基本信息
- 項目名稱：
- 越障探測機器人
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本機器人具有輪式的靈活移動、履帶的強適應性、腿式的強越障能力等優(yōu)勢，由機器人機體、行駛機構(gòu)、翻臂越障機構(gòu)、控制系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)組成，可用于多種復雜環(huán)境，能夠迅速進入災難現(xiàn)場，進行偵察探測，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)。
- 詳細介紹：
- 越障探測機器人可以應用于多種復雜環(huán)境，能夠迅速進入災難現(xiàn)場，進行偵察探測，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、救援機械手、溫度檢測裝置的等； 行駛機構(gòu)：主要由2個驅(qū)動車輪及減速傳動裝置組成。2個電機通過協(xié)調(diào)控制越障機器人左右兩側(cè)的驅(qū)動車輪，采用差動方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動，從而方便地實現(xiàn)水平地面上的各種運動； 轉(zhuǎn)臂越障機構(gòu)：主要由4個可以在豎直平面內(nèi)360°旋轉(zhuǎn)的機械轉(zhuǎn)臂和4個工業(yè)用雨刷電機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)，以配合行駛機構(gòu)進行越障，從而提高機器人的越障能力； 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)境信息以及機器人本身的姿態(tài)狀況后，通過實時的無線數(shù)據(jù)反饋，在上位機（人）對機器人進行實時有效的控制，使其適應各種復雜的地形環(huán)境。系統(tǒng)的控制決策主要是由人來實現(xiàn)的。人通過對反饋回的視頻、音頻信息進行分析后操作上位機對機器人的動作進行控制。上位機與機器人之間采用nRF24L01模塊通訊。 機體采用差動方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)了各方向的靈活運動；利用空心軸結(jié)構(gòu)，使機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即可實現(xiàn)遠程控制，通用性強?？梢暬刂平缑?，簡單易懂，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、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 隨著地震、火災等災難的頻繁發(fā)生，在災難面前，時間就是生命，為贏得可靠的救災時間，我們需要借助各種各樣的救災工具。為適應復雜的災難環(huán)境，機器人的研發(fā)更是救災的一大利器。 穿越障礙物是探測機器人設(shè)計與應用中首要的考慮因素。據(jù)我們查證，目前主流的機器人越障方式有輪式越障、腿式越障、履帶式越障等幾種。為了使機器人具有較好的靈活性和適應性，我們制作的探測機器人在越障方式上采用復合方式越障。使用輪式移動方式，保證越障機器人的移動靈活機動；使用腿式結(jié)構(gòu)，增強機器人的跨越障礙能力；使用履帶式機構(gòu)，提高機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，實現(xiàn)了機器人下半部分良好的密閉性，在防塵、防水方面達到了良好的效果。在控制方面采用非自主越障的方式，利用nRF24L01無線模塊實現(xiàn)遠程控制和信息采集功能，實現(xiàn)人機控制。越障探測機器人亦可以方便的搭載其他救援及監(jiān)測設(shè)備，展現(xiàn)了良好的應用價值，為搜救工作的自動化提供了解決方案。
科學性、先進性
- 創(chuàng)新點及技術(shù)先進性： 1.采取輪式、腿式、履帶式復合越障的方式，使用輪式移動方式，保證越障機器人的移動靈活機動；使用腿式結(jié)構(gòu)，增強機器人的跨越障礙能力；使用履帶式機構(gòu)，提高機器人在松軟路面、沼澤地等環(huán)境中的行駛能力； 2.機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現(xiàn)的在線控制，依靠視頻以及聲頻的實時傳輸準確控制機器人的精確行進，實現(xiàn)人機控制； 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.機器人可以方便的搭載其他救援及監(jiān)測設(shè)備，實用性強。
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 越障探測機器人演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 經(jīng)濟性分析： 1.本機器人采用的越障方式是遠程控制越障，減少了傳感器元件的投入以及錯誤判斷的概率，以較小的造價實現(xiàn)了相同的功能，提高了可靠性； 2.機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，而且對電機的要求也相對降低； 3.機器人的轉(zhuǎn)臂電機選用的是雨刷電機，造價低，相比其他的進口步進電機價格方面節(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難現(xiàn)場救援的機器人，以牽引和運動方式的不同搜救機器人主要可分為以下幾類： 1、履帶式探測搜救機器人 目前國際上典型的產(chǎn)品有Foster-Miller公司的SOLEM機器人、Inuktun公司的Minitrac機器人和SPAWAR的urbot機器人。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)）探測搜救機器人 近年來在傳統(tǒng)牽引式搜救機器人平臺基礎(chǔ)上，研制出了形態(tài)可變的履帶式多態(tài)搜救機器人。美國iRobot 公司生產(chǎn)的 PackBot 系列機器人， PackBot 機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)搜救機器人，他可以根據(jù)搜索通道的大小及搜尋范圍的遠近靈活地調(diào)整形狀和尺寸。 3、仿生探測搜救機器人 我國中國科學院沈陽自動化研究所，國防科技大學，北京航空航天大學等單位也都相繼研制出了類似的蛇形機器人系統(tǒng)。美國加州大學伯克利分校研制的身高不足3cm的蒼蠅搜救機器人。隨著技術(shù)的不斷成熟,相信蛇形、蠅形等仿生機器人會在災難搜救工作中發(fā)揮越來越大的不可替代的特殊作用。
