(19)中华人民共和国国家知识产权局 ▣所▣ (12)发明专利申请 (10)申请公布号CN105082128A (43)申请公布日2015.11.25 (21)申请号201510599545.3 G01N102(2006.01) (22)申请日2015.09.21 (71)申请人桂林电子科技大学 地址541004广西壮族自治区桂林市七星区 金鸡路1号 (72)发明人周祖鹏刘旭锋 唐玉华林永发 龚雨兵韩海媚 (74)专利代理机构桂林市华杰专利商标事务所 有限责任公司45112 代理人陆梦云 (51)1nt.cl. B25J908(2006.01) B25J19002006.01) G01W33/00(2006.01) 权利要求书1页说明书4页附图1页 (54)发明名称 一种能适应各种极端环境的地下探测机器人 (57)摘要 ※系绕 本发明公开了一种能适应各种极端环境的地 下探测机器人，包括依次相连接的机械本体部分、 检测系统、控制机构和智能处理系统，机械本体部 意空2线高校一 分与控制机构连接，智能处理系统与检测系统连 本 接。该机器人可以准确快速定位大范围内地下污 使深是一 染所在范围，随后对污染区域进行挖掘、处理并及 时将污染物样品送至外围控制中心；具有越障功 能，根据检测到的障碍物大小，可以在行走前进模 式和飞行前进模式间自由切换。智能检测地下层 衣发鸿- 的硬度、地下层中所含的各种成分及含量，及时将 无效物发效： 污染物样品送至外围控制中心。在不同的工况下， 自动切换成多种不同的挖掘模式来挖掘，使能源 得到充分利用，具有能源利用率高、工作效率高、 智能化程度高、能够作到精确挖掘等优点。 380901
CN105082128A 权利要求书 1/1页 1.一种能适应各种极端环境的地下探测机器人，其特征是：包括依次相连接的机械本 体部分、检测系统、控制机构和智能处理系统，机械本体部分还与控制机构连接，智能处理 系统与检测系统连接：其中： 所述机械本体部分包括躯体、设置在躯体前端的头部、设置躯体前端两侧的前腿、设 置在躯体中部两侧中腿和设置在躯体后部两侧的后腿、翅膀、尾巴，翅膀设置在整个躯体两 侧，延伸出尾巴，尾巴设置在躯体尾部。 2.根据权利要求1所述的地下探测机器人，其特征是：所述控制机构由主控模块和副 控模块组成，其中： 主控模块与无线收发端I连接，并通过无线收发端I收发指令： 副控模块与无线收发端II连接，并通过无线收发端II收发语音、视频指令。 3.根据权利要求1所述的地下探测机器人，其特征是：所述检测系统由硬度检测模块、 无机物检测模块、有机物检测模块、有害物质检测模块组成。 4.根据权利要求1所述的地下探测机器人，其特征是：所述智能处理系统由处理模块、 3D识别模块、无线收发端I、无线收发端II构成。 5.根据权利要求1所述的地下探测机器人，其特征是：所述尾巴内置陀螺仪式平衡装 置。 6.根据权利要求1所述的地下探测机器人，其特征是：所述机械本体部分采用高强度， 外硬里韧、耐高温、耐强酸强碱、耐腐蚀材质制成
CN105082128A 说明书 1/4页 一种能适应各种极端环境的地下探测机器人 技术领域 [0001]本发明涉及一种机器人技术，特别是一种能适应各种极端环境的地下探测机器 人。 背景技术 [0002]现有的挖掘设备根本无法适应极端环境，当遇到重大危险情况时，人们往往束手 无策。而且现有的挖掘设备能耗大、能源利用率低、大部分都需要人工操作，智能化程度低， 无法对地下层所含成分，尤其是有害物质进行检测，无法作到精确挖掘。 [0003]对于地下探测机器人而言日前在国际上尚处于研究阶段，国内对于其课题的研究 也是刚刚起步。中国专利CN1328017C公开了一种仿生蝼蛄机器人，该发明采用曲柄摇杆机 构实现挖掘，可以在一定深度的土层中按预定的轨迹自动行走。但该发明不具备智能检测 功能，如检测所挖地下层中无机物成分、有机物成分、特别是有害物质的成分等。 发明内容 [0004]针对现有技术的不足，本发明提供了一种能适应各种极端环境的地下探测机器 人，该机器人具有能源利用率高、工作效率高、智能化程度高、能够作到精确挖掘等优点。 [0005]实现本发明的技术方案是： 种能适应各种极端环境的地下探测机器人，包括依次相连接的机械本体部分、检测 系统、控制机构和智能处理系统，机械本体部分还与控制机构连接，智能处理系统与检测系 统连接。 [0006]所述机械本体部分包括躯体、设置在躯体前端的头部、设置躯体前端两侧的前腿、 设置在躯体中部两侧中腿和设置在躯体后部两侧的后腿、翅膀、尾巴，翅膀设置在整个躯体 两侧。其中： 躯体的作用是支撑其他部件； 中腿、后腿、翅膀及其他模块，在控制部分、智能处理系统的控制下可以实现行走和飞 行等功能； 前腿和头部相配合可以达到多种挖掘效果；前腿能够进行铲斗式挖掘、头部能够进行 钻式挖掘，可以针对不同工况进行不同的挖掘作业。 [0007]尾巴其到平衡作用，无论是行走中还是飞行中平衡是最关键的，尾巴中其关键作 用的是陀螺仪式平衡装置，可以达到在行走及飞行中侧倾不超过1度。 [0008]机械本体部分采用高强度，外硬里韧、耐高温、耐强酸强碱、耐腐蚀材质制成，适用 于各种人类无法进入的极端环境，同时机械本体部分还担负着采集污染物样品，以及将样 品传给无人机等输送设备，以便将样品及时传给外围控制中心。 [0009]所述控制部分由主控模块和副控模块组成，主控模块与无线收发端I连接，通过 无线收发端I收发指令等，副控模块与无线收发端II连接，通过无线收发端II收发语音、 视频指令，副控模块具有摄像功能，可以对机器人所处环境进行时时摄影，并通过无线收发
CN105082128A 说明书 2/4页 端II传送给外围控制中心，外围控制中心发出的指令通过无线传输设备传输给智能模块 的无线收发端II,智能模块的处理部分作出相应的处理，再传递给机械本体部分，机械本体 部分作出响应动作，完成命令的执行。 [0010]所述检测系统由硬度检测模块、无机物检测模块、有机物检测模块、有害物质检测 模块组成，检测系统定时检测机器人所处位置中地下层中所含成分及含量，当发现地下层 所含成分有明显变化时立刻将变化情况传至外围控制中心，同时将变化情况传给智能处理 系统的处理模块、处理模块经过处理做出对应的策略，控制机械本体部分执行命令处理有 害物质。 [0011]所述智能处理系统由处理模块、3D识别模块、无线收发端I、无线收发端II构成。 3D识别模块可以时时显示所挖区域的3维动态，并通过处理模块与目标形状对比，以便于 时时校正，达到精确挖掘的目的。处理模块可以处理指令、语音、视频等。无线收发端I可 以收发指令等。无线收发端II可以收发语音、视频等。 [0012]本发明的优点是：该机器人采用高强度、外硬里韧、耐高温、耐强酸强碱、耐腐蚀材 质制成，可以适应各种极端环境：且具有飞行功能，在飞行中利用尾巴中陀螺仪式平衡装置 起到平衡的作用，可以快速移动，准确快速定位大范围内地下污染所在范围，随后对污染区 域进行挖掘、处理并及时将污染物样品送至外围控制中心：具有越障功能，根据检测到的障 碍物大小，可以在行走前进模式和飞行前进模式间自由切换。智能检测地下层的硬度、地下 层中所含的各种成分及含量尤其是有害物质的成分及含量，及时将污染物样品送至外围控 制中心，对于多数污染可以现场处理，使其达到合格标准。在不同的工况下，自动切换成多 种不同的挖掘模式来挖掘，使能源得到充分利用，具有能源利用率高、工作效率高、智能化 程度高、能够作到精确挖掘等优点。 附图说明 [0013]图1为一种能适应各种极端环境的地下探测机器人的连接框图。 [0014]图中：1.机械本体部分1-1.头部1-2.躯体1-3.中腿1-4.后腿1-5.前 腿1-6.翅膀1-7.尾巴2.智能处理系统2-1.处理模块2-2.3D识别模块2-3. 无线收发端I2-4.无线收发端II3.控制部分3-1.主控模块3-2.副控模块4.检 测系统4-1.硬度检测模块4-2.无机物检测模块4-3.有机物检测模块4-4有害物 质检测模块。 具体实施方式 [0015]下面结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。 [0016]参照图1，一种能适应各种极端环境的地下探测机器人，由相互连接的机械本体部 分1、检测系统4、控制机构3和智能处理系统2构成。其中： 机械本体部分1包括头部1-1、躯体1-2、中腿1-3、后腿1-4、前腿1-5、翅膀1-6、尾巴 1-7组成。头部1-1装配在躯体1-2前端，前腿1-5装配在躯体1-2前端的两侧、中腿1-3 装配在躯体1-2中部两侧、后腿1-4装配在躯体1-2后部两侧、翅膀1-6装配在整个躯体 1-2两侧，延伸出尾巴1-7、尾巴1-7装配在躯体1-2尾部。其作用分别是： 躯体1-2用于支撑其他部件用；
CN105082128A 说明书 3/4页 中腿1-3、后腿1-4、翅膀1-6配合其他模块，在控制部分3、智能处理系统2的控制下可 以实现行走和飞行等功能； 若检测系统4的硬度检测模块4-1检测到所挖地下层的硬度小于设定范围或挖掘所需 功率低于额定范围时，则可以采用铲斗式挖掘，快速作业，提高作业效率。 [0017]若检测系统4的硬度检测模块4-1检测到所挖地下层的硬度大于设定范围或挖掘 所需功率超过额定范围时，则可以采用钻式挖掘，不易损坏铲斗，又可以快速得到高硬度物 质的样品； 若检测系统4的硬度检测模块4-1检测到所挖地下层的硬度属于设定范围且挖掘所需 功率属于额定范围时，则可以采用钻式挖掘和铲斗式挖掘同时进行，可以大大提高工作效 率。 [0018]尾巴1-7其到平衡作用，无论是行走中还是飞行中平衡是最关键的。尾巴1-7中 其关键作用的是陀螺仪式平衡装置，可以达到在行走及飞行中侧倾不超过1度； 整个机械本体部分1采用高强度，外硬里韧、耐高温、耐强酸强碱、耐腐蚀材质制成，适 用于各种人类无法进入的极端环境，同时机械本体部分1还担负着采集污染物样品，以及 将样品传给无人机等输送设备，以便将样品及时传给外围控制中心。 [0019]控制机构3由主控模块3-1和副控模块3-2组成，主控模块3-1和无线收发端1 2-3连接；可以通过无线收发端I2-3无线收发指令等：副控模块3-2和无线收发端II2-4 连接，可以通过无线收发端II2-4无线收发语音、视频指令，副控模块3-2具有摄像功能， 可以对机器人所处环境进行时时摄影，并通过无线收发端I工2-4传送给外围控制中心，外 围控制中心发出的指令通过无线传输设备传输给智能模块2的无线收发端II2-4,智能模 块2的处理部分2-1作出相应的处理，再传递给机械本体部分1，机械本体部分1作出响应 动作，完成命令的执行。 [0020]检测系统4由硬度检测模块4-1、无机物检测模块4-2、有机物检测模块4-3、有害 物质检测模块4-4组成。 [0021]检测系统4定时检测机器人所处位置地下层中所含成分及含量。当发现地下层成 分有明显变化时立刻将变化情况传至外围控制中心，同时将变化情况传给智能处理系统2 的处理模块2-1，处理模块2-1经过处理做出对应的策略，控制机械本体部分执行命令处理 有害物质。 [0022]智能处理系统2由处理模块2-1、3D识别模块2-2、无线收发端I2-3、无线收发端 II2-4构成。3D识别模块2-2可以时时显示所挖区域的3维动态，并通过处理模块2-1 与目标形状对比，以便于时时校正。处理模块2-1可以处理指令、语音、视频等。无线收发 端I2-3可以收发指令等、无线收发端II2-4可以收发语音、视频等。 [0023]以越障碍为例，本发明机器人的工作过程是： 检测系统4会时时检测前进中的障碍物。当检测到一定大的障碍物（机器人无法绕行 通过的障碍物)时，检测系统将检测状态传给控制部分3的主控模块3-1，主控模块3经过 处理，作出判断一一启用飞行前进模式，由控制部分3发出指令，机械本体部分1执行飞行 命令，地下探测器人将飞行越过障碍物。 [0024]需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描 述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计的限
CN105082128A 说明书 4/4页 制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或从修改，均落入本发明的保护范围内
CN105082128A 说明书附图 1/1页 检测系统 硬度检测模块 无机物检测模块 有机物检测模块 有毒物质检测模块 微生物检测模块 机械本体 头部 躯体 控制机构 中腿 后腿 主控模块 前腿 涮控模块 翅膀 尾巴 智能处理系统 处理模块统 3D识别模块 无线收发端I 无线收发端I 图1