一种防爆机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种防爆机器人。


背景技术：

2.防爆机器人是利用无线遥控技术进行控制的可移动机器人，其主要目的是用于替代人类在易燃易爆、辐射危化等危险环境中执行作业，比如：探查、消防灭火、排除或销毁爆炸物等，其具有全天候不间歇、高危预警等特点。
3.目前，现有的防爆机器人主要用于侦察作业，其并不能在发现具有安全隐患的爆炸源后快速地做出有效处理，容易导致错失宝贵的抢险时间。而且，由于防爆机器人本身搭载了蓄电池，当外部发生爆炸或者受到强烈碰撞时，内部蓄电池容易发生自燃自爆的情况，从而不利于控制险情。比如，用于反恐拆除炸弹时，现有机器人的通常做法是将炸弹搬运到远离人群的地方，但是这种方法需要花费一定的时间，若在此期间炸弹爆炸，则会造成危险，甚至会引燃机器人的蓄电池，造成二次爆炸。
4.为此，如何设计一种防爆机器人，使其能够在发现具有安全隐患的爆炸源后快速地做出有效处理，从而争取宝贵的抢险时间，同时避免造成二次爆炸，这是该领域技术人员需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种防爆机器人，使其能够在发现具有安全隐患的爆炸源后快速地做出有效处理，从而争取宝贵的抢险时间，同时避免造成二次爆炸。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种防爆机器人，其包括：遥感作业车、辅助拖车以及无线遥控器，所述遥感作业车拉动所述辅助拖车运动，所述遥感作业车与所述无线遥控器无线电连接；
8.所述遥感作业车包括车辆主体以及机械臂，所述辅助拖车包括折叠车架以及防爆袋，所述车辆主体可拆卸地连接所述折叠车架，所述防爆袋套设于所述折叠车架上，所述机械臂可运动至所述防爆袋上方。
9.在其中一个实施例中，所述折叠车架包括：主侧车架、副侧车架以及伸缩护栏，所述主侧车架上设有可转动的拉杆，所述拉杆与所述车辆主体可拆卸连接，所述伸缩护栏连接所述主侧车架与所述副侧车架，所述主侧车架与所述副侧车架之间设有伸缩气缸；所述防爆袋的一侧设于所述主侧车架上，且所述防爆袋的另一侧设于所述副侧车架上。
10.在其中一个实施例中，所述防爆袋为高强度防弹纤维材料。
11.在其中一个实施例中，所述遥感作业车上设有探照灯以及摄像头，所述探照灯架设于所述机械臂上且随所述机械臂转动；所述摄像头的数量为多个，部分所述摄像头安装于所述遥感作业车的前进方向，部分所述摄像头固设于所述机械臂上且随所述机械臂转动。
12.在其中一个实施例中，所述无线遥控器上设有吊环以及监视屏幕，所述监视屏幕与所述摄像头配合。
13.在其中一个实施例中，所述无线遥控器包括：外壳、操作感应主板、车辆操纵杆以及机械臂操纵杆，所述操作感应主板安装于所述外壳内部，所述操作感应主板电连接所述车辆操纵杆及所述机械臂操纵杆；
14.所述机械臂操纵杆上设有自主复位组件，所述自主复位组件包括：基座、基板、偏转件、第一转件以及第二转件，所述基板盖合于所述基座上，所述偏转件可转动地设于所述基板与所述基座之间，所述偏转件上设有转动杆，所述转动杆穿设于所述基板，且所述转动杆的末端与所述机械臂操纵杆连接；
15.所述基板上开设有限偏通孔，所述偏转件上设有拨杆，所述拨杆穿设于所述限偏通孔，所述第一转件及所述第二转件均可转动地套设于所述转动杆上，所述拨杆驱动所述第一转件或者所述第二转件转动，所述基板上设有限位柱，所述第一转件及所述第二转件均与所述限位柱抵持，所述第一转件与所述第二转件之间设有复位弹性件；
16.所述基板上设有摩擦片，所述第一转件及所述第二转件均设有单向限速件，所述单向限速件的一端抵持于所述摩擦片上。
17.在其中一个实施例中，所述单向限速件包括固定杆部以及摩擦杆部，所述固定杆部安装于所述第一转件上，所述摩擦杆部的一端与所述固定杆部的一端弹性铰接，所述摩擦杆部的另一端抵持于所述摩擦片上。
18.在其中一个实施例中，所述偏转件上设有容置孔以及卡滞钉，所述卡滞钉通过伸缩弹性件可滑动地收容于所述容置孔内，所述基座上开设有与所述卡滞钉配合的复位槽。
19.在其中一个实施例中，所述第一转件包括绕转部以及驱动部，所述绕转部可转动地套设于所述转动杆上，所述驱动部上开设有推进槽及限位槽，所述推进槽与所述拨杆配合，所述限位槽与所述限位柱配合；所述第二转件的结构与所述第一转件的结构相同。
20.在其中一个实施例中，所述复位弹性件为扭簧结构，所述复位弹性件的一端连接于所述第一转件，所述复位弹性件的另一端连接于所述第二转件。
21.综上，本发明的防爆机器人能够在发现具有安全隐患的爆炸源后快速地做出有效处理，从而争取宝贵的抢险时间，同时避免造成二次爆炸。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明的防爆机器人的结构示意图；
24.图2为图1所示的辅助拖车的结构示意图；
25.图3为图1所示的遥感作业车的结构示意图；
26.图4为图1所示的无线遥控器的结构示意图；
27.图5为本发明的自主复位组件的结构示意图；
28.图6为图5所示的自主复位组件的分解示意图；
29.图7为图6所示的第一转件及第二转件的结构示意图；
30.图8为第一转件、第二转件、复位弹性件及单向限速件的配合关系示意图；
31.图9为转动过程中自主复位组件的状态示意图(一)；
32.图10为转动过程中自主复位组件的状态示意图(二)。
具体实施方式
33.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.如图1所示，本发明提供一种防爆机器人10，其包括：遥感作业车20、辅助拖车30以及无线遥控器40，遥感作业车20拉动辅助拖车30运动，遥感作业车20与无线遥控器40无线电连接。其中，如图2及图3所示，遥感作业车20包括车辆主体21以及机械臂22，辅助拖车30包括折叠车架100以及防爆袋200，车辆主体21可拆卸地连接折叠车架100，防爆袋200套设于折叠车架100上，机械臂22可运动至防爆袋200上方。
37.在本实施例中，如图2所示，折叠车架100包括：主侧车架110、副侧车架120以及伸缩护栏130，主侧车架110上设有可转动的拉杆111，拉杆111与车辆主体21可拆卸连接，伸缩护栏130连接主侧车架110与副侧车架120，主侧车架110与副侧车架120之间设有伸缩气缸140。并且，防爆袋200的一侧设于主侧车架110上，防爆袋200的另一侧设于副侧车架120上。折叠车架100具有折叠和展开两种状态，当遥感作业车20拉动折叠车架100前行时，折叠车架100处于折叠状态；当需要排除爆炸物时，折叠车架100处于展开状态。具体的工作原理将在下文进行说明。
38.优选的，防爆袋200采用高强度防弹纤维材料(类似于现有技术的防爆毯)。与此同时，可以在车辆主体21上覆盖钢板，从而增强车辆主体21对其内蓄电池的保护能力。
39.在本实施例中，如图3所示，遥感作业车20上设有探照灯23以及摄像头24，探照灯23架设于机械臂22上且随机械臂22转动。而摄像头24的数量为多个，其中有部分摄像头24安装于遥感作业车20的前进方向，另外有部分摄像头24固设于机械臂22上且随机械臂22转动。优选的，相应的，如图4所示，无线遥控器40上设有吊环41以及监视屏幕42，其中，监视屏幕42与摄像头24配合，吊环41用于方便操纵者进行携带。
40.下面结合本实施例，对本发明的防爆机器人10的主要工作原理进行阐述说明：
41.使用时，初始状态下，折叠车架100处于折叠状态，防爆袋200闭合；在出现危险时
(发现炸弹时)，操纵者通过无线遥控器40控制遥感作业车20靠近炸弹，期间摄像头24会将影像实时传输到监视屏幕42上，以便操纵者可以获悉现场情况。待遥感作业车20拉着辅助拖车30到达炸弹附近后，操纵者遥控机械臂22抓取炸弹，然后控制伸缩气缸140伸展，使副侧车架120远离主侧车架110，从而使得折叠车架100从折叠状态变化到展开状态。此时，防爆袋200被打开，机械臂22将炸弹丢入防爆袋200内，随后伸缩气缸140回缩，促使折叠车架100再次变化为折叠状态，则防爆袋200再次闭合并将炸弹包裹在其内；紧接着，车辆主体21与折叠车架100脱离连接，并且遥感作业车20在无线遥控器40的控制下快速驶离折叠车架100。这样，炸弹仅能在防爆袋200内发生爆炸，且遥感作业车20远离了炸弹，进而避免了车辆主体21内的蓄电池发生二次爆炸的可能性。
42.要说明的是，传统防爆机器人的处理方法是将炸弹搬运到远离人群的地方，这种方法需要花费较长的时间，在此期间内炸弹随时可能爆炸，从而引起机器人蓄电池的自燃或爆炸。而本发明的防爆机器人10的处理方法是将辅助拖车30拉至炸弹附近，然后遥感作业车20将炸弹丢入防爆袋200内，随后遥感作业车20再独自远离防爆袋200。与传统的排爆方法相比，本发明的方法直接将防爆袋200拉至炸弹附近，从而可以大大缩减排爆时间；而且遥感作业车20不需要长时间携带炸弹行驶，这样可以大幅减小由炸弹爆炸而引发遥感作业车20二次爆炸的可能性。
43.在实际使用过程中，设计人员还发现，在排爆过程中，操作人员由于紧张，容易忘记将机械臂22朝向复位，导致机械臂22朝向与遥感作业车20前进方向不一致，进而容易在行驶过程中发生磕碰。为了方便操作人员进行操作，同时减少机械臂22发生磕碰的可能性，本发明对无线遥控器40做出了特别设计。
44.具体地，如图4所示，无线遥控器40包括：外壳43、操作感应主板(图未示)、车辆操纵杆44以及机械臂操纵杆45，操作感应主板安装于外壳43内部，操作感应主板电连接车辆操纵杆44及机械臂操纵杆45，车辆操纵杆44用于控制车辆主体21的行驶方向，机械臂操纵杆45用于控制机械臂22。
45.并且，机械臂操纵杆45上设有自主复位组件300，如图5及图6所示，自主复位组件300包括：基座310、基板320、偏转件330、第一转件340以及第二转件350。其中，基板320盖合于基座310上，偏转件330可转动地设于基板320与基座310之间，偏转件330上设有转动杆331，转动杆331穿设于基板320，且转动杆331的末端与机械臂操纵杆45连接。
46.基板320上开设有限偏通孔321，偏转件330上设有拨杆332，拨杆332穿设于限偏通孔321，第一转件340及第二转件350均可转动地套设于转动杆331上，拨杆332驱动第一转件340或者第二转件350转动。基板320上设有限位柱322，第一转件340及第二转件350均与限位柱322抵持，第一转件340与第二转件350之间设有复位弹性件360。
47.而且，进一步考虑到机械臂22在转动过程中，尤其是抓取炸弹时的转向过程中，其不能转向过快，以防止其将炸弹甩出。为此，基板320上还设有摩擦片323，第一转件340及第二转件350均设有单向限速件370，单向限速件370的一端抵持于摩擦片323上。单向限速件370可以限制机械臂操纵杆45的转动速度，从而限制了机械臂22的转向速度，具体的工作原理将在下文进行说明。
48.在本实施例中，如图7所示，第一转件340包括绕转部341以及驱动部342，绕转部341可转动地套设于转动杆331上，驱动部342上开设有推进槽343及限位槽344，其中，推进
槽343与拨杆332配合，限位槽344与限位柱322配合。而第二转件350的结构与第一转件340的结构相同。优选的，复位弹性件360为扭簧结构，复位弹性件360的一端连接于第一转件340，复位弹性件360的另一端连接于第二转件350。在复位弹性件360的弹性作用力下，第一转件340与第二转件350相互靠拢，且两者均抵持在限位柱322上。
49.在本实施例中，如图8所示，单向限速件370包括固定杆部371以及摩擦杆部372，固定杆部371安装于第一转件340上，摩擦杆部372的一端与固定杆部371的一端弹性铰接，摩擦杆部372的另一端抵持于摩擦片323上。以第一转件340为例，当第一转件340转动时，其上的单向限速件370也随着转动，期间摩擦杆部372与摩擦片323发生相互摩擦，若单向限速件370运动速度较慢，则摩擦杆部372在发生卡滞时可以克服弹性力做出避让动作；但是，若单向限速件370运动速度过快，则摩擦杆部372在发生卡滞时还未来得及做出避让动作，摩擦杆部372便于摩擦片323卡死，从而将导致第一转件340无法转动。具体地工作原理将在下文进行说明。
50.接下来结合上述结构，对本发明的自主复位组件300的工作原理进行阐述说明：
51.当操作者转动机械臂操纵杆45时，转动杆331带动偏转件330转动，进而偏转件330上的拨杆332将推动第一转件340或第二转件350转动。以偏转件330左转为例(如图9所示)，其上的拨杆332以转动杆331为轴沿着限偏通孔321逆时针转动(如图9所示)，由于拨杆332抵持于第一转件340的驱动部342，则拨杆332将推动第一转件340逆时针旋转。在此期间，虽然第二转件350受到复位弹性件360的作用具有转动趋势，但是由于第二转件350受到限位柱322的抵持，则第二转件350只能保持在当前位置，这样，第一转件340与第二转件350逐渐相互远离(两者之间夹角增大)，复位弹性件360积蓄弹性势能；
52.当操作者松开机械臂操纵杆45后，没有了外力作用，复位弹性件360的弹性势能开始释放，第一转件340在复位弹性件360的弹性力下反向推动拨杆332，进而促使偏转件330回到中间位置，期间偏转件330通过转动杆331带动机械臂操纵杆45，这样便实现了机械臂操纵杆45的复位，进而控制机械臂22转向复位；
53.而且，单向限速件370限制了第一转件340或第二转件350的转动速度。具体地，仍旧以偏转件330左转为例，当偏转件330缓慢转动时，第一转件340缓慢逆时针转动(如图10所示)，其上的单向限速件370也随着转动；期间，摩擦杆部372的一端与摩擦片323发生相互摩擦，此时，固定杆部371逆时针转动，而摩擦杆部372受到的摩擦力方向与运动方向相反，这样摩擦杆部372在摩擦力作用下便具有进一步靠近摩擦片323的趋势，即摩擦杆部372与摩擦片323之间容易发生卡滞。由于摩擦杆部372与固定杆部371之间弹性铰接，当摩擦杆部372受力向摩擦片323靠近时，摩擦杆部372与固定杆部371的夹角增大，摩擦杆部372还会受到弹性力作用，从而摩擦杆部372会“跳起”并固定杆部371靠近，即做出避让动作，从而当偏转件330缓慢转动时，摩擦杆部372虽然会出现往复“跳动”，但其并不妨碍第一转件340转动；
54.当操作者突然转动机械臂操纵杆45时，偏转件330迅速转动，此时，摩擦杆部372在摩擦力作用下靠近摩擦片323，且在摩擦杆部372与固定杆部371之间弹性力还未发生作用的时候，摩擦杆部372便已经与摩擦片323卡止，且卡止后摩擦杆部372受到的摩擦力大于弹性力，即摩擦杆部372无法发生“跳动”，无法做出避让动作。这样，单向限速件370便于摩擦片323卡止，第一转件340无法转动，从而使得偏转件330无法转动，即操作者无法继续转动
机械臂操纵杆45。
55.要说明的是，单向限速件370仅能对第一转件340或者第二转件350的单方向转动进行限速。以第一转件340为例，当偏转件330驱动第一转件340时，第一转件340逆时针转动(如图9所示)，如上述所述，单向限速件370发挥作用对第一转件340进行限速；当第一转件340复位反转时，虽然单向限速件370的摩擦杆部372仍与摩擦片323接触，但是摩擦杆部372受到的摩擦力使其具有远离摩擦片323的趋势，从而单向限速件370不会对反转复位的第一转件340产生限速作用。第二转件350上单向限速件370的作用也同理。单向限速件370对第一转件340及第二转件350的限速实际上是为了限制偏转件330的转速，进而限制机械臂操纵杆45的转速。
56.要进一步说明的是，本发明中，偏转件330只能驱动第一转件340逆时针转动，而偏转件330只能驱动第二转件350顺时针转动。本发明所采用由偏转件330与第一转件340、第二转件350配合，进而实现偏转件330及机械臂操纵杆45的自主复位，其具有以下益处：
57.其一，与复位弹性件360配合，只有当第一转件340或者第二转件350转动后，复位弹性件360才开始积蓄弹性势能，而在偏转件330复位后，复位弹性件360上的弹性势能也消失。这样，复位弹性件360在不使用时本身不会存在应力，就不会因为受到该应力的长期作用而发生形变，从而不会发生弹性力减弱的情况；
58.其二，第一转件340或者第二转件350转动的角度越大，受到复位弹性件360的反作用力也就越大，从而偏转件330便需要克服更大的力才能转动，则传递到操作者手上的反馈也就越明显，如此可以给操作者提供更好的触感反馈和人机交互；
59.其三，与单向限速件370配合，由于偏转件330只能驱动第一转件340逆时针转动，则第一转件340上的单向限速件370便只需要对此时的第一转件340进行限速，且不需要对反转复位的第一转件340进行限速。同理，由偏转件330驱动第二转件350时会受到限速，而复位时不受限速。这样在限制偏转件330转动速度的同时可以不限制偏转件330复位的速度，从而确保机械臂操纵杆45快速而稳定地复位。
60.在其中一个实施例中，偏转件330上设有容置孔以及卡滞钉333，卡滞钉333通过伸缩弹性件334可滑动地收容于容置孔内，基座310上开设有与卡滞钉333配合的复位槽311。使用时，当偏转件330复位时，卡滞钉333正好陷入复位槽311中，如此卡滞钉333受到复位槽311的卡持，偏转件330在复位后便不会晃动。而且，当偏转件330开始转动时，卡滞钉333需要克服伸缩弹性件334的弹性力从复位槽311内滑出，在滑出瞬间，偏转件330需要克服一个较大的摩擦力，从而会反馈给操作者一个明显的顿挫感。如此，卡滞钉333与复位槽311的配合既可以提高偏转件330复位后的稳定性，又可以给操作者提供更好的触感反馈。
61.综上所述，本发明的一种防爆机器人10能够在发现具有安全隐患的爆炸源后快速地做出有效处理，从而争取宝贵的抢险时间，同时避免造成二次爆炸。
62.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。