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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 綜合型搜救機(jī)器人
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品為電動(dòng)履帶式全地形綜合搜救機(jī)器人。主要結(jié)構(gòu)為：車體、控制系統(tǒng)、音視頻傳輸系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂等構(gòu)成。采用第一視角實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸控制。所有主要結(jié)構(gòu)均采用模塊化設(shè)計(jì)理念組合在一起，形成一個(gè)多用途的工作平臺(tái)，可根據(jù)不同的理念和需求進(jìn)行改裝、升級(jí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化和多功能化。
- 詳細(xì)介紹：
- 3.1車體 車體采用類菱形框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證強(qiáng)度性能的前提下，相對(duì)減輕了整體重量。且在主要承重部位加裝了加強(qiáng)鋼板。 車體的行動(dòng)機(jī)構(gòu)是本作品的一大亮點(diǎn)。整套行動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)充分借鑒了類似坦克、裝甲車等軍用車輛的“懸掛系統(tǒng)”負(fù)重機(jī)構(gòu)，采用彈簧組作為彈性媒介，在保證可靠運(yùn)行的前提下，大大增強(qiáng)了車輛的越野性能和穩(wěn)定性，減小了車輛在運(yùn)行情況下的顫動(dòng)。更主要的是，這套系統(tǒng)使車輛穿過(guò)小于自身高度的縫隙成為可能。配合履帶的使用，使本作品擁有比類似產(chǎn)品更為出色的全地形適應(yīng)能力。這一點(diǎn)在目前來(lái)看，在世界上也沒(méi)有哪個(gè)國(guó)家應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，包括美軍在戰(zhàn)場(chǎng)上使用的作戰(zhàn)機(jī)器人！ 3.2控制系統(tǒng) 本作品采用2.4G無(wú)線八通道控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，空曠地帶遙控距離可達(dá)1500米，擁有較好的遠(yuǎn)程控制能力和抗干擾性能。接收機(jī)連接舵機(jī)進(jìn)行二級(jí)控制，既可以實(shí)現(xiàn)普通繼電器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的雙線雙向控制，又可實(shí)現(xiàn)較好的絕緣控制，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)。（注：如果要達(dá)到同樣的控制效果，需要數(shù)十個(gè)繼電器和二極管，電路復(fù)雜，占用空間較大） 3.3音視頻傳輸系統(tǒng) 本系統(tǒng)采用安防領(lǐng)域中使用的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)作為音視頻實(shí)時(shí)同步無(wú)線傳輸?shù)拿浇?。通過(guò)該系統(tǒng)采用高清的紅外監(jiān)控?cái)z像頭代替一般的小型無(wú)線攝像頭，使整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)線視頻傳輸距離從后者的15米增加到1500米，擴(kuò)大了100倍！紅外夜視距離從5米增加到20米！且無(wú)論是視頻質(zhì)量還是抗干擾能力都得到大幅提高。 3.4旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂 旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂是本作品的重要機(jī)構(gòu)，它可使本作品在相對(duì)較小的空間中無(wú)需使車體運(yùn)動(dòng)，就能觀察周圍的情況，具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。這也是本作品優(yōu)于其他類似產(chǎn)品的重要之處。 旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂主要由上臂、下臂和旋轉(zhuǎn)架三大部分組成。 上臂和下臂均由裝在旋轉(zhuǎn)架上的兩部減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且在下臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，無(wú)需對(duì)上臂進(jìn)行額外操作，經(jīng)由鏈條聯(lián)動(dòng)就能始終自動(dòng)保持水平，簡(jiǎn)化了操作。 在上臂頂端裝有一部小型減速電機(jī)控制攝像頭進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，作為主要的視頻采集設(shè)備。 旋轉(zhuǎn)架是整個(gè)機(jī)械臂系統(tǒng)的支撐部分，在其一側(cè)裝有一臺(tái)減速電機(jī)用于整套系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。 四、工作原理 本作品操作簡(jiǎn)單，操作人員在進(jìn)行無(wú)線遙控的同時(shí)，可通過(guò)電腦看到機(jī)器人拍攝的實(shí)時(shí)畫面，就向本人坐在其中操作中一樣（由于是無(wú)線傳輸，畫面有時(shí)會(huì)產(chǎn)生1s以內(nèi)的系統(tǒng)延時(shí)，屬正常情況）。也可通過(guò)話筒進(jìn)行語(yǔ)音傳輸。 下面通過(guò)兩種情況進(jìn)行舉例說(shuō)明： 一、 地震后的救援 災(zāi)后，救援人員抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)一名幸存者被掩埋在廢墟深處。 救援人員無(wú)法通過(guò)縫隙看到被困人員的實(shí)際處境，且此時(shí)被困者生命體征微弱，話音微小，無(wú)法描述自身情況。因此救援人員無(wú)法及時(shí)制定完善的救援方案。 此時(shí)派出本機(jī)器人，救援人員通過(guò)顯示器和控制器操縱它輕松 地穿過(guò)縫隙進(jìn)入廢墟內(nèi)部，經(jīng)過(guò)崎嶇的“道路”來(lái)到被困人員的身旁。因?yàn)椴捎脽o(wú)線控制，沒(méi)有累贅的電纜，使本機(jī)器人的行動(dòng)非常靈活。而1500米的大功率發(fā)射器保證了信號(hào)在短距離廢墟中的傳遞強(qiáng)度。救援人員通過(guò)機(jī)械臂和紅外夜視攝像頭在黑暗的廢墟中觀察被困者的情況，通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)詢問(wèn)被困者的狀態(tài)并給予其鼓勵(lì)。因?yàn)椴捎眉冸妱?dòng)控制，不會(huì)在廢墟這一狹小空間產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)的巨大噪聲和有害的尾氣；紅外夜視也減少了普通白光照明對(duì)被困者眼睛的刺激。 通過(guò)以上的實(shí)際觀察，救援人員可迅速制定詳細(xì)準(zhǔn)確的救援方案，為挽救生命贏得寶貴的時(shí)間。 二、 有毒物質(zhì)泄露 事故發(fā)生后，為了了解事故地點(diǎn)的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)信息，一般會(huì)排出專業(yè)人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)勘察。雖有一定的防護(hù)措施，但仍然存在很大的危險(xiǎn)性。 此時(shí)派出本機(jī)器人，快速穿梭于事故現(xiàn)場(chǎng)，不用冒任何的生命危險(xiǎn)就可掌握現(xiàn)場(chǎng)的第一手資料。高效而安全。
作品圖片
作品專業(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)
- 1、越狹小的縫隙去近距離觀察被困者的實(shí)際情況，方便救援人員制定最佳的救援計(jì)劃： 2、通過(guò)雙向語(yǔ)音系統(tǒng)和被困人員進(jìn)行交流，給予其鼓勵(lì)； 3、用無(wú)線控制技術(shù)和無(wú)線音視頻傳輸技術(shù)擴(kuò)大機(jī)器人的工作半徑，增加使用效率。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品為電動(dòng)履帶式全地形綜合搜救機(jī)器人。主要結(jié)構(gòu)為：車體、控制系統(tǒng)、音視頻傳輸系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂等構(gòu)成。所有主要結(jié)構(gòu)均采用模塊化設(shè)計(jì)理念組合在一起，形成一個(gè)多用途的工作平臺(tái)，可根據(jù)不同的理念和需求進(jìn)行改裝、升級(jí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化和多功能化。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)物制作完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)償轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物展示
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)
- 本作品整體采用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，是制作出來(lái)的不是單一的一個(gè)產(chǎn)品，而是一個(gè)平臺(tái)，因而具有更為廣闊的應(yīng)用前景。 車體采用彈簧懸掛系統(tǒng)使機(jī)器人的行進(jìn)能力和地形適應(yīng)能力顯著增強(qiáng)。也是其具有了超縫隙通過(guò)能力。 機(jī)械臂的使用使機(jī)器人有更為靈活的運(yùn)動(dòng)空間和視野，增加了工作效率。 1500米的遠(yuǎn)距離音視頻傳輸和控制使操作人員可在安全距離上進(jìn)行操作，防止二次傷害的發(fā)生。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)際上真正投入實(shí)際使用的類似產(chǎn)品只有美軍的戰(zhàn)場(chǎng)火力支援機(jī)器人和偵察機(jī)器人，在人道主義救援方面屬于一片空白。在國(guó)內(nèi)，只有極少量的簡(jiǎn)易昂貴的機(jī)器人在售。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所已經(jīng)制作出一小批中型的排爆機(jī)器人進(jìn)入武警部隊(duì)進(jìn)行驗(yàn)證試用，但仍沒(méi)有大批生產(chǎn)裝備。在民用公司方面，有一家國(guó)內(nèi)公司正在研制類似的排爆機(jī)器人，但也仍處于試驗(yàn)階段。 相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)外的同類產(chǎn)品，本作品在高新技術(shù)應(yīng)用上雖然存在明顯差距，但應(yīng)用的都是非常成熟的民用通信控制技術(shù)，顯然研制和使用風(fēng)險(xiǎn)都大大降低。此外，在其他產(chǎn)品中，除了美軍的戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)器人以外，都有功能單一，互換性能差，通用性低的弊端。而本作品雖為民用救援裝備，卻采用軍用產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)理念，大大增加了產(chǎn)品的使用效率和通用性，達(dá)到了一機(jī)多用的目的。獨(dú)立的懸掛式行進(jìn)機(jī)構(gòu)大大增加了車體再約也是的行進(jìn)能力，而且使其具有了超縫隙通過(guò)能力。
