[发明专利]一种远程遥控救援机器人的控制系统

说明书

技术领域

一种远程遥控救援机器人的控制系统，适用于救援机器人、战场机器人和家庭服务机器人等机器人的控制系统和控制方案。属于程序控制机械手领域。

背景技术

全世界每年都会发生大量的自然灾害和人为灾害，随着大量灾情险情的推动，极大的促进了救援机器人技术的发展。巨大的灾害会造成大面积的建筑物坍塌和人员伤亡，灾害发生之后最紧急的事情就是搜救那些被困在废墟中的幸存者。研究表明，如果幸存者能够在48小时之内得到有效的救助，那么死亡的可能性将会大大降低。然而，复杂危险的灾害现场给救援人员的人身安全带来了巨大的威胁，也会阻碍救援工作快速有效地进行，使用救援机器人进行辅助搜救是解决这一难题的有效手段。因此，采用远程无线遥控控制方式对救援机器人本体进行遥控操作也成为了必然选择。

以往的救援机器人控制系统一般遥控操作救援机器人进行简单的移动，当遇到障碍物及其它复杂环境时，不能对机器人的姿态做出更好地控制；而且目前救援机器人等虽然外型结构多有不同，但是运动系统基本上都是采用双辅助臂或者四辅助臂结构的履带式救援机器人，驱动方式上采用直流电机进行驱动。因此，对于此类工作的救援机器人而言，一种安装方便、操作灵活、通用性强的控制系统是实现救援机器人各项功能的关键。

发明内容

本发明的目的是公开一种远程遥控救援机器人的控制系统，采用主从式控制设计，操控端计算机为主计算机，车载端计算机为从计算机；机器人端底层控制电路采用模块化设计，包括主控单元模块、底盘驱动电路模块、伸缩主臂驱动电路模块、辅助臂驱动电路模块、遥控器信号接收模块、电源模块。各模块通过插针设计安装于底层电路主板上；操作人员通过遥控器对机器人本体进行姿态和运动控制；主计算机负责图像信息处理与显示、人机交互等功能；从计算机负责MTI惯性姿态参照系统控制命令的收发、底层控制命令的解析生成和收发传感器信息等；主从控制计算机通过无线网络进行通信工作。本发明通用性好、可移植性强、构建灵活、扩展性好、成本低廉。

为了保护底层控制电路主板和车载计算机不会因为救援机器人在运动过程中发生碰撞而损坏，故将整个底层控制电路主板和车载计算机安装在箱盖可以开合的双层安装箱中，上层箱体内安装车载计算机，下层箱体内安装底层控制电路板，双层安装箱内的底部和中间笔记本支架上有引入与引出各导线的孔，双层安装箱可以安装在救援机器人本体的预留空间内，为方便检修与携带运输，可以将整个双层安装箱与救援机器人本体分离并取出。

由于图像数据信息量较大，为降低主控单元模块信息处理载荷，故将图像数据通过无线网络单独传输至监控计算机。具体地讲就是：云台摄像头端的视频传输模块通过无线网络将云台摄像头拍摄到的图像数据进行传输，由无线路由器进行接收并转发给监控计算机，最终由监控计算机对图像信息进行处理，并将现场图像进行显示。

本发明可以实现对救援机器人本体的遥控操作，使救援机器人本体按照操作人员的控制命令在复杂的灾害现场中运动，实时传回周围环境信息和自身的状态信息，从而实现操控端操控人员与救援机器人本体的实时通讯，让救援人员及时了解灾害现场信息。

本发明具有如下优点：

1.本控制系统具有通用性好，可移植性强等特点，可以作为救援机器人、战场机器人以及家庭服务机器人等多种不同类型的履带式机器人的控制系统解决方案。

2.本控制系统中救援机器人底层电路采用模块化设计，可以根据机器人的具体结构进行调整，具有构建灵活、扩展性好、成本低等优点。

3.整个底层控制电路及车载计算机安装于一个双层保护箱体之中，防止控制系统硬件电路在机器人运动过程中受到损坏，并可将双层保护箱体从救援机器人本体中整体拆卸下来，方便底层控制电路的后期检修和携带运输。

附图说明

图1：救援机器人控制系统方案框架图；

图2：底层控制电路主板模块连接示意图；

图3：双层安装箱结构示意图；

图4：本方案实施的场景示意图。