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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 移動(dòng)式自主避障救援機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 該移動(dòng)式自主救援避障機(jī)器人的研究項(xiàng)目屬于國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容。主要立足于當(dāng)前中國(guó)煤礦，地震等災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)的情況又十分復(fù)雜，為了避免對(duì)人產(chǎn)生二次傷害，我們需要一種可以幫助人們前往救援現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器人。不難看出，機(jī)器人代替了人的作用，所以我們項(xiàng)目主要解決的問(wèn)題就是如何如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主避障，控制機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，如何攜帶傳感器裝置檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信息，如何攜帶救援物品進(jìn)行救援等。
- 詳細(xì)介紹：
- 該移動(dòng)式自主救援避障機(jī)器人的研究項(xiàng)目屬于該三位同學(xué)承擔(dān)的國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“移動(dòng)式自主救援機(jī)器人實(shí)驗(yàn)研究”的內(nèi)容。當(dāng)前中國(guó)煤礦，地震等災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)的情況又十分復(fù)雜，為了避免對(duì)人產(chǎn)生二次傷害，我們急需一種可以幫助人前往救援現(xiàn)場(chǎng)探明現(xiàn)場(chǎng)情況并且可以展開一定救援的自主機(jī)器人。 移動(dòng)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用分層結(jié)構(gòu)，底層為機(jī)器人底盤結(jié)構(gòu)，中層為機(jī)器人殼體，殼體內(nèi)放置由驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊、超聲波傳感器模塊和電源模塊集成的電路板，還有電池組和自卸裝置，驅(qū)動(dòng)部分由電機(jī)、電機(jī)連接件、芯軸、輪轂及輪胎組成，安裝方便簡(jiǎn)單，用鋁型材作為車架的材料，同時(shí)為了安裝需要設(shè)計(jì)了ABS模具連接件。 機(jī)器人具有設(shè)計(jì)靈巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)，便于越過(guò)障礙物；通過(guò)超聲波避障模塊實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)躲避障礙物；車體上攜帶有傳感檢測(cè)裝置和自卸機(jī)構(gòu)，并裝有攝像頭對(duì)井下情況做檢測(cè)分析，對(duì)環(huán)境作出評(píng)估。希望有朝一日能讓機(jī)器人作為救援隊(duì)伍的先鋒隊(duì)，摸清災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情況，協(xié)助我們展開救援工作。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 我國(guó)煤礦事故，地震事故等經(jīng)常發(fā)生，而災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣復(fù)雜，救援工作迫在眉睫。我們進(jìn)行移動(dòng)式自主避障救援機(jī)器人實(shí)驗(yàn)研究就是為了給這些災(zāi)難事故后期的救援工作提供有效而比較安全的救援方式。我們的思路是讓機(jī)器人作為我們救援隊(duì)伍的先鋒隊(duì)，利用超聲波避障和傳感器系統(tǒng)，為我們摸清災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的情況，并且起到安全監(jiān)測(cè)與主動(dòng)防護(hù)的功能。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 該機(jī)器人采用輪式結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)和繞過(guò)障礙物，也便于快速前進(jìn)，對(duì)于復(fù)雜環(huán)境有較好的適應(yīng)能力；該機(jī)器人采用超聲波測(cè)距避障理論實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主移動(dòng)避障，有利于避開障礙物，順利達(dá)到救援地點(diǎn)進(jìn)行救援；其上設(shè)計(jì)有自卸機(jī)構(gòu)，便于在救援過(guò)程中攜帶救援物品；該機(jī)器人采用了更適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的底盤結(jié)構(gòu)，攜帶有檢測(cè)有毒氣體，防爆罐等裝置，能在復(fù)雜環(huán)境下良好工作，并對(duì)環(huán)境狀況作出評(píng)判。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 移動(dòng)式自主避障救援機(jī)器人可以給煤礦、地震災(zāi)難事故后期的救援工作提供有效而比較安全的救援方式，讓機(jī)器人為我們摸清現(xiàn)場(chǎng)情況，并具有安全監(jiān)測(cè)與主動(dòng)防護(hù)功能；其意義就在于我們能夠利用機(jī)器人為我們服務(wù)，避免再一次的人員傷害，同時(shí)機(jī)器人很小巧，便于在各種狹小空間展開有效工作，取到延長(zhǎng)人類手臂和眼睛的作用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 近年來(lái)，我國(guó)自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，煤礦事故，地震事故等時(shí)時(shí)擾亂人心，而災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣、條件復(fù)雜，災(zāi)害發(fā)生后的救援工作迫在眉睫。但是人們對(duì)于災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境尚不了解，為了避免發(fā)生二次事故，亟待需要無(wú)人救援，筆者進(jìn)行移動(dòng)式自主避障救援機(jī)器人井上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究是為了探究地震、煤礦等災(zāi)難事故后期救援工作有效并且比較安全的方式。 移動(dòng)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用分層結(jié)構(gòu)，底層為機(jī)器人底盤結(jié)構(gòu)，中層為機(jī)器人殼體，殼體內(nèi)放置由驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊、超聲波傳感器模塊和電源模塊集成的電路板，還有電池組和自卸裝置，驅(qū)動(dòng)部分由電機(jī)、電機(jī)連接件、芯軸、輪轂及輪胎組成，安裝方便簡(jiǎn)單，用鋁型材作為車架的材料，同時(shí)為了安裝需要設(shè)計(jì)了ABS模具連接件。 機(jī)器人具有設(shè)計(jì)靈巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)，便于越過(guò)障礙物；通過(guò)超聲波避障模塊實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)躲避障礙物；車體上攜帶有傳感檢測(cè)裝置和自卸機(jī)構(gòu)，并裝有攝像頭對(duì)井下情況做檢測(cè)分析，對(duì)環(huán)境作出評(píng)估。希望有朝一日能讓機(jī)器人作為救援隊(duì)伍的先鋒隊(duì)，摸清災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情況，協(xié)助我們展開救援工作。
獲獎(jiǎng)情況
- 此作品為該三位同學(xué)承擔(dān)的國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目“移動(dòng)式自主救援機(jī)器人實(shí)驗(yàn)研究”內(nèi)容。
鑒定結(jié)果
- 該項(xiàng)目上報(bào)注冊(cè)編號(hào)為101141316，以上情況屬實(shí)。
參考文獻(xiàn)
- 超聲波避障技術(shù)，傳感器技術(shù)，無(wú)線遙控技術(shù)，單片機(jī)技術(shù) 【1】 龔振邦.機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1995：120-130 【2】 周立功，楊波，海文. CAN總線原理與應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007：50-60. 【3】 王忠民，劉軍，竇智.礦難救援機(jī)器人的研究應(yīng)用現(xiàn)狀與開發(fā)
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外礦山救援機(jī)器人研究起步較早，且技術(shù)日益成熟，美國(guó)，日本，澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有多家研究機(jī)構(gòu)和高校實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了不同用途的礦井救援機(jī)器人，并實(shí)際應(yīng)用于911事件等的救援活動(dòng)中，取得了一定的成效。如日本大阪大學(xué)研制的蛇形機(jī)器人，可以在高低不平的模擬廢墟上前進(jìn)，可以攜帶小型監(jiān)視器，身體裝有傳感器，可以在廢墟中尋找生命。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究中心開發(fā)了兩款全自主礦井探測(cè)機(jī)器人，主要用于探測(cè)井下環(huán)境，精確繪制井下立體地圖。 國(guó)內(nèi)礦井救災(zāi)機(jī)器人的研究剛剛起步不久，研究的速度較快，2002年沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所便研制了一種蛇形機(jī)器人，由16個(gè)單自由度關(guān)節(jié)模塊和蛇頭蛇尾組成，在監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)線遙控下可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、側(cè)移翻滾等動(dòng)作，并可以根據(jù)微型攝像頭記錄現(xiàn)場(chǎng)信息，但在實(shí)際環(huán)境下的應(yīng)用效果并不是很理想。 礦難救援機(jī)器人代表了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展水平，但他們離實(shí)際應(yīng)用還有較大距離，機(jī)器人不能擁有較大的控制活動(dòng)范圍，攜帶的傳感器數(shù)量和靈敏度不足，一般還需要搜救人員帶下礦井，使用方式極為有限。而一些發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)井下巷道作業(yè)條件相當(dāng)優(yōu)越，已經(jīng)有一些機(jī)器人可以完全自主的進(jìn)行工作；而中國(guó)的大多數(shù)煤礦的井下條件比較惡劣，相關(guān)的技術(shù)條件也不夠成熟，這就對(duì)機(jī)器人的實(shí)際救援活動(dòng)提出了更高的要求。救災(zāi)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，探測(cè)技術(shù)，通信系統(tǒng)和控制方式，能源供給和裝備始終是礦山機(jī)器人設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)解決的技術(shù)問(wèn)題。
