Мобильный модульный робототехнический комплекс
Изобретение относится к робототехнике, а именно к комплексам, предназначенным для дистанционной работы в труднодоступных и опасных для присутствия человека местах. Мобильный модульный робототехнический комплекс содержит самоходную базовую платформу с независимыми движителями, многостепенной манипулятор, две видеокамеры с подсветкой, систему активации внешних исполнительных устройств и пульт дистанционного управления. Мобильный модульный робототехнический комплекс снабжен источниками питания, выполненными в виде Li-Ion аккумуляторов, базовая платформа выполнена из влагостойкой фанеры, независимые движители снабжены электроприводом и выполнены в виде гусеничных движителей или колесных модулей, причем движители имеют возможность отсоединения для раздельной транспортировки, масса комплекса составляет 16 кг, а манипулятор выполнен с возможностью прикрепления к платформе одним болтом и соединения с ней посредством разъема передачи команд. Техническим результатом является возможность оперативного транспортирования комплекса к месту выполнения задачи одним оператором без использования дополнительных транспортных средств. 2 ил.
1. Область техники, к которой относится изобретение
Техническое решение относится к робототехнике, а именно к робототехническим комплексам, предназначенным для дистанционной работы в труднодоступных и опасных для присутствия человека местах. Работа включает следующие оперативно-тактические действия: разведка территории, наблюдение за потенциально опасными объектами, обезвреживание этих объектов путем эвакуации или дезактивации, доставка к потенциально опасному объекту средств уничтожения и их активация, транспортирование предметов (в том числе зарядов взрывчатых веществ массой до 25 кг), обозначение ориентиров на местности в темное время суток направленным лучом света, а также решение других подобных задач.
2. Уровень техники
Из существующего уровня техники известен мобильный робототехнический комплекс «Кобра-1600», который выполнен в виде гусеничной платформы с установленным на нее манипулятором и включает систему телевизионного наблюдения и мобильный пульт управления. Недостатками данного технического решения являются: масса платформы составляет 62 кг, что делает невозможным переноску изделия одним или несколькими операторами; габаритные размеры комплекса составляют 850×420×550 мм (Д, Ш, В), что делает невозможным применение комплекса в составе экипажей на специальных транспортных средствах (БТР, ТИГР, УРАЛ бронированный), а также затрудняет транспортировку и хранение (https://tvzvezda.ru/news/201808081254-68p7.htm).
Известен мобильный робототехнический комплекс «МРК-15», который также выполнен в виде гусеничной платформы с установленным на нее манипулятором и включает систему телевизионного наблюдения и мобильный пульт управления. Недостатками данного технического решения являются: масса платформы составляет 80 кг, что делает невозможным переноску изделия одним или несколькими операторами; габаритные размеры комплекса составляют 960×535×560 мм (Д, Ш, В), что делает невозможным применение комплекса в составе экипажей на специальных транспортных средствах (БТР, ТИГР, УРАЛ бронированный), а также затрудняет транспортировку и хранение (http://ria.ru/20210327/robot-1603085732.html).
Наиболее близким к заявленному техническому решению, по совокупности существенных признаков, является мобильный робототехнический комплекс КРММ-06, предназначенный для ведения визуальной разведки внутри помещений и на местности с помощью бортовой телевизионной системы, уничтожения взрывоопасных предметов (ВОП) путем установки накладного заряда. При всех несомненных достоинствах комплекса он не позволяет проводить какие-либо работы с подозрительными предметами, либо осуществлять их эвакуацию, отсутствует возможность снять манипулятор и установить другое оборудование, у комплекса отсутствует возможность дистанционного управления внешними устройствами (он способен только тащить за собой кабель от оператора с постоянным риском обрыва или застревания на местности). Кроме того, платформа комплекса имеет только колесное шасси, что не позволяет преодолевать лестничные марши и уменьшает высоту преодолеваемого препятствия до 75 мм, а при массе 27 кг затрудняет длительную переноску комплекса одним оператором. Также недостатками являются отсутствие подсветки курсовой видеокамеры, что делает невозможным дистанционное перемещение комплекса в темное время суток или в помещениях, где отсутствует естественное освещение, отсутствие возможности дистанционного включения подсветки дополнительной видеокамеры (установлен бытовой фонарь, который включается кнопкой перед использованием комплекса), низкая проходимость из-за применяемой колесной базы (http://www.arms-expo.ru/news/vystavki i konlerezn/sefochkn 2016_krmm_06_razvedchik i saper na odnikh kolesakh/).
3. Раскрытие сущности изобретения
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в расширении арсенала технических средств в данной области, а также улучшение эксплуатационных характеристик и расширение функциональных возможностей мобильного робототехнического комплекса за счет достижения следующих полезных технических результатов.
А. Обеспечивается возможность оперативного транспортирования комплекса к месту выполнения задачи одним оператором без использования дополнительных транспортных средств.
Б. Обеспечиваются дополнительные возможности гибкого конфигурирования структуры комплекса в соответствии с условиями конкретной оперативной задачи.
В. Обеспечиваются условия для компактной перевозки (переноски) комплекса любыми видами транспорта на дальние расстояния, а также удобство хранения.
Сущность изобретения, обеспечивающая достижение совокупности указанных технических результатов, заключается в том, что мобильный модульный робототехнический комплекс, выполнен на облегченной платформе и включает в свой состав два съемных сменных гусеничных движителя и съемный манипулятор.
Обозначенная сущность изобретения связана с достижением каждого заявленного технического результата и всей их совокупности следующим образом соответственно.
1. Комплекс смонтирован на малогабаритной облегченной платформе, выполненной из влагостойкой фанеры, а в качестве источников питания применяются Li-Ion аккумуляторы, что позволило снизить общую массу комплекса до 16 кг.
2. Комплекс представляет собой модульную конструкцию, левый и правый гусеничный движители являются быстросъемными элементами, которые могут быть заменены на колесные модули, для использования комплекса в условиях, не требующих повышенной проходимости. Кроме того, на платформу установлен быстросъемный манипулятор, закрепленный одним болтом и соединенный с корпусом разъемом 20-pin, что позволяет моментально переконфигурировать платформу для транспортировки грузов массой до 25 кг (стандартная масса ящика с взрывчатым веществом), что позволяет использовать комплекс в качестве самоходной мины для уничтожения объектов противника.
3. Модульная конструкция (съемные движители и манипулятор) позволяет компактно сложить комплекс при перевозке и хранении, а также малая масса каждого элемента (3 части 6, 6 и 4 кг соответственно) в отдельности позволяет свободно переносить комплекс на дальние расстояния несколькими операторами.
4. Краткое описание чертежей, иных графических материалов Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображено:
Фиг. 1. Мобильный модульный робототехнический комплекс включает в свой состав корпус базовой платформы (1), левый гусеничный движитель (2), правый гусеничный движитель (3), многостепенной манипулятор (4), видеокамеры и светодиодные фонари (5), катушка с кабелем для дистанционного управления внешним устройством (6).
Фиг. 2. Сумка для перевозки в транспортном положении (7), пульт дистанционного управления (8).
5. Осуществление изобретения
Мобильный модульный робототехнический комплекс, включающий в свой состав облегченную гусеничную платформу, пульт дистанционного управления и сумки для переноски и хранения, причем гусеничная платформа представляет собой самоходное транспортное средство с электроприводом движителя и бортовыми источниками питания, на котором смонтированы система дистанционной связи с пультом управления, бортовая телевизионная система, которая включает видеокамеры в защитных кожухах, расположенные на звене манипулятора и в корпусе транспортного средства, и сопряженные с дистанционно управляемыми источниками света, на транспортном средстве также установлен быстросъемный многостепенной манипулятор с приводами и захватным устройством, разъем для подключения зарядного устройства; комплекс дополнительно снабжен системой активации внешних исполнительных устройств.
Самоходная гусеничная платформа состоит из корпуса и двух быстросъемных гусеничных движителей. В корпусе платформы установлена электронная аппаратура управления всеми системами комплекса, а также блок аккумуляторов. Также на платформу устанавливается дополнительное оборудование, в том числе манипулятор и система дистанционной активации внешних устройств. Гусеничный движитель состоит из гусеницы, электродвигателя, системы шестерен, дополнительного аккумуляторного блока, каркаса и защитного экрана. Движители не равнозначны и делятся на левый и правый, крепятся к корпусу при помощи 4-х болтов через резиновые демпферы, а линии управления и питания подключаются через 4-pin коннектор.
Телевизионная система состоит из двух цветных видеокамер, переключающего реле, а также передающего и приемного радиоканальных устройств. Одна из видеокамер расположена на фронтальной стороне корпуса платформы для контроля за перемещением платформы в пространстве, а вторая расположена на манипуляторе, для осуществления контроля за операциями с предметами. Обе камеры снабжены мощными светодиодными фонарями для работы в темное время суток или в помещениях со слабым освещением. Манипулятор крепится корпусу при помощи одного болта, а линии управления подключаются через разъем 20-pin. Три степени свободы манипулятора и захватное устройство позволяют позиционировать груз как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
Система активации внешних исполнительных устройств состоит из приемного устройства, силового реле, пружинных клемм для подключения линий управления и саморазматывающейся катушки с двухжильным кабелем длиной 25 м. Исполнительное устройство (например, накладной заряд с электродетонатором) устанавливается в захватывающее устройство манипулятора или на корпус платформы и коммутируется с кабелем управления на катушке. Комплекс устанавливает исполнительное устройство на подозрительный предмет и отъезжает на безопасное расстояние (не более 25 м), при этом кабель управления самостоятельно разматывается с установленной на корпусе платформы катушки, после чего оператор подает исполнительную команду с пульта управления. По возвращению платформы к оператору оставшийся кабель вручную наматывается обратно на катушку.
Мобильный модульный робототехнический комплекс функционирует следующим образом. Движение платформы начинается с одновременным включением вращения двух движителей в одном направлении. При необходимости плавного поворота влево или вправо отключается движение левого или правого движителя соответственно. Для осуществления моментального разворота на месте вращение движителей включается одновременно в разные стороны. Осмотр подозрительного предмета осуществляется с помощью курсовой или обзорной видеокамеры, а при необходимости, возможно изменить положение предмета при помощи манипулятора со схватом. В случае принятия решения на уничтожение предмета, в схват манипулятора устанавливается накладной заряд с подключенным к системе управления внешним устройством электродетонатором. Установив накладной заряд на уничтожаемый объект, платформа отъезжает на безопасное расстояние разматывая линию управления с собственной катушки, после этого с пульта управления подается команда инициации и происходит подрыв. При необходимости транспортировки какого-либо груза, манипулятор снимается с корпуса платформы путем откручивания центрального крепежного болта. Управление осуществляется одним оператором дистанционно при помощи пульта управления с контролем посредством видеоизображения либо прямого визуального контакта.
Достигаемые технические результаты подтверждены экспериментальным путем, на реализованном действующем образце мобильного робототехнического комплекса. Мобильный модульный робототехнический комплекс неоднократно применялся в служебно-боевой деятельности войск национальной гвардии Российской Федерации, что подтверждается актами реализации.
Мобильный модульный робототехнический комплекс, характеризующийся тем, что содержит самоходную базовую платформу с независимыми движителями, многостепенной манипулятор, две видеокамеры с подсветкой, систему активации внешних исполнительных устройств и пульт дистанционного управления, отличающийся тем, что снабжен источниками питания, выполненными в виде Li-Ion аккумуляторов, базовая платформа выполнена из влагостойкой фанеры, независимые движители снабжены электроприводом и выполнены в виде гусеничных движителей или колесных модулей, причем движители имеют возможность отсоединения для раздельной транспортировки, масса комплекса составляет 16 кг, а манипулятор выполнен с возможностью прикрепления к платформе одним болтом и соединения с ней посредством разъема передачи команд.
