可移动机器人技术设计浅析

兰州资源环境职业技术学院 魏万云

机器人并不是简单意义上代替人工劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，其既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说，它是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。1954年，诞生了第一个工业机器人Unimate,如图1所示。Unimate的特点是一个机械臂，能够运输压铸件并将其焊接到位。1961年，工业机器人Unimate开始加入通用汽车公司在新泽西州的工厂流水线，在装配线上与热压铸机合作。工业机器人的出现，彻底改变了制造业。

图1 第一个工业机器人Unimate

1 技术背景

可移动机器人是一种在不确定环境因素情况下使用的探索工具，通过移动机器人，人们可以对一些未知环境进行探索。现有的地面侦察机器人在进行探索工作时，仅仅能对摄像头的角度进行调节，不方便改变摄像头的高度；同时，缺少对侦察机器人的保护，容易造成机器人的损坏。另外，镜头处常会出现水汽，影响镜头的使用，针对现有的地面侦察机器人所暴露的问题，有必要对其进行结构上的优化与改进。

2 技术内容

为解决上述背景技术中提出的问题，提供了一种可移动地面侦察机器人，其具有方便镜头高度调节、避免镜头起雾、保护机器人安全等特点。

为实现上述目的，可移动地面侦察机器人提供如下技术方案：一种可移动地面侦察机器人，包括底座和支撑壳。支撑壳安装在底座的上方，底座的两侧安装有履带，底座的表面固定连接于外壳，外壳为直角梯形，外壳的斜边处开设有通孔，且通孔上安装有钢化玻璃，外壳的上底处开设有出气孔，外壳的一侧开设有进气孔，支撑壳的表面安装有固定块，固定块内开设有凹槽，凹槽内部转动连接有扇叶，凹槽的出口处安装有电热丝，固定块安装在外壳的内部。

作为一种可移动地面侦察机器人优选技术方案，其具备以下结构特点：

（1）支撑壳的内部安装有电机，支撑壳的内部垂直转动连接有丝杆，丝杆的底端连接有伞状齿轮，电机的输出轴上套接有另一个伞状齿轮，两个伞状齿轮啮合，外壳的内部活动连接有伸缩块，伸缩块与丝杆旋合连接，伸缩块的顶端转动连接有拍摄镜头。

（2）底座的前端平行设置有防护块，底座的前端开设有凹槽，凹槽的内部固定连接有滑杆，滑杆上对称套接有两个滑动块，滑动块与凹槽的连接处设置有第一弹簧，两个滑动块的表面均通过转轴转动，连接有连接杆，两个连接杆的顶端通过转轴转动连接在防护块的底面。

（3）底座的顶端凸起处对称连接有两个立柱后端，立柱后端的内部连接有第二弹簧，防护块的底面对称连接有两个立柱前端，立柱前端的底端与第二弹簧相连，立柱前端与立柱后端活动连接。

（4）防护块的内部为海绵填充物，支撑壳的前端连接有探照灯。

与现有技术相比，可移动地面侦察机器人的有益效果是：（1）在支撑壳的表面安装外壳、电热丝、扇叶、固定块、进气孔、出气孔和钢化玻璃，防止镜头因温度变化出现水珠，影响侦察效果。（2）在底座的前端安装防护块、连接杆、滑杆、滑动块、立柱前端、立柱后端、第一弹簧和第二弹簧，有效保护机器人主体的安全。（3）在外壳的内部安装伞状齿轮、电机和丝杆，方便镜头的高度调节。

为了进一步理解设计内容，图2为可移动地面侦察机器人的结构示意图。下面将结合可移动地面侦察机器人实施例中的附图，对可移动地面侦察机器人实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，描述的实施例仅仅是可移动地面侦察机器人一部分实施例，而不是全部的实施例。

图2 可移动地面侦察机器人结构示意图

3 技术实施

如图2所示，可移动地面侦察机器人提供一种技术方案：一种可移动地面侦察机器人，包括底座和支撑壳。支撑壳安装在底座的上方，底座的两侧安装有履带，底座的表面固定连接于外壳，外壳为直角梯形，外壳的斜边处开设有通孔，且通孔上安装有钢化玻璃，外壳的上底处开设有出气孔，外壳的一侧开设有进气孔，支撑壳的表面安装有固定块，固定块内开设有凹槽，凹槽内部转动连接有扇叶，凹槽的出口处安装有电热丝，固定块安装在外壳的内部。

启动可移动地面侦察机器人对位置地形进行侦察，启动扇叶，扇叶转动，空气通过进气孔进入外壳的内部，通过电热丝进行加热，保证外壳内部的温度，避免拍摄镜头处因温度原因形成水汽。

支撑壳的内部安装有电机，支撑壳的内部垂直转动连接有丝杆，丝杆的底端连接有伞状齿轮，电机的输出轴上套接有另一个伞状齿轮，两个伞状齿轮啮合，外壳的内部活动连接有伸缩块，伸缩块与丝杆旋合连接，伸缩块的顶端转动连接有拍摄镜头。

电机为Y系列，当拍摄镜头需要调节高度时，启动电机，带动伞状齿轮转动，带动丝杆转动，使伸缩块上下运动，拍摄镜头通过钢化玻璃对外界环境进行影像记录。底座的前端平行设置有防护块，底座的前端开设有凹槽，凹槽的内部固定连接有滑杆，滑杆上对称套接有两个滑动块，滑动块与凹槽的连接处设置有第一弹簧，两个滑动块的表面均通过转轴转动，连接有连接杆，两个连接杆的顶端通过转轴转动连接在防护块的底面。当底座撞击到地面上一些坚硬物体时，防护块向后运动，在转轴的作用下，两根连接杆的底端向外张开，使两个滑动块沿着滑杆向两侧滑动，此时第一弹簧收缩。

底座的顶端凸起处对称连接有两个立柱后端，立柱后端的内部连接有第二弹簧，防护块的底面对称连接有两个立柱前端，立柱前端的底端与第二弹簧相连，立柱前端与立柱后端活动连接。

防护块向后移动时，立柱前端向立柱后端的内部运动，此时第二弹簧收缩，将撞击产生的冲击力吸收，保护机器人的安全。

防护块的内部为海绵填充物，当防护块收到撞击力时，防护块压缩，同时向后移动，吸收撞击产生的冲击力。

支撑壳的前端连接有探照灯。当遇到黑暗环境时或外部环境光线不足时，打开探照灯对外界环境进行照明。

可移动地面侦察机器人的工作原理及使用流程：可移动地面侦察机器人安装好后，启动侦察机器人对位置地形进行侦察，启动扇叶，扇叶转动，空气通过进气孔进入外壳的内部，通过电热丝进行加热，保证外壳内部的温度，当底座撞击到地面上一些坚硬物体时，防护块向后运动，在转轴的作用下，两根连接杆的底端向外张开，使两个滑动块沿着滑杆向两侧滑动，此时第一弹簧收缩，同时立柱前端向立柱后端的内部运动，此时第二弹簧收缩，将撞击产生的冲击力吸收，保护机器人的安全。当拍摄镜头需要调节高度时，启动电机，带动伞状齿轮转动，带动丝杆转动，使伸缩块上下运动，拍摄镜头通过钢化玻璃对外界环境进行影像记录，当遇到黑暗环境时，打开探照灯对外界环境进行照明。

总结：当代遥控机器人系统的发展，致力于操作者与机器人的人机交互控制，使智能机器人走出实验室进入社会服务中。例如美国发射到火星上的“索杰纳”机器人。我国的智能机器人也取得了不少成果。例如水下机器人，能在6000m水下无缆工作。还有遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种。在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上有了一定的发展基础。