救援机器人设计论文
基于应急救援的机器人设计研究
基于应急救援的机器人设计研究摘要:随着科技的不断进步和人们对生命安全的严重关注,援救机器人在应用领域方面也有了很大的发展空间。
援救机器人是一种能够在危险环境下执行任务,提供救援及支援服务的机器人。
本文所设计的应急救援机器人使用同轴麦轮作为机械的移动的底盘。
能适应绝大多数地形。
并且能够很好的通过较为狭小的过道。
自适应能力极强。
底盘采用高度结构化。
更易于维修和拆卸。
机器人采用ABBIRB460机械臂。
结构简单方便,工作效率高,采用快拆设计,通过两颗螺丝更换更多类型机械爪,实现更多功能。
机器人整体体积不大易于搬运且结构化易于拆卸和维修。
最后使用DR16作为接收器。
接受范围广。
可在一公里以外进行遥控,信号稳定且价格实惠。
关键词:结构化;救援;机器人;引言:目前,援救机器人广泛应用于自然灾害、人工灾害、救援等领域在现代社会发展的进程中,人们的生活方式、生存环境和风险事件变得越来越复杂和多元化,同时人类也缺少对应的应急救援技术和设备,如遭受自然灾害、肆意街头暴力、特大传染病、恐怖袭击等各种突发事件。
在应对这些突发事件时,应急救援机器人的角色变得越来越重要,但是当前市场上缺少满足应急救援的特种车辆,在这样的背景下,开发应急救援机器人项目势在必行。
一、应急救援机器人结构设计1.应急救援小车核心参数重量、尺寸等,其中尺寸和重心高度可参考1表。
表1应急救援机器人核心参数名称参数重量(kg)17.8长、宽、高(mm)810.510.430重心高度(mm)170机械臂自由度3移动速度(m/s)前进:3.9平移:3.2最大上坡度数(°)纵向:15横向:142.底盘部分小车底盘使用四麦克纳姆轮共轴结构,每个麦克纳姆轮由单独的3508电机进行驱动。
轮组形式为电机-联轴器-麦轮。
根据测量,单个轮组宽度约为130mm。
因此四麦轮并排排布所需宽度约为520mm,小于最大宽度 1200mm。
因此理论上可以使用普通麦轮进行设计。
机井救援机器人的设计
机井救援机器人的设计随着现代科学技术的不断发展,机器人已经成为人类生活的重要一部分。
它们能够在各个领域发挥巨大作用,为人类提供更好的服务。
而在一些特殊领域,例如救援工作中,机器人更是可以大大提升工作效率和安全性。
本文将讨论一种特殊的机器人设计——机井救援机器人。
一、机井救援机器人的背景介绍机井救援机器人是指用于在机井事故中进行救援工作的机器人。
由于机井事故往往发生在人类无法接触的深度和狭窄空间,因此传统的救援方式常常效率低下,甚至无法有效救援。
而机井救援机器人则可以通过其精密的设计和特殊的功能,进入机井中进行救援操作,克服了人类无法接触的限制,有效提高了救援效率和安全性。
二、机井救援机器人的设计原则1. 安全:机井救援机器人作为用于救援的工具,首要保障是安全。
设计时需要考虑机器人在狭窄、复杂的环境下的稳定性和安全性。
同时需要考虑遇到突发情况时的应急措施。
2. 多功能性:机井救援机器人需要具备多种功能,包括定位、救援、传输等,以及可能出现的应急处理功能。
3. 精准性:机井救援机器人需要能够精准地进行定位和操作,因此需要配备高精度的传感器和执行器。
三、机井救援机器人的结构设计1. 机身结构:机井救援机器人的机身需要具备足够的稳定性和机动性,能够在狭窄的空间中自由移动。
一般采用轻量化材料,同时具备足够的强度和韧性。
2. 传动系统:传动系统需要具备足够的动力输出和精确的控制能力,以便机器人能够在狭窄的环境中自由移动和操作。
常见的传动方式包括履带、蜘蛛腿等。
3. 传感器和执行器:机井救援机器人需要配备高精度的各种传感器,包括摄像头、红外线传感器、激光雷达等,以便实现对环境的感知和定位。
同时需要配备执行器,用于进行各种操作。
五、机井救援机器人的应用前景及意义机井救援机器人的应用前景非常广泛,不仅可以应用于煤矿、矿井等环境中,还可以应用于城市下水道、管道等狭窄空间的救援工作中。
机井救援机器人的设计理念和技术手段也可以应用于其他领域,为人类的救援工作提供更加高效和安全的工具。
煤矿救灾机器人毕业设计论文[管理资料]
摘要煤矿救援机器人是一种能够在煤矿井下灾害环境遥控或自主导航工作的机器人,能代替煤矿的搜救队员深入井下,抢救矿难后被困矿工,并以这种方式减少甚至避免救护队员的伤亡。
同时在煤矿爆炸事故后的探测救援过程中,救护人员在井下高温环境下负重作业,其体力以及氧气消耗都很大。
救援机器人主要作用是代替救护人员搬运、转移伤员和遇难者至安全区域,而且救援机器人需要携带必要的救护设备和仪器,因此救援机器人应该具有足够大的尺寸和动力以及良好的续航能力。
首先,本文在满足上述要求的基础上,设计了煤矿救援机器人行走机构的机械部分。
在综合比较后选择轮式的行走机构。
同时考虑到救援机器人的特殊工作环境,通过链传动实现了各轮的同步移动,克服了轮式移动机构跨沟能力差及易打滑等缺点。
参照PACKBOT机器人增加摆臂,机器人伸出摆臂有利于越障。
其次,详细设计了煤矿救灾机器人控制系统的硬件电路,包括数据采集单元电路、运动控制单元电路、编码器解析单元电路等。
关键字:轮式;同步移动;摆臂;数据采集;运动控制ABSTRACTCoal mine rescue robot is one kind of robots used in underground destroyed coal mine. It can rescue trapped miners in the underground instead of mine rescue team after mine disaster. It will avoid casualties of mine rescue team in this way. At the same time after the explosion and the rescue process of detection in the coal mine, mine rescue team in underground load operation under high temperature environment, and their physical as well as consumption of oxygen is huge. A major role in the coal mine rescue robot is to replace the mine rescue team to transport, and transfer the wounded and the victims to a safe area. Rescue robots had to carry the necessary equipment and apparatus, so the rescue robot should have sufficient size and power and good endurance capacity.First of all, on the basis of these requirements, I designed the mechanical parts of the coal rescue robot. In comparison, I choose the wheel body. At the same time, I take the special working environment for the coal mine rescue robot into account, so I try to achieve all-round mobile synchronization through the chain drive. And it can overcome the shortcomings of Wheeled Mobile institutions such as the cross-channel capabilities and easy to spin. In refer to PACKBOT robot, I design the arm for the robot, so it can across the barriers more easily.Secondly, hardware circuit of robot control system is designed in detail, such as data acquisition unit circuit, motion control unit circuit; encoder analyzing unit circuit and so on.Keyword:Wheeled;Sync mobile;Arm;Data Acquisition;Motion Control毕业论文(设计)诚信声明本人声明:所呈交的毕业论文(设计)是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果,论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注,论文中的结论和成果为本人独立完成,真实可靠,不包含他人成果及已获得或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
救援机器人造型设计探讨
救援机器人造型设计探讨近年来,由于灾害事件的频繁发生,救援行业的需求越来越大。
而救援机器人则成为了重要的辅助工具,设备和装备之一。
救援机器人以其较高的智能化、自主化和精准度等优点,被广泛应用于火灾救援、城市地下管道检测、地震灾害救援等场合。
而救援机器人的造型设计则成为了至关重要的一环,本文从救援机器人造型设计的角度出发,对救援机器人造型设计的相关内容进行探讨。
1.救援机器人造型设计的重要性救援机器人的造型设计对其应用和性能的转化有着重要的作用。
首先,救援机器人的造型设计直接影响到其在实际应用场景中的适用性。
在火灾等复杂环境下,救援机器人能否顺利地穿过狭窄的通道,以及其机构是否灵活,都与其造型设计有关。
其次,救援机器人的造型设计对其性能和机能有着直接的影响。
例如,救援机器人的设计会直接影响到其荷载量、稳定性以及工作效率等因素。
因此,制定救援机器人的造型设计是非常重要的。
2.救援机器人造型设计的构成元素救援机器人的造型设计一般包括机身、末端执行器、传感器和控制系统四个方面。
机身是救援机器人的基础部分,是令机器人能够在平稳的地面行走的重要部分。
一般来说,机身分为主机身和底盘两部分,主机身包括行走机构,电源以及控制器等组件。
底盘则负责支撑机身的平衡和重量。
在执行各项任务的时候,末端执行器会负责完成具体的任务,例如寻找被压在灾难地区下的被困者,或是救助援助人员执行任务等。
传感器则是救援机器人的重要组成部分,不仅可以监测环境变化,还可以收集和互动实时的信息。
控制系统则是将所有部件连接起来并进行协调及控制的核心控制单元。
3.救援机器人造型设计的实现方式救援机器人的造型设计的实现方式可以通过使用计算机软件程序,如CAD、CATIA V5、UG等三维造型软件来完成。
设计人员可以在计算机上设定救援机器人各部分的尺寸、外形以及各零部件的相对位置等。
并能够模拟救援机器人在各种车身动态情况下的行动,从而更进一步的逐步完善机器人的造型设计。
地震救援机器人设计研究
摘 要我国是世界上地震灾害频繁发生的国家之一。
地震灾害以其瞬间突发性、破坏性强、严重性强和次生灾害多样性等特点,严重威胁着人类的生命和财产安全。
地震灾害发生后的72小时里,被困人员的存活率随时间的推移逐渐降低。
又因地震废墟环境具有范围广、受灾面积大、伤亡情况不确定和次生灾害频发等特点,所以地震救援具有时间紧急、救援难度大等特点。
随着科学技术的进步与发展,出现了可以用于地震救援的救援机器人。
地震救援机器人因具有可以连续执行救援任务,代替救援人员深入危险环境,可以搭载相应的工具深入废墟环境进行救援得到认可。
但是救援机器人依然存在着受地震废墟环境影响,作业方式与救援需求不匹配,救援效率不理想等问题。
本文主要采用文献资料法、分析法和比较研究法进行研究。
研究目的是解决复杂地震废墟环境影响救援机器人使用,作业方式与救援需求不匹配,救援机器人救援效率不理想等问题。
基于救援机器人的相关技术和研究成果,设计研究新型地震救援机器人。
通过调研与分析,我们提出了地震救援机器人设计的相关要求,主要包括全地形通过、工具多功能、机身轻量化、型号体系化和外观辨别化设计要求。
通过对这些设计要求的深入分析研究,结合地震救援机器人的设计原则,我们可以知道满足这些要求的地震救援机器人能更好地适应废墟环境,也能改善救援效率不理想等问题。
最后,根据设计要求、设计原则和地震救援的相关内容,进行具体解决方案的设计。
关键词地震灾害;救援;废墟环境;被困人员;机器人AbstractChina is one of the countries with frequent earthquake disasters in the world. Earthquake disaster is characterized by its sudden, destructive, serious and secondary disaster diversity, which seriously threatens the safety of human life and property. In the 72 hours after the earthquake disaster, the survival rate of the trapped people gradually decreased with the passage of time. Because of the wide range, large disaster area, uncertain casualties and frequent secondary disasters, earthquake rescue has the characteristics of time emergency and difficulty.With the development of science and technology, there are rescue robots that can be used in earthquake rescue. Because the earthquake rescue robot can carry out the rescue task continuously, instead of the rescue personnel to go deep into the dangerous environment, it can carry the corresponding tools to go deep into the ruins environment for rescue. However, there are still some problems in the rescue robot, such as the impact of the earthquake ruins environment, the operation mode does not match the rescue needs, and the rescue efficiency is not ideal.This paper mainly uses the methods of literature, analysis and comparative research. The purpose of the research is to solve the problems that the complex earthquake ruins environment affects the use of rescue robots, the operation mode does not match the rescue needs, and the rescue efficiency of rescue robots is not ideal. Based on the related technology and research results of rescue robot, a new type of earthquake rescue robot is designed and researched.Through investigation and analysis, we put forward the design requirements of the earthquake rescue robot, including all terrain passing, multi-functional tools, lightweight fuselage, model systematization and appearance discrimination design requirements. Through the in-depth analysis and research of these design requirements, combined with the design principles of the earthquake rescue robot, we can know that the earthquake rescue robot meeting these requirements can better adapt to the ruins environment, and also can improve the rescue efficiency is not ideal. Finally, according to the design requirements, design principles and related contents of earthquake rescue, the specific solution design is carried out.Key words earthquake disaster; rescue; ruins environment; trapped people; robot目 录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 论文的研究背景 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究目的及意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 国内研究现状 (4)1.2.2 国外研究现状 (4)1.3 研究内容 (6)1.4 论文框架图 (7)第2章被困人员与废墟环境状况 (9)2.1 被困人员状况 (9)2.1.1 被困人员伤病状况 (9)2.1.2 被困人员心理状况 (11)2.2 废墟环境状况 (11)2.2.1 外部废墟状况 (12)2.2.2 存活空间状况 (15)2.3 本章小结 (17)第3章地震救援机器人设计要求分析 (19)3.1 全地形通过设计要求 (20)3.2 工具多功能设计要求 (22)3.3 机身轻量化设计要求 (25)3.4 型号体系化设计要求 (28)3.5 外观辨别化设计要求 (30)3.6 本章小结 (32)第4章地震救援机器人设计原则 (35)4.1 可靠性设计原则 (35)4.1.1 动力装置的可靠性 (36)4.1.2 行走装置的可靠性 (37)4.2 标准化设计原则 (37)4.2.1 型号的标准化 (38)4.2.2 运输的标准化 (38)4.3 创新性设计原则 (40)4.3.1 工具的创新性 (40)4.3.2 结构的创新性 (41)4.4 本章小结 (42)第5章地震救援机器人设计实践 (43)5.1 行走模块设计 (43)5.2 工具模块设计 (45)5.3 主机模块设计 (47)5.4 机身材料使用 (48)5.5 外观颜色设计 (48)5.6 机器人图解 (50)5.7 设计说明 (51)结论 (55)参考文献 (57)攻读硕士学位期间所发表的论文 (61)致谢 (63)第1章绪论1.1 论文的研究背景1.1.1 研究背景我国是世界上地震灾害频繁发生的国家之一,地处欧亚板块的东南部,因受印度洋板块、太平洋板块的相互作用和影响,所以地震灾害相对活跃[1]。
救援机器人控制系统的设计大学学位论文
摘要近年来,由于环境恶化导致的自然灾害以及战争导致的人为灾害经常发生。
在灾难发生后的48小时以内,是在受灾现场废墟中寻找幸存者的黄金时间。
灾难救援现场环境往往是异常复杂、危险、多变,救援行动刻不容缓,在此种环境下,采用救援机器人协同救援人员,进行救援行动,能起到事半功倍的作用。
结合救灾场所的非结构化环境,本毕业设计设计了一款救援使用的探测机器人.机器人采用通用开放式机器人系统,采用模块化设计。
机器人系统的性能和功能可以根据救灾环境的需要很方便的增减。
良好的无线通讯功能允许远程操作。
在演示控制界面可以用单片机语言控制机器人移动状况。
控制系统结构流程:计算机发出信号经过电平转换到无线收发模块,之后通过无线通讯到无线接收模块,通过单片机处理以及数据锁存最终控制机器人。
调速系统硬件原理是以AT89S51单片机为控制核心。
救援机器人采用了多种传感器共同作用,以便更加精确的获得探测结果,包括使用3CCD 感光器获得图像信息、使用超声红外传感器精确确定探测目标的位置。
采用履带式行走机构,履带具有较强的驱动力,可以在阶梯上移动、重心低而稳定。
救援机器人具有可靠的机械系统和智能化的控制系统,可以在救灾现场恶劣的自然环境下工作。
关键词:救援机器人;控制系统;传感器;模块化设计;开放式机器人;AbstractIn recent years,due to the natural disasters caused by environmental degradation and man-made disasters caused by the war happened veryoften.Disaster rescue site environment is often complicated,dangerous, changeable,so it is urgent to rescue.In this environment,adopt the rescue robot coordinated rescue workers to carry on the rescue operation,can have the effect of get twice the result with half the effort.Combination of relief place unstructured environment,this graduation design designed a detecting robot using for rescue.The robot uses the general open robot system,adopts the modular design.Robot system performance and functionality can conveniently increase or decrease according to the needs of disaster environment.Good wireless communication function to allow remote operation.In the demonstration control interface can control the robot movement condition with single-chip computer language .The principle of speed control system hardware is based on AT89S51 as the core, including speed measuring circuit, PWM waveform generator and the PWM power amplifier circuit.Rescue robot USES a variety of sensors work together, to get more accurate detection es the crawler walking mechanism, caterpillar has strong driving force, can move on the ladder,low center of gravity and stability.Aid has reliable mechanical system and the intelligent control system, can work under the harsh natural environment at the scene of the disaster relief.Key words:Rescue robot;Control system;The sensor;Modular design;Open the robot;open type robot;目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 国外研究现状 (1)1.2.2 国内研究现状 (2)1.3 本文研究主要任务 (2)2 总体方案设计 (3)2.1 救援机器人行走方案的设计 (3)2.1.1 走行机构 (3)2.1.2 救援现场非结构化环境特征 (3)2.1.3 各类走行机构的性能特点 (3)2.1.4 行走方案的确定 (4)2.2 救援机器人机械结构 (5)2.3 传感器模块的设计 (5)2.3.1 传感器概念及特点 (5)2.3.2 救援机器人传感器模块 (6)2.4 电源及驱动模块的设计 (6)2.5 计算机模块的设计 (6)2.6 底盘运动模块 (7)2.6.1 履带的选择 (7)2.6.2 履带、齿轮的设计计算 (7)2.6.3 锥齿轮的设计 (9)2.7 能源驱动的设计选择 (10)2.7.1 电机的选用 (11)2.7.2 能源的供给 (11)2.7.3 电机驱动的选择 (12)2.8 各模块的连接 (15)2.8.1 电源驱动模块与底盘运动模块的连接 (15)2.8.2 传感器模块与电源驱动模块的部分连接 (15)2.8.3 计算机模块与传感器模块的连接 (16)2.9 传感器系统的设计 (16)2.9.1 视觉传感器 (17)2.9.2 超声波传感器 (18)2.9.3 红外传感器的设计 (18)3 探测机器人硬件系统 (19)3.1 传感器采集系统 (19)3.2 电源保护电路 (19)3.3 超声波传感器接线 (20)3.4 红外传感器接线 (21)3.5 探测机器人计算机硬件系统 (21)3.6 电子罗盘的选用 (22)3.7 无线电台通讯系统 (22)3.8 电机调速系统控制原理 (22)4 救援机器人软件系统的开发 (23)4.1 移动控制系统的设计 (23)4.2 无线通讯模块 (24)4.2.1 机器人与单片机的通讯 (25)4.2.2 计算机与AT89S51间的无线通信 (25)4.3 演示控制界面 (25)4.3.1 数据显示 (26)4.3.2 运动控制 (27)4.3.3 视频 (27)5 结论与展望 (28)5.1主要研究成果 (28)5.2未来工作及展望 (28)参考文献 (29)附录A 电机控制程序 (31)附录B 控制界面源程序 (38)附录C 单片机通信程序开发 (40)1 绪论1.1 引言近年来,由于自然活动、局部战争和意外事故等导致的灾难经常发生。
救援机器人毕业设计
救援机器人毕业设计
随着自然灾害和人为事故的频繁发生,救援机器人逐渐成为重要的援助工具。
本篇毕业设计旨在设计一种多功能的救援机器人,以便在各种紧急情况下提供必要的援助。
设计思路:
1. 结构设计:
救援机器人的结构需要面对各种不同的环境,包括火灾、地震、洪水等。
因此,它的结构需要具有耐高温、防水、防震等特性。
机器人装备有多个机械臂,能够在不同的场景下进行有效的操作,例如搜寻被困者、拯救伤员等。
2. 传感器设计:
救援机器人装配有多种传感器,包括温度传感器、气体传感器、声音传感器等。
这些传感器能够帮助机器人辨识出各种环境中的问题,并提供相关的信息。
例如,在火灾中,机器人可以利用传感器来检测房屋内的温度和任何潜在的危险。
3. 程序设计:
机器人需要具有一定的智能,能够根据环境的变化做出正确的反应。
机器人配备了多个算法,例如对象检测、运动规划等,能够在不同的场景下做出正确的决策。
4. 发电机:
机器人配备了太阳能发电机,以保证在没有电力供应的情况下,机器人仍能正常运作。
此外,机器人还配备了备用电池,以提供额外的能量储备。
结论:
在救援工作中,救援机器人可以发挥重要作用。
设计一种多功能的救援机器人,能够帮助消防员、医生等工作人员有效地解决紧急情况下的问题。
在未来,随着技术的发展,救援机器人将会变得更加先进和智能化。
机井救援机器人的设计
机井救援机器人的设计机井救援机器人是一种具有自主定位和救援能力的机器人,专门用于救援机井事故中被困的人员。
随着机井事故的频繁发生,传统的救援方式已经不能满足实际需求,因此设计一种智能、高效的机井救援机器人对提高救援效率和保障人员安全至关重要。
一、需求分析1. 机井救援机器人的主要任务是实时定位和救援被困人员,因此需要具备自主移动、定位和搜救功能。
2. 机井救援机器人需要适应不同环境下的救援任务,包括狭窄、昏暗、高温、高湿等复杂环境。
3. 机井救援机器人需要具备远程操控和自主决策能力,以应对各种突发情况。
4. 机井救援机器人需要具备携带和操作救援设备的能力,能够提供基本的医疗救助和物资支持。
二、结构设计1. 机井救援机器人采用轮式底盘设计,方便在狭窄环境中移动和转向。
2. 机井救援机器人采用可伸缩臂设计,可以根据现场情况调整长度和角度,实现灵活的搜救操作。
3. 机井救援机器人采用多关节机械手设计,能够操控各种救援设备,如搜救灯、氧气瓶等。
4. 机井救援机器人采用防水、防尘和耐高温材料构造,以适应不同环境下的救援任务。
三、功能设计1. 定位功能:机井救援机器人配备激光雷达和红外传感器,能够实时定位被困人员的位置,并通过声音或光线指引人员寻找机器人。
2. 搜救功能:机井救援机器人配备多功能机械手和搜救装备,能够协助被困人员脱险和携带救援物资。
3. 通讯功能:机井救援机器人配备无线通讯设备,能够与救援人员或指挥中心实时通讯,传递救援信息和现场情况。
4. 自主决策功能:机井救援机器人配备智能控制系统,能够根据现场情况做出自主决策,避免危险和优化救援方案。
四、技术支持1. 视觉识别技术:机井救援机器人配备摄像头和图像识别算法,能够识别和记录被困人员的位置和状态。
2. 定位导航技术:机井救援机器人配备惯性导航系统和地图定位技术,能够实现精准定位和自主导航。
3. 操作控制技术:机井救援机器人采用遥控和自主控制相结合的操作模式,保证了救援操作的灵活性和安全性。
基于机器人技术的救援系统设计与实现
基于机器人技术的救援系统设计与实现I. 简介随着地球人口的不断增长和城市化进程的加速,灾害事件频繁发生,救援行动已经成为一个全球性的难题。
传统的救援模式,如人工搜救、消防车消防员、医疗人员的到达等都存在局限性。
为此,基于机器人技术的救援系统应运而生,成为了未来救援领域发展的热点和方向。
本文将对基于机器人技术的救援系统的设计与实现进行分析和探讨。
II. 设计1. 救援机器人的形态救援机器人是指能够在灾害事故现场进行搜救、消防、救护等任务,并提供现场监控与数据传输功能的智能机器人。
在形态设计上,救援机器人应保证其结构紧凑、机动性强、适应性强、强度高、重量轻等特点。
针对目前市场上救援机器人的设计方案,建议根据不同救援环境,设计出可变形的救援机器人,以适应不同环境下的任务需求。
2. 救援机器人的功能救援机器人应能够进行现场监测、生命救援、物资搬运、消防灭火、安全控制、事件反馈等多重功能。
同时,在面对救援环境时,机器人需具备足够的适应性,可以自动感知救援现场的环境,采取相应的救援措施。
3. 机器人控制系统的设计机器人控制系统的设计是实现救援机器人功能的关键。
控制系统应包括机器人的智能化控制和人机交互系统两个方面。
其中,智能化控制应该基于先进的传感技术和人工智能技术,提高机器人在复杂环境下的感知能力和自主决策能力。
人机交互系统应保证救援人员对机器人的控制与监测,以实现与现场实时交互和协同配合,提高救援行动的效率和质量。
III. 实现1. 应用场景的选定在救援机器人的应用场景中,智能化消防机器人、应急救援机器人、遥控机器人等都有着广泛的应用。
本文以以消防救援机器人为例,介绍救援机器人实现的过程。
2. 实现流程与关键技术(1)机器人控制系统的设计:设计控制系统,通过将现场的信息传输到控制端,实现救援机器人的智能化控制和人机交互。
控制系统应具备工作稳定、响应及时、数据准确性等性能。
(2)传感技术与软硬件系统:传感技术作为救援机器人智能化的重要手段,应用在机器人在救援现场中的实时感知、定位等工作上。
基于机器人技术的救援机器人设计与研究
基于机器人技术的救援机器人设计与研究随着科技的不断发展,机器人技术得到了越来越广泛的应用,其中,救援机器人受到了越来越多的关注。
在自然灾害、事故等危机事件中,救援机器人可以帮助救援人员进行危险的搜救、清理等任务,有效减少了人员的伤亡和损失。
因此,救援机器人的设计与研究变得至关重要。
一、救援机器人的需求在自然灾害、事故中,如地震、火灾、水灾等,常常会出现人员被困、建筑物倒塌等情况,救援人员需要进入危险地带进行搜救、救援,以尽快解救被困人员。
但在危险环境下进行搜救任务存在风险,一旦出现意外,不仅会危及到搜救人员的生命安全,也会阻碍救援工作的进行。
因此,救援机器人的发展就显得至关重要了。
救援机器人具备了很多优良特性,如可耐受污染、可适应恶劣环境等,在危险环境下实起到了至关重要的作用。
它不仅能帮助救援人员进行远程控制、危险地带搜索等任务,还能进行一些物理任务,如搬救抬物等。
救援机器人能在复杂挑战的任务环境中占据重要的地位,帮助救援人员完成任务,减轻其压力和风险。
二、救援机器人的技术需求在救援机器人的设计与研究中,技术方面的需求显然是不可避免的。
救援机器人需要从不同的角度进行技术研究,才能够更好地满足具体救援任务的需求。
1. 机器人定位技术在救援任务中,机器人需要具备一定的自主定位技术,以便能更快、更准确地进行搜索。
机器人定位技术主要包括SLAM技术、GPS定位技术等,这些技术在具体任务中的应用是非常广泛和重要的。
2. 机器人导航技术具备自主导航技术的救援机器人可以更好地完成任务,这是一个关键技术。
导航技术需要结合扫描技术或障碍物感知技术,才能在复杂的环境中实现准确的导航。
3. 机器人机械臂技术机械臂技术是救援机器人的另一个重要技术。
机器人通过机械臂可以完成不同的物理任务,如救援物资搬运、被困人员挖掘等。
救援机器人的机械臂还可以完成切割、搬运、挖掘等高强度时间-consuming任务。
4. 机器人控制技术控制是机器人技术的核心之一。
机井救援机器人的设计
机井救援机器人的设计机井救援机器人是一种用于救援井下作业的智能机器人。
它主要用于救援井下受困人员、设备故障以及其他突发事件。
设计一款高效、安全、功能全面的机井救援机器人对于保障井下作业的安全和顺利进行至关重要。
在机井救援机器人的设计中,安全性是最重要的考虑因素之一。
该机器人应装备有多种安全装置,如碰撞感应器、红外线传感器、声音传感器等,以确保在救援过程中能及时感知到井下环境的变化。
应该配备相应的防水防火装置,以应对井下意外的发生。
机器人的机械结构和材料也需要具备足够的强度和耐久性。
在救援功能方面,机井救援机器人应该具备多种功能以满足不同场景下的需求。
机器人应配备可伸缩、可调节高度的机械臂,以便于抓取和拖移受困人员或设备。
应具备高清摄像头和热成像摄像头,用于实时监控和定位被困人员的位置。
机器人还应该配备救生设备和急救药箱,能够在紧急情况下为被困人员提供紧急救援。
在智能化方面,机井救援机器人应该具备自主、智能的操作能力。
机器人应具备自主导航和路径规划功能,能够根据地图和传感器信息寻找最优路径。
机器人还应具备建模和识别能力,能够准确识别井下环境中的障碍物,以避免碰撞和卡住。
机器人还应具备语音识别和语音合成能力,以便与被困人员进行沟通和指导。
机井救援机器人的设计还需要考虑其耐用性和易维护性。
由于井下环境复杂且恶劣,机器人的结构和材料需要具备足够的耐腐蚀性和抗振性。
机器人应采用模块化设计,方便故障模块的更换和维修。
一款高效、安全、功能全面的机井救援机器人应该具备多种安全装置、救援功能、智能化操作以及耐用性和易维护性。
通过合理的设计和技术应用,机器人能够有效提高井下作业的安全性和效率,为井下工作人员提供强大的支持和保护。
基于机器人学的灾害救援机器人设计与实现
基于机器人学的灾害救援机器人设计与实现灾害救援是一个重要的任务,机器人学技术在这方面发挥了重要作用。
本文将讨论基于机器人学的灾害救援机器人设计与实现。
灾害救援机器人是利用机器人学技术,通过无人机、机器人等自动化设备和系统进行的救援行动。
它们具有自主感知、决策和执行任务的能力,可以在灾害发生后的危险环境中扮演关键角色。
在灾害救援机器人设计中,首先需要考虑的是机器人的外形和结构。
由于灾害现场通常有很多障碍物和不可预测的环境因素,机器人应具备较好的机动性和适应性。
例如,四足行走机器人可以在不平整的地形上行进,而轮式机器人可以在平坦的地面上快速移动。
选择合适的外形和结构可以提高机器人的适应能力和作业效率。
其次,机器人的传感器系统也是设计中的重要组成部分。
传感器可以帮助机器人感知周围的环境,从而做出合理的决策。
例如,红外传感器和摄像头可以检测热源和图像,帮助机器人找到被困的人员。
激光测距仪可以测量距离,避免机器人碰到障碍物。
同时,传感器系统还应具备高度自动化和实时数据处理的能力,确保机器人对灾害现场的感知准确可靠。
在机器人的行为控制方面,路径规划和导航是关键技术。
路径规划能够根据环境中的障碍物和目标位置,找到最优的行进路径,提高机器人的效率和安全性。
导航算法可以根据机器人的传感器数据和内部模型,实时更新机器人的位置和方向,确保其精确到达目标位置。
同时,还需要考虑机器人与环境和其他机器人之间的协调和合作,这可以通过通信和协同算法实现。
在执行任务时,机器人的机械臂和工具也是重要的组成部分。
机械臂可以帮助机器人进行救援和搬运任务,例如拖曳被困者或搬运物资。
此外,还可以根据需要装备各种工具,如摄像头、红外激光器等,以满足不同的任务需求。
总之,基于机器人学的灾害救援机器人设计与实现是一个复杂而关键的任务。
通过合理的外形和结构设计、高度自动化的传感器系统、先进的行为控制和任务执行技术,可以提高机器人在灾害救援中的效率和安全性。
《2024年危险源探测与救援机器人机构设计与运动研究》范文
《危险源探测与救援机器人机构设计与运动研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,机器人技术在各个领域的应用日益广泛。
在应急救援、环境监测等领域,危险源探测与救援机器人成为了一种不可或缺的重要工具。
这类机器人需要具备高精度的探测能力、稳定的运动性能以及良好的环境适应性。
本文将探讨危险源探测与救援机器人的机构设计与运动研究,为该领域的发展提供参考。
二、机构设计(一)总体设计危险源探测与救援机器人主要包括机械结构、控制系统、电源系统等部分。
其中,机械结构是机器人的基础,需要具备高强度、轻量化、易于控制等特点。
在总体设计上,机器人应采用模块化设计,以便于后续的维护与升级。
(二)探测模块设计探测模块是机器人进行危险源探测的关键部分。
该模块应具备高精度的探测能力,能够识别出不同类型、不同性质的危险源。
此外,为了确保探测结果的实时性,探测模块还应具备快速响应的能力。
在实际设计中,探测模块可包括红外探测器、雷达探测器、气体传感器等多种传感器,通过信息融合技术实现对危险源的精准探测。
(三)运动模块设计运动模块是机器人实现自主移动的基础。
该模块应具备较高的运动稳定性和良好的环境适应性。
在实际设计中,运动模块可采用轮式或履带式结构,以满足不同地形条件下的运动需求。
同时,为了确保机器人的安全,运动模块还应具备防撞、避障等功能。
三、运动研究(一)运动控制策略针对危险源探测与救援机器人的运动控制策略,可采用基于路径规划的控制策略和基于行为的控制策略。
路径规划控制策略主要是通过预设的路径实现机器人的运动;而基于行为的控制策略则更加灵活,能够根据实际环境变化进行实时调整。
在实际应用中,这两种控制策略可结合使用,以实现更好的运动效果。
(二)运动性能分析在运动性能方面,危险源探测与救援机器人应具备较高的移动速度和负载能力。
同时,为了确保机器人在复杂环境下的稳定性和可靠性,还需要对机器人的越障能力、爬坡能力等性能进行评估。
此外,机器人的能源效率也是一个重要的评价指标,需要在保证性能的前提下尽可能降低能耗。
机井救援机器人的设计
机井救援机器人的设计机井救援机器人是一种能够在紧急情况下进行机井救援的智能机器人,它可以根据不同情况进行准确的救援操作,以保障机井的正常运行和人员的安全。
机井救援机器人的设计需要考虑到机井救援的复杂性和紧急性,以及在不同环境下的适用性。
本文将从机井救援机器人的设计理念、技术方案和性能特点等方面进行探讨。
机井救援机器人的设计理念应该是以救援效率和安全性为核心。
在实际应用中,机井救援往往需要在恶劣环境下进行,例如在地下矿井、油田井等地下作业场所,或者在工业园区、农田等户外作业场所。
机井救援机器人需要具备对复杂环境的适应能力,能够在不同场景下稳定运行并有效救援。
机井救援机器人的设计需要考虑到救援操作的多样性。
机井救援涉及到多种情况,例如机井意外故障、井下人员意外受困等,因此机井救援机器人需要具备多种救援操作能力,如拆卸维修、运输救援、人员定位等,以满足不同救援需求。
在技术方案方面,机井救援机器人的设计应该充分考虑到机器人的智能化和自主性。
智能化可以使机井救援机器人能够根据现场情况自主分析、判断,并做出相应的救援决策,提高救援效率和精度。
自主性则能够让机井救援机器人在无人操作或者遥控操作的情况下完成救援任务,提高救援的可靠性和适用性。
在性能特点方面,机井救援机器人需要具备高效、精准的救援能力。
这主要体现在以下几个方面:机井救援机器人需要具备高效的救援操作能力。
高效的救援操作能力可以让机井救援机器人在紧急情况下迅速作出反应,并进行快速有效的救援操作,最大限度地减少救援时间和风险。
机井救援机器人需要具备精准的救援定位能力。
精准的救援定位能力可以使机井救援机器人能够准确识别救援对象的位置,并对其进行精准的救援操作,以保障救援的有效性和安全性。
机井救援机器人还需要具备持久稳定的运行能力。
持久稳定的运行能力可以让机井救援机器人在长时间的救援作业中保持高效稳定,以保障救援任务的顺利完成。
一种智能仿生救援机器人的设计
一种智能仿生救援机器人的设计薛乐乐【摘要】我国是一个自然灾害多发的国家,尤其是地震或失火等灾害常常带给人们巨大的财产和人身伤害,并且这些灾害发生后的救援行动通常因为空间、环境复杂等因素而变得比较困难。
近年来机器人技术不断发展,让机器人代替人去进行救援能够较好地解决这类问题。
本文介绍了一种智能的仿生救援机器人,对于在较复杂环境中进行救援活动的问题,有较好的解决方法。
【关键词】仿生;救援;机器人在自然界和人类社会中总有一些人类难以到达的地方,以及有可能危及人类生命安全的特殊地点。
比如,灾难发生的矿井下面、防灾救援活动中等。
常见的移动或行走机构有传统轮胎式和履带传动式。
传统的轮胎式在实际应用中又因地形或天气不同有不同的种类和应用,如越野胎、雨胎等,且使用的轮胎的数量也因应用环境不同而存在差异。
传统的轮胎式优点是移动速度快、灵敏。
对于履带传动式,它不如传统轮胎那样移动迅速,但是它的应用也非常广泛。
通常人们需要排除障碍物或者危险物的作业地点的环境是较为恶劣的,在极端的条件下传统轮胎就失去了用武之地,此时,履带传动可以很好地解决这一问题。
对于野外的沙地、山路、阶梯等较复杂的地形,履带都能够顺利通过。
不同于传统轮胎和履带移动方式的机器人,仿生的步行机器人在较复杂环境中的行走具有独特的优越性。
在机器人行业不断发展的背景下,行走机器人也正在蓬勃发展。
仿生机器人的行走轨迹是一系列离散的足迹。
移动时,只需离散点接触地面,对环境的破坏也较小。
它可以在可能接触的地面上选择最佳的支撑点,并能够自主适应崎岖不平的地形。
正因为如此,行走类机器人对环境的破坏是小的,这在震后救援活动中显得尤为重要。
因为要在灾后救援行动中避免受困者受到二次伤害,因此避免对周围环境的破坏是救援行动的前提。
传统的轮胎和履带式传动机构在行走过后留下的是一系列连续的车辙。
但是在崎岖的地形中,诸如岩石、土壤、沙子、甚至悬崖和陡坡等障碍物,能够提供给机器人连续的路径的地段非常有限。
(完整版)救援机器人毕业设计论文
德州学院毕业论文(设计)中期检查表目录摘要及关键词 (1)1 引言 (1)1.1选题的背景和意义 (1)1.2 国内外的发展趋势和研究现状 (2)2 救援机器人的机械设计 (3)2.1机器人的移动机构设计 (3)2.2机器人运动分析 (5)2.3机器人的传动系统设计 (9)3 救援机器人的控制系统设计 (11)3.1硬件设计 (11)3.2智能机器人的软件设计 (15)4 结论 (17)参考文献: (19)谢辞 (20)救援机器人的设计摘要:本设计是一种可携带的履带式救援机器人,它集成了机械工程、电子技术、智能控制、计算机科学等多科领域先进研究成果,在救援中可用于环境勘探、破障、目标指示跟踪,可以为救援人员提供有效的信息以便做出最有效的措施。
本论文的研究目的是设计机构新颖、具有独创性、可携带抗冲击的智能移动机器人。
关键词:可携带履带式机器人;虚拟仿真;复合移动1 引言1.1选题的背景和意义煤炭工业是我国国民经济的基础产业,煤炭在我国能源发展格局中的基础地位是稳固的前景是广阔的建国。
50多年来,煤炭作为我国的主要能源,在一次能源消费结构中占有大部分比例。
随着我国国民经济的快速发展,人民生活水平的不断提高,国家对能源的需求将有大幅度的增加[1]。
针对我国煤炭事故的不断增多,且救援水平较低的现状,研究适用于井下瓦斯、煤尘爆炸等重大事故后,能够代替人及时进入事故现场,监测井下环境状况、准确的判断井下作业人员的受困位置以及获取环境信息的煤矿救援机器人系统,实现煤炭矿灾后科学救援,最大限度的减少人员伤亡和财产损失,从而提高我国煤矿安全事故的救援水平具有非常重要的意义。
随着经济的快速发展煤炭的消耗越来越大,而我国的煤炭事业大多数为矿工开采,所以存在的不安全因素很多,瓦斯煤尘和火灾等灾害事故频繁发生,灾害事故严重伤害矿工和造成重大经济损失。
因此开发具有智能的救援机器人是非常具有现实意义的。
目前,救灾方式只是根据事故的类型确定救灾的方案,一般救护人员无法进入危险区域,只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾,向井下通风,然后再搜救遇险矿工。
机井救援机器人的设计
机井救援机器人的设计一、机井救援机器人的背景与需求目前,农村地区的机井使用日益普遍,不仅改善了农田的灌溉条件,同时也为农民带来了更大的农业收益。
在机井使用过程中,一些常见问题也开始浮现,比如机井故障、维护保养困难等等。
而在一些偏远的农村地区,面临机井故障时农民常常束手无策,需要等待维修人员前来,导致生产损失。
设计一款机井救援机器人成为了迫切的需求,可以有效解决这些问题,提高生产效率。
1. 自主巡检:机井救援机器人具有自主巡检机井的功能,能够检查机井的运行状态,发现潜在的故障隐患。
2. 故障诊断:一旦发现机井故障,机井救援机器人能够迅速进行故障诊断,确定故障点和原因。
3. 远程操控:机井救援机器人设有远程操控功能,可以通过网络远程操控机井,对故障进行简单处理,或是提供远程指导给当地农民。
4. 数据分析:机井救援机器人能够将机井的工作数据进行实时监测和分析,提供农民合理的操作建议,帮助提高机井的使用效率。
5. 救援保障:在面对机井故障无法解决的情况下,机井救援机器人可以向维修人员发送救援信号,并及时提供机井位置信息,以便维修人员快速到达现场。
1. 机身结构:机井救援机器人采用轮式移动结构,能够适应不同地形的移动环境,外壳采用防水材料制成,能够适应室外环境的恶劣气候。
2. 传感器系统:机井救援机器人配备多种传感器,包括摄像头、温湿度传感器、震动传感器等,用于感知机井周围环境的变化,提供实时数据。
3. 操控系统:机井救援机器人设有自主操控模式和远程操控模式,可根据实际情况选择最佳的操控方式,保证机器人的正常运行和故障处理。
4. 通信系统:机井救援机器人使用先进的通信设备,能够与农户的手机或是中心控制中心进行及时的通讯,保证信息的准确传递。
5. 备用电源:为了保证机井救援机器人能够长时间稳定运行,其内部设有备用电源,一旦主要电源出现故障,备用电源能够迅速接管,保障机器人的正常工作。
1. 自主巡检:机井救援机器人根据预设的巡检路线,自主进行机井的巡检工作,通过传感器采集机井的实时数据,并进行实时分析。
《危险源探测与救援机器人机构设计与运动研究》范文
《危险源探测与救援机器人机构设计与运动研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,机器人技术已广泛应用于各个领域。
在应对危险源探测与救援任务中,设计一种高效、灵活且安全的救援机器人机构显得尤为重要。
本文将深入探讨危险源探测与救援机器人的机构设计与运动研究,通过技术分析和研究进展,展示机器人技术在实际应用中的巨大潜力。
二、研究背景及意义在灾害救援、危险源探测等场景中,救援人员常常面临高风险、高难度的任务。
为了保障救援人员的安全,提高救援效率,开发一种具备高度自主性、灵活性和安全性的救援机器人显得尤为迫切。
该机器人的设计不仅可以减少救援人员的风险,还能在恶劣环境下进行快速、准确的探测与救援工作。
三、机构设计1. 整体结构设计:救援机器人采用模块化设计,包括移动平台、探测模块、操作臂和控制系统等部分。
移动平台负责机器人的移动和定位,探测模块用于危险源的探测和识别,操作臂用于执行救援任务,控制系统则负责整个机器人的协调与控制。
2. 移动平台设计:移动平台采用全向轮设计,具有前后左右移动以及旋转的功能,能够在各种复杂地形中灵活移动。
3. 探测模块设计:探测模块配备有多种传感器,如红外传感器、气体传感器、图像识别系统等,能够实现对危险源的快速探测和识别。
4. 操作臂设计:操作臂采用多关节设计,具备抓取、搬运、操作等功能,能够适应各种复杂的救援场景。
四、运动研究1. 运动学分析:通过对机器人的运动学模型进行分析,研究机器人的运动特性和运动规律,为后续的运动控制提供理论依据。
2. 动力学分析:对机器人的动力学特性进行分析,包括机器人的质量分布、刚度、阻尼等因素对运动的影响,为机器人的稳定性和运动控制提供支持。
3. 控制策略研究:针对不同场景和任务需求,研究适合的机器人控制策略,包括路径规划、避障策略、操作臂的协调控制等。
4. 实验验证:通过实验验证机器人运动控制策略的有效性,并对机器人的性能进行评估和优化。
五、技术挑战与展望虽然救援机器人在危险源探测与救援领域的应用取得了显著进展,但仍面临诸多技术挑战。
《2024年危险源探测与救援机器人机构设计与运动研究》范文
《危险源探测与救援机器人机构设计与运动研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展,机器人技术已广泛应用于各个领域。
在应对危险源探测与救援任务中,救援机器人因其高效、安全、无损的特性,逐渐成为救援行动中的关键力量。
本文旨在探讨危险源探测与救援机器人的机构设计与运动研究,为相关领域的进一步发展提供理论支持和实践指导。
二、危险源探测与救援机器人的重要性危险源探测与救援任务往往涉及到复杂多变的环境和紧急的救援需求。
传统的救援方式往往存在效率低下、安全风险高、人员损伤大等问题。
而救援机器人可以深入危险区域,快速准确地完成探测和救援任务,有效降低救援人员的安全风险。
因此,研发高效、稳定、安全的救援机器人对于提高救援效率、保障人员安全具有重要意义。
三、机构设计1. 总体结构设计危险源探测与救援机器人的总体结构设计应考虑到其工作环境、任务需求以及机构稳定性等因素。
一般而言,机器人应具备移动平台、探测装置、操作臂等主要部分。
移动平台负责机器人的移动和定位,探测装置用于探测危险源和搜索目标,操作臂则用于执行救援任务。
2. 移动平台设计移动平台是救援机器人的基础,其设计应考虑到越野能力、稳定性、能源效率等因素。
常见的设计包括履带式、轮式、腿足式等。
不同的设计适用于不同的地形和环境,需要根据实际任务需求进行选择。
3. 探测装置设计探测装置主要包括传感器和控制系统等部分。
传感器应具备高灵敏度、高稳定性、抗干扰能力强等特点,能够快速准确地感知环境变化和目标位置。
控制系统则负责处理传感器数据,控制机器人的运动和操作。
4. 操作臂设计操作臂是执行救援任务的关键部分,其设计应考虑到操作精度、负载能力、灵活性等因素。
常见的操作臂包括机械臂和柔性臂等,可以根据实际任务需求进行选择。
四、运动研究1. 运动学分析运动学分析是研究机器人运动规律的重要手段。
通过对机器人的运动学模型进行分析,可以了解机器人的运动性能和运动范围,为机构设计和控制提供依据。
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关于救生机器人的创新性研究
摘要:本文通过全面的介绍救生机器人的创意产生,制造方法和使用方法等全部过程。
方法科学,创意新颖,具有较强的可行性,和市场前景。
本产品综合了机械设计方面,以及电子技术方面的知识。
做到机械和控制的很好的融合。
机械方面的创新,主要体现在对机器人越障能力的研发;电子方面,则主要运用了单片机的优越可编程控制能力,和无线电技术的遥控功能。
其中产品的最关键技术之一是运用了红外探测仪高灵敏的感测能力。
该救生机器人很好的将以上几种技术进行了巧妙融合,起到很好的效果。
救生机器人主要应用于,地震、塌方、以及火灾救援的等方面的灾难事故的救生工作中,以期降低人工救援的风险,和提高救援效率。
关键词:履带模块化建模单片机无线电红外探测
5.12大地震的巨大破坏能力,以及其带来的巨大损失牵动了每一个华人的心。
在举国上下开展大救援的过程中,作者针对事故现场救援难度大,救援人员生命安全无可靠保证,以及救援速度缓慢等弊端,开发、研制了一款旨在降低救援风险,加快救援速度的救生机器人。
本产品制作方法科学,创意新颖,具有较强的可行性,和较好的市场前景。
产品综合了机械设计方面,以及电子技术方面的知识。
做到机械和控制的很好的融合。
机械方面的创新,主要体现在对机器人越障能力的研发;电子方面,则主要运用了单片机的优越可编程控制能力,和无线电技术的遥控功能。
其中产品的最关键技术之一是运用了红外探测仪高灵敏的感测能力。
该救生机器人很好的将以上几种技术进行了巧妙融合,起到很好的效果。
救生机器人主要应用于,地震、塌方、以及火灾救援的等方面的灾难事故的救生工作中,以期降低人工救援的风险,和提高救援效率。
1、机器人动力驱动越障系统的设计
1.1底盘和传动装置的设计
机器人的驱动装置运用了传统的履带式。
但在此产品较传统的履带式机器人有了较大的改进。
在设计过程中,考虑到救援现场的复杂地形条件,参考了变位履带设计【1】方案,对传统履带式进行了改进设计。
设计如图:
用这种设计可以使机器人有效的适应复杂的地形条件。
它可以进行爬楼梯,以及在废墟上行走。
其有很好的稳定性和良好的机动性。
独立的履带模块有利于机器人提升灵活性,提高了其越障能力。
履带模块的尺寸为:450mm ×63mm ×100mm ( 长×宽×高) ,重量约3kg ;进行组合后的总体结构,总长度为800mm ,总重量约12kg 。
履带机器人的模块化舱体可根据不同的作业需要搭载不同的传感器和设备。
模块化云台用于在侦察作业中实时地返回当前的环境信息;测距传感器用于在行进过程中自主避障;控制系统也采用模块化的设计思想,采用ARM 架构主控系统及模块化的微型控制驱动一体电机驱动器,各个部分单独控制,方便扩展和定制功能。
履带模块的机械结构充分考虑了防水和防震要求,方便在各种作业移动机器人系统中作为行走机构使用。
但因为采用多个独立的驱动履带增加了机器人自身重量,使其对动力系统和电源供应提出了较大的考验。
在这一方面还有待给进。
用这种设计可以使机器人有效的适应复杂的地形条件。
它可以进行爬楼梯,以及在废墟上行走。
其有很好的稳定性和良好的机动性。
独立的履带模块有利于机器人提升灵活性,提高了其越障能力。
履带模块的尺寸为:450mm ×63mm ×100mm ( 长×宽×高) ,重量约3kg ;进行组合后的总体结构,总长度为800mm ,总重量约12kg 。
履带机器人的模块化舱体可根据不同的作业需要搭载不同的传感器和设备。
模块化云台用于在侦察作业中实时地返回当前的环境信息;测距传感器用于在行进过程中自主避障;控制系统也采用模块化的设计思想,采用ARM 架构主控系统及模块化的微型控制驱动一体电机驱动器,各个部分单独控制,方便扩展和定制功能。
履带模块的机械结构充分考虑了防水和防震要求,方便在各种作业移动机器人系统中作为行走机构使用。
但因为采用多个独立的驱动履带增加了机器人自身重量,使其对动力系统和电源供应提出了较大的考验。
在这一方面还有待给进。
1.2 控制系统的构建平台
整个机器人有独立的模块,有利于设计和组装。
在进行组装的过程中,模块化舱体是后面控制模块搭建的基础平台。
在此基础上我们可以,进行拓展设计。
考虑到整个机器人的平稳性能,我们将电源安装在舱体的最下面。
目的是使其中心降低,有利于在行进中是机器人可以平稳的前进,而不会侧翻。
在电源安装解决后我们将在其上面进行其他的如单片机,信号接收和发射器,以及救生机器人中重要的一个环节——即红外探生装置的安装。
2、机器人控制系统的设计
救生机器人采用半独立式的控制方式,即单片机和无线电相互合作控制。
采用该概念的设计,主要有两方面的考虑。
首先单片机编程,可以很快的对探生装置、信号接收器以及信号传送器进行快速的反应和控制。
采用无线电可以有效的控制机器人的运动,实现了人机互动,加强了机器人的可操控性。
有利于机器人的环境适应能力,和机器人的工作的高效性。
2.1单片机可编程控制
机器人采用了51hei-5型单片机板进行程序设计。
对51hei-5型单片机进行汇编语言编程(源程序未给出)。
主要实现以下两个功能:(1)红外探测信号的处理(2)发现目标救援报警信号发声控制。
2.1.1红外探测信号的处理
当红外探测器探测到红外信号后,单片机对其进行分析处理。
主要是依据探测到的红外波波长和频率进行比较判断,以确定探测的信号为有生生命所发出的红外波。
其次对信号进行放大处理,由于一旦感测到信号并进行比较,判断正确后信号放大可以忽略信号的失真故降低了单片机的工作负担也可以省略一些电子元件的安装设计。
放大后的信号将激起报警系统的工作。
2.1.2发现目标救援报警信号发声控制
在接收到放大的信号时,报警系统的电路马上工作,发出报警声提示救援人员进行搜救。
系统板硬件连线(1)把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上。
(2)在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭。
程序设计方法(1)生活中我们常常到各种各样的报警声,例如“嘀、嘀、…”就是常见的一种声音报警声,但对于这种报警声,嘀0.2秒钟,然后断0.2秒钟,如此循环下去。
(2)由于要产生上面的信号,我们把上面的信号分成两部分,一部分为1KHZ方波,占用时间为0.2秒;另一部分为电平,也是占用0.2秒;因此,我们利用单片机的定时/计数器T0作为定时,可以定时0.2秒;同时,也要用单片机产生1KHZ的方波,对于1KHZ的方波信号周期为1ms,高电平占用0.5ms,低电平占用0.5ms,因此也采用定时器T0来完成0.5ms的定时;最后,可以选定定时/计数器T0的定时时间为0.5ms,而要定时0.2秒则是0.5ms的400倍,也就是说以0.5ms定时400次就达到0.2秒的定时时间了【2】。
设计电路图如下:
2.2无线电控制
机器人采用常见的无线电遥控器装置,用以实现人机互动。
在制作时我们将会把无线电接收器安装在机器人探测模块的上面。
由于无线电功率有限,所以我们把它安装在整个机器人的顶部以期达到有效控制和反应快速灵敏的目的。
在设计时考虑到救援的地形复杂,故我们采用了波长比较大的微波。
由波长公式V=Λ.f可知当速度一定的时候,波长与频率成反比。
故在选用微波发生器和接收器时,我们选用了低频长波无线电发生接收器。
遥控器采用6V的蓄电池供电,考虑到救援时间的很长,为了保障救援机器人可以长时间工作,我们采用功率比较大的蓄电性能比较好的锂电池。
遥控器主要可以实现对机器人的运动控制。
它可以对机器人在复杂地形情况下进行前进,后退,左右转等动作,实现避障功能。
3、机器人探生救援系统的设计
人体的体温约37摄氏度,所以会发出波长约为10um左右的红外线,而热释电红外传感器就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的【3】。
交变的红外光照射不断引起传感器的温度变化,导致热释电产生并输出交变信号。
在经过放大电路的信号处理放大后,在单片机程序的控制下发出报警声,从而达到目的。
当在瓦砾中发现生命体时,机器人就能探测到,以达到救援的快速,高效性。
4、结论:
由国内外地震救援的经验来看,救援的快速性决定了救援工作的成败。
被救援人员越快受救,生还的几率也就越大。
在救援工作开展过程中,时间=生命所以我们的机器人有很好的实用价值。
它综合当代比较先进的红外热释电探测技术
和传统的无线电遥控技术,同时还在传统的传动机构上进行了改进。
通过运用产品创新技术的模块化建模的理论知识,成功为本产品的创提供了理论依据。
本产品应用前景好,制作比较简便,有很大的研究价值。
5、参考文献:
1、王志文,李小强等;《履带式机器人的机构特点》;【J】;2009-5-11 ;慧聪机械工业网。
2、陈国新;《51hei单片机教程》;【M】;第6章第12课;机械工业出版社,2007-05-18 。
3、石国安、商文忠、张晗;《生命探测中的红外技术》【J】;防空兵指挥学院,2008-11-05。