(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN105523100A (43)申请公布日2016.04.27 (21)申请号201610039595.0 (22)申请日2016.01.21 (71)申请人昆明理工大学 地址650093云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人王森王娟 (51)1nt.C. B62D57/032(2006.01) 权利要求书1页说明书3页附图2页 (54)发明名称 种可变形仿生搜救机器人 (57）摘要 本发明涉及一种可变形仿生搜救机器人，属 于智能机器人技术领域。本发明包括头部、一号步 足、二号步足、三号步足、四号步足、腹部、支撑杆、 传感器、躯干外壳、底板：头部安装在底板前端， 一号步足、二号步足、三号步足、四号步足四对步 足分别对称安装在底板周侧，腹部安装在底板上， 躯干外壳安装在底板上，支撑杆、搜救传感器分别 安装在躯干外壳上。本发明机器人用于消防领域， 可在火灾、地震等人类无法进入的复杂环境进行 搜救工作，功能显著：机器人进行蜘蛛形态仿生， 驱动灵活，实用性强：步足可适应多种路面环境， 保持高效行进：安装多种传感器及摄影设备，实 现智能控制，科技含量高：机械创新性强，推广价 值高。 007939907
CN105523100A 权利要求书 1/1页 1.一种可变形仿生搜救机器人，其特征在于：包括头部(1)、一号步足(2)、二号步足 (3)、三号步足(4)、四号步足(5)、腹部(6)、支撑杆(7)、传感器(8)、躯干外壳(9)、底板(10)： 头部(1)安装在底板(10)前端，一号步足(2)、二号步足(3)、三号步足(4)、四号步足(5)四对 步足分别对称安装在底板(10)周侧，腹部(6)安装在底板(10)上，躯干外壳(9)安装在底板 (10)上，支撑杆(7)、搜救传感器(8)分别安装在躯干外壳(9)上，三号步足(4)包括触地足部 I(11)、支撑腿I(12)、伸长液压杆I(13)、转向关节I(14)、小腿折叠机构I(15)、躯干连接件I (16)、整体转向器I(17)、大腿折叠机构I(18)、连接大腿I(19):躯干连接件I(16)安装在底 板(10)上，整体转向器I(17)安装在躯干连接件I(16)上，大腿折叠机构I(18)一端安装在整 体转向器I(7)上，另一端与连接大腿I(19)一端连接，转向关节I(14)安装在连接大腿I(19) 另一端上，小腿折叠机构I(15)一端安装在转向关节I(14)上，小腿折叠机构I(15)另一端与 连接大腿I(19)连接，伸长液压杆I(13)一端与转向关节I(14)连接，另一端安装在支撑腿I (12)上，触地足部I(11)安装在支撑腿I(12)上，四号步足(5)包括整体转向器Ⅱ(20)、躯干 连接件Ⅱ(21)、大腿折叠机构Ⅱ(22)、连接大腿Ⅱ(23)、小腿折叠机构Ⅱ(24)、功能轮组 (25)、转向关节Ⅱ(26)、连接小腿(27)、减震机构(28)、支撑腿Ⅱ(29)、触地足部Ⅱ(30)：躯 干连接件Ⅱ(21)安装在机器人底板(10)上，整体转向器Ⅱ(20)安装在躯干连接件Ⅱ(21) 上，大腿折叠机构Ⅱ(22)一端安装在整体转向器Ⅱ(20)上，另一端与连接大腿Ⅱ(23)连接， 转向关节Ⅱ(26)安装在连接大腿Ⅱ(23)上，小腿折叠机构Ⅱ(24)一端安装在转向关节Ⅱ (26)上，另一端与连接大腿Ⅱ(23)连接，功能轮组(25)安装在转向关节Ⅱ(26)上，连接小腿 (27)一端安装在转向关节Ⅱ(26)上，另一端安装在支撑腿Ⅱ(29)上，减震机构(28)安装在 连接小腿(27)上，触地足部Ⅱ(30)安装在支撑腿Ⅱ(29)上，一号步足(2)包括触地足部Ⅲ (31)、支撑腿Ⅲ(32)、整体转向器Ⅲ(33)、躯干连接件Ⅲ(34)、大腿折叠机构Ⅲ(35)、连接大 腿Ⅲ(36)、摄像云台(37)、转向关节Ⅲ(38)、小腿折叠机构Ⅲ(39)、伸长液压杆Ⅱ(40)、搜救 机械手(41)：躯干连接件Ⅲ(34)安装在机器人底板(10)上，整体转向器Ⅲ(33)安装在躯干 连接件Ⅲ(34)上，大腿折叠机构Ⅲ(35)一端安装在整体转向器Ⅲ(33)上，另一端与连接大 腿Ⅲ(36)连接，转向关节Ⅲ(38)安装在连接大腿Ⅲ(36)上，小腿折叠机构Ⅲ(39)一端安装 在转向关节Ⅲ(38)上，另一端与连接大腿Ⅲ(36)连接，摄影云台(37)安装在转向关节Ⅲ (38)上，伸长液压杆Ⅱ(40)一端安装在转向关节Ⅲ(38)上，另一端安装在支撑腿Ⅲ(32)上， 搜救机械手(41)安装在支撑腿Ⅲ(32)上，触地足部Ⅲ(31)安装在支撑腿Ⅲ(32)上。 2
CN105523100A 说明书 1/3页 一种可变形仿生搜救机器人 技术领域 [0001] 本发明涉及一种可变形仿生搜救机器人，属于智能机器人技术领域。 背景技术 [0002]当下台风海啸、矿井矿难、突发火灾及地震等灾害频发，危机人类生命财产安全， 而在灾害第一时间，消防人员由于种种原因不能第一时间进入灾害现场，给消防营救带来 的巨大困难。针对这种困难，消防部门研发了多种搜救设备。现有的搜救设备智能化程度不 高，而仅有的搜救机器人多采用履带式，其越障能力有限，且行进效率差，控制不灵活，在搜 救能力上也受到功能限制，仍无法达到理想要求，可优化空间大。 发明内容 [0003]本发明的目的是提供一种可变形仿生搜救机器人，以仿生蜘蛛形态加上可进行轮 式和攀爬式形态相互转换的步足设计以提高行进效率，多功能搜救设备的安装用于适应多 种搜救环境，提高搜救成功率。 [0004]本发明按以下技术方案实现：一种可变形仿生搜救机器人，包括头部1、一号步足 2、二号步足3、三号步足4、四号步足5、腹部6、支撑杆7、传感器8、躯干外壳9、底板10：头部1 安装在底板10前端，一号步足2、二号步足3、三号步足4、四号步足5四对步足分别对称安装 在底板10周侧，腹部6安装在底板10上，躯干外壳9安装在底板10上，支撑杆7、搜救传感器8 分别安装在躯干外壳9上，三号步足4包括触地足部I11、支撑腿I12、伸长液压杆I13、转向关 节I14、小腿折叠机构I15、躯干连接件I16、整体转向器I17、大腿折叠机构I18、连接大腿I 19:躯千连接件I16安装在底板10上，整体转向器I17安装在躯干连接件I16上，大腿折叠机 构118一端安装在整体转向器I7上，另一端与连接大腿I19一端连接，转向关节I14安装在连 接大腿I19另一端上，小腿折叠机构I15一端安装在转向关节I14上，小腿折叠机构15另一 端与连接大腿I19连接，伸长液压杆I13一端与转向关节I14连接，另一端安装在支撑腿I12 上，触地足部I11安装在支撑腿I12上，四号步足5包括整体转向器Ⅱ20、躯干连接件Ⅱ21、大 腿折叠机构Ⅱ22、连接大腿Ⅱ23、小腿折叠机构Ⅱ24、功能轮组25、转向关节Ⅱ26、连接小腿 27、减震机构28、支撑腿Ⅱ29、触地足部Ⅱ30：躯干连接件Ⅱ21安装在机器人底板10上，整体 转向器Ⅱ20安装在躯千连接件Ⅱ21上，大腿折叠机构Ⅱ22一端安装在整体转向器Ⅱ20上， 另一端与连接大腿Ⅱ23连接，转向关节Ⅱ26安装在连接大腿Ⅱ23上，小腿折叠机构Ⅱ24一 端安装在转向关节Ⅱ26上，另一端与连接大腿Ⅱ23连接，功能轮组25安装在转向关节Ⅱ26 上，连接小腿27一端安装在转向关节Ⅱ26上，另一端安装在支撑腿Ⅱ29上，减震机构28安装 在连接小腿27上，触地足部Ⅱ30安装在支撑腿Ⅱ29上，一号步足2包括触地足部Ⅲ31、支撑 腿Ⅲ32、整体转向器Ⅲ33、躯干连接件Ⅲ34、大腿折叠机构Ⅲ35、连接大腿Ⅲ36、摄像云台 37、转向关节Ⅲ38、小腿折叠机构Ⅲ39、伸长液压杆Ⅱ40、搜救机械手41：躯干连接件Ⅲ34安 装在机器人底板10上，整体转向器Ⅲ33安装在躯干连接件Ⅲ34上，大腿折叠机构Ⅲ35一端 安装在整体转向器Ⅲ33上，另一端与连接大腿Ⅲ36连接，转向关节Ⅲ38安装在连接大腿Ⅲ 3
CN105523100A 说明书 2/3页 36上，小腿折叠机构Ⅲ39一端安装在转向关节Ⅲ38上，另一端与连接大腿Ⅲ36连接，摄影云 台37安装在转向关节Ⅲ38上，伸长液压杆Ⅱ40一端安装在转向关节Ⅲ38上，另一端安装在 支撑腿Ⅲ32上，搜救机械手41安装在支撑腿Ⅲ32上，触地足部Ⅲ31安装在支撑腿Ⅲ32上。 [0005]一种可变形仿生搜救机器人的工作原理为：二号步足3结构与三号步足4结构相 同，安装在机器人底板10周侧的一号步足2、二号步足3、三号步足4、四号步足5四对步足可 协调工作仿生蜘蛛行进动作，使其在崎岖复杂路面自由行进；其中二号步足3和四号步足5 两对步足分别安装功能轮组，使其在液压杆控制下变形成为轮式形态，使机器人可以在平 坦路面以轮式前进，提高行进效率；一号步足2上安装有摄影云台37和搜救机械手41，可以 实现机器人搜救过程中的实时监控及障碍搬运及抓取工作：同时，机器人安装有搜救支撑 杆7，可在狭小危险环境进行墙面支撑工作，保障搜救顺利进行：机器人可根据情况需要在 腹部6安装其他搜救设备，提高搜救效率。 [0006]本发明具有以下有益效果： 1、机器人用于消防领域，可在火灾、地震等人类无法进入的复杂环境进行搜救工作，功 能显著： 2、机器人进行蜘蛛形态仿生，驱动灵活，实用性强： 3、步足可进行蜘蛛形态和轮式形态相互变形，适应多种路面环境，保持高效行进： 4、安装多种传感器及摄影设备，实现智能控制，科技含量高： 5、机械创新性强，推广价值高。 附图说明 [0007]图1是本发明的整体结构示意图； 图2为本发明的三号步足结构示意图： 图3为本发明的四号步足结构示意图： 图4为本发明的一号步足结构示意图。 [0008]图中各标号为：1：头部、2：一号步足、3：二号步足、4：三号步足、5：四号步足、6：腹 部、7：支撑杆、8：传感器、9：躯干外壳、10：底板、11：触地足部I、12:支撑腿I、13:伸长液压杆 I、14:转向关节I、15:小腿折叠机构I、16:躯干连接件I、17:整体转向器I、18:大腿折叠机构 I、19:连接大腿I、20:整体转向器Ⅱ、21：躯干连接件Ⅱ、22：大腿折叠机构Ⅱ、23：连接大腿 Ⅱ、24：小腿折叠机构Ⅱ、25：功能轮组、26：转向关节Ⅱ、27：连接小腿、28：减震机构、29：支 撑腿Ⅱ、30：触地足部Ⅱ、31：触地足部Ⅲ、32：支撑腿Ⅲ、33：整体转向器Ⅲ、34：躯干连接件 Ⅲ、35：大腿折叠机构Ⅲ、36：连接大腿Ⅲ、37：摄像云台、38：转向关节Ⅲ、39：小腿折叠机构 Ⅲ、40：伸长液压杆Ⅱ、41：搜救机械手。 具体实施方式 [0009]下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述 范围。 [0010] 实施例1：如图1-4所示，一种可变形仿生搜救机器人，包括头部1、一号步足2、二号 步足3、三号步足4、四号步足5、腹部6、支撑杆7、传感器8、躯干外壳9、底板10：头部1安装在 底板10前端，一号步足2、二号步足3、三号步足4、四号步足5四对步足分别对称安装在底板 4
CN105523100A 说明书 3/3页 10周侧，腹部6安装在底板10上，躯干外壳9安装在底板10上，支撑杆7、搜救传感器8分别安 装在躯干外壳9上，三号步足4包括触地足部I11、支撑腿I12、伸长液压杆I13、转向关节I14、 小腿折叠机构I15、躯干连接件I16、整体转向器I17、大腿折叠机构I18、连接大腿I19:躯干 连接件I16安装在底板10上，整体转向器I17安装在躯干连接件I16上，大腿折叠机构I18一 端安装在整体转向器I7上，另一端与连接大腿I19一端连接，转向关节I14安装在连接大腿I 19另一端上，小腿折叠机构I15一端安装在转向关节I14上，小腿折叠机构I15另一端与连接 大腿I19连接，伸长液压杆I13一端与转向关节I14连接，另一端安装在支撑腿I12上，触地足 部I11安装在支撑腿I12上，四号步足5包括整体转向器Ⅱ20、躯干连接件Ⅱ21、大腿折叠机 构Ⅱ22、连接大腿Ⅱ23、小腿折叠机构Ⅱ24、功能轮组25、转向关节Ⅱ26、连接小腿27、减震 机构28、支撑腿Ⅱ29、触地足部Ⅱ30：躯干连接件Ⅱ21安装在机器人底板10上，整体转向器 Ⅱ20安装在躯干连接件Ⅱ21上，大腿折叠机构Ⅱ22一端安装在整体转向器Ⅱ20上，另一端 与连接大腿Ⅱ23连接，转向关节Ⅱ26安装在连接大腿Ⅱ23上，小腿折叠机构Ⅱ24一端安装 在转向关节Ⅱ26上，另一端与连接大腿Ⅱ23连接，功能轮组25安装在转向关节Ⅱ26上，连接 小腿27一端安装在转向关节Ⅱ26上，另一端安装在支撑腿Ⅱ29上，减震机构28安装在连接 小腿27上，触地足部Ⅱ30安装在支撑腿Ⅱ29上，一号步足2包括触地足部Ⅲ31、支撑腿Ⅲ32、 整体转向器33、躯干连接件Ⅲ34、大腿折叠机构Ⅲ35、连接大腿Ⅲ36、摄像云台37、转向关 节Ⅲ38、小腿折叠机构Ⅲ39、伸长液压杆Ⅱ40、搜救机械手41：躯干连接件Ⅲ34安装在机器 人底板10上，整体转向器Ⅲ33安装在躯干连接件Ⅲ34上，大腿折叠机构Ⅲ35一端安装在整 体转向器Ⅲ33上，另一端与连接大腿Ⅲ36连接，转向关节Ⅲ38安装在连接大腿Ⅲ36上，小腿 折叠机构Ⅲ39一端安装在转向关节Ⅲ38上，另一端与连接大腿Ⅲ36连接，摄影云台37安装 在转向关节Ⅲ38上，伸长液压杆Ⅱ40一端安装在转向关节38上，另一端安装在支撑腿Ⅲ 32上，搜救机械手41安装在支撑腿Ⅲ32上，触地足部Ⅲ31安装在支撑腿Ⅲ32上。 5
CN105523100A 说明书附图 1/2页 89 10 图1 1 图2 6
CN105523100A 说明书附图 2/2页 2 23 30 图3 37 38 39 33 32 31 图4 7