Мобильный робототехнический комплекс "богомол 3м"

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к мобильным роботам, предназначенным для дистанционного поиска и обезвреживания взрывных устройств путем перемещения указанных устройств в безопасное место для дальнейшего уничтожения, либо доставки средств уничтожения непосредственно к месту закладки взрывного устройства. Полезная модель содержит подвижный аппарат на четырех гусеничных движителях с изменяемым углом наклона к горизонту и установленным на нем манипуляторе с пятью степенями свободы и двупалым охватом. Подвижный аппарат соединен с пультом оператора посредством кабельной линии связи. С целью повышения мобильности комплекса в целом, повышения надежности, уменьшения массо-габаритных характеристик питание переносного пульта оператора осуществляется от источника автономного питания на борту подвижного аппарата через цепи, введенные дополнительно в кабельную линию связи. Для обеспечения оперативной оценки возможности выполнения операции при отсутствии подвижного аппарата в зоне видимости на пульте отображается трехмерная кинематическая модель подвижного аппарата, с возможностью масштабирования и изменения угла обзора изображения.

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к мобильным роботам, предназначенным для дистанционного поиска и обезвреживания взрывных устройств путем перемещения указанных устройств в безопасное место для дальнейшего уничтожения, либо доставки средств разрушения непосредственно к месту закладки взрывного устройства.

Известен мобильный робототехнический комплекс МРК-20М "Мальчик" разработки Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана (ISSN 0869-6772. Конверсия в машиностроении, 2002, №1), предназначенный для проведения инспекционных проверок (осмотр, поиск), обезвреживания взрывоопасных предметов, поражения целей, пресечения преступных и террористических действий. Комплекс имеет сходство с заявленной полезной моделью наличием пятистепенного манипулятора, оснащенного охватом и смонтированного на гусеничном шасси, аккумуляторным питанием и кабелем информационных каналов между пультом управления и подвижным аппаратом. Однако, в указанной конструкции присутствуют две аккумуляторные батареи, одна из них находится в пульте управления, а другая - на борту подвижного аппарата, что значительно увеличивает массо-габаритные характеристики пульта управления и снижает общую мобильность комплекса. Еще одним недостатком является отсутствие возможности определения кинематического положения звеньев манипулятора при отсутствии подвижного аппарата в поле зрения оператора.

Известен также мобильный робототехнический комплекс МРК-27 ВУ разработки Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана (ISSN 0869-6772. Конверсия в машиностроении, 2002, №1).

Назначение: проведение инспекционных проверок, уничтожение взрывоопасных предметов. Комплекс обладает теми же недостатками, что и описанный выше МРК-20М.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является робототехнический комплекс (РТК) легкого класса "Варан", разработки НИИ СМ МГТУ им. Баумана. (Http://www.oao-skbpa.ru/Civil/Htmls/Varan.htm). Робототехнический комплекс предназначен для визуальной разведки, поиска и первичной диагностики подозрительных на взрывные устройства (ВУ) предметов с помощью телевизионных камер и специального навесного оборудования, дистанционного обезвреживания ВУ, загрузки ВУ в специальные контейнеры для эвакуации, осмотра днищ, салонов и багажных отделений транспортных средств, проведения взрыво-технических операций, наблюдения за ходом работ с помощью дополнительной выносной системы видеонаблюдения. Устройство имеет возможность оценки положения робототехнического комплекса и объекта манипулирования (ВУ) даже при отсутствии РТК в поле зрения оператора за счет изменяемого положения бортовой видеокамеры. К недостаткам можно отнести невозможность одновременно наблюдать на экране пульта оператора объект манипулирования и положение РТК, а также наличие аккумуляторной батареи в пульте оператора, что в целом снижает функциональные возможности комплекса.

Целью создания полезной модели является снижение массо-габаритных характеристик и расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивающее одновременное представление оператору визуальной информации о положении взрывоопасного устройства и текущем положении РТК.

Первая поставленная цель достигается тем, что в мобильный робототехнический комплекс (фотография на фигуре 1), состоящий из подвижного аппарата 1 и пульта оператора 2, соединенных кабельной

информационной линией связи 3, имеющий один источник автономного питания, расположенный внутри подвижного аппарата 1, введена силовая кабельная линия связи источника автономного питания с пультом оператора 2 (внутри кабельной линии 3), что исключает необходимость наличия и обслуживания нескольких аккумуляторных батарей и значительно снижает вес пульта оператора 2, за счет чего пульт имеет малый вес (до 6 кг) и относится к носимым устройствам. Такая концепция построения робототехнического комплекса позволяет также снизить затрачиваемое время на переход из транспортного состояния в эксплуатационное (до нескольких минут), уменьшить стоимость и повысить надежность устройства.

Вторая цель достигается путем вывода на дисплей 4 пульта оператора 2 не только изображения, передаваемого с одной из видеокамер, но и трехмерной кинематической модели пятистепенного манипулятора 5 и четырех гусеничных движителей 6 подвижного аппарата 1 (с возможностью ее масштабирования). Модель строится исходя из данных, полученных от системы управления подвижного аппарата 1 об углах поворота звеньев манипулятора 5 и гусеничных движителей 6. Изображение кинематической модели подвижного аппарата позволяет оператору, даже при отсутствии РТК в зоне видимости, постоянно иметь представление о взаимном расположении звеньев манипулятора, гусеничных движителей и объекта манипулирования.

Предлагаемая полезная модель отличается от прототипа наличием кабельной связи источника автономного питания, размещенного на подвижном аппарате, с пультом оператора, а также представлением оператору визуальной информации о взаимном расположении подвижного аппарата и объекта манипулирования (в виде трехмерной кинематической модели подвижного аппарата и видеоизображении объекта на дисплее пульта оператора).

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре 2 представлен сборочный чертеж подвижного аппарата (вид сбоку).

Подвижный аппарат оснащен системой видеоконтроля 1, состоящей из трех видеокамер и платы видеокоммутатора (на фигуре 2 не показана). Подвижный аппарат робототехнического комплекса содержит две опорные рамы 2, 3, соединенные между собой посредством шарнира 4 и жестко соединенные с четырьмя устройствами 5, 6 изменения наклона гусеничных движителей 7, 8 (два других устройства и гусеничных движителя в плоскости чертежа не показаны). Устройства 5, 6 изменения наклона соответствующего гусеничного движителя состоят из электродвигателя, необратимого редуктора и датчика угла наклона выходного вала, ось которого проходит через точку «О» перпендикулярно плоскости чертежа (на фигуре 2 элементы устройств 5, 6 не показаны). На выходных валах соответствующих редукторов закреплены четыре гусеничных движителя 7, 8. Каждый гусеничный движитель может поворачиваться на валу устройства изменения наклона гусеничного движителя на ±90° относительно положения, изображенного на фигуре 2 (т.е. относительно горизонтальной оси вращения, проходящей через точку "О").

Каждый гусеничный движитель включает в себя электродвигатель 9, обратимый редуктор, расположенный внутри движителя, а так же ведомое 10 и ведущее 11 колеса, охваченные бесконечной лентой 12.

На опорные рамы 2, 3 установлены приборный контейнер 13 и манипулятор 14. Манипулятор закреплен на неподвижной опоре 15, жестко связанной с опорной рамой 3, и содержит поворотное основание 16 с возможностью поворота вокруг оси I-I, плечо 17, присоединенное к поворотному основанию 16 так, что может качаться относительно оси II-II. На плече 17 закреплено предплечье 18 с возможностью вращения относительно оси III-III. К предплечью 18 прикреплена двузвенная кисть (19, 20). Звено 19 кисти обеспечивает качание двупалого радиального схвата 21 относительно оси IV-IV, а звено 20 обеспечивает ротацию схвата относительно оси V-V. Внутри кисти установлен привод, обеспечивающий рабочие движения губок схвата 21 (на фигуре 2 не показан).

На осях вращения плеча, предплечья, наклона и вращения кисти установлены датчики угла, данные с которых передаются в пульт оператора, где, совместно с данными от гусеничных модулей, происходит визуализация кинематической модели подвижного аппарата.

Таким образом, за счет введения новых связей и дополнительной обработки информации с датчиков положения звеньев подвижного аппарата обеспечивается достижение поставленных целей.

В настоящее время спроектированы, изготовлены и успешно эксплуатируются в ряде подразделений, обеспечивающих взрывобезопасность регионов РФ, несколько робототехнических комплексов «Богомол-3М».

1. Мобильный робототехнический комплекс, содержащий пульт оператора, подвижный аппарат, соединенный с пультом оператора посредством информационной кабельной линии связи и оснащенный системой технического зрения и четырьмя гусеничными движителями, манипулятором, имеющим пять степеней подвижности с активным радиальным двупалым охватом, отличающийся тем, что в линию связи введен дополнительно силовой кабель, обеспечивающий питание переносного пульта оператора от источника автономного питания, размещенного на борту передвижного аппарата.

2. Мобильный робототехнический комплекс по п.1, отличающийся тем, что в пульте оператора размещен дисплей, на который выводится визуальная информация о текущем положении подвижного аппарата (трехмерная кинематическая модель).