可移動機器人技術設計淺析

蘭州資源環境職業技術學院 魏萬云

機器人并不是簡單意義上代替人工勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，其既有人對環境狀態的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續工作、精確度高、抗惡劣環境的能力。從某種意義上說，它是機器的進化過程產物，它是工業以及非產業界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。1954年，誕生了第一個工業機器人Unimate,如圖1所示。Unimate的特點是一個機械臂，能夠運輸壓鑄件并將其焊接到位。1961年，工業機器人Unimate開始加入通用汽車公司在新澤西州的工廠流水線，在裝配線上與熱壓鑄機合作。工業機器人的出現，徹底改變了制造業。

圖1 第一個工業機器人Unimate

1 技術背景

可移動機器人是一種在不確定環境因素情況下使用的探索工具，通過移動機器人，人們可以對一些未知環境進行探索。現有的地面偵察機器人在進行探索工作時，僅僅能對攝像頭的角度進行調節，不方便改變攝像頭的高度；同時，缺少對偵察機器人的保護，容易造成機器人的損壞。另外，鏡頭處常會出現水汽，影響鏡頭的使用，針對現有的地面偵察機器人所暴露的問題，有必要對其進行結構上的優化與改進。

2 技術內容

為解決上述背景技術中提出的問題，提供了一種可移動地面偵察機器人，其具有方便鏡頭高度調節、避免鏡頭起霧、保護機器人安全等特點。

為實現上述目的，可移動地面偵察機器人提供如下技術方案：一種可移動地面偵察機器人，包括底座和支撐殼。支撐殼安裝在底座的上方，底座的兩側安裝有履帶，底座的表面固定連接于外殼，外殼為直角梯形，外殼的斜邊處開設有通孔，且通孔上安裝有鋼化玻璃，外殼的上底處開設有出氣孔，外殼的一側開設有進氣孔，支撐殼的表面安裝有固定塊，固定塊內開設有凹槽，凹槽內部轉動連接有扇葉，凹槽的出口處安裝有電熱絲，固定塊安裝在外殼的內部。

作為一種可移動地面偵察機器人優選技術方案，其具備以下結構特點：

（1）支撐殼的內部安裝有電機，支撐殼的內部垂直轉動連接有絲桿，絲桿的底端連接有傘狀齒輪，電機的輸出軸上套接有另一個傘狀齒輪，兩個傘狀齒輪嚙合，外殼的內部活動連接有伸縮塊，伸縮塊與絲桿旋合連接，伸縮塊的頂端轉動連接有拍攝鏡頭。

（2）底座的前端平行設置有防護塊，底座的前端開設有凹槽，凹槽的內部固定連接有滑桿，滑桿上對稱套接有兩個滑動塊，滑動塊與凹槽的連接處設置有第一彈簧，兩個滑動塊的表面均通過轉軸轉動，連接有連接桿，兩個連接桿的頂端通過轉軸轉動連接在防護塊的底面。

（3）底座的頂端凸起處對稱連接有兩個立柱后端，立柱后端的內部連接有第二彈簧，防護塊的底面對稱連接有兩個立柱前端，立柱前端的底端與第二彈簧相連，立柱前端與立柱后端活動連接。

（4）防護塊的內部為海綿填充物，支撐殼的前端連接有探照燈。

與現有技術相比，可移動地面偵察機器人的有益效果是：（1）在支撐殼的表面安裝外殼、電熱絲、扇葉、固定塊、進氣孔、出氣孔和鋼化玻璃，防止鏡頭因溫度變化出現水珠，影響偵察效果。（2）在底座的前端安裝防護塊、連接桿、滑桿、滑動塊、立柱前端、立柱后端、第一彈簧和第二彈簧，有效保護機器人主體的安全。（3）在外殼的內部安裝傘狀齒輪、電機和絲桿，方便鏡頭的高度調節。

為了進一步理解設計內容，圖2為可移動地面偵察機器人的結構示意圖。下面將結合可移動地面偵察機器人實施例中的附圖，對可移動地面偵察機器人實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，描述的實施例僅僅是可移動地面偵察機器人一部分實施例，而不是全部的實施例。

圖2 可移動地面偵察機器人結構示意圖

3 技術實施

如圖2所示，可移動地面偵察機器人提供一種技術方案：一種可移動地面偵察機器人，包括底座和支撐殼。支撐殼安裝在底座的上方，底座的兩側安裝有履帶，底座的表面固定連接于外殼，外殼為直角梯形，外殼的斜邊處開設有通孔，且通孔上安裝有鋼化玻璃，外殼的上底處開設有出氣孔，外殼的一側開設有進氣孔，支撐殼的表面安裝有固定塊，固定塊內開設有凹槽，凹槽內部轉動連接有扇葉，凹槽的出口處安裝有電熱絲，固定塊安裝在外殼的內部。

啟動可移動地面偵察機器人對位置地形進行偵察，啟動扇葉，扇葉轉動，空氣通過進氣孔進入外殼的內部，通過電熱絲進行加熱，保證外殼內部的溫度，避免拍攝鏡頭處因溫度原因形成水汽。

支撐殼的內部安裝有電機，支撐殼的內部垂直轉動連接有絲桿，絲桿的底端連接有傘狀齒輪，電機的輸出軸上套接有另一個傘狀齒輪，兩個傘狀齒輪嚙合，外殼的內部活動連接有伸縮塊，伸縮塊與絲桿旋合連接，伸縮塊的頂端轉動連接有拍攝鏡頭。

電機為Y系列，當拍攝鏡頭需要調節高度時，啟動電機，帶動傘狀齒輪轉動，帶動絲桿轉動，使伸縮塊上下運動，拍攝鏡頭通過鋼化玻璃對外界環境進行影像記錄。底座的前端平行設置有防護塊，底座的前端開設有凹槽，凹槽的內部固定連接有滑桿，滑桿上對稱套接有兩個滑動塊，滑動塊與凹槽的連接處設置有第一彈簧，兩個滑動塊的表面均通過轉軸轉動，連接有連接桿，兩個連接桿的頂端通過轉軸轉動連接在防護塊的底面。當底座撞擊到地面上一些堅硬物體時，防護塊向后運動，在轉軸的作用下，兩根連接桿的底端向外張開，使兩個滑動塊沿著滑桿向兩側滑動，此時第一彈簧收縮。

底座的頂端凸起處對稱連接有兩個立柱后端，立柱后端的內部連接有第二彈簧，防護塊的底面對稱連接有兩個立柱前端，立柱前端的底端與第二彈簧相連，立柱前端與立柱后端活動連接。

防護塊向后移動時，立柱前端向立柱后端的內部運動，此時第二彈簧收縮，將撞擊產生的沖擊力吸收，保護機器人的安全。

防護塊的內部為海綿填充物，當防護塊收到撞擊力時，防護塊壓縮，同時向后移動，吸收撞擊產生的沖擊力。

支撐殼的前端連接有探照燈。當遇到黑暗環境時或外部環境光線不足時，打開探照燈對外界環境進行照明。

可移動地面偵察機器人的工作原理及使用流程：可移動地面偵察機器人安裝好后，啟動偵察機器人對位置地形進行偵察，啟動扇葉，扇葉轉動，空氣通過進氣孔進入外殼的內部，通過電熱絲進行加熱，保證外殼內部的溫度，當底座撞擊到地面上一些堅硬物體時，防護塊向后運動，在轉軸的作用下，兩根連接桿的底端向外張開，使兩個滑動塊沿著滑桿向兩側滑動，此時第一彈簧收縮，同時立柱前端向立柱后端的內部運動，此時第二彈簧收縮，將撞擊產生的沖擊力吸收，保護機器人的安全。當拍攝鏡頭需要調節高度時，啟動電機，帶動傘狀齒輪轉動，帶動絲桿轉動，使伸縮塊上下運動，拍攝鏡頭通過鋼化玻璃對外界環境進行影像記錄，當遇到黑暗環境時，打開探照燈對外界環境進行照明。

總結：當代遙控機器人系統的發展，致力于操作者與機器人的人機交互控制，使智能機器人走出實驗室進入社會服務中。例如美國發射到火星上的“索杰納”機器人。我國的智能機器人也取得了不少成果。例如水下機器人，能在6000m水下無纜工作。還有遙控機器人、雙臂協調控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種。在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎技術的開發應用上有了一定的發展基礎。