[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

说明书

本发明公开了一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人及搜救方法，机器人包括机器人本体，其包括车架（5），设于所述机器人本体前端的控制中枢；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，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）。本发明通过攀爬机构实现与障碍物之间的角度自适应调节，越障机构实现多级蓄能驱动增加攀爬机构与障碍物之间的摩擦力，通过前平衡机构以及后平衡机构实现垂直障碍、沟渠障碍及凹凸交叉路段障碍自适应动态平衡。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体地，涉及一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人及搜救方法。

背景技术

近年来，随着人类对生活质量要求的不断提高，机器辅助人工在工业，农业，医疗，服务等行业中的应用越来越广泛。具备越障能力的搜救平台能够协助人们在包括消防现场、地震、战场等极度危险的环境中高效、安全的执行搜索和救援任务，这对人类在灾后救援中高效快速完成伤员救治，挽救生命有着十分重要的意义。轮式机器人以其移动灵活、反应灵敏、易控制、易驱动、稳定性好等特点在各领域得到了广泛的研究和应用，但由于轮式机器人结构上的固有特点，虽然人们在其越障及地形自适应方面做出了许多研究和努力，但至今尚没有足够理想的结构方案能够适用于户外多障碍的复杂搜救场景。

为解决上述技术问题，专利文献CN 104071251 A公开了一种八轮越障载运机器人，包括前轮组、前轮悬架组、载运体、后轮悬架组、后轮组，所述前轮悬架组上端连接在载运体的前端、前轮悬架组下端连接前轮组；所述后轮悬架组上端连接在载运体的后端、后轮悬架组下端连接后轮组。专利CN104002291 B公开了一种定质心全向被动摇臂轮式移动机器人，包括机器人本体、四组完全相同的轮式移动机器人运动装置，机器人本体的两侧分别前后并列安装两组所述轮式移动机器人运动装置；轮式移动机器人运动装置可变形四边形机构。

但现有越障机器人仍然存在一些不足：(1)传统移动机器人多应用于路面平坦、环境布局规整的场景且着眼于环境的识别与重建，在面对障碍物时多采用避障的策略，无法应用于户外多障碍复杂地形的现状；(2)为应对复杂的地形环境，传统越障机器人需要搭载各类地形感知传感器和十分复杂的控制系统，通过对环境的感知来控制调整各部分姿态，以达到适应地形的目的。这种越障机器人虽然具备很强的越障能力，但因为需要感知环境并实时调整各机构的姿态，其越障效率较低且对传感器的性能和工作环境要求较高，增加了控制难度和制造成本。因此，为提高轮式机器人的应用范围，使其在更多的领域成为人类得力的助手，保证其工作效率和越障性能，需要设计一款适用于在户外复杂地形环境中执行搜救任务的被动地形自适应轮式越障机器人，通过地形自适应机构的变形来被动的调整各部分姿态以达到适应复杂环境的目的，从而提高轮式机器人在非结构化环境中的越障及地形自适应能力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种被动地形自适应轮式搜救机器人，通过地形自适应机构的变形来被动的调整各部分姿态以达到适应复杂环境的目的，通过攀爬机构实现与障碍物之间的角度自适应调节，越障机构实现多级蓄能驱动增加攀爬机构与障碍物之间的摩擦力，通过前平衡机构以及后平衡机构实现垂直障碍、沟渠障碍及凹凸交叉路段障碍自适应动态平衡，攀爬和越障最大垂直障碍可达430mm，可跨越垂直障碍、沟渠障碍及凹凸交叉路段障碍，满足户外复杂地形环境中执行搜救任务功能需求，解决传统搜救机器人难以适应复杂地形环境、结构复杂及控制冗余等一系列问题。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种全地形自适应全向被动摇臂越障搜救机器人，包括：

机器人本体，其包括车架；

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；