基本信息
- 項目名稱：
- 移動式自主避障救援機器人的實驗研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 該移動式自主救援避障機器人的研究項目屬于國家級大學生創(chuàng)新實驗項目的內(nèi)容。主要立足于當前中國煤礦，地震等災害事故頻繁發(fā)生，現(xiàn)場的情況又十分復雜，為了避免對人產(chǎn)生二次傷害，我們需要一種可以幫助人們前往救援現(xiàn)場的機器人。不難看出，機器人代替了人的作用，所以我們項目主要解決的問題就是如何如何實現(xiàn)機器人的自主避障，控制機器人進行運動，如何攜帶傳感器裝置檢測現(xiàn)場信息，如何攜帶救援物品進行救援等。
- 詳細介紹：
- 該移動式自主救援避障機器人的研究項目屬于該三位同學承擔的國家級大學生創(chuàng)新實驗項目“移動式自主救援機器人實驗研究”的內(nèi)容。當前中國煤礦，地震等災害事故頻繁發(fā)生，現(xiàn)場的情況又十分復雜，為了避免對人產(chǎn)生二次傷害，我們急需一種可以幫助人前往救援現(xiàn)場探明現(xiàn)場情況并且可以展開一定救援的自主機器人。 移動機器人的整體結構設計采用分層結構，底層為機器人底盤結構，中層為機器人殼體，殼體內(nèi)放置由驅(qū)動模塊、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)動部分由電機、電機連接件、芯軸、輪轂及輪胎組成，安裝方便簡單，用鋁型材作為車架的材料，同時為了安裝需要設計了ABS模具連接件。 機器人具有設計靈巧的機械結構，便于越過障礙物；通過超聲波避障模塊實現(xiàn)自主移動躲避障礙物；車體上攜帶有傳感檢測裝置和自卸機構，并裝有攝像頭對井下情況做檢測分析，對環(huán)境作出評估。希望有朝一日能讓機器人作為救援隊伍的先鋒隊，摸清災害現(xiàn)場情況，協(xié)助我們展開救援工作。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 我國煤礦事故，地震事故等經(jīng)常發(fā)生，而災后現(xiàn)場環(huán)境惡劣復雜，救援工作迫在眉睫。我們進行移動式自主避障救援機器人實驗研究就是為了給這些災難事故后期的救援工作提供有效而比較安全的救援方式。我們的思路是讓機器人作為我們救援隊伍的先鋒隊，利用超聲波避障和傳感器系統(tǒng)，為我們摸清災害現(xiàn)場的情況，并且起到安全監(jiān)測與主動防護的功能。
科學性、先進性及獨特之處
- 該機器人采用輪式結構，便于移動和繞過障礙物，也便于快速前進，對于復雜環(huán)境有較好的適應能力；該機器人采用超聲波測距避障理論實現(xiàn)機器人的自主移動避障，有利于避開障礙物，順利達到救援地點進行救援；其上設計有自卸機構，便于在救援過程中攜帶救援物品；該機器人采用了更適應復雜環(huán)境的底盤結構，攜帶有檢測有毒氣體，防爆罐等裝置，能在復雜環(huán)境下良好工作，并對環(huán)境狀況作出評判。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 移動式自主避障救援機器人可以給煤礦、地震災難事故后期的救援工作提供有效而比較安全的救援方式，讓機器人為我們摸清現(xiàn)場情況，并具有安全監(jiān)測與主動防護功能；其意義就在于我們能夠利用機器人為我們服務，避免再一次的人員傷害，同時機器人很小巧，便于在各種狹小空間展開有效工作，取到延長人類手臂和眼睛的作用。
學術論文摘要
- 近年來，我國自然災害頻繁發(fā)生，煤礦事故，地震事故等時時擾亂人心，而災后現(xiàn)場環(huán)境惡劣、條件復雜，災害發(fā)生后的救援工作迫在眉睫。但是人們對于災害現(xiàn)場的環(huán)境尚不了解，為了避免發(fā)生二次事故，亟待需要無人救援，筆者進行移動式自主避障救援機器人井上實驗平臺的研究是為了探究地震、煤礦等災難事故后期救援工作有效并且比較安全的方式。 移動機器人的整體結構設計采用分層結構，底層為機器人底盤結構，中層為機器人殼體，殼體內(nèi)放置由驅(qū)動模塊、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)動部分由電機、電機連接件、芯軸、輪轂及輪胎組成，安裝方便簡單，用鋁型材作為車架的材料，同時為了安裝需要設計了ABS模具連接件。 機器人具有設計靈巧的機械結構，便于越過障礙物；通過超聲波避障模塊實現(xiàn)自主移動躲避障礙物；車體上攜帶有傳感檢測裝置和自卸機構，并裝有攝像頭對井下情況做檢測分析，對環(huán)境作出評估。希望有朝一日能讓機器人作為救援隊伍的先鋒隊，摸清災害現(xiàn)場情況，協(xié)助我們展開救援工作。
獲獎情況
- 此作品為該三位同學承擔的國家級大學生創(chuàng)新實驗計劃項目“移動式自主救援機器人實驗研究”內(nèi)容。
鑒定結果
- 該項目上報注冊編號為101141316，以上情況屬實。
參考文獻
- 超聲波避障技術，傳感器技術，無線遙控技術，單片機技術 【1】 龔振邦.機器人機械設計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1995：120-130 【2】 周立功，楊波，海文. CAN總線原理與應用[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2007：50-60. 【3】 王忠民，劉軍，竇智.礦難救援機器人的研究應用現(xiàn)狀與開發(fā)
同類課題研究水平概述
- 國外礦山救援機器人研究起步較早，且技術日益成熟，美國，日本，澳大利亞等發(fā)達國家已經(jīng)有多家研究機構和高校實驗室研發(fā)了不同用途的礦井救援機器人，并實際應用于911事件等的救援活動中，取得了一定的成效。如日本大阪大學研制的蛇形機器人，可以在高低不平的模擬廢墟上前進，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。美國卡內(nèi)基梅隆大學機器人研究中心開發(fā)了兩款全自主礦井探測機器人，主要用于探測井下環(huán)境，精確繪制井下立體地圖。 國內(nèi)礦井救災機器人的研究剛剛起步不久，研究的速度較快，2002年沈陽自動化研究所便研制了一種蛇形機器人，由16個單自由度關節(jié)模塊和蛇頭蛇尾組成，在監(jiān)控系統(tǒng)的無線遙控下可實現(xiàn)前進、后退、側移翻滾等動作，并可以根據(jù)微型攝像頭記錄現(xiàn)場信息，但在實際環(huán)境下的應用效果并不是很理想。 礦難救援機器人代表了當前國內(nèi)外在該領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展水平，但他們離實際應用還有較大距離，機器人不能擁有較大的控制活動范圍，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)達國家如美國井下巷道作業(yè)條件相當優(yōu)越，已經(jīng)有一些機器人可以完全自主的進行工作；而中國的大多數(shù)煤礦的井下條件比較惡劣，相關的技術條件也不夠成熟，這就對機器人的實際救援活動提出了更高的要求。救災機器人的移動機構，探測技術，通信系統(tǒng)和控制方式，能源供給和裝備始終是礦山機器人設計需要重點解決的技術問題。
