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1、(10)申请公布号 CN 104044422 A (43)申请公布日 2014.09.17 C N 1 0 4 0 4 4 4 2 2 A (21)申请号 201410249600.1 (22)申请日 2014.06.09 B60F 5/02(2006.01) B62D 57/032(2006.01) B25J 11/00(2006.01) (71)申请人北方民族大学 地址 750021 宁夏回族自治区银川市西夏区 文昌北街204号 (72)发明人高阳 顾宗林 刘勇 韦柳春 (54) 发明名称 突发灾害下承压设备安全检测机器人 (57) 摘要 一种突发灾害下承压设备安全检测机器人， 包括爬行组。
2、件、连接爬行组件上部的飞行组件、及 连接爬行组件的若干机械手组件；爬行组件包括 基座、安装在基座上的传动组件、连接基座及传动 组件的六个腿部、连接传动组件的驱动装置，基座 包括一第一端部、第二端部、连接第一端部及第二 端部的连接杆，驱动装置固定在第一端部；基座 还包括若干固定部及延伸部；传动组件包括安装 在驱动装置的主动齿轮、与主动齿轮啮合的左齿 轮及右齿轮、左传动轴、右传动轴、安装在左传动 轴及右传动轴的若干蜗杆部、对应每一蜗杆部的 蜗轮、及连接蜗轮中心的蜗轮杆；本发明通过设 置爬行组件、飞行组件、机器手组件，具有非常高 的前行速度，且爬行可靠，大大提高其工作效率。 (51)Int.Cl. 。
3、权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 104044422 A CN 104044422 A 1/1页 2 1.一种突发灾害下承压设备安全检测机器人，其特征在于：包括一爬行组件、连接该 爬行组件上部的飞行组件、及连接该爬行组件的若干机械手组件；所述爬行组件包括一基 座、安装在基座上的传动组件、连接基座及传动组件的六个腿部、及连接该传动组件的驱动 装置，该基座包括一第一端部、第二端部、连接第一端部及第二端部的连接杆，所述驱动装 置固定在第一端部上；所述基座还包括若干固定部及延。
4、伸部；所述传动组件包括安装在驱 动装置的主动齿轮、与该主动齿轮啮合的左齿轮及右齿轮、左传动轴、右传动轴、安装在左 传动轴及右传动轴上的若干蜗杆部、对应每一个蜗杆部的蜗轮、及连接蜗轮中心的蜗轮杆； 所述每一蜗轮杆的外侧端连接一曲柄；所述每一腿部连接对应的曲柄及固定部或延伸部， 通过驱动装置及传动组件带动所述腿部前后摆动以实现该突发灾害下承压设备安全检测 机器人的前后爬行；其中，所述每一腿部包括依次连接的大腿部、小腿部、及脚部，该大腿部 的内侧为一连杆部，该连杆部的一端与所述曲柄的自由端枢接，另一端通过一摇杆部与所 述基座的固定部或者延伸部枢接，所述每一腿部还包括一弹簧，该弹簧连接所述脚部的背 部。
5、与所述小腿部的中下部；其中，所述飞行组件包括第一飞行电机、第二飞行电机、连接该 第一飞行电机的第一输出齿轮、连接该第二飞行电机的第二输出齿轮、与第一输出齿轮啮 合的第一输入齿轮、与第二输出齿轮啮合的第二输入齿轮、连接第一输入齿轮的内轴、连接 第二输入齿轮的外轴、连接内轴的顶端的第一螺旋翼、及连接外轴的中部的第二螺旋翼，所 述飞行组件还包括一平衡杆，所述第一螺旋翼通过一接驳器与一平衡杆连接；其中，所述机 器手组件包括一第一抓取手臂、第二抓取手臂、钻孔手臂、及切割手臂；所述第一抓取手臂、 第二抓取手臂处于基座的第二端部的中部，所述钻孔手臂及切割手臂位于第一抓取手臂、 第二抓取手臂的两侧。 2.如权。
6、利要求1所述的突发灾害下承压设备安全检测机器人，其特征在于：所述突发 灾害下承压设备安全检测机器人还包括机器人主控芯片、检测装置、无线模块；该检测装置 用于检测多功能救援探测采集机器人所处环境中的目标对象，并产生对应的检测信号，并 将产生的检测信号提供给机器人主控芯片；所述机器人主控芯片用于综合控制爬行组件、 飞行组件、机器手组件、检测装置、无线模块、外围设备的工作，所述机器人主控芯片还根据 接收的检测信号产生检测数据，并将检测数据提供给无线模块；该无线模块用于将检测数 据无线发送回给外围的控制人员，及接受控制人员的远程控制命令，并将接收的控制命令 提供给所述机器人主控芯片，以使所述机器人主控。
7、芯片根据控制命令控制突发灾害下承压 设备安全检测机器人中的其他对应设备工作。 3.如权利要求1所述的突发灾害下承压设备安全检测机器人，其特征在于：所述爬行 组件处于初始状态时，所述传动组件的六个曲柄处于两种不同的角度状态，其中左侧的前 后两个曲柄及右侧中间的曲柄处于相同的第一种旋转角度，左侧的中间的曲柄及右侧前后 两个曲柄处于相同的第二种旋转角度，该第二中旋转角度与第一种旋转角度相差90至180 度之间，以使处于第一种旋转角度的腿部的脚部的高度与处于第二种旋转角度的腿部的脚 部的高度不同，使得每次只有三个脚部着地，以保证整个突发灾害下承压设备安全检测机 器人的平稳性。 权 利 要 求 书CN 。
8、104044422 A 1/4页 3 突发灾害下承压设备安全检测机器人 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种救援设备，尤其涉及一种突发灾害下承压设备安全检测机器人。 背景技术 ： 0002 自然灾害如地震、火灾、洪水等严重威胁着人类的安全，越来越引起人们广泛的关 注。将机器人技术、控制技术、信息处理技术、营救行动技术等融合，研制并开发用于搜救、 营救灾难处理的装置，是救援设备领域一个挑战性的新领域。 0003 近年来，化工厂、核电厂发生爆炸、泄漏等突发性事故常常发生，由于地形恶劣、有 毒有害物质泄漏危险区域范围大，一般机器人难以短时间赶到处理；另外，一般的机器人功 能过于单一，大都是只具备将。
9、伤者转移的功能，针对危险化学物品、处理能力基本没有。 发明内容 ： 0004 因此，本发明的目的在于提供一种具有快速移动、爬行、探测、收集、处理等能力的 突发灾害下承压设备安全检测机器人。 0005 一种突发灾害下承压设备安全检测机器人，包括一爬行组件、连接该爬行组件上 部的飞行组件、及连接该爬行组件的若干机械手组件；所述爬行组件包括一基座、安装在基 座上的传动组件、连接基座及传动组件的六个腿部、及连接该传动组件的驱动装置，该基座 包括一第一端部、第二端部、连接第一端部及第二端部的连接杆，所述驱动装置固定在第一 端部上；所述基座还包括若干固定部及延伸部；所述传动组件包括安装在驱动装置的主动 齿。
10、轮、与该主动齿轮啮合的左齿轮及右齿轮、左传动轴、右传动轴、安装在左传动轴及右传 动轴上的若干蜗杆部、对应每一个蜗杆部的蜗轮、及连接蜗轮中心的蜗轮杆；所述每一蜗轮 杆的外侧端连接一曲柄；所述每一腿部连接对应的曲柄及固定部或延伸部，通过驱动装置 及传动组件带动所述腿部前后摆动以实现该突发灾害下承压设备安全检测机器人的前后 爬行；其中所述每一腿部包括依次连接的大腿部、小腿部、及脚部，该大腿部的内侧为一连 杆部，该连杆部的一端与所述曲柄的自由端枢接，另一端通过一摇杆部与所述基座的固定 部或者延伸部枢接；所述每一腿部还包括一弹簧，该弹簧连接所述脚部的背部与所述小腿 部的中下部；所述飞行组件包括第一飞行电。
11、机、第二飞行电机、连接该第一飞行电机的第一 输出齿轮、连接该第二飞行电机的第二输出齿轮、与第一输出齿轮啮合的第一输入齿轮、与 第二输出齿轮啮合的第二输入齿轮、连接第一输入齿轮的内轴、连接第二输入齿轮的外轴、 连接内轴的顶端的第一螺旋翼、及连接外轴的中部的第二螺旋翼；所述飞行组件还包括一 平衡杆，所述第一螺旋翼通过一接驳器与一平衡杆连接；所述机器手组件包括一第一抓取 手臂、第二抓取手臂、钻孔手臂、及切割手臂；所述第一抓取手臂、第二抓取手臂处于基座的 第二端部的中部，所述钻孔手臂及切割手臂位于第一抓取手臂、第二抓取手臂的两侧。 0006 本发明的突发灾害下承压设备安全检测机器人通过设置爬行组件、飞。
12、行组件、机 器手组件，具有非常快的飞行速度，并且爬行可靠，大大提高其工作效率。 说 明 书CN 104044422 A 2/4页 4 附图说明 ： 0007 图1为本发明的一较佳实施例的突发灾害下承压设备安全检测机器人的立体示 意图。 0008 图2为图1的突发灾害下承压设备安全检测机器人去除外壳后的立体示意图。 0009 图3为图2的突发灾害下承压设备安全检测机器人的爬行组件的示意图。 0010 图4为图2的圆圈A部分的放大图。 0011 图5为图1的突发灾害下承压设备安全检测机器人沿一中心竖直面剖开的剖视 图。 0012 图6为图1的圆圈B部分的放大图。 0013 图中：爬行组件10、基座。
13、11、第一端部12、第二端部13、连接杆14、固定部15、延伸 部16、中心架19、传动组件20、主动齿轮21、左齿轮22、右齿轮23、左传动轴24、右传动轴 25、蜗杆部26、蜗轮27、蜗轮杆28、曲柄29、腿部30、大腿部31、连杆部310、小腿部32、脚部 33、弹簧34、摇杆部35、驱动装置40、爬行电机41、飞行组件50、第一飞行电机51、第二飞行 电机52、第一输出齿轮53、第二输出齿轮54、第一输入齿轮55、第二输入齿轮56、内轴57、 第一螺旋翼570、外轴58、第二螺旋翼580、平衡杆59、机械手组件80、第一抓取手臂81、第 二抓取手臂82、钻孔手臂83、钻刀830、切割手。
14、臂84、切割片840、壳体90。 具体实施方式 ： 0014 为了使本发明的技术方案能更清晰地表示出来，下面结合附图对本发明作进一步 说明。 0015 如图1至图6所示，为本发明的一实施例的突发灾害下承压设备安全检测机器人， 该突发灾害下承压设备安全检测机器人包括一爬行组件10、连接该爬行组件10上部的飞 行组件50、及连接该爬行组件10的若干机械手组件80。该突发灾害下承压设备安全检测 机器人通过一壳体90套设在爬行组件10上。 0016 所述爬行组件10包括一基座11、安装在基座11上的传动组件20、连接基座11及 传动组件20的六个腿部30、及连接该传动组件20的驱动装置40。 0017。
15、 所述基座11在本实施例中呈矩形框设置。该基座11包括一第一端部12、第二端 部13、连接第一端部12及第二端部13的连接杆14。所述驱动装置40固定在第一端部12 上。所述基座11还包括若干连接所述连接杆14的固定部15。每一固定部15呈L型设置， 自所述连接杆14的顶面向上延伸后垂直向外延伸设置。所述第二端部13设有延伸部16， 该延伸部16及固定部15向外超出所述延伸连接杆14的外侧边缘延伸，以供所述腿部30 对应连接。在本实施例中，所述固定部15的数量为四，所述延伸部16的数量为二，该延伸 部16及固定部15间隔设置以保证各腿部30之间的距离。在本实施例中，该基座11还包 括一中心架1。
16、9，该中心架19连接第一端部12及第二端部13的内侧面中部。 0018 所述驱动装置40在本实施例中包括一爬行电机41，该爬行电机41位于第一端部 12的中间上部位置，并且爬行电机41的输出轴向第一端部12的外侧面延伸设置。 0019 所述传动组件20包括安装在爬行电机41的输出轴上的主动齿轮21、与该主动齿 轮21啮合的左齿轮22及右齿轮23、连接左齿轮22的左传动轴24、连接右齿轮23的右传 动轴25、安装在左传动轴24及右传动轴25上的若干蜗杆部26、对应每一个蜗杆部26的蜗 说 明 书CN 104044422 A 3/4页 5 轮27、及连接蜗轮27中心的蜗轮杆28。所述主动齿轮21、。
17、左齿轮22及右齿轮23均为直齿 轮。所述左传动轴24及右传动轴25相互平行间隔设置。左传动轴24的一端穿过基座11 的第一端部12与左齿轮22固定连接，另一端与基座11的第二端部13枢接；右传动轴25 的一端穿过基座11的第一端部12与右齿轮23固定连接，另一端与基座11的第二端部13 枢接。所述每一个蜗轮27位于对应的蜗杆部26的下方并与该蜗杆部26啮合。所述每一 蜗轮杆28穿设固定对应的蜗轮27，每一蜗轮杆28的内侧端与所述中心架19枢接，外侧端 穿过所述连接杆14并与连接杆14枢接。每一蜗轮杆28的外侧端垂直延伸一曲柄29，该曲 柄29的自由端与所述腿部30枢接。 0020 所述腿部30。
18、包括依次连接的大腿部31、小腿部32、及脚部33。该大腿部31的内 侧为一连杆部310，该连杆部310的一端与所述曲柄29的自由端枢接，另一端通过一摇杆 部35与所述基座11的固定部15或者延伸部16枢接。因此，所述曲柄29、连杆部310、摇 杆部35形成一曲柄摇杆装置，通过蜗轮杆28转动时带动腿部30小幅度摆动。所述小腿部 32的顶端与大腿部31枢接，所述小腿部32的底端与脚部33枢接，并通过一弹簧34将脚部 33的背部与小腿部32的中下部连接，以保证脚部33的防震效果。 0021 所述爬行组件10处于初始状态时，所述传动组件20的六个曲柄29处于两种不同 的角度状态，其中左侧的前后两个曲柄。
19、29及右侧中间的曲柄29处于相同的第一种旋转角 度，左侧的中间的曲柄29及右侧前后两个曲柄29处于相同的第二种旋转角度，该第二中旋 转角度与第一种旋转角度相差90至180度之间，以使处于第一种旋转角度的腿部30的脚 部33的高度与处于第二种旋转角度的腿部30的脚部33的高度不同，使得每次只有三个脚 部33着地，保证了整个突发灾害下承压设备安全检测机器人的平稳性。当爬行电机41正 向或者反向转动时，传动组件20带动腿部30前翻或者后翻达到爬行的作用。 0022 所述飞行组件50包括第一飞行电机51、第二飞行电机52、连接该第一飞行电机51 的输出轴的第一输出齿轮53、连接该第二飞行电机52的输出。
20、轴的第二输出齿轮54、与第一 输出齿轮53啮合的第一输入齿轮55、与第二输出齿轮54啮合的第二输入齿轮56、连接第 一输入齿轮55的内轴57、连接第二输入齿轮56的外轴58、连接内轴57的顶端的第一螺旋 翼570、及连接外轴58的中部的第二螺旋翼580。所述第一螺旋翼570通过一接驳器(图 未标)与一平衡杆59连接。通过飞行组件50的设置，使得该突发灾害下承压设备安全检 测机器人具有强大的飞行能力，可以迅速地避开地面的障碍，飞向灾害现场执行检测和采 集样品、向救灾指挥中心传输数据和图像的任务。 0023 所述机器手组件80包括一第一抓取手臂81、第二抓取手臂82、钻孔手臂83、及切 割手臂84。
21、。在本实施例中，该第一抓取手臂81、第二抓取手臂82处于基座11的第二端部 13的中部，所述钻孔手臂83及切割手臂84位于第一抓取手臂81、第二抓取手臂82的两侧。 所述第一抓取手臂81通过一中间的丝杆及电机(图未标)驱动进行抓取动作。第二抓取 手臂82通过多个关节设计及微电机控制以伸向较远距离进行抓取，自由端的机器爪同样 通过丝杆(图未标)进行收拢和张开动作以进行抓取。所述钻孔手臂83的末端设置钻刀 830，所述切割手臂84的末端设置切割片840，通过多个电机进行控制伸缩及转动。该机器 手组件80通过上述的第一抓取手臂81、第二抓取手臂82、钻孔手臂83、及切割手臂84对灾 难现场进行采集样。
22、品，以带出来供专家进行分析。 0024 所述突发灾害下承压设备安全检测机器人还包括机器人主控芯片、检测装置、无 说 明 书CN 104044422 A 4/4页 6 线模块、电源模块；该检测装置用于检测多功能救援探测采集机器人所处环境中的目标对 象，并产生对应的检测信号，并将产生的检测信号提供给机器人主控芯片，该检测装置可以 是有害气体检测器、核密度检测器、摄像头及其它无损检测设备；所述机器人主控芯片用于 综合控制爬行组件、飞行组件、机器手组件、检测装置、无线模块、外围设备的工作，例如控 制驱动装置40的爬行电机41正向或者反向转动，控制检测装置开始检测及停止检测等，所 述机器人主控芯片还根据。
23、接收的检测信号产生检测数据，并将检测数据提供给无线模块； 该无线模块用于将检测数据无线发送回给外围的控制人员，及接受控制人员的远程控制命 令，并将接收的控制命令提供给所述机器人主控芯片，以使所述机器人主控芯片根据控制 命令控制突发灾害下承压设备安全检测机器人中的其他对应设备工作；电源模块用于为所 述突发灾害下承压设备安全检测机器人各部件提供电能。所述突发灾害下承压设备安全检 测机器人还包括外围设备，所述外围设备可以是用于照亮所述突发灾害下承压设备安全检 测机器人所处环境的照明设备、用于与所述突发灾害下承压设备安全检测机器人所处环境 内的人员交流的音频播放器、用于协助所述突发灾害下承压设备安全检。
24、测机器人在所处环 境中顺利移动的红外避障传感器。上述机器人主控芯片、检测装置、无线模块、外围设备设 置在爬行组件10上，且位于壳体90内。 0025 本发明的突发灾害下承压设备安全检测机器人通过设置爬行组件10、飞行组件 50、机器手组件80，具有非常高的前行速度，并且爬行可靠，大大提高其工作效率；而且该 突发灾害下承压设备安全检测机器人具有的检测、信息采集、采取样本等多种功能，在化工 厂压力容器发生爆炸和核电厂核承压设备发生核泄漏事故等突发性事故时具有广泛的应 用价值。 说 明 书CN 104044422 A 1/6页 7 图1 说 明 书 附 图CN 104044422 A 2/6页 8 图2 说 明 书 附 图CN 104044422 A 3/6页 9 图3 说 明 书 附 图CN 104044422 A 4/6页 10 图4 说 明 书 附 图CN 104044422 A 10 5/6页 11 图5 说 明 书 附 图CN 104044422 A 11 6/6页 12 图6 说 明 书 附 图CN 104044422 A 12 。