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一种水陆两栖的船形搜索机器人
申请号	CN201610949245.8	申请日	2016-10-26	公开(公告)号	CN106240261A	公开(公告)日	2016-12-21
申请人	电子科技大学;			发明人	刘珊; 郑文锋; 曾庆川; 杨波; 李晓璐; 张宇慧;
摘要	本发明公开了一种水陆两栖的船形搜索机器人，通过水位传感器检测液位信息并传送到控制器，再通过控制器判断水陆两栖的船形搜索机器人所处环境；如果所处的环境是陆地，则车轮工作，螺旋桨II不工作并通过伸缩杆II缩进镂空舱体内，水陆两栖的船形搜索机器人利用生命探测仪和摄像头开始搜索被困人员；如果所处的环境是水面，则车轮停止工作，螺旋桨I和螺旋桨II均工作。螺旋桨I在空气中旋转，利用充气通道和鼓风机让空气充满气垫，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水中的浮力，同时螺旋桨II经伸缩杆II伸出镂空舱体在水中旋转，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水面行驶的推进力，同样利用生命探测仪和摄像头搜索被困人员。
权利要求	1.一种水陆两栖的船形搜索机器人，其特征在于，包括：一船形机器人主体，内置有生命探测仪、控制器和充气通道，在充气通道内有一鼓风机，其底部有车轮和气垫，充气通道与气垫相连，其尾部为镂空舱体；一水位传感器，位于船形机器人主体的表面，用于检测液位信息，并传送到船形机器人主体中的控制器；两伸缩杆，伸缩杆I可上下伸缩，位于船形机器人主体正上方与摄像头相连；伸缩杆II可左右伸缩，位于船形机器人主体尾部的镂空舱体内与螺旋桨II相连；两螺旋桨，螺旋桨I位于船形机器人主体上部，外面有一环形保护装置；螺旋桨II与伸缩杆II连接，可以通过伸缩杆II在镂空舱体内自由伸、缩；一摄像头，能360°旋转，用于采集图像信息。水陆两栖的船形搜索机器人上电工作时，水位传感器随时检测液位信息并传送到控制器，控制器根据水位传感器上传的液位信息来判断水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为陆地还是水面；当水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为陆地时，控制器控制车轮工作，停止螺旋桨I和螺旋桨II的工作作，并将螺旋桨II通过伸缩杆II缩进镂空舱体内，同时启动生命探测仪和摄像头开始搜索被困人员；当水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为水面时，控制器控制车轮停止工作，同时启动螺旋桨I和螺旋桨II，使螺旋桨I在空气中旋转，并利用充气通道和鼓风机让空气充满气垫，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水中的浮力；螺旋桨II通过伸缩杆II伸出镂空舱体并在水中旋转，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水面行驶的推进力，同时启动生命探测仪和摄像头开始搜索被困人员。 2.根据权利要求1所述的一种水陆两栖的船形搜索机器人，其特征在于，所述的船形机器人主体由聚氨酯泡沫和玻璃纤维复合而成，表面防水密封。 3.根据权利要求1所述的一种水陆两栖的船形搜索机器人，其特征在于，所述的螺旋桨I和螺旋桨II的叶片数均为3，且螺旋桨II为变距螺旋桨，通过改变螺旋桨每个桨叶的倾斜角来改变输出的扭矩。 4.根据权利要求1所述的一种水陆两栖的船形搜索机器人，其特征在于，所述的气垫位于船形机器人主体底部中间，采用聚乙烯塑料制作。 5.根据权利要求1所述的一种水陆两栖的船形搜索机器人，其特征在于，所述的车轮共 4个且具有防水功能，对称位于船形机器人主体底部的两侧。
说明书全文	一种水陆两栖的船形搜索机器人技术领域 [0001] 本发明属于机器人技术领域，更为具体地讲，涉及一种水陆两栖的船形搜索机器人。背景技术 [0002] 我国是世界上自然灾害频发的国家之一，地震、洪涝、沙尘暴等时有发生。仅自2008年四川汶川地震以来，我国又先后经历了青海玉树地震，四川庐山地震、甘肃舟曲泥石流等重大自然灾害。2016年湖北、江苏等地的洪涝灾害也得到了社会各界人士的广泛关注。目前大多数灾害的情况都已经远远超出了人工救援的能力范围，许多人也因为没有得到及时的援助而离开了亲人。如何在保证救援人员安全的情况下更快、更好的找到并解救被困人员，有效的降低灾害损失成为社会大众越来越关注的问题。 [0003] 随着机器人时代的到来以及搜救人员无法及时到达受灾现场的情况，搜索机器人应运而生。经过这几年的发展，搜索机器人已经小有成就，但无论是陆地上的履带式、蛇形搜索机器人，还是空中的飞行器，亦或是水下的救援机器人，都只能完成相应环境的搜索工作。水陆两栖机器人将陆地移动机器人和水中机器人的特征相结合，能够实现在水陆变换介质中持续稳定工作。 [0004] 目前，国内外研究水陆两栖机器人的很多，这方面的发明专利也不少，但是却很少将其定位在搜索机器人上。此外，现有的水陆两栖机器人有蛇形、球形、桶形，却鲜有船形。船形机器人的形状和性能与轮船相似，将比其他形状的机器人更能适应水上环境，能够更好的实施搜索工作。因此水陆两栖的船形搜索机器人有着广泛的应用前景和较高的实用价值。发明内容 [0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水陆两栖的船形搜索机器人，能够同时应用到陆地和水上的灾害搜索工作当中，填补水陆两栖机器人在灾害搜索领域的空白。 [0006] 为实现上述发明目的，本发明一种水陆两栖的船形搜索机器人，其特征在于，包括： [0007] 一船形机器人主体，内置有生命探测仪、控制器和充气通道，在充气通道内有一鼓风机，其底部有车轮和气垫，充气通道与气垫相连，其尾部为镂空舱体； [0008] 一水位传感器，位于船形机器人主体的表面，用于检测液位信息，并传送到船形机器人主体中的控制器； [0009] 两伸缩杆，伸缩杆I可上下伸缩，位于船形机器人主体正上方与摄像头相连；伸缩杆II可左右伸缩，位于船形机器人主体尾部的镂空舱体内与螺旋桨II相连； [0010] 两螺旋桨，螺旋桨I位于船形机器人主体上部，外面有一环形保护装置；螺旋桨II与伸缩杆II连接，可以通过伸缩杆II在镂空舱体内自由伸、缩； [0011] 一摄像头，能360°旋转，用于采集图像信息； [0012] 水陆两栖的船形搜索机器人上电工作时，水位传感器随时检测液位信息并传送到控制器，控制器根据水位传感器上传的液位信息来判断水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为陆地还是水面； [0013] 当水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为陆地时，控制器控制车轮工作，停止螺旋桨I和螺旋桨II的工作，并将螺旋桨II通过伸缩杆II缩进镂空舱体内，同时启动生命探测仪和摄像头开始搜索被困人员； [0014] 当水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为水面时，控制器控制车轮停止工作，同时启动螺旋桨I和螺旋桨II，使螺旋桨I在空气中旋转，并利用充气通道和鼓风机让空气充满气垫，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水中的浮力；螺旋桨II通过伸缩杆II伸出镂空舱体并在水中旋转，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水面行驶的推进力，同时启动生命探测仪和摄像头开始搜索被困人员。 [0015] 本发明的发明目的是这样实现的： [0016] 本发明一种水陆两栖的船形搜索机器人，通过水位传感器检测液位信息并传送到控制器，再通过控制器判断水陆两栖的船形搜索机器人所处环境；如果所处的环境是陆地，则车轮工作，螺旋桨II不工作并通过伸缩杆II缩进镂空舱体内，水陆两栖的船形搜索机器人利用生命探测仪和摄像头开始搜索被困人员；如果所处的环境是水面，则车轮停止工作，螺旋桨I和螺旋桨II均工作。螺旋桨I在空气中旋转，利用充气通道和鼓风机让空气充满气垫，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水中的浮力，同时螺旋桨II经伸缩杆II伸出镂空舱体在水中旋转，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水面行驶的推进力，同样利用生命探测仪和摄像头搜索被困人员。 [0017] 同时，本发明一种水陆两栖的船形搜索机器人还具有以下有益效果： [0018] (1)、与现有的只能在单一环境工作的搜索机器人相比，本发明实现了水陆两栖工作，能够应用于地震等陆地灾害的搜索，同时也能够用于洪涝灾害的搜索。 [0019] (2)、本发明采用聚乙烯塑料制作而成的气垫作为水陆两栖的船形搜索机器人水面正常行驶的保障，轻便，而且大大减小了水陆两栖的船形搜索机器人在水上航行时的阻力，使之可以达到很高的航速。 [0020] (3)、本发明的螺旋桨II与伸缩杆II相连，镂空舱体的设计保证了螺旋桨II的可伸缩性。工作环境是陆地时，螺旋桨II可以收缩进镂空舱体，有效的保护了运动机构的同时还节约了能源，延长了水陆两栖的船形搜索机器人的使用寿命。 [0021] (4)、摄像头与伸缩杆I相连，可上下伸缩和360°旋转，保证了水陆两栖的船形搜索机器人能够多角度、多方位的采集图像信息。 [0022] (5)、本发明采用的螺旋桨II是变距螺旋桨，具有调速方便，且能在水面上盘旋和反向运行。附图说明 [0023] 图1是本发明一种水陆两栖的船形搜索机器人结构图； [0024] 图2是螺旋桨II的局部图； [0025] 图3是水陆两栖的船形搜索机器人一种具体实施方式控制系统框图。具体实施方式 [0026] 下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。 [0027] 实施例 [0028] 图1是本发明一种水陆两栖的船形搜索机器人结构图。 [0029] 在本实施例中，如图1所示，本发明一种水陆两栖的船形搜索机器人包括：机器人主体1、车轮11、螺旋桨I5、螺旋桨II10、伸缩杆I3、伸缩杆II8、摄像头2、充气通道7、鼓风机12、气垫16、水位传感器15、生命探测仪13、控制器14等。 [0030] 下面结合图1，对本发明一种水陆两栖的船形搜索机器人进行详细说明，具体包括： [0031] 船形机器人主体1，由聚氨酯泡沫和玻璃纤维复合而成，表面防水密封；内置有生命探测仪13、控制器14和充气通道7，在充气通道7内有一鼓风机12，船形机器人主体1的底部有车轮11和气垫16，充气通道7与气垫16相连，其尾部为镂空舱体9； [0032] 在本实施例中，气垫16位于船形机器人主体1底部中间，采用聚乙烯塑料制作，轻巧耐磨。车轮11共4个且具有防水功能，对称位于船形机器人主体1底部的两侧。控制器14采用嵌入式ARM芯片，搭配Linux 操作系统。 [0033] 水位传感器15，位于船形机器人主体1的表面，用于检测液位信息，并传送到船形机器人主体中的控制器14； [0034] 在本实施例中，如图3所示，水位传感器15采用XKC-Y25-RS485，随时采集液位信息，通过A/D转换将模拟量转换为数字量，再传给控制器14进行滤波操作以去掉干扰和噪声； [0035] 两伸缩杆，伸缩杆I3可上下伸缩，位于船形机器人主体正上方与摄像头2相连；伸缩杆II8可左右伸缩，位于船形机器人主体尾部的镂空舱体9内与螺旋桨II10相连； [0036] 两螺旋桨，螺旋桨I5位于船形机器人主体1上部，外面有一环形保护装置4；螺旋桨II10与伸缩杆II8连接，可以通过伸缩杆II8在镂空舱体9内自由伸、缩；在本实施例中，螺旋桨I和螺旋桨II的叶片数均为3； [0037] 摄像头2，能360°旋转，用于采集图像信息；在本实施例中，采用海尔(Haier)公司的360°全景拍摄红外摄像头，在黑暗中仍能正常工作，它采集到的信息同样通过RS232 接口传到灾害现场搜索救援服务中心； [0038] 水陆两栖的船形搜索机器人上电工作时，水位传感器15随时采集液位信息，通过A/D转换将模拟量转换为数字量，再传送到控制器14进行滤波操作以去掉干扰和噪声，控制器14根据水位传感器上传的液位信息来判断水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为陆地还是水面； [0039] 当水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为陆地时，控制器14控制车轮11工作，停止螺旋桨I5和螺旋桨II10工作，如图2所示，连接螺旋桨II10的伸缩杆II8向里收缩，使螺旋桨II10通过伸缩杆II8缩进镂空舱体9内，同时启动生命探测仪13和摄像头2开始搜索被困人员； [0040] 当水陆两栖的船形搜索机器人所处环境为水面时，控制器14控制车轮11停止工作，同时启动螺旋桨I5和螺旋桨II10，使螺旋桨I5在空气中旋转，并利用充气通道7和鼓风机12让空气6充满气垫16，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水中的浮力，通过气垫16的使用减少了水陆两栖的船形搜索机器人在水中航行的阻力；此外，如图2所示，连接螺旋桨II10的伸缩杆II8向外伸展，使螺旋桨II10通过伸缩杆II8伸出镂空舱体9并在水中旋转，提供水陆两栖的船形搜索机器人在水面行驶的推进力，其中，螺旋桨II10是变距螺旋桨，它能够通过改变螺旋桨每个桨叶的倾斜角来改变输出的扭矩，即可以在螺旋桨转速不变的情况下改变桨的推力；同时启动生命探测仪13和摄像头2开始搜索被困人员。 [0041] 在本实施例中，如图3所示，其电源采用高性能的充电锂电池并配有蓄电池，以增强续航能力；生命探测仪13采用LifeSearch+雷达生命探测仪，它具有很强的介质穿透力，能更快找到幸存者，采集到的信息经控制器卡尔曼滤波去掉干扰和噪声以后通过RS232接口传到灾害现场搜索救援服务中心供指挥人员进行下一步的操作。 [0042] 尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

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