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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 多功能救援機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本多功能救援機(jī)器人主要適用于地震廢墟中搜救傷員，戰(zhàn)地救援，核工廠、危險(xiǎn)化學(xué)工廠等有易燃、易爆或劇毒氣體存在的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生意外時(shí)，搜救被困人員。
- 詳細(xì)介紹：
- 多功能救援機(jī)器人由越障行進(jìn)系統(tǒng)、救援系統(tǒng)、遙控控制系統(tǒng)、無(wú)線視頻通話系統(tǒng)、電源系統(tǒng)五個(gè)部分組成。越障行進(jìn)系統(tǒng)采用行星輪結(jié)構(gòu)，當(dāng)在平坦的路面上時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪系演變成定軸輪系，實(shí)現(xiàn)快速行駛；當(dāng)碰到障礙物而停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪系就演變成行星輪系，實(shí)現(xiàn)翻越障礙的目的；其車(chē)體設(shè)計(jì)成兩節(jié)可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)廂，當(dāng)翻越障礙時(shí)，可主動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)體重心，增加機(jī)器人的穩(wěn)定性，增強(qiáng)其越障能力；其驅(qū)動(dòng)力由兩只60W直流電機(jī)提供，采用六輪完全驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力十足。救援系統(tǒng)包括機(jī)械托手救人和營(yíng)養(yǎng)液輸送兩大功能。機(jī)械托手采用兩節(jié)滑軌移動(dòng)，可將地面上的被救助人員運(yùn)送入機(jī)器人體內(nèi)；營(yíng)養(yǎng)液輸送功能采用一根可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的軟管，可為被困人員輸送營(yíng)養(yǎng)液體。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控?？刂普呖赏ㄟ^(guò)無(wú)線攝像頭傳回的圖像觀察機(jī)器人周?chē)匦吻闆r，搜尋被困人員，遠(yuǎn)程控制機(jī)器人行動(dòng)。無(wú)線視頻通話系統(tǒng)包括一個(gè)紅外線無(wú)線攝像頭和音頻傳輸設(shè)備。通過(guò)無(wú)線攝像頭將機(jī)器人周?chē)膱D像傳回控制者電腦，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；通過(guò)機(jī)器人上的音頻傳輸設(shè)備與被困人員取得聯(lián)系，了解其狀況，進(jìn)行科學(xué)的心理輔導(dǎo)。電源系統(tǒng)采用兩塊12V的鉛酸蓄電池串聯(lián)供電。
作品專(zhuān)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)
- 救援機(jī)器人是為在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)更好地實(shí)施救援工作而研制的?？紤]到救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)較為惡劣的地理環(huán)境，救援機(jī)器人必須具備優(yōu)良的越障、爬坡、定位功能完成移動(dòng)、定位；在搜尋被困人員的過(guò)程中，要能進(jìn)行全面的不分時(shí)間段的搜尋，并將搜尋畫(huà)面?zhèn)骰剡h(yuǎn)程控制臺(tái)；營(yíng)救傷員時(shí)，如有必要需為傷員輸送營(yíng)養(yǎng)液用以維持生命，通過(guò)機(jī)械手將傷員抬上擔(dān)架，運(yùn)送到安全地帶。本救援機(jī)器人采用六輪全部驅(qū)動(dòng)的星系輪越障機(jī)構(gòu)和分體式兩節(jié)車(chē)廂設(shè)計(jì)，使機(jī)器人具有超強(qiáng)的越障能力。營(yíng)養(yǎng)液輸送機(jī)構(gòu)用一根可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的剛性管道并配合車(chē)體的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)定位營(yíng)養(yǎng)液輸送對(duì)象，另用一根柔性管道連接車(chē)載儲(chǔ)液箱，由剛性管道控制方向，方便被救助者攝取。機(jī)械手營(yíng)救功能巧妙的采用兩節(jié)滑軌做為可自由伸縮的機(jī)械臂；采用兩片合頁(yè)連接機(jī)械手與機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上收下放；采用螺母絲桿機(jī)構(gòu)做傳遞動(dòng)力，既增加了整個(gè)機(jī)械手在救人時(shí)的穩(wěn)定性，也更容易操作。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 一般救援機(jī)器人的越障機(jī)構(gòu)采用履帶式，此越障機(jī)構(gòu)便于爬連續(xù)的臺(tái)階，但考慮到多功能救援機(jī)器人要面臨多變復(fù)雜的路況，諸如草地之類(lèi)松軟路況、廢墟之類(lèi)坑洼路況時(shí)，履帶式越障輪的性能不太理想，而且不能翻越高于其履帶的障礙。行星越障輪系在平地時(shí)可以像普通輪子一樣快速靈活前進(jìn)，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，演變成行星輪系，翻越障礙，并且能輕松翻越高于其輪系高度的障礙物。再加上鏈傳動(dòng)之后，能做到全部輪系驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力強(qiáng)勁，優(yōu)于履帶式機(jī)構(gòu)。一般救援機(jī)器人抓取式機(jī)械手，可以將被救傷員抓取到救援機(jī)器人內(nèi)，但機(jī)械手不僅此機(jī)構(gòu)對(duì)定位要求較高而且力度難以控制：重了容易夾傷被救傷員，輕了又容易導(dǎo)致傷員在被救援時(shí)摔落在地，造成二次受傷。托手式機(jī)械手不必考慮抓取力度問(wèn)題，只需將機(jī)械手放于被救傷員下面，即可將其救入機(jī)器人內(nèi)，不會(huì)造成傷員二度受傷情況且對(duì)定位要求不高。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 于2010年5月在浙江省第七屆大學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)大賽中獲本科組二等獎(jiǎng) 于2010年5月在紹興文理學(xué)院第五屆機(jī)械設(shè)計(jì)大賽中獲校一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 尚無(wú)
作品可展示的形式
- 模型現(xiàn)場(chǎng)演示
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)
- (1)六輪全部驅(qū)動(dòng)的星系輪越障機(jī)構(gòu)和分體式兩節(jié)車(chē)廂設(shè)計(jì)，使機(jī)器人具有超強(qiáng)的越障能力。 (2)合理的輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠保證食物輸送快速、準(zhǔn)確。 (3)合理的機(jī)械手設(shè)計(jì)，能夠保證被營(yíng)救人員的安全。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 救援機(jī)器人硬件的發(fā)展逐漸形成了幾種基本平臺(tái)，如履帶式平臺(tái)、蜿蜒式平臺(tái)、飛行類(lèi)平臺(tái)等。 履帶式運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有雙履帶、4履帶、6履帶等多種形式。復(fù)合式履帶可以調(diào)整爬坡角度和方向，因此具有很好的越野性能。履帶式運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在碎石堆上可以快速前進(jìn)，遇到小的坡度和凹凸地時(shí)也可以輕松翻越，在遇到不能通過(guò)的障礙時(shí)還可以在很狹小的范圍內(nèi)完成轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。目前，救援機(jī)器人廣泛采用這種運(yùn)動(dòng)形式。與其他運(yùn)動(dòng)形式相比，履帶式運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)具有較快的速度和較大的轉(zhuǎn)距。履帶式運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)較成熟，但也有重量大、摩擦阻力大等缺點(diǎn)。 蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)基本是由一系列相同的關(guān)節(jié)組成，這些相同的單元通過(guò)萬(wàn)向軸連接起來(lái)，加上其頭部的導(dǎo)引頭來(lái)構(gòu)成1個(gè)車(chē)廂式的系統(tǒng)。這種蛇形機(jī)器人有4種基本運(yùn)動(dòng)：直線運(yùn)動(dòng)、側(cè)向運(yùn)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)。4種運(yùn)動(dòng)方式組合就可以完成前進(jìn)、后退、側(cè)向和翻越障礙物等運(yùn)動(dòng)。 蛇形機(jī)器人以其靈活、橫截面積小、穩(wěn)定、可以翻越障礙物以及可實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)等特點(diǎn)在救援領(lǐng)域展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，得到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。我國(guó)的國(guó)防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、沈陽(yáng)自動(dòng)化所等研究機(jī)構(gòu)也都對(duì)蛇形機(jī)器人進(jìn)行了研究并取得了可喜的成果。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)蛇形機(jī)器人的研究主要集中在蜿蜒運(yùn)動(dòng)理論的研究和徑跡規(guī)劃等方面。 蜘蛛形機(jī)器人是模仿蜘蛛等多足昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)方式而研制的1種機(jī)器人。蜘蛛形機(jī)器人行動(dòng)靈活，通過(guò)多足的配合可以完成向前、向后、橫向以及縱向移動(dòng)等。蜘蛛形機(jī)器人在遇到障礙物時(shí)可以通過(guò)跳躍的方式越過(guò)小型障礙物，因此與履帶式機(jī)器人以及蛇形機(jī)器人相比，蜘蛛形機(jī)器人受地面障礙物的影響更小，可以在更復(fù)雜的救援行動(dòng)中快速地執(zhí)行搜救任務(wù)。一部分蜘蛛形救援機(jī)器人的腳上設(shè)計(jì)有吸盤(pán)，通過(guò)這些吸盤(pán)它們能夠爬上墻壁，攀上一些坡度大的巖壁，在一些救援場(chǎng)合這樣的垂直搜救能力具有重要的意義。此外，蜘蛛形機(jī)器人往往具有較好的抗破壞能力，當(dāng)它們的某只腳或者多只腳損壞時(shí)，仍然能夠通過(guò)剩余的腳完成搜索任務(wù)。 微型飛行機(jī)器人（MAV）在災(zāi)害環(huán)境中可以不受地面狀況影響，靈活性高。在較高的角度上飛行機(jī)器人的“視野”更加廣闊，因此可以擴(kuò)大搜索面積，加快搜索速度。飛行機(jī)器人在搜救行動(dòng)中更多地從事現(xiàn)場(chǎng)勘查和為搜救人員探路導(dǎo)航等工作。
