【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人驾驶救援机器人，具体是涉及一种自动换装的遥操作重载救援机器人系统及控制方法。
技术介绍
1、在坍塌场景中，由于环境的不确定性和复杂性。救援人员直接进入，可能会暴露在危险的环境中，同时也存在大量的安全隐患。同时在救援过程中，由于地形复杂、环境恶劣等原因，救援人员和设备难以快速到达，从而延长了救援时间。而现有的救援机器人的功能单一，救援效率有限。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提供一种提高救援效率的自动换装的遥操作重载救援机器人系统及控制方法。
2、本专利技术还提供一种上述遥操作重载救援机器人系统的控制方法。
3、技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种自动换装的遥操作重载救援机器人系统，包括车身，设置于车身上的电控臂、液压臂和工具库，所述工具库包括固定设置于车身上的滑台、沿滑台移动的工装支架、调节液压杆，所述调节液压杆一端铰接于车身上，另一端铰接于工装支架上，所述调节液压杆伸缩带动工装支架沿滑台移动，所述工具库包括若干大负载操作头和小负载操作头放置于工装支架上，所述大负载操作头和小负载操作头均设置快换接头第一对接部，所述电控臂和液压臂末端均设置快换接头第二对接部，所述电控臂的快换接头第二对接部与小负载操作头的快换接头第一对接部配合对接，所述液压臂的快换接头第二对接部与大负载操作头的快换接头第一对接部配合对接，电控臂和液压臂通过远程控制台控制进行作业以及操作头的快换，当电控臂或液压臂更换操作头时，调节液压杆伸缩带动
4、进一步的，所述快换接头第一对接部包括安装底板、固定设置于安装底板两侧同向延伸的安装侧板、对接轴、第一对接阀块，两个安装侧板对称设置，对接轴穿过两个安装侧板，第一对接阀块固定设置于安装底板上，且第一对接阀块上设置轴线平行于安装底板的对接杆；所述快换接头第二对接部包括两个固定对称设置的对接侧板、第二对接阀块，两个对接侧板对称设置，并设置对接槽，所述上对接阀块包括与对接侧板固定连接的固定部、驱动液压杆、对接部，所述驱动液压杆一端与固定部连接，另一端与对接部连接，驱动液压杆驱动对接部靠近或远离固定部，所述对接部设置与对接杆配合的对接孔，当快换接头第二对接部与快换接头第一对接部配合对接时，对接槽卡在对接轴上进行定位，对接侧板绕对接轴转动直至对接杆延伸方向与对接孔延伸方向平行，驱动液压杆驱动对接部远离固定部的同时靠近第一对接阀块，对接杆插入对接孔实现对接。
5、进一步的，所述对接部固定连接导向杆，固定部设置通孔用于导向杆穿过，导向杆外套设有弹簧，弹簧位于固定部和对接部之间。
6、进一步的，所述大负载操作头包括液压钳、旋挖钻头，所述小负载操作头包括机械夹爪、辅助机器人，所述辅助机器人上设置生命探测仪，所述机械夹爪用于协助救援人员进行高效的救援作业，包括通过其精确的夹持和定位功能，抓取被困者身边的障碍物，为救援人员开辟救援通道，或者将救援物资准确送达被困者手中；所述辅助机器人用于实现对被困人员的精确搜救，通过调整末端机器人的姿态和位置，确保搜救工作的准确性和有效性；所述生命探测仪用于捕捉和分析被困人员发出的微弱生命信号；所述旋挖钻头用于通过其高速旋转和强大的冲击力，有效地破碎岩石和混凝土等坚硬物质，所述液压钳用于凭借其强大的夹持力和剪切力，迅速破拆障碍物，为救援人员开辟通道。
7、进一步的，所述工具库包括左工具库和右工具库，所述左工具库和右工具库对称设置于车身两侧，左工具库包括左滑台、设置于左滑台上的左工装支架、左调节液压杆，右工具库包括右滑台、设置于右滑台上的右工装支架、右调节液压杆，所述左滑台和右滑台固定对称设置于车身两侧，左调节液压杆一端铰接于车身上，另一端铰接于左工装支架，右调节液压杆一端铰接于车身上，另一端铰接于右工装支架；所述左工装支架用于放置机械夹爪和辅助机器人，所述右工装支架用于放置液压钳和旋挖钻头。
8、进一步的，所述辅助机器人包括若干铰接的机械臂实现6个自由度的控制，6个自由度包括沿x轴、y轴、z轴三个方向移动的自由度和绕x轴、y轴、z轴转动的三个自由度。
9、进一步的，所述电控臂包括设置于车身上的第一底座、第一大臂、第一小臂、第一连接片，所述第一底座绕竖直轴相对车身转动，所述第一大臂一端铰接于第一底座上，另一端铰接于第一小臂，第一小臂与第一连接片一端铰接，第一大臂杆身与第一底座通过电动伸缩杆连接，电动伸缩杆伸缩带动第一大臂绕第一底座转动，所述第一小臂一端与第一大臂杆身通过电动伸缩杆连接，电动伸缩杆伸缩带动第一小臂绕第一大臂转动，所述第一连接片另一端通过电动伸缩杆与第一小臂杆身连接，电动伸缩杆伸缩带动第一连接片绕第一小臂转动，且第一连接片另一端通过连杆与快换接头第二对接部的对接侧板铰接，对接侧板与第一小臂铰接，第一连接片绕第一小臂转动带动对接侧板绕第一小臂转动。
10、进一步的，所述液压臂包括设置于车身上的第二底座、第二大臂、第二小臂、第二连接片，所述第二底座绕竖直轴相对车身转动，所述第二大臂一端铰接于第二底座上，另一端铰接于第二小臂，第二小臂与第二连接片一端铰接，第二大臂杆身与第二底座通过液压杆连接，液压杆伸缩带动第二大臂绕第二底座转动，所述第二小臂一端与第二大臂杆身通过液压杆连接，液压杆伸缩带动第二小臂绕第二大臂转动，所述第二连接片另一端通过液压杆与第二小臂杆身连接，液压杆伸缩带动第二连接片绕第二小臂转动，且第二连接片另一端通过连杆与快换接头第二对接部的对接侧板铰接，对接侧板与第二小臂铰接，第二连接片绕第二小臂转动带动对接侧板绕第二小臂转动。
11、进一步的，所述车身上设置定位装置和视觉装置，所述定位装置用于获取车身的实时位置，所述视觉装置用于获取车身前方的环境图像。
12、本专利技术还采用一种遥操作重载救援机器人系统的控制方法，包括以下步骤：
13、步骤1：由两驾无人机对坍塌场景进行扫描，从而构建三维立体模型，从而得到受灾地区的地形信息，远程控制台获取定位装置和视觉装置采集的数据，获得车身的实时位置及车身前方的环境图像；
14、步骤2：根据车身前方的环境图像判断所需操作，根据所需操作选择电控臂和液压臂所需的操作头；
15、步骤3：当需要更换操作头时，根据选择的操作头控制工具库向外伸出，控制电控臂或液压臂转动至工具库处，将不需要的操作头放置至工装支架上，解除快换接头第二对接部与快换接头第一对接部的对接，选择需要的操作头进行快换接头第二对接部与快换接头第一对接部的对接；
16、步骤4：根据选择的操作头对救援环境进行对应操作；
17、步骤5：重复步骤1和步骤4，直至救援操作结束。
18、首先由两驾无人机对坍塌场景进行扫描，从而构建三维立体模型，从而得到受灾地区的地形信息。在救援机器人上还安装北斗gnss接收机。接收机接收来自北斗卫星的信号，并计算出救援机器人的精确位置。此外，还将北斗gnss接收机与机器人的导航系统集成，以实现实时的路径规划和引导本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自动换装的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，包括车身(4)，设置于车身上的电控臂(11)、液压臂(26)和工具库，所述工具库包括固定设置于车身上的滑台、沿滑台移动的工装支架、调节液压杆，所述调节液压杆一端铰接于车身(4)上，另一端铰接于工装支架上，所述调节液压杆伸缩带动工装支架沿滑台移动，所述工具库包括若干大负载操作头和小负载操作头放置于工装支架上，所述大负载操作头和小负载操作头均设置快换接头第一对接部(351)，所述电控臂(11)和液压臂(26)末端均设置快换接头第二对接部(352)，所述电控臂(11)的快换接头第二对接部(352)与小负载操作头的快换接头第一对接部(351)配合对接，所述液压臂(26)的快换接头第二对接部(352)与大负载操作头的快换接头第一对接部(351)配合对接，电控臂(11)和液压臂(26)通过远程控制台(3)控制进行作业以及操作头的快换，当电控臂(11)或液压臂(26)更换操作头时，调节液压杆伸缩带动工装支架沿车身身侧展开。
2.根据权利要求1所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述快换接头第一对接部(351)包括安装底
3.根据权利要求2所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述对接部固定连接导向杆(624)，固定部设置通孔用于导向杆(624)穿过，导向杆(624)外套设有弹簧，弹簧位于固定部和对接部之间。
4.根据权利要求1所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述大负载操作头包括液压钳(21)、旋挖钻头(22)，所述小负载操作头包括机械夹爪(6)、辅助机器人(99)，所述辅助机器人(99)上设置生命探测仪(8)，所述机械夹爪(6)用于协助救援人员进行高效的救援作业，包括通过其精确的夹持和定位功能，抓取被困者身边的障碍物，为救援人员开辟救援通道，或者将救援物资准确送达被困者手中；所述辅助机器人(99)用于实现对被困人员的精确搜救，通过调整末端机器人的姿态和位置，确保搜救工作的准确性和有效性；所述生命探测仪(8)用于捕捉和分析被困人员发出的微弱生命信号；所述旋挖钻头(22)用于通过其高速旋转和强大的冲击力，有效地破碎岩石和混凝土等坚硬物质，所述液压钳(21)用于凭借其强大的夹持力和剪切力，迅速破拆障碍物，为救援人员开辟通道。
5.根据权利要求4所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述工具库包括左工具库(5)和右工具库(20)，所述左工具库(5)和右工具库(20)对称设置于车身两侧，左工具库(5)包括左滑台(9)、设置于左滑台(9)上的左工装支架(7)、左调节液压杆(10)，右工具库(20)包括右滑台(24)、设置于右滑台(24)上的右工装支架(23)、右调节液压杆(25)，所述左滑台(9)和右滑台(24)固定对称设置于车身两侧，左调节液压杆(10)一端铰接于车身上，另一端铰接于左工装支架(7)，右调节液压杆(25)一端铰接于车身上，另一端铰接于右工装支架(23)；所述左工装支架(7)用于放置机械夹爪(6)和辅助机器人(99)，所述右工装支架(23)用于放置液压钳(21)和旋挖钻头(22)。
6.根据权利要求5所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述辅助机器人(99)包括若干铰接的机械臂实现6个自由度的控制，6个自由度包括沿X轴、Y轴、Z轴三个方向移动的自由度和绕X轴、Y轴、Z轴转动的三个自由度。
7.根据权利要求6所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述...
【技术特征摘要】
1.一种自动换装的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，包括车身(4)，设置于车身上的电控臂(11)、液压臂(26)和工具库，所述工具库包括固定设置于车身上的滑台、沿滑台移动的工装支架、调节液压杆，所述调节液压杆一端铰接于车身(4)上，另一端铰接于工装支架上，所述调节液压杆伸缩带动工装支架沿滑台移动，所述工具库包括若干大负载操作头和小负载操作头放置于工装支架上，所述大负载操作头和小负载操作头均设置快换接头第一对接部(351)，所述电控臂(11)和液压臂(26)末端均设置快换接头第二对接部(352)，所述电控臂(11)的快换接头第二对接部(352)与小负载操作头的快换接头第一对接部(351)配合对接，所述液压臂(26)的快换接头第二对接部(352)与大负载操作头的快换接头第一对接部(351)配合对接，电控臂(11)和液压臂(26)通过远程控制台(3)控制进行作业以及操作头的快换，当电控臂(11)或液压臂(26)更换操作头时，调节液压杆伸缩带动工装支架沿车身身侧展开。
2.根据权利要求1所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述快换接头第一对接部(351)包括安装底板(51)、固定设置于安装底板(51)两侧同向延伸的安装侧板(52)、对接轴(53)、第一对接阀块(54)，两个安装侧板(52)对称设置，对接轴(53)穿过两个安装侧板(52)，第一对接阀块(54)固定设置于安装底板(51)上，且第一对接阀块(54)上设置轴线平行于安装底板(51)的对接杆(511)；所述快换接头第二对接部包括两个固定对称设置的对接侧板(61)、第二对接阀块(62)，两个对接侧板(61)对称设置，并设置对接槽(611)，所述第二对接阀块(62)包括与对接侧板(61)固定连接的固定部(621)、驱动液压杆(622)、对接部(623)，所述驱动液压杆(622)一端与固定部(621)连接，另一端与对接部(623)连接，驱动液压杆(622)驱动对接部(623)靠近或远离固定部(621)，所述对接部(623)设置与对接杆(511)配合的对接孔，当快换接头第二对接部与快换接头第一对接部配合对接时，对接槽卡在对接轴(53)上进行定位，对接侧板(61)绕对接轴(53)转动直至对接杆延伸方向与对接孔延伸方向平行，驱动液压杆(622)驱动对接部远离固定部(621)的同时靠近第一对接阀块(54)，对接杆插入对接孔实现对接。
3.根据权利要求2所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述对接部固定连接导向杆(624)，固定部设置通孔用于导向杆(624)穿过，导向杆(624)外套设有弹簧，弹簧位于固定部和对接部之间。
4.根据权利要求1所述的遥操作重载救援机器人系统，其特征在于，所述大负载操作头包括液压钳(21)、旋挖钻头(22)，所述小负载操作头包括机械夹爪(6)、辅助机器人(99)，所述辅助机器人(99)上设置生命探测仪(8)，所述机械夹爪(6)用于协助救援人员进行高效的救援作业，包括通过其精确的夹持和定位功能，抓取被困者身边的障碍物，为救援人员开辟救援通道，或者将救援物资准确送达被困者手中；所述辅助机器人(99)用于实现对被困人员的精确搜救，通过调整末端机器人的姿态和位置，确保搜救工作的准确性和有效性；所述生命探测仪(8)用于捕捉和分析被困人员发出的微弱生命信号；所述旋挖钻头(22)用于通过其高速旋转和强大的冲击力，有效地破碎岩石和混凝土等坚硬物质，所述液压钳(21)用于凭借其强大的夹持力和剪切力，迅速破拆障碍物，为救援人员开辟通道。
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小伟，江家扬，周元凯，于家川，魏恒奥，丁闻成，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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