《科技创新与品牌》杂志社奇思妙想/FANTASY

新型特种搜救机器人

搜救机器人:长≤680mm,宽≤370mm,高≤220mm,重量≤28kg,有效载荷10kg

搜救机器人:长≤680mm,宽≤370mm,高≤220mm,重量≤28kg,有效载荷10kg


        世界各地每年都遭受着无数自然或人为灾害的破坏。灾后最紧急的事情就是搜救那些困在废墟中的幸存者。然而,错综复杂、险象环生、情况不定的灾害现场给救援人员及幸存者带来巨大的威胁,阻碍救援工作快速有效地进行。鉴于此,特种搜救机器人小组成立并开展研究工作。实验显示,在灾难救援中使用新型特种搜救机器人有如下优点:①可以连续执行艰难的搜索救援任务,如深入危险地带拍摄资料供研究人员分析查找,而不会像人一样感到疲倦;②可以进入那些人和搜救犬无法进入的危险地带,且引起建筑物二次坍塌的可能性较小;③不怕火焰、浓烟等危险和有害因素的干扰。
        新型特种搜救机器人具有四个可灵活摆动的履带臂,机身完全被行走履带包覆,因此其具有极强的地形适应能力和机动性,在通过障碍时不会出现一般履带机器人经常遇到的因底盘磕碰而进退两难等状况,具有较高的攀爬和越障能力。以电机作为主动轮轴,对主动轮起到支撑、定位和驱动的多重作用,简化了传动机构,省去了传统传动方式中的轴承件,减轻了驱动装置的重量。此外,主动轮与摆臂都是由驱动电机直接驱动,省去了烦琐的传动机构,最大限度地节省了空间,降低了系统故障率,为移动机器人进一步小型化、轻量化提供了解决方案。
        控制系统采用分层递阶的控制体系结构,主要包括:决策层、通信层和执行层。决策层使机器人系统完全服从操纵者的命令,操作者将根据外部环境变化发出指令,使系统内部进行响应,形成对整个机器人系统的控制决策;通信层主要负责实施实时、高效、无差错地与控制中心进行通信。执行层通过驱动各个执行部件来实现机器人的运动和动作,从而准确高效地完成任务。并且采用遥控的方式,提高了搜救机器人的应用价值。
        在实用价值方面。新型特种搜救机器人设计新颖、结构独特;采用先进的能源管理技术,将动态电源管理超时算法运用到电源管理系统进行控制,有效地降低了功耗,提高了巡航时间;功能模块丰富、集成度高,而且可进行扩展或裁剪;操作简单、可靠性高。以上这些特点保证了新型特种搜救机器人可有效地投入使用,迅速高效地完成搜救任务。
        搜救机器人是将机械设计技术、智能控制技术、传感探测技术、营救行动技术和灾难学等多学科的知识有机地融合,是当代机器人学研究中一个富有挑战性的新领域。新型搜救机器人的研制成功将极大地提高救援的效率和成功率,减少救援过程中不必要的伤亡,具有广阔的应用前景和市场价值。同时,研发搜救机器人所涉及的设计理念、关键技术、实验方法对其他的相关项目也具有很好的借鉴意义。从上面的分析我们可以看出,搜救机器人必将在以后的灾难搜救现场起到不可替代的作用。
        本项目已获得2008年国家大学生创新性实验计划立项支持,并荣获第二届全国大学生创新论坛“我最喜爱的10件作品”称号。