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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于多平臺(tái)的救援機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)目采用多平臺(tái)組合設(shè)計(jì)，在較為陡峭，前進(jìn)障礙多的環(huán)境中，可以采用履帶式平臺(tái)執(zhí)行任務(wù)。在較為狹窄境中可以采用蛇形機(jī)器人平臺(tái)。將類蛇形機(jī)器人裝載在履帶式式機(jī)器人平臺(tái)之上。無(wú)論在穩(wěn)定性，環(huán)境適應(yīng)性，平臺(tái)多功能性上都具有很大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在類蛇形機(jī)器人上安裝具有可探測(cè)周圍環(huán)境功能的激光雷達(dá)和能夠記錄軌跡的導(dǎo)航儀。這樣，機(jī)器人在陌生地形就具備了實(shí)時(shí)建圖的功能，這些都對(duì)救援工作有著重要的意義和實(shí)用價(jià)值。
- 詳細(xì)介紹：
- 由于救災(zāi)環(huán)境的不定性和復(fù)雜性。所以要求救援機(jī)器人可以在結(jié)構(gòu)上具備很好的靈活性，機(jī)動(dòng)性，動(dòng)力性。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用不同平臺(tái)結(jié)合式的設(shè)計(jì)思路。 采用多平臺(tái)組合設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)不同的任務(wù)環(huán)境。在較為陡峭，前進(jìn)障礙多的環(huán)境中，可以采用履帶式平臺(tái)執(zhí)行任務(wù)。在較為狹窄，例如洞狀境中可以采用蛇形機(jī)器人平臺(tái)。將類蛇形機(jī)器人裝載在履帶式式機(jī)器人平臺(tái)之上（亦可根據(jù)實(shí)時(shí)工作環(huán)境，裝載不同的節(jié)數(shù)）。無(wú)論在穩(wěn)定性，環(huán)境適應(yīng)性，平臺(tái)多功能性上都具有很大的優(yōu)勢(shì)。操作者可通過(guò)操控臺(tái)上的設(shè)備根據(jù)兩臺(tái)機(jī)器人上的攝像頭觀察到的周圍環(huán)境進(jìn)行控制，同時(shí)，在類蛇形機(jī)器人上安裝具有可探測(cè)周圍環(huán)境功能的激光雷達(dá)和能夠記錄軌跡的導(dǎo)航儀。這樣，機(jī)器人在陌生地形就具備了實(shí)時(shí)建圖的功能，這些都對(duì)救援工作有著重要的意義和實(shí)用價(jià)值。 履帶式機(jī)器人利用了彈簧進(jìn)行履帶預(yù)緊。布置簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，利用了經(jīng)典的幾何布置關(guān)系，能夠保證履帶張緊，結(jié)構(gòu)合理。能夠精確地計(jì)算出履帶的幾何軌跡形狀變化，極限值，科學(xué)性強(qiáng)。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)所需要求快速準(zhǔn)確的計(jì)算出相應(yīng)的實(shí)際尺寸，具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。并結(jié)合輪腿式結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助，對(duì)其分別驅(qū)動(dòng)，加強(qiáng)了對(duì)地形適應(yīng)能力。平臺(tái)空間限制小，可以根據(jù)實(shí)時(shí)需要添加不同的應(yīng)用載體（如機(jī)械手，攝像頭，云梯，傳感器等），實(shí)用性好。 蛇形機(jī)器人采用履帶式與蛇形結(jié)合的移動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)器人的本體有五個(gè)外形結(jié)構(gòu)相同的獨(dú)立關(guān)節(jié)構(gòu)成，每個(gè)關(guān)節(jié)擁有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)部件，控制部件，增加了機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力；每個(gè)獨(dú)立關(guān)節(jié)采用長(zhǎng)方體構(gòu)型，并且除兩個(gè)底面外其余四個(gè)面均布置有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的履帶，使機(jī)器人不論那個(gè)面接觸地面都可以正常行走。關(guān)節(jié)之間采用十字軸連接，使機(jī)器人具有三維運(yùn)動(dòng)能力。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 復(fù)雜危險(xiǎn)的災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)給救援人員及幸存者帶來(lái)了巨大的安全威脅，也會(huì)阻礙救援工作快速有效地進(jìn)行。使用救援機(jī)器人進(jìn)行輔助搜救是解決這一難題的有效手段。因?yàn)樗丫葯C(jī)器人所針對(duì)的是完成在異常危險(xiǎn)和復(fù)雜的災(zāi)難環(huán)境下的任務(wù)，研制與開(kāi)發(fā)用于搜尋和營(yíng)救的災(zāi)難救援機(jī)器人，將有自主智能的機(jī)器人應(yīng)用于災(zāi)難環(huán)境中搜尋和救援，是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)新興的富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。 災(zāi)難環(huán)境具有不確定、不可預(yù)知的特點(diǎn)，采用多平臺(tái)搜救機(jī)器人系統(tǒng)具有一定的技術(shù)優(yōu)越性，具有更強(qiáng)的自主性、靈活性、可靠性和實(shí)用性，多平臺(tái)搜救機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，本作品采用履帶式和類蛇形機(jī)器人的組合形式，履帶式機(jī)器人具有較強(qiáng)的越障能力，但是體積較大，當(dāng)障礙物空間較小時(shí)，系統(tǒng)放下蛇形機(jī)器人對(duì)履帶式機(jī)器人難以進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)行搜索，并能在地圖上標(biāo)注幸存者的位置，為救援工作提供重要信息。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.采用多平臺(tái)組合設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)不同的任務(wù)環(huán)境。在較為陡峭，前進(jìn)障礙多的環(huán)境中，可以采用履帶式平臺(tái)執(zhí)行任務(wù)。在較為狹窄，例如洞狀境中可以采用蛇形機(jī)器人平臺(tái)。將蛇形機(jī)器人裝載在履帶式式機(jī)器人平臺(tái)之上（亦可根據(jù)實(shí)時(shí)工作環(huán)境，裝載不同的節(jié)數(shù)）。 2.履帶式機(jī)器人利用了彈簧進(jìn)行履帶預(yù)緊。能夠精確地計(jì)算出履帶的幾何軌跡形狀變化，極限值，科學(xué)性強(qiáng)。并結(jié)合輪腿式結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助，對(duì)其分別驅(qū)動(dòng)，加強(qiáng)了對(duì)地形適應(yīng)能力。平臺(tái)空間限制小，可以根據(jù)實(shí)時(shí)需要添加不同的應(yīng)用載體（如機(jī)械手，攝像頭，云梯，傳感器等），實(shí)用性好； 3.蛇形機(jī)器人采用履帶式與蛇形結(jié)合的移動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)器人由若干獨(dú)立關(guān)節(jié)構(gòu)成，每個(gè)關(guān)節(jié)擁有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)部件，控制部件，增加了機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力；每個(gè)獨(dú)立關(guān)節(jié)采用長(zhǎng)方體構(gòu)型，并且除兩個(gè)底面外其余四個(gè)面均布置有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的履帶，使機(jī)器人不論那個(gè)面接觸地面都可以正常行走。關(guān)節(jié)之間采用十字軸連接，使機(jī)器人具有三維運(yùn)動(dòng)能力。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年5月，xxx大學(xué)“五四杯”科技競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 災(zāi)難救援機(jī)器人可以代替和協(xié)助救助人員執(zhí)行相關(guān)作業(yè)。不僅能夠用于城市救援、消防、公安、采礦和環(huán)保等領(lǐng)域，同時(shí)在國(guó)防、軍事和星球探測(cè)等方面也有著良好的應(yīng)用背景。此類機(jī)器人具備了優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)能力。添加不同的控制，傳感等應(yīng)用載體就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)的技術(shù)應(yīng)用需求?？梢愿鶕?jù)所需要求快速準(zhǔn)確的計(jì)算出相應(yīng)的實(shí)際尺寸，具備良好的實(shí)用性。不但能夠在災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)搜救、城市消防、地質(zhì)勘察檢測(cè)、公安和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，同時(shí)在國(guó)防、反恐和星球探測(cè)等方面也具備良好的研究和應(yīng)用發(fā)展前景。
同類課題研究水平概述
- 近十年來(lái),尤其是“911”事件之后,美國(guó)、日本等西方發(fā)達(dá)國(guó)家在地震、火災(zāi)等救援機(jī)器人的研究方面做了大量的工作,研究出了各種可用于災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)救援的機(jī)器人。我國(guó)也以大學(xué)和研究院所為主體，研發(fā)了數(shù)種機(jī)型。國(guó)際RoboCup機(jī)器人競(jìng)賽也增加了救援比賽的專項(xiàng)RoboCup Rescue，為救援理論和技術(shù)提供仿真研究的試驗(yàn)平臺(tái)。以牽引和運(yùn)動(dòng)方式的不同搜救機(jī)器人主要可分為以下幾類: 1 履帶式搜救機(jī)器人 履帶式機(jī)器人是為了滿足軍事偵察、拆除危險(xiǎn)物等作業(yè)的需要,在傳統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。目前國(guó)際上幾家著名機(jī)器人公司擁有典型產(chǎn)品,他們最初主要是為了滿足軍事需要而開(kāi)發(fā)的。我國(guó)的國(guó)防科大、西北工大等單位的救援機(jī)器人參加搜救機(jī)器人大賽的主力機(jī)型即是履帶式搜救機(jī)器人 2 可變形(多態(tài))搜救機(jī)器人 為了能進(jìn)入狹小空間展開(kāi)搜救工作,要求機(jī)器人的體積要盡可能小,但體積小了搜索視野就會(huì)受到限制,為了解決這一矛盾,近年來(lái)國(guó)外在傳統(tǒng)牽引式搜救機(jī)器人平臺(tái)基礎(chǔ)上,研制出了形態(tài)可變的履帶式多態(tài)搜救機(jī)器人。 3 仿生搜救機(jī)器人 雖然履帶式可變形多態(tài)機(jī)器人可根據(jù)搜索空間的大小改變其形狀和尺寸,但受驅(qū)動(dòng)方式的限制,其體積不可能做得很小。為了滿足對(duì)更狹小空間搜索的需要,人們根據(jù)生態(tài)學(xué)原理研制出了各種體積更小的仿生機(jī)器人,其中蛇形機(jī)器人就是其中很重要的一類。我國(guó)中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所,國(guó)防科技大學(xué),北京航空航天大學(xué)等單位也都相繼研制出了類似的蛇形機(jī)器人系統(tǒng)。 另外，還有蜘蛛型、飛行等類型搜救機(jī)器人，在此不再贅述。
