[发明专利]一种刚柔混合式救援机器人

说明书

本发明公开了一种刚柔混合式救援机器人，包括左横梁，左机械手指组，右横梁，右机械手指组；左机械手指组位于左横梁下方，右机械手指组位于右横梁下方，左右两个机械手指组相向交错排布。本发明为刚性与柔性相混合，具有可根据被救者不同的的姿势和位置来自适应调整形状的特性，且可以控制锁定与释放，有效保证了本发明的灵活性、安全性和复杂环境的适应性，通过驱动气囊的充放气实现对机械手指组形状的锁定与释放；并且外部为柔性，有效保证了与被救者接触时的舒适性，减少在抱起、移动、放下被救者过程中对被救者造成的二次伤害。

技术领域

本发明涉及一种救援机器人领域，特别是一种刚柔混合式救援机器人。

背景技术

救援机器人作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。救援机器人能代替救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈，有效地解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以根据其反馈结果，及时对灾情作出科学判断，并对灾害事故现场作出正确、合理的决策。尽管日、美、德等发达国家在救援机器人的研发方面取得了很大的成果，但是设计的机械手大都为刚性，只能通过拖拽衣服将被救人员拖上救援架，对被救者容易造成二次伤害；目前柔性救援机器人大多以探测为主，因其无法完成将被救援对象转移等大负载作业，所以在救援操作上存在困难。

目前，公开号为CN104667462A的发明专利公开了一种消防救援机器人，包括复合履带、机械手、机体及操纵控制台、信息采集器组、升降装置、步进电机、灭火救援装置等，其中，工作部分由机械手和救援装置构成，机械手由刚性材料制成。此发明中机械手采用步进电机控制，运动精准，工作稳定，机械手爪输出力大，但机械爪材料为刚性，与人体接触时容易造成二次伤害。

公开号为CN107891919A的发明专利公开了一种气压软轴联合驱动的软体救援机器人，包括软体管道、软轴、手柄和工具，该发明采用气压驱动实现对软体管道弯曲，避过障碍进入废墟内部，有效的避免了在工作过程中对被困人员或易倒塌废墟内部的碰撞，同时为软轴提供了唯一的固定通道，该发明采用软轴传递动力，软轴的末端可以安装多种救援工具，但是由于该救援机器人是由柔性材料制成，所以无法完成将被救援对象转移等大负载救援作业。

机械爪是组成机器人的重要部件，特别是在救援时，为避免对人造成二次伤害，要求机械爪的表面为柔性，整体刚度可控，可根据外界力变化进行适应性变形等一系列操作。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供种刚柔混合式救援机器人。本发明可根据外界力变化进行适应性变形、刚度可控、能够自锁、满足救援机器人要求。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种刚柔混合式救援机器人，其特征在于，包括：左横梁、左机械手指组、右横梁、右机械手指组；其中，所述左横梁的顶部与传统机器人末端通过法兰固定连接，所述左机械手指组位于左横梁下方，左机械手指组上端与左横梁下侧固定连接；所述右横梁的顶部与传统机器人末端通过法兰固定连接，所述右机械手指组位于右横梁下方，右机械手指组上端与右横梁下侧固定连接；所述左机械手指组和右机械手指组分别由5根和4根机械手指组成；每个机械手指包括保护气囊、锁紧装置、驱动气囊；所述保护气囊位于锁紧装置的外部，其两端分别与锁紧装置两端固定连接；所述驱动气囊位于锁紧装置的内部，其一侧与锁紧装置内侧固定连接；所述锁紧装置由若干个依次嵌套的相同锁紧节和一个头组成，每两个相邻锁紧节之间为转动连接，头与末端锁紧节为转动连接；所述锁紧节包括一个套壳、两个棘轮、两个回程弹簧、两个棘轮开关、一个控制开关、两个轴承、一根传动轴；所述传动轴通过轴承与套壳组成转动连接；所述控制开关位于套壳的内部，与传动轴固定连接；所述传动轴两端伸出套壳部分均由内到外依次设置棘轮和棘轮开关，棘轮和棘轮开关与传动轴固定连接；每个所述回程弹簧嵌套在棘轮和棘轮开关之间并固定在棘轮开关上。

上述技术方案中，所述左机械手指组和所述右机械手指组相向交错排布。