[发明专利]即时定位与地图创建勘测搜救机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于封闭空间中复杂环境地图创建、地形勘测、搜救等任务的机器人，尤其涉及一种地势崎岖条件下的狭小洞穴、灾区等未知区域的环境探测及可能生命体搜救的即时定位与地图创建勘测搜救机器人。

背景技术

近年来，地震、海啸、塌方、核电站泄漏等灾难相继发生。灾难事故发生后，现场建筑结构坍塌，导致其环境及地形结构空间狭小、复杂且不稳定，目前的救援方法是外部搜救，即利用一些生命体感知装置检测废墟下是否有待救人员，然而普通探测装置无法从外部直接了解内部情况，而对于结构坍塌的建筑物这种高危未知环境，在无法保证安全的情况下，救援人员是不能贸然进入的，致使搜救人员无法立刻进入灾区进行勘察和搜救，延误救援时机。而灾后“黄金72小时”内受灾人员的存活率随时间呈急速递减趋势：在第一天(即24小时内)，存活率为90％左右，第二天为50％～60％，第三天仅为20％～30％。因此，迫切需要一种可以代替搜救人员进入危险未知环境中进行地形勘测及生命搜救的机器人。救援人员可在废墟外部遥控机器人进入危险地带进行自主搜索，及时返回搜索区域三维地图；同时利用传感器感应可能的生命体，使救灾人员即时了解内部情况，确定有效方案，方便尽快展开搜救工作。该类机器人不仅可以大大缩短搜救时间，提高灾民生还希望，同时也减少了搜救人员的二次伤亡。

发明内容

本发明的目的是针对上述需求，提供一种即时定位与地图创建勘测搜救机器人，能够进入未知的核反应堆、洞穴、自然灾害后的封闭空间等不利于救灾人员和科研人员进入的环境，具有很强的地形适应性，具有即时定位与地图创建和进行生命体探测的功能，提高作业效率，减少了勘测和搜救人员劳动损耗和伤亡，可提升我国的勘测水平，为未来数字化勘测和救援提供技术手段。

本发明所提供的技术方案是提出一种即时定位与地图创建勘测搜救机器人，其包括：

其包括越障底盘，车身平台，三维扫描模块，主控单元，车身外壳和驱动模块；其中，越障底盘由主体框架和行走轮腿组成，使车体具有对不同地形的被动自适应性；三维扫描模块能够获得被勘测空间的三维地图信息以及可能生命体的数据。

所述越障底盘的左右两侧分别安装一个前轮退和二个后轮腿，各轮腿均采用直角梯形的四杆机构悬架，每个悬架在直角边和长边杆件间的铰链和短边与斜边杆件间的铰链处安装了一个空气减震器；每个悬架斜边杆件的末端都装有一个车轮；所述三维扫描模块包括有三维扫描机构、激光扫描雷达、红外温度传感器、激光惯性传感器和固定支架；三维扫描机构由二个完全一样且同步动作的无急回特性的铰链四杆机构组成，铰链四杆机构中的曲柄匀速转动时，二个同步动作的铰链四杆机构可实现其中的托架以同一个平均速度往复摆动；激光扫描雷达正下方对应扫描范围内，均匀扇形分布若干个红外温度传感器；所述主控单元为平板电脑，紧密镶嵌于车身外壳的顶部；所述越障底盘、三维扫描模块的三维扫描机构均采用高强度铝型材，车身平台采用不锈钢板，车身外壳采用ABS工程塑料。

此外，本发明还提出了应用上述即时定位与地图创建勘测搜救机器人进行地形勘测和可能生命体搜救的方法。

本发明的有益效果为：该即时定位与地图创建勘测搜救机器人进入不适宜工作人员进入的，危险未知且空间狭小的环境，该机器人可适应较崎岖的地形，且在行进过程中自动探测周围环境，并实时创建周边环境的三维地形图，同时探测该环境中是否有可能生命体存在；并能将实时三维地图、可能生命体搜救位置等重要信息反馈给操作人员；帮助操作人员快速、准确地了解位置环境及可能生命体的存在，以便搜救人员尽快展开救援工作，同时减少勘测和搜救人员不必要的人员伤亡和劳动损耗。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明的即时定位与地图创建勘测搜救机器人的整体结构图；

图2为本发明的越障底盘结构图；

图3为本发明的三维扫描模块结构图；

图4为本发明的三维地图创建及可能生命体探测方法流程图。

附图标记：

1-越障底盘；2-车身平台；3-三维扫描模块；4-激光惯性传感器；

5-主控单元；6-车身外壳；7-驱动模块；8-车体惯性传感器；

9-主体框架；10-前轮；11-转向电机；12-直流伺服电机；

13-悬架；14-空气减震器；15-后轮；16-红外温度传感器；

17-激光扫描雷达；18-连杆；19-曲柄；20-减速电机；