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原文传递一种快速翻越台阶消防救援机器人及控制方法

专利名称：	一种快速翻越台阶消防救援机器人及控制方法
摘要：	本发明公开了一种快速翻越台阶消防救援机器人及控制方法，包括机器人本体，机器人本体下方的履带以及履带两侧利用伺服舵机驱动的可旋转轮腿，可旋转轮腿末端有小型主动轮和驱动电机，驱动电机和主动轮间通过皮带传动。本体上方前端固定有三维激光雷达，本体上方中间有五自由度机械手臂可供抓取，机械手臂末端安装有摄像头。机器人通过履带驱动电机转速差实现平面内的任意方向旋转和运动。机器人履带加可转动可旋转轮腿组合设计的行走机构，既可以快速通过常见平地、小坡、沟渠等障碍，也可以快速翻越台阶或者快速攀爬楼梯；搭载激光雷达可识别楼梯台阶高度和深度，并主动调节可旋转轮腿长度，增强环境适应能力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	四川职业技术学院
发明人：	何光强;蒋从元;王杰;余佩伦;李建宏;谌飞雨;范志雄
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-08T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-10T00:00:00+0800
申请号：	CN202311289062.4
公开号：	CN117022472A
代理机构：	北京正华智诚专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	何凡
分类号：	B62D55/02;B;B62;B62D;B62D55;B62D55/02
申请人地址：	629000 四川省遂宁市河东新区学府北路1号
主权项：	1.一种快速翻越台阶消防救援机器人，其特征在于，包括：机器人本体(1)，所述机器人本体(1)下方左右两侧各有一个履带式主动轮以及履带驱动电机(5)，履带驱动电机(5)通过电机支架刚性连接在本体下方，履带驱动电机(5)前后交错安装，履带(4)通过其自身的限位孔被履带驱动电机(5)轴上固定的驱动齿轮和从动齿轮所固定，从动齿轮通过支撑架和本体刚性连接，履带式主动轮前后两侧各有两个伺服舵机驱动的可旋转轮腿(2)，伺服舵机通过支撑架固定在本体下方，支撑架高度低于履带式主动轮高度。 2.根据权利要求1所述的快速翻越台阶消防救援机器人，其特征在于，所述可旋转轮腿(2)末端设置有主动轮(21)和主动轮驱动电机(22)，主动轮驱动电机(22)和主动轮(21)间通过皮带传动，主动轮(21)和其转轴间设置有单向棘轮，主动轮(21)依靠惯性转动或通过主动轮驱动电机(22)转动。 3.根据权利要求1所述的快速翻越台阶消防救援机器人，其特征在于，所述可旋转轮腿(2)内侧有传动齿，通过咬合的减速电机(23)调节自身长度，可旋转轮腿(2)内侧有限位滑槽(25)保证可旋转轮腿(2)的刚性和滑动的顺畅。 4.根据权利要求1所述的快速翻越台阶消防救援机器人，其特征在于，所述机器人本体(1)上方中间设置有五自由度机械手臂(6)，所述机械手臂各关节处均固定有舵机，其中第1关节处舵机可360°旋转，第2、3、4处关节舵机均平行安装并可绕关节处180°旋转，第5关节处舵机控制夹持手爪(7)的开闭角度。 5.根据权利要求4所述的快速翻越台阶消防救援机器人，其特征在于，所述第5关节处安装有摄像头(8)，摄像头(8)实时画面通过无线图传在基站显示。 6.根据权利要求1所述的快速翻越台阶消防救援机器人，其特征在于，所述机器人本体(1)上方前端固定有三维激光雷达(3)，用于实现对台阶或障碍物的检测。 7.根据权利要求1所述的快速翻越台阶消防救援机器人，其特征在于，机器人在普通地形运动时，前侧的可旋转轮腿(2)处于往前折叠状态，后侧的可旋转轮腿(2)处于往后折叠状态，机器人通过履带驱动电机(5)转速差实现平面内的任意方向旋转和运动。 8.基于权利要求1-7任一项所述的快速翻越台阶消防救援机器人的控制方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、获取激光雷达扫描的点云数据，对行进方向上点云数据聚类分割，提取分割后数据的线面特征，根据线面特征拟合潜在的台阶高度和深度参数； S2、判断行进方向上的台阶或障碍物高度和深度于机器人可旋转轮腿伸展极限范围的关系并根据判断结果执行运转动作； S3、翻越前通过PID控制算法使可旋转轮腿同步旋转，保证机器人本体重心平稳上移，运动模态流畅转换。
所属类别：	发明专利