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基本信息
- 項目名稱：
- 越障探測機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本機(jī)器人具有輪式的靈活移動、履帶的強(qiáng)適應(yīng)性、腿式的強(qiáng)越障能力等優(yōu)勢，由機(jī)器人機(jī)體、行駛機(jī)構(gòu)、翻臂越障機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成，可用于多種復(fù)雜環(huán)境，能夠迅速進(jìn)入災(zāi)難現(xiàn)場，進(jìn)行偵察探測，將現(xiàn)場信息（影像、溫度等）反饋回來，為后續(xù)工作提供可靠依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 越障探測機(jī)器人可以應(yīng)用于多種復(fù)雜環(huán)境，能夠迅速進(jìn)入災(zāi)難現(xiàn)場，進(jìn)行偵察探測，將現(xiàn)場信息（影像、溫度等）反饋回來，為后續(xù)工作提供可靠依據(jù)。 車體：用于固定和安裝其它部件。例如用于傳感的視頻攝像頭、救援機(jī)械手、溫度檢測裝置的等； 行駛機(jī)構(gòu)：主要由2個驅(qū)動車輪及減速傳動裝置組成。2個電機(jī)通過協(xié)調(diào)控制越障機(jī)器人左右兩側(cè)的驅(qū)動車輪，采用差動方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動，從而方便地實(shí)現(xiàn)水平地面上的各種運(yùn)動； 轉(zhuǎn)臂越障機(jī)構(gòu)：主要由4個可以在豎直平面內(nèi)360°旋轉(zhuǎn)的機(jī)械轉(zhuǎn)臂和4個工業(yè)用雨刷電機(jī)及配套的減速傳動裝置組成。每個轉(zhuǎn)臂前端有1個小的輔助鏈輪，輔助輪和驅(qū)動車輪之間通過自制的鏈傳動連接，這種傳動鏈內(nèi)側(cè)起到傳動作用，鏈傳動的外側(cè)通過耳爪上固定橡膠帶起到履帶的作用，在特殊的環(huán)境下輔助越障和行駛。在遇到障礙或者特殊情況下，通過控制轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)角度，可以使車體處于不同的狀態(tài)，以配合行駛機(jī)構(gòu)進(jìn)行越障，從而提高機(jī)器人的越障能力； 傳感監(jiān)控設(shè)備及控制系統(tǒng)：傳感監(jiān)控部分主要由攝像頭傳感系統(tǒng)、音頻反饋系統(tǒng)來完成。在獲取環(huán)境信息以及機(jī)器人本身的姿態(tài)狀況后，通過實(shí)時的無線數(shù)據(jù)反饋，在上位機(jī)（人）對機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時有效的控制，使其適應(yīng)各種復(fù)雜的地形環(huán)境。系統(tǒng)的控制決策主要是由人來實(shí)現(xiàn)的。人通過對反饋回的視頻、音頻信息進(jìn)行分析后操作上位機(jī)對機(jī)器人的動作進(jìn)行控制。上位機(jī)與機(jī)器人之間采用nRF24L01模塊通訊。 機(jī)體采用差動方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)了各方向的靈活運(yùn)動；利用空心軸結(jié)構(gòu)，使機(jī)器人軸系配合部位具有良好的密封性，可適用于淺水沼澤環(huán)境。同時，使用人工控制的方式，采用基于無線通訊模塊、串口通訊模塊及PC端軟件界面的無線控制系統(tǒng)，任一臺裝有該軟硬件的計算機(jī)即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，通用性強(qiáng)?？梢暬刂平缑妫唵我锥?，操作方便。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、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)
- 隨著地震、火災(zāi)等災(zāi)難的頻繁發(fā)生，在災(zāi)難面前，時間就是生命，為贏得可靠的救災(zāi)時間，我們需要借助各種各樣的救災(zāi)工具。為適應(yīng)復(fù)雜的災(zāi)難環(huán)境，機(jī)器人的研發(fā)更是救災(zāi)的一大利器。 穿越障礙物是探測機(jī)器人設(shè)計與應(yīng)用中首要的考慮因素。據(jù)我們查證，目前主流的機(jī)器人越障方式有輪式越障、腿式越障、履帶式越障等幾種。為了使機(jī)器人具有較好的靈活性和適應(yīng)性，我們制作的探測機(jī)器人在越障方式上采用復(fù)合方式越障。使用輪式移動方式，保證越障機(jī)器人的移動靈活機(jī)動；使用腿式結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)機(jī)器人的跨越障礙能力；使用履帶式機(jī)構(gòu)，提高機(jī)器人在沙土等松軟路面的行駛能力。由于設(shè)計使用了空心軸結(jié)構(gòu)，將油封、軸承、密封油相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人下半部分良好的密閉性，在防塵、防水方面達(dá)到了良好的效果。在控制方面采用非自主越障的方式，利用nRF24L01無線模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和信息采集功能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)控制。越障探測機(jī)器人亦可以方便的搭載其他救援及監(jiān)測設(shè)備，展現(xiàn)了良好的應(yīng)用價值，為搜救工作的自動化提供了解決方案。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)先進(jìn)性： 1.采取輪式、腿式、履帶式復(fù)合越障的方式，使用輪式移動方式，保證越障機(jī)器人的移動靈活機(jī)動；使用腿式結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)機(jī)器人的跨越障礙能力；使用履帶式機(jī)構(gòu)，提高機(jī)器人在松軟路面、沼澤地等環(huán)境中的行駛能力； 2.機(jī)器人具有良好的密封性能，可以很好的處理防水的問題，適應(yīng)淺水、沼澤環(huán)境； 3.采用的是非自主越障的方式，而是依靠無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)的在線控制，依靠視頻以及聲頻的實(shí)時傳輸準(zhǔn)確控制機(jī)器人的精確行進(jìn)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)控制； 4.采用的無線通訊模塊是工作在2.4Ghz的公共使用頻段的nRF24L01，傳輸速率快、可靠性高、功耗低； 5.機(jī)器人可以方便的搭載其他救援及監(jiān)測設(shè)備，實(shí)用性強(qiáng)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 暫無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 設(shè)計說明書 越障探測機(jī)器人演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 經(jīng)濟(jì)性分析： 1.本機(jī)器人采用的越障方式是遠(yuǎn)程控制越障，減少了傳感器元件的投入以及錯誤判斷的概率，以較小的造價實(shí)現(xiàn)了相同的功能，提高了可靠性； 2.機(jī)器人在車體基本材料上選擇的是尼龍材料，相比金屬材料，價格低，性價比高，而且對電機(jī)的要求也相對降低； 3.機(jī)器人的轉(zhuǎn)臂電機(jī)選用的是雨刷電機(jī)，造價低，相比其他的進(jìn)口步進(jìn)電機(jī)價格方面節(jié)省了許多。
同類課題研究水平概述
- 近十年來，國內(nèi)外研究出了各種用于災(zāi)難現(xiàn)場救援的機(jī)器人，以牽引和運(yùn)動方式的不同搜救機(jī)器人主要可分為以下幾類： 1、履帶式探測搜救機(jī)器人 目前國際上典型的產(chǎn)品有Foster-Miller公司的SOLEM機(jī)器人、Inuktun公司的Minitrac機(jī)器人和SPAWAR的urbot機(jī)器人。他們主要是為了滿足軍事需要而開發(fā)的，體積普遍偏大，不太適合在倒塌的建筑物廢墟中狹小空間內(nèi)搜索幸存者。 2、可變性（多態(tài)）探測搜救機(jī)器人 近年來在傳統(tǒng)牽引式搜救機(jī)器人平臺基礎(chǔ)上，研制出了形態(tài)可變的履帶式多態(tài)搜救機(jī)器人。美國iRobot 公司生產(chǎn)的 PackBot 系列機(jī)器人， PackBot 機(jī)器人有一對鰭形前肢,這對鰭形前肢可以幫助在崎嶇的地面上導(dǎo)航，也可以升高感知平臺以便更好地觀察。加拿大 Inuktun 公司 MicroVGTV 多態(tài)搜救機(jī)器人，他可以根據(jù)搜索通道的大小及搜尋范圍的遠(yuǎn)近靈活地調(diào)整形狀和尺寸。 3、仿生探測搜救機(jī)器人 我國中國科學(xué)院沈陽自動化研究所，國防科技大學(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)。美國加州大學(xué)伯克利分校研制的身高不足3cm的蒼蠅搜救機(jī)器人。隨著技術(shù)的不斷成熟,相信蛇形、蠅形等仿生機(jī)器人會在災(zāi)難搜救工作中發(fā)揮越來越大的不可替代的特殊作用。
