一种特种海冰探测机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种特种海冰探测机器人，包括主箱体，设置于主箱体上的行走机构、可见冰裂隙探测及感知系统、不可见冰裂隙探测系统、采样收集系统和控制系统；所述可见冰裂隙探测及感知系统用于收集主箱体周围实时图像数据、可见冰裂隙信息及障碍物信息，并实时传输给控制系统；所述不可见冰裂隙探测系统用于获取雪层下不可见冰裂隙信息并发送给控制系统；行走机构，包括履带行走机构和雪橇板支撑模块，用于支撑主箱体，并驱动机器人的转向和行走；采样收集系统用于采集样品；控制系统，用于与监视端上位机通信，并控制机器人运动作业。本发明专利技术可实时获取外部环境图像信息和获取可见冰裂隙信息。裂隙信息。裂隙信息。

【技术实现步骤摘要】
一种特种海冰探测机器人


[0001]本专利技术属于探测机器人
，特别是一种海冰探测机器人。

技术介绍

[0002]在现今南极科考过程中，需要为科考站补给大量物资，而国际运输补给形式是破冰胡灿海冰卸货运输。由于环绕着南极大陆的海冰，季节变化大、年际波动大、隐伏冰裂缝发育，并且破冰船破坏了周围冰结构，如果工程机械或科考人员掉入冰裂隙将造成不可估量的损失。因此需要一种应用于极地环境的海冰探测机器人，通过机器人进行大范围冰裂隙探测得到安全的海冰运输路线。而现有机器人在尺寸重量、作业速度、行走适应性上难以达到大范围探测效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种海冰探测机器人，用于获取实时外部环境图像信息和获取可见冰裂隙信息。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0005]一种特种海冰探测机器人，包括：主箱体，设置于主箱体上的行走机构、可见冰裂隙探测及感知系统、不可见冰裂隙探测系统、采样收集系统和控制系统；
[0006]所述可见冰裂隙探测及感知系统用于收集主箱体周围实时图像数据、可见冰裂隙信息及障碍物信息，并实时传输给控制系统；
[0007]所述不可见冰裂隙探测系统用于获取雪层下不可见冰裂隙信息并发送给控制系统；
[0008]行走机构，包括履带行走机构和雪橇板支撑模块，用于支撑主箱体，并驱动机器人的转向和行走；
[0009]采样收集系统用于采集样品；
[0010]控制系统，用于与监视端上位机通信，并控制机器人运动作业。
[0011]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0012]本专利技术特种海冰探测机器人便于应对极端情况，可以通过远程遥控方式实现冰裂隙探测任务，保障监视者安全，相较于人工探测方式，探测效率高。
[0013]本专利技术三角履带采用全新设计，前进方向增加第一弹簧避震器，在越障与崎岖路面前进时能够减振，支承轮在崎岖路面时可以通过支承轮支承架摆动，实现机械减振，增加三角履带地面适应性。
[0014]本专利技术探冰雷达系统可通过调节第一直线推杆长度调节探冰雷达天线离地高度，防止在崎岖路面或爬坡情况下探冰雷达天线接触地面出现损坏，空气弹簧保证在第一直线推杆突发故障时使探冰雷达能维持当前离地高度，探冰雷达通过重力作用保证垂直于地平面，可将得到的冰裂隙信息实时传输给监视者上位机，监视者可通过与GPS地图结合绘制冰裂隙位置图，监视者可通过冰裂隙位置图绘制海冰运输路线图。
[0015]本专利技术摄像机与探冰雷达安装于同一第一云台轴上，能够实现同一位置同步获取图像与扫描地形。
[0016]本专利技术特种海冰探测机器人前端行走机构采用雪橇板，接地面积更大，重量相比三角履带更轻，能有效减少接地比压，减少机器人在雪地沉陷，减小推雪阻力。第二弹簧避震器可以在行走过程中有效减振。雪橇板角度可以偏移，减小转向阻力。
附图说明
[0017]图1为本专利技术特种海冰探测机器人结构示意图之一。
[0018]图2为本专利技术特种海冰探测机器人主箱体上层结构示意图。
[0019]图3为本专利技术特种海冰探测机器人三角履带结构示意图之一。
[0020]图4为本专利技术特种海冰探测机器人三角履带结构示意图之二。
[0021]图5为本专利技术特种海冰探测机器人三角履带结构示意图之三。
[0022]图6为本专利技术特种海冰探测机器人主箱体下层结构示意图。
[0023]图7为本专利技术特种海冰探测机器人二自由度云台内部结构细节图。
[0024]图8为本专利技术特种海冰探测机器人雪橇板连接结构细节图。
[0025]图9为本专利技术特种海冰探测机器人探冰雷达系统细节图。
[0026]图10为本专利技术特种海冰探测机器人转向与探冰雷达离地高度调节示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍。
[0028]结合图1
‑
图10，本实施例提供的一种海冰探测机器人，包括主箱体5、设置于主箱体5之上的行走机构、可见冰裂隙探测及感知系统、不可见冰裂隙探测系统、采样收集系统和控制系统。
[0029]结合图1所示，本实施例中，主箱体5为长方体结构，三角履带13与雪橇板11分别在主箱体前部和后部两侧对称布置；可见冰裂隙探测及感知系统用于收集主箱体5周围实时图像数据、可见冰裂隙信息及障碍物信息，并实时传输给机器人端下位机17，并进行路径规划与避障；不可见冰裂隙探测系统用于获取雪层下不可见冰裂隙信息并发送给机器人端下位机17；采样收集系统用于采集样品；控制系统包括机器人端下位机17，机器人端下位机17通过与监视端上位机通信，并结合实时得到的信息控制机器人运动作业。
[0030]本专利技术的实施例中，所述行走机构包括三角履带13、雪橇板11。结合图3
‑
5所示，设计的三角履带13包括支承架38、安装于支承架38一端上的第一弹簧避震器34、安装于支承架38另一端上的驱动轮连接臂42，安装于第一弹簧避震器34和驱动轮连接臂 42上的两个驱动轮支承架32、安装两个驱动轮支承架32之间的驱动轮31、安装于支承架38上的两对支承轮支承架39、安装在支承轮支承架39两侧的四对支承轮37、安装于支承架38一端的一对导向轮36、安装于支承架38另一端的一对张紧轮41、安装于支承架38上的一对张紧调节装置40，橡胶履带33、雪橇板11以及雪橇板连接臂12。
[0031]所述驱动轮31与橡胶履带33内齿啮合，用于传递动力。支承架38两侧均设有多个支承轮支承架39，支承轮支承架39转动连接在支承架38上，支承轮37的支承轮轴 47均并列转动连接在左右两侧的支承轮支承架39之间，四对支承轮37连接在对应的支承轮轴47上，
四对支承轮37并列布置，用于增加三角履带13承载能力，在崎岖路面与越障行驶地面产生冲击时，支承轮37通过支承轮支承架39摆动实现机械减振。两个导向轮36之间的导向轮转轴44与导向轮连接臂35连接，导向轮36使得三角履带13 前部存在导向角，提高了三角履带13的越障行驶能力。两对导向轮连接臂35通过螺栓连接在支承架38上，保证导向轮36位置的固定，并保证橡胶履带第一接地段33
‑
1所在平面与橡胶履带第二接地段33
‑
2所在平面导向角角度为45度，同时通过调整两对导向轮连接臂35长度，能够实现调整导向角角度与橡胶履带33长度。第一弹簧避震器34 通过安装轴43铰接在两个支承架32之间，在越障与崎岖路面行驶对三角履带13造成冲击时，第一弹簧避震器34能够实现减振，提高了三角履带13的地面适应性。驱动轮支承架32铰接在驱动轮连接臂42和第一弹簧避震器34上，在受到冲击时驱动轮支承架32通过摆动使第一弹簧避震器34产生形变，从而减振。驱动轮连接臂42上端通过安装轴48铰接在两个支承架32之间，下端与支承架38铰接。支承架38两侧均设有张紧装调节置40，张紧调节装置40与张紧轮41转轴连接，通过张紧调节装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特种海冰探测机器人，其特征在于，包括：主箱体，设置于主箱体上的行走机构、可见冰裂隙探测及感知系统、不可见冰裂隙探测系统、采样收集系统和控制系统；所述可见冰裂隙探测及感知系统用于收集主箱体周围实时图像数据、可见冰裂隙信息及障碍物信息，并实时传输给控制系统；所述不可见冰裂隙探测系统用于获取雪层下不可见冰裂隙信息并发送给控制系统；行走机构，包括履带行走机构和雪橇板支撑模块，用于支撑主箱体，并驱动机器人的转向和行走；采样收集系统用于采集样品；控制系统，用于与监视端上位机通信，并控制机器人运动作业。2.根据权利要求1所述的特种海冰探测机器人，其特征在于，所述履带行走机构包括支承架、第一弹簧避震器、驱动轮连接臂、驱动轮支承架、驱动轮、支承轮支承架、支承轮、导向轮、张紧轮、履带；所述驱动轮与履带内齿啮合；所述支承架后端设有张紧轮，前端设有导向轮；所述导向轮通过导向轮连接臂与支承架相连，使得履带前部存在导向角；所述支承架两侧均设有多个支承轮支承架；所述支承轮转动连接在两侧的支承轮支承架之间；所述支承轮支承架与支承架转动连接；所述驱动轮连接在两个驱动轮支承架之间；驱动轮支承架前端与支承架之间铰接有第一弹簧避震器；驱动轮支承架后端与支承架之间铰接有驱动轮连接臂。3.根据权利要求1所述的特种海冰探测机器人，其特征在于，所述雪橇板支撑模块包括雪橇板、雪橇板连接臂、A型连接臂；所述雪橇板铰接在雪橇板连接臂下端；所述雪橇板连接臂与上下布置的一对A型连接臂铰接，并与伸出机构铰接；所述伸出机构用于推动雪橇板左右摆动；所述A型连接臂与主箱体通过销轴相连，该转轴轴向为竖向方向，且能够上下窜动；所述主箱体与下侧的A型连接臂之间铰接有第二弹簧避震器。4.根据权利要求3所述的特种海冰探测机器人，其特征在于，所述伸出机构包括伸出轴、第二直线推杆、伸出轴连接件；所述伸出轴与雪橇板铰接；所述伸出轴设置在主箱体内，能够横向滑动；所述第二直线推杆通过伸出轴连接件与伸出轴连接，用于推动雪橇板绕与A型连接臂之间的转轴左右摆动。5.根据权利要求1所述的特种海冰探测机器人，其特征在于，所述不可...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩军，范祎杰，黄俊朋，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：