳定运转的作用，车体每一侧的两个车轮保证越障车适应不同的地面状况并具有良好的通过性和防倾翻性。平行四边形中部的摆杆通过键与车体的两侧轮轴固连。后轮通过支架与车体固连，没有活动关节。在遇到突变障碍的情况下，前轮在电机的驱动下接触障碍并上抬，带动前叉关节活动，保证车身平稳，前轮先越过障碍，再带动侧轮和后轮运动，以协助车体的越障。越障车在遇到凹槽时，前轮支架收缩，平行四边形机构绕轮轴旋转，侧轮下压，从而六轮均与凹面接触，保证车身平稳。

工作时，若遇到像台阶这样的障碍物，前叉架能够发挥它杆件灵活转动的特性，前轮在电机的驱动下接触障碍并上抬，带动前叉关节活动，保证车身平稳，前轮先越过障碍，再带动侧轮和后轮运动，以协助车体的越障。

本实用新型的有益效果：

1每个轮子均由电机单独控制，这样通过控制不同轮子的转速就可以实现灵活转弯。救援人员就可以及时了解被困人员的信息，大大节约人力、物力、财力，大大提高救援效率，减少不必要的人员伤害。

2该机器人装备有蓝牙控制装置，可以通过基于Android手机的控制界面对机器人进行控制，实现了对机器人的远程控制，同时，利用蓝牙控制还很好地克服了红外控制的诸多不足之处，使其在工作时能更好地完成任务。

3本机器人装有360度全方位摄像头，摄像头底座安装在一个舵机上，通过单片机对舵机的控制可以实现摄像头的360度转动，以此来实现机器人对自身所处环境的图像实时传输，使使用者能第一时间观察到摄像头所拍摄到的画面，该功能在对未知环境的探索中发挥着不可替代的重要作用。另外，摄像头旁还配有照明灯，方便该机器人在夜间也能正常发挥作用。

4本机器人主要应用于未知环境的探索，故还有一个主要功能是对周围环境的监测，我们在其上安装了红外温度检测装置，湿度检测装置等，机器人在工作时能将环境参数实时显示，操作者能很好的掌握机器人所处环境情况。

5该越障车有六个轮子，左右各两个，通过平行四边形结构实现联动，前后各一个，主要起引导和支撑作用。每个轮子均通过特定机构与车身相连，增加了机构自由度，从而实现灵活跨越各种障碍的功能。通过独立控制各个电机转速，实现越障和转弯功能。通过舵机控制旋转的摄像头，实现360度大范围图像检测。配有照明灯，使摄像头在夜晚也能正常工作，安装红外测温装置，湿度检测装置，对周围环境进行实时检测。利用蓝牙通讯，通过基于Android手机的控制界面实现对机器人的实时远程控制。

6本实用新型大大提高了机器人综合越障性能，在垂直方向上的越障高度至少可以达到车轮直径的1.5倍。同时具备对所处环境的监测功能，因此该机器人可以期望在今后的星球探测尤其是月球探测、反恐防暴和地震救灾等场合得到广泛应用。

7本实用新型成功研制出高机动性越障机器人，单纯从机械机构的角度极大地提高了机器人的越障效率。高机动性越障机器人是一种具有突出越障能力的高性能野外越障机器人。越障功能主要是依靠机器人自身所具有的优越越障结构来实现。实验样机具有良好的越障性能，对各种典型的非结构地形都具有良好的适应能力。在进行的实地越野实验中运行平稳，效果良好。只要能绕开机器人越障能力之外的障碍，机器人就能在野外环境顺利行进。

附图说明

图1本实用新型的整体示意图；

图2为本实用新型的控制装置示意图；

图3为车身与后越障机构的示意图；

图4为前越障机构的示意图；

图5为行走机构的示意图；

图6为行走机构行走示意图；

其中，1、控制装置，2、直流伺服电机，3、环境监测装置，4、单片机控制系统，5、蓝牙控制装置，6、摄像头，7、车身，8、第一支撑杆，9、第二支撑杆，10、第三支撑杆，11、第四支撑杆，12、第五支撑杆，13、第六支撑杆，14、第七支撑杆，15、第八支撑杆，16、框架，17、第九支撑杆，18、第十支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-6所示，基于蓝牙控制的智能越障机器人，包括越障机器人本体、控制装置1，所述控制装置1包括单片机控制系统4、直流伺服电机2、蓝牙控制装置5、摄像头6和环境监测装置3，所述控制装置1安装在越障机器人本体上，所述单片机控制系统4与直流伺服电机2、蓝牙控制装置5、摄像头6和环境监测装置3连接。

所述越障机器人本体包括两个越障机构、一个车身7和两个行走机构，所述两个行走机构分别安装在车身7的两侧，所述两个越障机构分别安装在车身7的前、后两端。

所述每个行走机构包括四根支撑杆、两个电机和两个轮胎，所述四个支撑杆为第一支撑杆8、第二支撑杆9、第三支撑杆10和第四支撑杆11，第一支撑杆8与第二支撑杆9平行，第三支撑杆10与第四支撑杆11间隔平行，所述第三支撑杆10与第四支撑杆11的两端分别活动安装在第一支撑杆8和第二支撑杆9上，所述两个轮胎分别安装在第一支撑杆8和第二支撑杆9的端部，所述每个轮胎的中间轴安装电机，所述第三支撑杆10和第四支撑杆11的中间部分均活动铆接在车身7侧面前端。

安装在车身7的前端的第一越障机构，包括四根支撑杆，所述四根支撑杆包括第五支撑杆12、第六支撑杆13、第七支撑杆14和第八支撑杆15，所述第五支撑杆12、第六支撑杆13的一端连接在车身7处，所述第五支撑杆12、第六支撑杆13的另外一端间隔连接在第七支撑杆14上，所述第七支撑杆14下面连接第八支撑杆15，所述第八支撑杆15上连接轮胎，轮胎的中间轴安装电机。

安装在车身7的后端的第二越障机构，包括框架16，所述框架16与第九支撑杆17连接，所述第九支撑杆17与第十支撑杆18连接，所述第十支撑杆18与轮胎连接，所述轮胎中间轴安装电机；所述框架上表面为长方形面，所述框架16的下表面为四根支撑杆连接成的长方形框，所述上表面与下表面之间通过四根支撑杆连接。工作时，框架16主要起支撑作用，并且在后轮电机的推动下为车身7提供前进的动力。

所述车身7为十二根角铝构成的长方体杆架。

所述环境监测装置3包括红外温度检测装置和湿度监测装置。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (7)

1.基于蓝牙控制的智能越障机器人，其特征是，包括越障机器人本体，所述越障机器人本体包括两个越障机构、一个车身和两个行走机构，所述两个行走机构分别安装在车身的两侧，所述两个越障机构分别安装在车身的前、后两端，所述车身上安装控制装置。

2.如权利要求1所述的基于蓝牙控制的智能越障机器人，其特征是，所述控制装置包括单片机控制系统、直流伺服电机、蓝牙控制装置、摄像头和环境监测装置，所述控制装置安装在越障机器人本体上，所述单片机控制系统与直流伺服电机、蓝牙控制装置、摄像头和环境监测装置连接。

3.如权利要求1所述的基于蓝牙控制的智能越障机器人，其特征是，所述每个行走机构包括四根支撑杆、两个电机和两个轮胎，所述四个支撑杆为第一支撑杆、第二支撑杆、第三支撑杆和第四支撑杆，第一支撑杆与第二支撑杆平行，第三支撑杆与第四支撑杆间隔平行，所述第三支撑杆与第四支撑杆的两端分别活动安装在第一支撑杆和第二支撑杆上，所述两个轮胎分别安装在第一支撑杆和第二支撑杆的端部，所述每个轮胎的中间轴安装电机，所述第三支撑杆和第四支撑杆的中间部分均活动铆接在车身侧面前端。

4.如权利要求1所述的基于蓝牙控制的智能越障机器人，其特征是，安装在车身的前端的第一越障机构，包括四根支撑杆，所述四根支撑杆包括第五支撑杆、第六支撑杆、第七支撑杆和第八支撑杆，所述第五、第六支撑杆的一端连接在车身处，所述第五、第六支撑杆的另外一端间隔连接在第七支撑杆上，所述第七支撑杆下面连接第八支撑杆，所述第八支撑杆上连接轮胎，轮胎的中间轴安装电机。

5.如权利要求1所述的基于蓝牙控制的智能越障机器人，其特征是，安装在车身的后端的第二越障机构，包括框架，所述框架与第九支撑杆连接，所述第九支撑杆与第十支撑杆连接，所述第十支撑杆与轮胎连接，所述轮胎中间轴安装电机；所述框架上表面为长方形面，所述框架的下表面为四根支撑杆连接成的长方形框，所述上表面与下表面之间通过四根支撑杆连接。

6.如权利要求1所述的基于蓝牙控制的智能越障机器人，其特征是，所述车身为十二根角铝构成的长方体杆架。

7.如权利要求2所述的基于蓝牙控制的智能越障机器人，其特征是，所述环境监测装置包括红外温度检测装置和湿度监测装置。

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