1、地震救援机器人设计说明书所在学校：昆明理工大学所在学院：机电工程学院项目成员：黄青青 杨正利 李超 杨帆指导教师: 吴海涛2目录一.作品简介 1二.主要功能指标 2三.工作原理 3四.运动分析 4五.实现的可能性 6六.创新点 6七.应用前景 6八.作品部分片 7九.参考文献 91一 .作 品 简 介地震救援机器人是基于地震救灾为背景而设计研发的，是一种能够起清障作用、探索救援道路的先进设备。该作品具有灵活、操作简便、适用性强、拓展功能多的特点，非常适用于救灾抢险工作。高度智能化和自动化是本作品的又一大特点，也是具备强势竞争力的一大优势。同时，采用了先进的控制系统和算法，是系统的通用性和适用性
2、进一步增强，能够出色完成各项任务。本作品由中心搭载平台，六条安装在平台左右两侧的机械腿，以及构建在平台上的挖掘机械手组成。机械腿由关节电机带动实现腿部移动，由安装在左右两侧的齿轮和连杆机构实现腿部伸缩，左右两侧各三条腿依次移动后，机器人的整体也完成一次前移。达到预定位置后由平台上的气泵带动整个挖掘装置的完成挖掘动作，起到了除障清路的作用。同时腿部结构设计比较先进，使机械体具有一定的越障能力，摆脱了传统救灾设备在灾后道路上行动能力不足2的缺陷，对灾区环境有很强的适应能力。二 .主 要 功 能 指 标该机器人是着眼于地震灾区的各类救援任务而开发的，其独树一帜的外形设计和结构设计使其能够遂行地震灾区
3、的各种搜救、援助、运输、支承等任务。首先，机器人的中心搭载平台采用模块化设计，可以根据实际任务需要即时更换设备进行搜救工作。机器人腿部结构设计比较先进，使机械体具有一定的越障能力，能够更好地适应灾后的地形地貌以及道路情况，能够在一定程度上避免救援人员在危险区域受到潜在威胁，可以在最短时间开辟救援通道，最大限度的提高灾区被困者的解救及存活概率。其次，在执行援助任务时，通过对机器人的中心搭载平台进行面积优化工作，令其携带不同的人物模块组件，以执行不同情况下的援助任务。当搭载吊装组件时，可以迅速的完成灾区废墟中的开辟工作，并将诸如汽油一类的危险品转移至安全区域；当搭载红外感应模块时，机器人可以在夜间
4、执行援助任务，其可以在 72 小时的黄金时间内不间断的执行救助任务，有效地利用了宝贵时间、提高了工作效率、减轻了救助人员的工作负担并且提高了被困者的获救几率。再次，通过加固中心搭载平台，使其可以执行运送量庞大的运输任务。地震灾区中很多时候运送生活物资的车辆不能进入，就需3要其他运输工具来替代，该机器人便具有此项运输功能，其六腿结构牢固且运动灵活，具备一定的越障能力，能更好的适应灾区的路况，及时将必需品等物资运送至指定地点。同时，其还有运输人员的能力，可以在往返过程中运送救援人员和被困者，免除人力运送的缺点，对灾区救援工作起到了不可替代的作用。三 .工 作 原 理该机器人以开辟救援通路为主要任务
5、，当其行进至工作区域后即开启清障功能。采用六足机构的机器人可以平稳的运行于路况复杂的路面，腿部结构具备了较大的伸缩能力，可以越过各种障碍，到达指定区域后，由人工遥控选择合适角度和合适方向，做好准备工作。在机器人的中心内搭载平台上装备有独立的挖掘机械手，该挖掘机械手为一台气压挖掘机械手。当前期准备工作完成后，挖掘机械手系统运作，通过程序控制气泵的自动化工作。由于挖掘机械手的设计目标定位于能够进行 180旋转工作，其工作范围十分宽大，通过对气压系统的优化设计，可以为挖掘机提供强劲的动力，配合其灵活的机械腿，可以出色的完成开辟救援通道的任务。当机器人工作于城市废墟中时，中心平台可以卸载挖掘机械手，搭
6、载大功率水泥切割机。很多情况下，救援人员面对大片的水泥楼板、混凝土废墟无计可施，该地震救援机器人就可以发挥其不可替代的作用：切断楼板，破除残垣障碍，开辟救援通道。机器人可以在很短时间内开辟出一条希望之路，若是多个机器人4同时相互配合工作，更能高效的完成人力难以完成的任务。四 .运 动 分 析初始化过程，当机器人受到预定指令准备向前移时。由分布在机器人腿部的左右两个接触传感器，进行系统的初始检测；腿部处于收缩状态时控制程序开始运行，一侧的三条机械腿与支架同时工作，将机器人本体整体平稳抬升，至三条机械腿先后完全伸展，具备一定的越障能力的情况下先前移动；机器人行走第一步一侧的三条腿各自提升，通过关节
7、电机带动齿轮旋转，机械腿上提，随后由腿部水平放置的关节电机驱动机械腿向前移动至最大步幅，这侧的三条腿停下来。随后另一侧的三条腿重复第一步的运动过程，完成机器人向前的行走。初始化过程中，启动气压电机，控制电磁阀的动作，机器人的气缸系统完成挖掘机械手的初始状态。在主体迁移过程。通过程序控制气缸系统中的电磁阀，气压电机继续保持启动状态，给机器人的整个气缸系统充气，让机器人的挖掘机械手可以在前进中保持稳5定。机器人清理障碍的设计，机器人就位之后，编写的程序就会在机器人腿部移动动作结束，关闭第一阶段即机器人移动的所有过程，并对第二阶段运行的挖掘机械手进行初始化，即挖掘机械手调整到工作位置，通过机械手各个
8、关节部位气泵的控制来操作机械手的清障工作。6五 .实 现 的 可 能 性本机器人是针对全国各个地震多发区（例如云南的几条地震带）的灾后救援难题进行设计的，在机器人的模块组合合理的前题及各个机械救援手臂的参数设置设计合理的情况下，可以实现对复杂灾后环境的道路清理及救援工作。该机器人及多功能于一身，具备执行多种任务的能力，是现实生活中不可或缺的一种先进救援机器人。其独特的中心搭载平台提供了强大的搭载能力，可以根据需求搭载不同的任务组件，完成不同情况下的各种任务。六 .创 新 点该救援机器人移动灵活，救援工作效率高。该救援机器人实现了多功能及复杂的救援工作。采用较为简单的机构，通过运动的有效组合，实
9、现重灾区道路7的清理。七 .应 用 前 景该机器人性能先进，功能灵活，可以广泛应用于国防科研、抗震救灾、工业生产等各个领域。在国防科研领域：该机器人可作为样本研究的实验机器人，探究各种结构的可行性以及搭载多种功能组件的系统兼容性。同时可以改装成为特种机器人遂行某些特种任务，侦查、排爆、托运伤员以及不稳定地带的巡逻执勤任务。在抗震救灾领域：该机器人可以应用于消防抢救工作，探查点地带的火势情况，为消防人员的工作提供信息支持和技术保证。在虫灾地域探查威胁等级，评定受灾程度，制定初步救灾计划等工作。在工业生产领域：机器人可以排查受损管道，监视车间温度，提示工人禁止违规操作，对机械设备定期的自动维护并测
10、试生产线的运行情况。八 .作 品 部 分 照 片8910九 .参 考 文 献1 王红军，魏超.一种地震搜救机器人运动结构设计研究 1674-6864（2010）03-0025-04.2 徐草，章亚男，沈林勇，徐解民，龚振邦.废墟狭缝搜救机器人自动送进系统研究 1001-4551（2010） 11-0110-05.3 李斌.蛇形机器人的研究及在灾难救援中的应用.机器人技术与运用，2003（3）:22-26.4 李集 .灾难救急机器人.科技展望，2008（7）:245 宋孟军，张明路.多运动模式移动机器人的可变形腿运动学分析.1001-2354（2011）05-0046-056 濮良贵.机械设计第八版.北京：高等教育出版社.2006.7 徐元吕.工业机器人.北京：中国轻工业出版社.2006.118 张福学.机器人技术及应用.北京：电子工业出版社.2000.
