[发明专利]排爆机器人排爆装置及其控制系统和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及排爆机器人领域，具体地说，是一种排爆机器人排爆装置及其控制系统和控制方法。

背景技术

随着全球反恐形势的日益严峻，恐怖袭击事件在国内外频频发生，各国的武装力量以及安防部门对排爆机器人的需求量巨大。目前国内外市场推出的排爆机器人产品成本较高，不利于大范围推广。

排爆机器人归属于非结构环境下的地面移动机器人范畴，国外对它的研究起步较早。英国、法国、德国、美国等欧美资本主义国家先后展开了对排爆机器人的技术研究。最早的排爆机器人多半运用于军事用途。随着时代的发展，很多产品都已经民用化，活跃在安防、矿山、化工、危险物品生产等诸多领域。目前排爆机器人技术的研究重点是，让机器人具有更多的自主功能，最终开发出能自主搜索、探测、排爆、敌我识别、自动攻击敌方目标的智能化排爆机器人。

英国成为率先研发排爆机器人的国家。由AB电子产品公司生产的“手推车”是最早的履带式排爆机器人之一，成为排爆机器人的先驱。“手推车”的控制系统由上位机和下位机两部份组成，之间通过100米的长电缆进行通讯。上位机配有操控按钮，可操控机器人的各个关节动作。我国由于种种原因，对排爆机器人起步较晚技术水平明显落后与西方发达国家。最近几年国家加大了对排爆机器人的研发扶持力度，一些高校和企业先后开展了对排爆机器人关键技术的研究工作，通过几年的积累，已有一些技术达到甚至超越了国际先进水平。

结合国内外推出的排爆机器人存在的两个问题：

1．排爆机器人为了安装大量的装备使结构复杂，体积庞大。在特殊的空间狭小的环境下排爆机器人不能够很好的或不能完成任务。

2．排爆机器人的造价过高，低端产品的价格也在20万人民币以上，由于造价过高不能够大量装备，导致大量使用人工排爆，这样就增大了排爆工作人员的危险。

现有的排爆机器人通常以机器人本体配机械手的结构，在执行任务的时候只能进行移除可疑物的操作，在有些特殊情况下无法第一时间解除危险，甚至增加不必要的伤亡，且这些排爆机器人的机械手通常采用二节臂结构，在机械臂的灵活性方面和伸展距离上仍有待提高，在实际使用中经常无法在狭窄位置进行特殊抓取姿势。

而对于排爆机器人硬件系统方面存在的缺点可归纳为：体型巨大，成本高，硬件结构分散，布局失衡，机械臂的灵活性较差、伸展距离不够。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、动作灵活的排爆机器人排爆装置及其控制系统和控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种排爆机器人排爆装置，包括寻找机构和抓取机构，所述寻找机构和抓取机构安装在同一回转架上，该回转架下部连接有转轴，该转轴由电机驱动，所述抓取机构包括机械手臂和手爪，所述机械手臂的一端与回转架连接，另一端通过第一舵机与手爪连接，所述机械手臂由至少三节短臂依次连接而成，相邻的两节短臂之间分别通过一个第二舵机连接，所述寻找机构包括摄像头、第一支架和第二支架，所述第一支架后端与回转架连接，前端通过第三舵机与第二支架连接，所述摄像头通过第四舵机安装在第二支架上。

采用上述结构，机械手臂前端的短臂与第一舵机之间也可以设置一个第二舵机，寻找机构与抓取机构安装在同一回转架上，通过电机驱动可以实现寻找机构与抓取机构的同步转动，即摄像头能随时监控机械手臂执行动作，这样就比较容易通过摄像头监控机械手臂的动作，就可以掌握排爆过程，可以使操作者操作起来更容易，寻找机构有三个自由度，这样摄像头就可以实现三维立体监控，机械手臂有四个以上自由度，各节短臂之间可以上下弯曲，手爪可相对于机械手臂360度转动，这样就可以模仿人类的手臂对爆炸物进行处理，排爆处理动作更灵活，流畅，机械手臂是通过各个舵机提供动力的，该装置结构紧凑，动作灵活，便于操作，控制。

所述手爪上安装有控制手爪张合的第五舵机，所述机械手臂和摄像头位于回转架的同一侧。

便于控制手爪抓取过程的张开和合拢，机械手臂和摄像头位于回转架的同一侧，在第一电机带动转轴和回转架运动的过程中，使得摄像头和机械手臂同步转动，能实时的监控机械手臂的动作，不用再去控制第三舵机和第四舵机的转动而达到监控的目的。

所述机械手臂由三节短臂依次连接而成，机械手臂后端的短臂与回转架相连接，机械手臂前端的短臂通过第一舵机与手爪相连接，相邻两节短臂之间均设置有舵机支架，每一个所述第二舵机对应安装在一个舵机支架上，该第二舵机与后一节短臂连接，所述舵机支架与前一节短臂固定连接。