水上搜索救援机器人的制作方法

1.本发明涉及水上救援装置，尤其是涉及一种水上搜索救援机器人。


背景技术：

2.机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动；近年来，机器人已经在我们的生活中得到了广泛的利用。
3.溺水死亡事故的频频发生让我们认识到我们对于水上救援设备的开发还不够到位。国内最科学的救援设备应属快速救生艇，快速救生艇需要救生员携带绳索、救生衣、救生气囊等一系列救生设备前去救援。救生员在救援过程中还要避免用力过度对溺水者造成伤害，在时事救助过程中，使救助艇向救人舷侧横倾，降低干舷高度，提拉过程中应注意保持救生艇平衡，总体上看，这套救援方式没有科学性效率性，很难满足未来的救援需求，毕竟很多场合很难配置这种快速救生艇。也就是说在条件相对简陋的戏水场所，一旦落水事故发生，溺水者很难得到救援。
4.一般的小型水上救援机器人内没有转向机构，需要被救援者人为控制机器人的方向，增加了机器人的操作难度；有的水上救援机器人驱动装置较为复杂，导致转向动作缓慢，延误救援时间；有的水上救援机器人在驱动装置和搜索探测方面设计灵活，但是没有照明装置，不利于在夜间展开救援行动。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的主要问题是提供一种水上搜索救援机器人，能够灵活调节摄像模块对周围的水面信息进行获取，且安装了照明装置使救援机器人能够在夜间展开救援行动。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水上搜救机器人，包括驱动机构、救援主体结构和控制机构，所述驱动机构固定安装在所述救援主体结构上以能够驱动该救援机器人进行运动，所述控制机构包括能够转动的摄像模块和用于对周围环境照明的照明模块；以及
7.北斗定位模块，其能够对所述救援机器人的当前位置进行定位；
8.数据处理模块，与所述北斗定位模块和所述摄像模块电连接，所述数据处理模块被配置成用于处理所述摄像模块和所述北斗定位模块所搜集到的数据信息；
9.中央控制模块，其与所述数据处理模块电连接，所述中央控制模块能够接收经过所述数据处理模块处理后的位置信息，并以此为依据规划出行进轨迹并控制所述驱动机构沿着该行进轨迹行进。
10.优选地，所述驱动装置包括推进器，所述推进器内设置有螺旋桨和推进电机，所述螺旋桨和推进电机之间设置有隔板，所述隔板与所述推进器壳体之间通过密封性连接，所述隔板与所述推进电机的输出轴之间设置有密封结构以能够防止水流流入所述推进电机。
通过该优选技术方案，首先通过隔板将螺旋桨与推进电机之间隔离开，以此防止外界的水流流入推进电机中，并且在隔板与推进电机之间还设置有密封结构，能够进一步对推进电机进行密封，保证推进电机能够稳定的进行推进工作，避免水流的流入导致推进电机发生损坏。
11.进一步优选地，所述推进器的喷口处固定设置有过滤网以能够过滤水流中的杂质。通过该优选技术方案，通过在推进器的喷口处设置过滤网，通过对水流中的杂质进行过滤，能够有效防止水流中的杂质对隔板产生冲击，从而导致整体密封性产生漏洞，影响到驱动装置的正常运作。
12.优选地，所述控制机构内部从上至下依次还设有转盘、鸵机、托板和鸵机安装架，该转盘上安装有所述摄像模块以能够带动该摄像模块转动，其中，所述鸵机的主体结构与设置在所述托板下方的所述鸵机安装架固定连接，所述鸵机的输出轴穿过所述托板并与所述转盘固定连接以能够驱动所述转盘进行转动。通过该优选技术方案，通过在控制机构内安装鸵机来对转盘进行驱动，从而能够通过转盘来带动摄像模块进行灵活转动，以此来提高救援机器人的灵活性。
13.进一步优选地，所述救援主体结构包括上壳体和下壳体，所述上壳体表面设有防滑垫，所述防滑垫的两侧等距离分布有尼龙带，且在所述防滑垫的两端对称设置有把手，所述把手上还设有魔术贴以能够绑缚救援物品。通过该优选技术方案，通过在救援结构的上壳体表面设置防滑垫，防滑垫两侧设置尼龙带，使救援机器人在到达营救点后能够给予营救者一定的支撑，防止营救者脱力而下沉，另外，在把手上还绑缚有救援物品，从而能够帮助待营救者支撑更久。
14.优选地，所述下壳体下方还设置有摆动板和固定板，所述下壳体上设置有转向电机，所述转向电机的输出轴固定连接于小锥齿轮，所述小锥齿轮啮合于大锥齿轮，以能够通过与该大椎齿轮固定连接的传动轴驱动所述摆动板摆动。通过该优选技术方案，在下壳体上还设置有转向电机，并且转向电机通过小锥齿轮与大锥齿轮的配合来驱动摆动板运动，使得该救援机器人能够即时的响应转向命令，减少中间的反应时间，从而提高整体的运动效率。
15.进一步优选地，所述摄像模块包括测距模块和生命体征检测模块，且所述测距模块和所述生命体征检测模块的朝向相同。通过该优选技术方案，通过在摄像模块中设置测距模块和生命体征检测模块，并且将两者的朝向都设置在同一方向上，因此在进行扫描摄像的过程中，能够在生命体征检测模块检测到生命体征的同时对两者之间进行即时测距，以此提高了工作的效率，保证待营救者能被第一时间发现并对其展开救援。
16.优选地，所述测距模块为超声波测距传感器，所述生命体征检测模块为红外测温摄像头，所述超声波测距传感器和红外测温摄像头均安装在所述转盘上并与所述数据处理模块相连，所述红外测温摄像头能够检测到所述救援机器人周围的生命体征信息，所述超声波测距传感器能够发出超声波确定该救援机器人与生命体征之间的距离信息。通过该优选技术方案，通过将生命体征检测模块设置为红外测温摄像头，当待救援者落入水中时通过红外测温摄像头能够清晰的对落水对象的生命体征进行检测，实现对落水者的及时发现，并且将测距模块设置为超声波测距传感器，能够对水面或者水下可能产生的障碍物进行扫描。
17.进一步优选地，所述控制机构还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块与所述中央控制模块电连接，以用于接收控制指令并将所述控制指令传输至所述中央控制模块。通过该优选技术方案，采用在控制机构内设置无线通讯模块，使搜救人员能够通过无线通讯模块对救援机器人进行操作，从而实现人工操作和自动操作的便捷切换。
18.优选地，所述控制机构还包括倾角传感器，所述倾角传感器电连接于所述中央控制模块以能够将所述救援机器人运动时产生的危险倾斜角度信息传输至所述中央控制模块，并通过所述中央控制模块控制所述驱动机构停止运行。通过该优选技术方案，通过倾角传感器与中央控制模块相连，从而能够第一时间检测到救援机器人可能产生倾斜过度的问题，此时即时通过中央控制模块对救援机器人进行制动，从而能够有效防止救援机器人发生倾覆。
19.通过上述技术方案，本发明提供了一种水上搜索救援机器人，一方面通过在控制机构内设置照明模块，实现了救援机器人能够在夜间进行照明搜救，提高了救援机器人的适用范围，并且照明模块的设置能提高了搜救的成功率；另一方面由于照明模块能够转动连接于控制机构内，从而不需要将救援机器人进行转向即可实现照明模块的对救援机器人周围环境的照明搜救，节省了救援机器人整体转向所需要的时间，提高了营救的效率。
20.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
21.图1为本发明的水上搜索救援机器人的结构示意图；
22.图2为本发明的水上搜索救援机器人的推进器内部结构示意图；
23.图3为本发明的水上搜索救援机器人的控制器内部结构示意图。
24.附图标记
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推进器
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上壳体
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尼龙带
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防滑垫
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魔术贴
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把手
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控制器
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传动轴
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大锥齿轮
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10
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下壳体
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11
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小锥齿轮
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12
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转向电机
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摆动板
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螺栓
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15
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主体结构电源
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固定板
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101 过滤网
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102 端盖
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103 螺旋桨
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104 输出轴
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105 隔板
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106 电机安装架
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107 推进电机
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108 推进器壳体
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701 转盘
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702 超声波测距传感器
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703 灯罩
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704 照明模块
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705 红外测温摄像头
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706 鸵机
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707 托板
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708 中央控制模块
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709 数据处理模块
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710 无线通讯模块
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711 鸵机安装架
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712 倾角传感器
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713 北斗定位模块
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714 控制器电源
具体实施方式
[0044]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0045]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图1所示，包括驱动机构、救援主体结构和控制机构，驱动机构固定安装在救援主体结构上的尾端，控制机构固定安装在救援主体结构的头部，且在控制机构内设置有控制器电源714，通过控制器电源714来为该控制机构内的各功能模块和零部件的运行提供能源支持，控制机构与驱动机构电连接以此来对该救援机器人进行驱动，救援机器人在控制机构的控制下在救援水域进行搜救，控制机构包括能够转动的摄像模块和用于对周围环境照明的照明模块704，照明模块704采用灯组照明和透明灯罩703配合照明，透明灯罩703套设在在灯组外围，能够防止救援机器人在行进过程中溅起的水花落入控制机构内，影响到控制机构的正常工作，另外，灯组呈环状设置在透明灯罩703四周，从而能够最大限度的提高灯组的照明范围，以此来对救援机器人附近区域进行照明，使得救援机器人在夜间也能够正常进行运作，并且由于照明模块704对救援机器人周边的环境进行了照明，使得救援人员以及待救援人员能够更好的对救援机器人的位置进行定位，从而能够有效提高救援效率，在该救援机器人中，照明模块704中所采用的照明灯组优选采用led灯泡进行照明。摄像模块内设置有测距模块和生命体征检测模块，测距模块和生命体征检测模块能够同时进行工作，当生命体征检测模块检测到在救援机器人附近存在生命体征时，测距模块第一时间对生命体征所在位置进行测距，以此来确定生命体征距离本救援机器人之间的距离，另外，在控制机构内还设置有北斗定位模块713，该救援机器人上设置的北斗定位模块713能够对当前所处的位置进行定位，并将定位信息发送至数据处理模块709，数据处理模块709根据北斗定位模块713发送的定位信息以及测距模块和生命体征检测模块所检测到的生命体征的位置信息进行集合处理，并将经过处理过后的数据信息传输给中央控制模块708，此时中央控制模块708根据数据处理模块709收集处理的信息做出搜救的判断，中央控制模块708对收集到的数据信息进行分析，并规划出一条救援机器人到生命体征附件的最佳行进轨迹，当规划好最佳的行进轨迹后，中央控制模块708控制驱动装置沿着规划好的行进轨迹行进，最终到达营救者附近进行营救。
[0047]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图2所示，该救援机器人所采用的驱动装置通过在其中设置隔板105进行密封，隔板105设置在螺旋桨103和推进电机107之间，在该救援机器人的驱动装置内还设置有电机安装架106，该推进电机107固定安装在电机安装架106上，另外隔板105与所述推进器壳体108之间采用防水密封胶进行密封性连接，保证了隔板105与推进器壳体108之间的密封效果，有效防止了推进器1在运转的过程中水
流顺着推进器壳体108流入推进电机107中，从而造成推进电机107发生故障，并且，隔板105与推进电机107的输出轴104之间还加装有能够防止水流流入驱动装置内部的密封环，密封环设置在推进电机107的输出轴104与隔板105的间隙处从而保证外界的水流不会顺着输出轴104流入推进电机107内，当推进电机107进行工作时，推进电机107的输出轴104转动并带动螺旋桨103进行运转，在螺旋桨103上还固定装设有端盖102，端盖102的设置还能够有效防止水流进入螺旋桨103内部并对螺旋桨103的内部结构造成侵蚀。
[0048]
本发明的水上搜索救援机器人的一种实施方式，如图2所示，在推进器1的喷口端固定设置有过滤网101，在推进器1运作时，水流会随着螺旋桨103的转动不断的在推进器1的喷口处与外界的水流进行循环，当外界的水流向推进器1内流动时，水中的各种杂质，如水草，石块等杂质会随着水流向推进器1内部流动，若水草等杂质流入推进器1内部，水草等杂质会将推进器1内的螺旋桨103进行缠绕打结而导致螺旋桨无法正常旋转，严重的如石块等杂质甚至会对螺旋桨103造成巨大的冲击力，从而造成螺旋桨103发生损坏，并影响到推进器1的正常工作，并且由于水流中混入的石块等杂质容易对隔板105产生较大的冲击力，从而导致隔板105对推进器1的整体密封产生漏洞，若发生隔板漏水的情况则会影响到驱动装置整体的正常运作，因此设置过滤网101设置能够有效减少驱动装置内部结构受到外界影响可能性，也能够保证驱动装置正常稳定的运行。
[0049]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图3所示，控制机构内还设置有用于带动摄像模块转动的转动组件，该转动组件中主要包括转盘701、鸵机706、托板707和鸵机安装架711，鸵机安装架711和鸵机706的主体结构设置在托板707一侧，将鸵机706的主体结构固定安装在鸵机安装架711上，鸵机706的输出轴104穿过托板707中心与转盘701一端固定连接，鸵机706在运转的过程中，输出轴104转动时同时驱动转盘701进行转动，但该救援机器人的主体结构并不随着转盘701的转动而发生转动，从而实现了该救援机器人在整体结构不发生转动的前提下，只需要通过鸵机706带动转盘701进行转动，即可实现摄像模块的灵活转动，使救援机器人能够灵活的对搜救区域进行切换，提高了搜救机器人进行搜救时的灵活性。
[0050]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图1所示，救援主体结构包括上壳体2和下壳体10，上壳体2与下壳体10之间通过至少四个螺栓14固定连接，上壳体2表面优选地设置有防滑垫4，也可以在上壳体2表面贴防滑胶带或涂覆防滑剂等防滑措施，以此来实现救援机器人表面的防滑，当救援机器人移动到待营救者附近时，待营救者可以趴伏在救援机器人上，由于在救援机器人的上壳体2表面设置了防滑垫4或采用了其他防滑措施，因此待营救者趴伏在救援机器人上时不容易在救援机器人表面滑动，避免救援机器人在带着待营救者运动时待营救者从救援机器人上掉落，使救援机器人能够与待营救者之间进行锁定，避免待营救者再次被顺着水流移动，导致救援位置发生变化而使救援效率降低。另外，防滑垫4的两侧等距离分布有尼龙带3，并且在防滑垫4的两端对称设置有把手6，待营救者可以通过抓住尼龙带3和把手6来将自己牢牢的与救援机器人进行绑定，避免在行进过程中被水流冲走从而影响到救援的进行，另外在把手6上还设有魔术贴5以及采用魔术贴5绑缚的救援物品，当使救援机器人到达营救点后，待营救者可以将魔术贴5解开取出其绑缚的救援物品，这些救援物品能减轻待营救者长期在水中可能产生各种不良反应，帮助待营救者支撑更长的时间。
[0051]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图1所示，救援主体结构的下壳体10还安装有摆动板13和固定板16，固定板16和摆动板13分别安装在该救援主体结构的两端，其中摆动板13通过摆动来对该救援机器人的转向进行调整，固定板16则用来保持该救援机器人的平稳运行，在该救援主体结构内还设置有主体结构电源15，该电源用于驱动转向电机12和推进器1进行运作，该转向电机12在主体结构电源15的驱动作用下能够带动摆动板13进行摆动。该转向电机12的输出轴104固定连接于小锥齿轮11，该小锥齿轮11啮合于大锥齿轮9，该大锥齿轮9通过传动轴8对摆动板13进行驱动，因此当转向电机12运作时，转向电机12的输出轴104转动带动小锥齿轮11进行转动，小锥齿轮11转动时又带动大锥齿轮9进行旋转，由于传动轴8固定安装在大锥齿轮9的安装孔内，因此在大椎齿轮9转动时同样带动传动轴8进行转动，传动轴8的转动能够即时驱动摆动板13进行左右的摆动，以此来实现该救援机器人的转向操作。
[0052]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图3所示，该救援机器人的摄像模块主要包括测距模块和生命体征检测模块，测距模块和生命体征检测模块均与数据处理模块709电连接，且两者之间互不干涉，在进行救援过程中，生命体征检测模块能够对救援机器人周围的生命体征进行搜索，测距模块则能即时检测出生命体征与救援机器人之间的距离，并且该测距模块和所述生命体征检测模块的朝向相同，因此在进行救援搜索的过程中，当生命体征检测模块检测到生命体征的同时测距模块就能够对两者之间进行即时测距，以此提高了工作的效率，保证待营救者能被第一时间发现并对其展开救援。
[0053]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，测距模块设置为超声波测距传感器702，生命体征检测模块设置为红外测温摄像头705，超声波测距传感器702和红外测温摄像头705均固定安装在转盘701上并与所述数据处理模块709电连接，因此在转盘701转动的过程中，能够带动生命体征检测模块和红外测温摄像头705同时进行转动，由于红外测温摄像头705能够检测到所述救援机器人周围的生命体征信息，当在救援机器人周边搜索到待营救者的生命特征后，红外测温摄像头705即时的将救援机器人周围存在生命体征的信息传输至数据处理模块709，并且在红外测温摄像头705检测到生命体征信息的同时，超声波测距传感器702发出超声波确定救援机器人与该待营救者生命体征之间的距离信息，并且同时将测量得到的与生命体征之间的距离信息传输至数据处理模块709，另外超声波测距传感器702不仅能够测量救援装置与待营救者生命体征之间的信息，还能够对该救援机器人与待营救者生命体征之间的障碍物进行检测，若待营救者与该救援机器人之间有障碍物时，该超声波测距传感器702能够接收到该障碍物反馈回来的超声波信息，从而能够检测出该障碍物距离救援机器人的距离以及方位，超声波测距传感器702同样会将这些数据信息传输至数据处理模块709进行处理整合，并以此为依据将处理整合后的数据信息传输至中央控制模块708，中央控制模块708将这些信息进行整合后规划出最优的行进线路，该救援机器人只需要沿着规划的线路行进即可快速的完成救援工作。
[0054]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图3所示，该救援机器人的控制机构还包括无线通讯模块710，无线通讯模块710直接与中央控制模块708之间电连接，该无线通讯模块710用以接收营救者的控制指令，该无线通讯模块710接收到营救者的控制指令后，将该控制指令传输至中央控制模块708，中央控制模块708接收到营救者发出的控制指令后，则由营救者全面控制该救援机器人的运行，并且中央控制模块708中所存储的位置信
息以及经由中央控制模块708规划出的行进线路等信息在同一时间由无线通讯模块710传输至营救者，以此保证营救者能够对救援机器人当前所处的环境有一个清晰的认知，另外切换为人工操作后能够更好的对救援时突发情况采取紧急措施，从而能够有效提高营救效率。
[0055]
本发明的水上搜索救援机器人的一个实施例，如图3所示，该控制机构还包括倾角传感器712，该倾角传感器712电连接于中央控制模块708，倾角传感器712通过对救援机器人运行过程中的倾斜角度进行监测，能够有效防止救援机器人产生倾覆，当该救援机器人运动时，由于夜间水面上的水情复杂，在救援机器人运动时，救援机器人的主体结构不可避免的产生一定程度的倾斜，在倾角传感器712内设置有危险倾斜角度，并且倾角传感器712会将该救援机器人行进过程中的倾角传输至中央控制模块708，当该救援机器人整体结构的倾斜角度达到倾角传感器712内设定的危险倾斜角度时，则倾角传感器712会立即将此时的倾角信息传输至所述中央控制模块708，中央控制模块708接收到倾角传感器712传输来的倾角信息后，立即控制驱动机构停止运行，从而避免驱动机构继续进行后导致倾斜角度进一步扩大，最终使该救援机器人发生倾覆。
[0056]
在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一种实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0057]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。