[发明专利]全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人及搜救方法

权利要求书

1.一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人，其特征在于，包括：

机器人本体，其包括车架（5）；

设于所述机器人本体前端用于扫描机器人前进方向一定范围内地形地貌特征，并根据地形地貌特征计算规划机器人前进最有路径，分析该路径上可能遇到的垂直高度障碍、跨越沟渠障碍以及凹凸交叉路段障碍类型的控制中枢；

设于所述机器人本体前端的攀爬机构、与所述攀爬机构连接的越障机构，所述攀爬机构用于根据不同障碍类型与障碍接触受力发生变形带动前轮抬升与障碍形成一定攀爬角度，所述控制中枢控制越障机构动作驱动后平衡机构蓄能不断增加前轮与垂直障碍之间的摩擦力，继而驱动攀爬机构完成前轮越障；

以及与所述攀爬机构匹配设置的前平衡机构，与所述越障机构匹配设置的后平衡机构，所述前平衡机构包括第一动态平衡机构（7），所述后平衡机构包括第二动态平衡机构（13）和第三动态平衡机构（14），左右对称的两侧后平衡机构将受力传递给对应一侧的第二动态平衡机构（13）和/或第三动态平衡机构（14）和/或第一动态平衡机构（7），两侧的第一动态平衡机构（7）、第二动态平衡机构（13）、第三动态平衡机构（14）承受相同的力压缩或伸长或者承受不同的力压缩或伸长，当越过障碍时则迅速恢复原来的状态，确保机器人越障过程中保持姿态平衡；

所述攀爬机构包括上摇臂（4）、攀爬机构摆杆（2）、攀爬机构左连杆（9），所述上摇臂（4）一端通过攀爬机构摆杆（2）实现与前轮（1）连接，另一端通过第一动态平衡机构（7）与车架（5）连接；

所述前平衡机构包括左右对称结构，二者通过前平衡机构平衡杆（8）连接，其中一侧设有与所述上摇臂（4）平行设置的前平衡机构右摇臂（3）；

所述前平衡机构包括与所述前平衡机构右摇臂（3）连接的平衡机构右连杆（6），所述平衡机构右连杆（6）与所述前平衡机构平衡杆（8）的一端相连，所述前平衡机构平衡杆（8）的另一侧设有与所述前平衡机构右摇臂（3）对称的前平衡机构左摇臂（21）；

所述前平衡机构左摇臂（21）通过攀爬机构左连杆（9）与前平衡机构平衡杆（8）连接。

2.根据权利要求1所述的一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人，其特征在于，所述越障机构包括前连杆（11）、越障机构摆杆（12）及越障机构后连杆（16）；

所述前连杆（11）一端与车架（5）连接，另一端与越障机构摆杆（12）连接，越障机构摆杆（12）一端与中轮（10）和第二动态平衡机构（13）连接，另一端与后轮（15）和第三动态平衡机构（14）连接。

3.根据权利要求1所述的一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人，其特征在于，所述后平衡机构包括越障机构右后连杆（16），所述越障机构右后连杆（16）一端与后轮（15）连接，另一端与车架（5）连接。

4.根据权利要求3所述的一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人，其特征在于，所述后平衡机构包括后平衡机构右连杆（17）、后平衡机构平衡杆（18）、后平衡机构左连杆（19）以及越障机构左后连杆（20），后平衡机构平衡杆（18）两端分别通过后平衡机构右连杆（17）、后平衡机构左连杆（19）和越障机构左后连杆（20）与车架（5）实现连接。

5.根据权利要求1所述的一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人，其特征在于，所述机器人本体包括设于该车架（5）顶部的车厢（22），以及分别设于车架（5）一端与所述攀爬机构连接的前轮（1）、设于车架（5）中部及后端并与所述越障机构连接的中轮（10）和后轮（15）。

6.一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救方法，其特征在于，应用如权利要求1-5中任一项所述的全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人实现，包括如下步骤：

S100：控制中枢通过激光雷达扫描机器人前进方向一定范围内地形地貌特征，并根据地形地貌特征计算规划机器人前进最有路径，分析该路径上可能遇到的垂直高度障碍、跨越沟渠障碍以及凹凸交叉路段等障碍类型；

S200：根据不同障碍类型，所述攀爬机构首先与垂直障碍接触受力，控制前平衡机构发生变形带动前轮抬升与垂直障碍形成一定攀爬角度，同时控制越障机构动作驱动后平衡机构蓄能不断增加前轮与垂直障碍之间的摩擦力，继而驱动攀爬机构完成前轮越障；

S300：左右对称的两侧后平衡机构将受力传递给对应一侧的第二动态平衡机构和/或第三动态平衡机构和/或第一动态平衡机构，两侧的第一动态平衡机构、第二动态平衡机构、第三动态平衡机构可承受相同的力压缩或伸长，或者承受不同的力压缩或伸长，当越过障碍时则迅速恢复原来的状态，确保机器人越障过程中保持姿态平衡；

S400：继而控制机器人本体重心前移，后平衡机构蓄能逐步释放驱动机器人本体完成越障搜救作业。