地震救援機(jī)器人設(shè)計(jì)說明書(共13頁)

1、地震(dzhn)救援機(jī)器人設(shè)計(jì)說明書所在(suzi)學(xué)校：昆明理工大學(xué)所在學(xué)院(xuyun)：機(jī)電工程學(xué)院 項(xiàng)目成員：黃青青 楊正利 李超 楊帆指導(dǎo)教師: 吳海濤目錄(ml) 一.作品簡介 1 二.主要功能(gngnng)指標(biāo) 2 三.工作(gngzu)原理 3 四.運(yùn)動(dòng)分析 4五.實(shí)現(xiàn)的可能性 6六.創(chuàng)新點(diǎn) 6 七.應(yīng)用前景 6 八.作品部分片 7九.參考文獻(xiàn) 9一.作品簡介地震救援機(jī)器人是基于地震救災(zāi)為背景而設(shè)計(jì)(shj)研發(fā)的，是一種能夠起清障作用、探索救援道路的先進(jìn)設(shè)備。該作品具有靈活、操作簡便、適用性強(qiáng)、拓展功能多的特點(diǎn)，非常適用于救災(zāi)搶險(xiǎn)工作。高度智能化和自動(dòng)化是本作品的又一大特點(diǎn)

2、，也是具備強(qiáng)勢競爭力的一大優(yōu)勢。同時(shí)，采用了先進(jìn)的控制系統(tǒng)和算法，是系統(tǒng)的通用性和適用性進(jìn)一步增強(qiáng)，能夠出色完成各項(xiàng)任務(wù)。本作品由中心搭載平臺(tái)，六條安裝在平臺(tái)左右兩側(cè)的機(jī)械腿，以及(yj)構(gòu)建在平臺(tái)上的挖掘機(jī)械手組成。機(jī)械(jxi)腿由關(guān)節(jié)電機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)腿部移動(dòng)，由安裝在左右兩側(cè)的齒輪和連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)腿部伸縮，左右兩側(cè)各三條腿依次移動(dòng)后，機(jī)器人的整體也完成一次前移。達(dá)到預(yù)定位置后由平臺(tái)上的氣泵帶動(dòng)整個(gè)挖掘裝置的完成挖掘動(dòng)作，起到了除障清路的作用。同時(shí)腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較先進(jìn)，使機(jī)械體具有一定的越障能力，擺脫了傳統(tǒng)救災(zāi)設(shè)備在災(zāi)后道路上行動(dòng)能力不足的缺陷，對(duì)災(zāi)區(qū)環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。二.主要功能(gngn

3、ng)指標(biāo)該機(jī)器人是著眼于地震災(zāi)區(qū)的各類救援任務(wù)而開發(fā)的，其獨(dú)樹一幟的外形設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其能夠遂行地震災(zāi)區(qū)的各種搜救、援助、運(yùn)輸(ynsh)、支承等任務(wù)。首先，機(jī)器人的中心搭載(d zi)平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)實(shí)際任務(wù)需要即時(shí)更換設(shè)備進(jìn)行搜救工作。機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較先進(jìn)，使機(jī)械體具有一定的越障能力，能夠更好地適應(yīng)災(zāi)后的地形地貌以及道路情況，能夠在一定程度上避免救援人員在危險(xiǎn)區(qū)域受到潛在威脅，可以在最短時(shí)間開辟救援通道，最大限度的提高災(zāi)區(qū)被困者的解救及存活概率。其次，在執(zhí)行援助任務(wù)時(shí)，通過對(duì)機(jī)器人的中心搭載平臺(tái)進(jìn)行面積優(yōu)化工作，令其攜帶不同的人物模塊組件，以執(zhí)行不同情況下的援助任務(wù)。

4、當(dāng)搭載吊裝組件時(shí)，可以迅速的完成災(zāi)區(qū)廢墟中的開辟工作，并將諸如汽油一類的危險(xiǎn)品轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域；當(dāng)搭載紅外感應(yīng)模塊時(shí)，機(jī)器人可以在夜間執(zhí)行援助任務(wù)，其可以在72小時(shí)的黃金時(shí)間內(nèi)不間斷的執(zhí)行救助任務(wù)，有效地利用了寶貴時(shí)間、提高了工作效率、減輕了救助人員的工作負(fù)擔(dān)并且提高了被困者的獲救幾率。再次，通過加固中心搭載平臺(tái)，使其可以執(zhí)行運(yùn)送量龐大的運(yùn)輸任務(wù)。地震災(zāi)區(qū)中很多時(shí)候運(yùn)送生活物資的車輛不能進(jìn)入，就需要其他運(yùn)輸工具來替代，該機(jī)器人便具有此項(xiàng)運(yùn)輸功能，其六腿結(jié)構(gòu)牢固且運(yùn)動(dòng)靈活，具備一定的越障能力，能更好的適應(yīng)災(zāi)區(qū)的路況，及時(shí)將必需品等物資運(yùn)送至指定地點(diǎn)。同時(shí)，其還有運(yùn)輸人員的能力，可以在往返過程中運(yùn)送

5、救援人員和被困者，免除人力運(yùn)送的缺點(diǎn)，對(duì)災(zāi)區(qū)救援工作起到了不可替代的作用。三.工作(gngzu)原理該機(jī)器人以開辟救援通路為主要任務(wù)，當(dāng)其行進(jìn)至工作區(qū)域后即開啟(kiq)清障功能。采用(ciyng)六足機(jī)構(gòu)的機(jī)器人可以平穩(wěn)的運(yùn)行于路況復(fù)雜的路面，腿部結(jié)構(gòu)具備了較大的伸縮能力，可以越過各種障礙，到達(dá)指定區(qū)域后，由人工遙控選擇合適角度和合適方向，做好準(zhǔn)備工作。在機(jī)器人的中心內(nèi)搭載平臺(tái)上裝備有獨(dú)立的挖掘機(jī)械手，該挖掘機(jī)械手為一臺(tái)氣壓挖掘機(jī)械手。當(dāng)前期準(zhǔn)備工作完成后，挖掘機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)作，通過程序控制氣泵的自動(dòng)化工作。由于挖掘機(jī)械手的設(shè)計(jì)目標(biāo)定位于能夠進(jìn)行180旋轉(zhuǎn)工作，其工作范圍十分寬大，通過對(duì)氣壓系

6、統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以為挖掘機(jī)提供強(qiáng)勁的動(dòng)力，配合其靈活的機(jī)械腿，可以出色的完成開辟救援通道的任務(wù)。當(dāng)機(jī)器人工作于城市廢墟中時(shí)，中心平臺(tái)可以卸載挖掘機(jī)械手，搭載大功率水泥切割機(jī)。很多情況下，救援人員面對(duì)大片的水泥樓板、混凝土廢墟無計(jì)可施，該地震救援機(jī)器人就可以發(fā)揮其不可替代的作用：切斷樓板，破除殘?jiān)系K，開辟救援通道。機(jī)器人可以在很短時(shí)間內(nèi)開辟出一條希望之路，若是多個(gè)機(jī)器人同時(shí)相互配合工作，更能高效的完成人力難以完成的任務(wù)。四.運(yùn)動(dòng)(yndng)分析初始化過程，當(dāng)機(jī)器人受到預(yù)定指令準(zhǔn)備向前移時(shí)。由分布(fnb)在機(jī)器人腿部的左右兩個(gè)接觸傳感器，進(jìn)行系統(tǒng)的初始檢測；腿部處于收縮狀態(tài)時(shí)控制程序開始運(yùn)行

7、，一側(cè)的三條機(jī)械腿與支架同時(shí)工作，將機(jī)器人本體整體平穩(wěn)抬升，至三條機(jī)械腿先后(xinhu)完全伸展，具備一定的越障能力的情況下先前移動(dòng)；機(jī)器人行走第一步一側(cè)的三條腿各自提升，通過關(guān)節(jié)電機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，機(jī)械腿上提，隨后由腿部水平放置的關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿向前移動(dòng)至最大步幅，這側(cè)的三條腿停下來。隨后另一側(cè)的三條腿重復(fù)第一步的運(yùn)動(dòng)過程，完成機(jī)器人向前的行走。初始化過程中，啟動(dòng)氣壓電機(jī)，控制電磁閥的動(dòng)作，機(jī)器人的氣缸系統(tǒng)完成挖掘機(jī)械手的初始狀態(tài)。在主體遷移過程。通過程序控制氣缸系統(tǒng)中的電磁閥，氣壓電機(jī)繼續(xù)保持啟動(dòng)狀態(tài)，給機(jī)器人的整個(gè)氣缸系統(tǒng)充氣，讓機(jī)器人的挖掘機(jī)械手可以在前進(jìn)中保持穩(wěn)定。機(jī)器人清理障礙的

8、設(shè)計(jì)，機(jī)器人就位之后，編寫的程序就會(huì)在機(jī)器人腿部移動(dòng)動(dòng)作(dngzu)結(jié)束，關(guān)閉第一階段即機(jī)器人移動(dòng)的所有過程，并對(duì)第二階段運(yùn)行的挖掘機(jī)械手進(jìn)行初始化，即挖掘機(jī)械手調(diào)整到工作位置，通過機(jī)械手各個(gè)關(guān)節(jié)部位氣泵的控制來操作機(jī)械手的清障工作。五.實(shí)現(xiàn)(shxin)的可能性本機(jī)器人是針對(duì)全國各個(gè)地震多發(fā)區(qū)（例如云南的幾條地震帶）的災(zāi)后救援難題(nnt)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在機(jī)器人的模塊組合合理的前題及各個(gè)機(jī)械救援手臂的參數(shù)設(shè)置設(shè)計(jì)合理的情況(qngkung)下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜災(zāi)后環(huán)境的道路清理及救援工作。該機(jī)器人及多功能于一身，具備執(zhí)行多種任務(wù)的能力，是現(xiàn)實(shí)生活中不可或缺的一種先進(jìn)救援機(jī)器人。其獨(dú)特的中心搭載

9、平臺(tái)提供了強(qiáng)大的搭載能力，可以根據(jù)需求搭載不同的任務(wù)組件，完成不同情況下的各種任務(wù)。六.創(chuàng)新點(diǎn)該救援機(jī)器人移動(dòng)靈活，救援工作效率高。該救援機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了多功能及復(fù)雜的救援工作。采用較為簡單的機(jī)構(gòu)，通過運(yùn)動(dòng)(yndng)的有效組合，實(shí)現(xiàn)重災(zāi)區(qū)道路的清理。七.應(yīng)用(yngyng)前景該機(jī)器人性能先進(jìn)(xinjn)，功能靈活，可以廣泛應(yīng)用于國防科研、抗震救災(zāi)、工業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域。在國防科研領(lǐng)域：該機(jī)器人可作為樣本研究的實(shí)驗(yàn)機(jī)器人，探究各種結(jié)構(gòu)的可行性以及搭載多種功能組件的系統(tǒng)兼容性。同時(shí)可以改裝成為特種機(jī)器人遂行某些特種任務(wù)，偵查、排爆、托運(yùn)傷員以及不穩(wěn)定地帶的巡邏執(zhí)勤任務(wù)。在抗震救災(zāi)領(lǐng)域：該機(jī)器人可

10、以應(yīng)用于消防搶救工作，探查點(diǎn)地帶的火勢情況，為消防人員的工作提供信息支持和技術(shù)保證。在蟲災(zāi)地域探查威脅等級(jí)，評(píng)定受災(zāi)程度，制定初步救災(zāi)計(jì)劃等工作。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：機(jī)器人可以排查受損管道，監(jiān)視車間溫度，提示工人禁止違規(guī)操作，對(duì)機(jī)械設(shè)備定期的自動(dòng)維護(hù)并測試生產(chǎn)線的運(yùn)行情況。八.作品部分照片九.參考文獻(xiàn)1 王紅軍(Hngjn)，魏超.一種(y zhn)地震搜救機(jī)器人運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究1674-6864（2010）03-0025-04. 2 徐草，章亞男，沈林勇，徐解民，龔振邦.廢墟狹縫(xi fn)搜救機(jī)器人自動(dòng)送進(jìn)系統(tǒng)研究 1001-4551（2010）11-0110-05. 3 李斌.蛇形機(jī)器人的研究及在災(zāi)難救援中的應(yīng)用.機(jī)器人技術(shù)與運(yùn)用，2003（3）:22-26. 4 李集.災(zāi)難救急機(jī)器人.科技展望，2008（7）:24 5 宋孟軍，張明路.多運(yùn)動(dòng)模式移動(dòng)機(jī)器人的可變形(bin xng)腿運(yùn)動(dòng)學(xué)分析.1001-2354（2011）05-0046-056 濮良貴(lin u).機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.