一种双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人的制作方法

本发明涉及特种作业机器人，尤其涉及一种双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人。

背景技术：

1、排爆机器人是用于替代作业人员对爆炸物、疑似爆炸物及其他危险物品进行侦察、夹持、转移和处置的特种机器人。现有排爆机器人通常包括移动底盘、机械臂、末端执行器和远程控制装置，其中履带式移动底盘具有较好的地面适应能力，能够搭载机械臂进入室内外作业区域并接近待处置物体。

2、轻型排爆机器人为了便于运输和快速部署，其整机质量及底盘尺寸通常受到限制。当机械臂向机器人前方伸展、抬升或者夹持质量较大的物体时，机械臂及被夹持物体的载荷作用位置向前移动，使机器人的纵向重心随之前移，机器人前部的倾覆力矩增大，容易出现尾部上翘、履带有效接地长度减小以及整机姿态不稳定等情况，进而影响机械臂的定位精度和夹持稳定性。

3、部分现有排爆机器人采用增加固定配重、扩大底盘尺寸或者设置刚性支腿的方式提高作业稳定性。固定配重会长期增加整机质量和行驶能耗，扩大底盘尺寸会影响机器人在狭窄区域内的通过能力，普通支腿在地面存在起伏或者机器人尾部已经产生上翘时，可能难以持续形成有效支撑，也难以向已经上翘的机器人尾部施加主动回拉作用。因此，现有轻型排爆机器人仍存在移动灵活性、低重心布置和机械臂重载作业稳定性难以兼顾的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：现有轻型排爆机器人在机械臂前伸或者重载夹持过程中容易发生纵向重心前移，现有固定配重及普通支撑结构难以兼顾整机轻量化、行驶通过性和尾部上翘后的主动复位能力，为此我们提出一种双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人。

2、为了实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：一种双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，包括安装平台、分设于其两侧的两条履带、设于其前部的机械臂、倾角传感器和控制器，机械臂具有用于夹持、转移爆炸物的末端执行器，还包括水箱、配重箱、双向水泵和地面牵引机构；水箱设于安装平台中部且位于两条履带之间，配重箱设于安装平台尾部，双向水泵连通水箱与配重箱；

3、地面牵引机构包括固定于安装平台底部的安装架、与安装架枢接的摆动支撑板，以及设于摆动支撑板的收卷辊、收卷驱动件和地面支撑辊，收卷驱动件与收卷辊传动连接，地面支撑辊与摆动支撑板转动连接并接地，且设有环形凹槽、可经伸出槽伸出的多个伸缩锚刺件及驱动多个伸缩锚刺件同步收展的锚刺驱动机构；牵引绳的一端缠绕于收卷辊，另一端绕过环形凹槽的下部后连接配重箱，且连接点位于环形凹槽的后上方；控制器接收机械臂作业状态信号；当机械臂处于前伸或夹持状态时，控制器根据倾角传感器检测的安装平台尾部上翘角度，在达到第一倾斜阈值时控制液体由水箱输送至配重箱，在达到大于第一倾斜阈值的第二倾斜阈值时控制伸缩锚刺件伸出及收卷辊收紧牵引绳。

4、优选的，水箱固定于安装平台的上表面并与两条履带间隔设置；两根输液管的一端分别伸入水箱内并靠近水箱的底部，另一端通过汇流接头与双向水泵的第一液口连通，双向水泵的第二液口与配重箱连通；在双向水泵的任一运行方向下，两根输液管内液体的流动方向相同。

5、优选的，双向水泵的液路上设有双向截止结构，双向截止结构在双向水泵运行时开启并在双向水泵停止时关闭；水箱和配重箱均设有位于最高设定液位以上的通气孔，通气孔设有防水透气件，水箱和配重箱内均设有带过流孔的防晃隔板。

6、优选的，摆动支撑板在自身及地面支撑辊的重力作用下围绕枢接轴向下摆动；底部安装架与摆动支撑板之间设有摆动限位部，摆动限位部用于限定摆动支撑板的最大向上摆角和最大向下摆角。

7、优选的，环形凹槽的槽底沿径向向内凹陷于地面支撑辊的接地表面，容纳于环形凹槽内的牵引绳不突出于接地表面。

8、优选的，收卷驱动件为通过减速机构与收卷辊传动连接的收卷电机，收卷电机的输出侧设有能够在释放状态和锁止状态之间切换的制动组件；收卷辊外侧设有防脱罩，防脱罩与收卷辊之间形成供牵引绳通过的限位间隙。

9、优选的，多个伸缩锚刺件沿地面支撑辊的周向间隔分布并分别与地面支撑辊转动连接，每个伸缩锚刺件均包括受推部和尖刺部；伸缩锚刺件与地面支撑辊之间设有用于驱动尖刺部缩回的扭力弹簧。

10、优选的，锚刺驱动机构包括同轴设置于地面支撑辊内的顶推辊和与顶推辊连接的锚刺驱动电机，顶推辊的外周设有与多个受推部对应的顶杆；锚刺驱动电机为具有自锁功能的减速电机，并设有用于检测伸缩锚刺件伸出到位和回收到位的位置检测件。

11、优选的，控制器还预设有小于第一倾斜阈值的恢复阈值和用于确认倾斜状态的确认时间；控制器在尾部上翘角度持续达到第二倾斜阈值时，依次控制两条履带停止运动、多个伸缩锚刺件伸出以及收卷辊收紧牵引绳。

12、优选的，控制器设有可插入地面作业模式和硬质地面作业模式；在可插入地面作业模式下，控制器在多个伸缩锚刺件伸出后控制收卷辊收绳并控制制动组件锁止；在硬质地面作业模式下，控制器控制多个伸缩锚刺件保持回收并禁止收卷辊收绳，地面支撑辊的接地表面设有橡胶防滑层。

13、本发明的技术效果和优点：

14、本发明中将配重液集中储存在安装平台中部且位于两条履带之间的水箱内，有利于降低配重质量对机器人日常行驶和转向的影响；机械臂前伸或夹持爆炸物引起机器人尾部上翘时，双向水泵将配重液输送至尾部的配重箱，使整机纵向重心向后移动并增大抗倾覆力矩；当上翘程度进一步增大时，伸缩锚刺件插入地面并限制地面支撑辊滑移，收卷辊通过牵引绳向配重箱施加具有向下分力的牵引力，从而抑制尾部继续上翘并促使尾部回落；摆动支撑板能够随地面高低及机器人尾部姿态变化进行摆动，使地面支撑辊持续发挥接地和导向作用。通过液体配重调节与地面锚固牵引的分阶段配合，能够在保持轻型排爆机器人移动灵活性的同时，提高机械臂前伸、重载夹持及定点处置过程中的姿态稳定性和防倾覆能力。

1.一种双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，包括安装平台、分设于其两侧的两条履带、设于其前部的机械臂、倾角传感器和控制器，所述机械臂具有用于夹持、转移爆炸物的末端执行器，其特征在于，还包括水箱、配重箱、双向水泵和地面牵引机构；水箱设于安装平台中部且位于两条履带之间，配重箱设于安装平台尾部，双向水泵连通水箱与配重箱；

2.根据权利要求1所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述水箱固定于安装平台的上表面并与两条履带间隔设置；两根输液管的一端分别伸入水箱内并靠近水箱的底部，另一端通过汇流接头与双向水泵的第一液口连通，所述双向水泵的第二液口与配重箱连通；在双向水泵的任一运行方向下，两根输液管内液体的流动方向相同。

3.根据权利要求2所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述双向水泵的液路上设有双向截止结构，所述双向截止结构在双向水泵运行时开启并在双向水泵停止时关闭；所述水箱和配重箱均设有位于最高设定液位以上的通气孔，所述通气孔设有防水透气件，所述水箱和所述配重箱内均设有带过流孔的防晃隔板。

4.根据权利要求1所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述摆动支撑板在自身及地面支撑辊的重力作用下围绕枢接轴向下摆动；所述底部安装架与摆动支撑板之间设有摆动限位部，所述摆动限位部用于限定摆动支撑板的最大向上摆角和最大向下摆角。

5.根据权利要求4所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述环形凹槽的槽底沿径向向内凹陷于地面支撑辊的接地表面，容纳于环形凹槽内的牵引绳不突出于所述接地表面。

6.根据权利要求5所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述收卷驱动件为通过减速机构与收卷辊传动连接的收卷电机，所述收卷电机的输出侧设有能够在释放状态和锁止状态之间切换的制动组件；所述收卷辊外侧设有防脱罩，所述防脱罩与所述收卷辊之间形成供所述牵引绳通过的限位间隙。

7.根据权利要求1所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，多个所述伸缩锚刺件沿地面支撑辊的周向间隔分布并分别与地面支撑辊转动连接，每个所述伸缩锚刺件均包括受推部和尖刺部；所述伸缩锚刺件与地面支撑辊之间设有用于驱动尖刺部缩回的扭力弹簧。

8.根据权利要求7所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述锚刺驱动机构包括同轴设置于地面支撑辊内的顶推辊和与顶推辊连接的锚刺驱动电机，所述顶推辊的外周设有与多个受推部对应的顶杆；所述锚刺驱动电机为具有自锁功能的减速电机，并设有用于检测所述伸缩锚刺件伸出到位和回收到位的位置检测件。

9.根据权利要求1所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述控制器还预设有小于所述第一倾斜阈值的恢复阈值和用于确认倾斜状态的确认时间；所述控制器在所述尾部上翘角度持续达到所述第二倾斜阈值时，依次控制两条履带停止运动、多个伸缩锚刺件伸出以及所述收卷辊收紧牵引绳。

10.根据权利要求6所述的双履带与低重心防倾覆作业的轻型排爆机器人，其特征在于，所述控制器设有可插入地面作业模式和硬质地面作业模式；在可插入地面作业模式下，所述控制器在多个伸缩锚刺件伸出后控制收卷辊收绳并控制制动组件锁止；在硬质地面作业模式下，所述控制器控制多个伸缩锚刺件保持回收并禁止收卷辊收绳，所述地面支撑辊的接地表面设有橡胶防滑层。