【正文】 毀掉，醫(yī)療，民用，等一系需要用到電 的地方都停止了供電，夜晚就完全的一片漆黑，沒有燈光，沒有聲音，死一般的寂靜，還伴隨著一陣陣的余震??當(dāng)救援隊員來臨的時候，醫(yī)療設(shè)備由于沒有電力供應(yīng)，等同于一堆廢銅爛鐵，在漆黑的夜里也要進(jìn)行救援，因為時間就是生命，在一開始的幾晚里面，都是用微弱的小燈，和靠著月光的亮度進(jìn)行救援的，一塊塊磚塊搬走，要是有電力的供應(yīng)，要是有大型照明設(shè)備多好，電力能給醫(yī)療設(shè)備和一些機(jī)器提供電力供應(yīng)，給人們帶來光明，光明就相當(dāng)于生命。 劉健秋所在搶險隊共 36 名隊員奉命趕赴災(zāi)區(qū)，在第一時間打通 “ 馬爾康 —— 理縣 —— 汶川 ” 重要通信光纜，恢復(fù)汶川對外聯(lián)系。 ” 北京郵電大學(xué)電信學(xué)院博士王凱亮 說到。所以說信息是非常重要的東西，要是我們能保證通信的正常運作，災(zāi)區(qū)信號能暢通，就算是手機(jī)信號通暢也許還能少死些人??還能讓救援部隊知道被困在哪里。但是，沒有消息是最壞的消息。震級是自 1950 年 8 月 15 日西藏墨脫地震 ( 級 )和 20xx 年昆侖山大地震（ ）后的第三大地震，直接嚴(yán)重受災(zāi)地區(qū)達(dá) 10 萬平方公里。地震重創(chuàng)約 50 萬平方公里的中國大地 ! 截至 20xx 年 5 月 25 日 10 時，遇難 69227 人，受傷 374643 人，失蹤 17923 人。 因此，在 20世紀(jì) 70年代后期，人們開始研究第二代機(jī)器人 ，叫帶感覺的機(jī)器人，這種帶感覺的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺，比如說力覺、觸覺、滑覺、視覺、聽覺和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺，比方說在機(jī)器人抓一個物體的時候，它實際上力的大小能感覺出來，它能夠通過視覺，能夠去感受和識別它的形狀、大小、顏色。該蛇形機(jī)器人可以根據(jù)地面狀況采用蜿蜒、伸縮、側(cè)移和翻滾等多種運動步態(tài)，在監(jiān)控系統(tǒng)控制的無線控制下，具有一定的三維運動能力，并可通過安裝在蛇頭上的微型攝像頭蔣現(xiàn)場圖像傳回監(jiān)控系統(tǒng)。由公安部傷害消防研究所、上海交通大學(xué)、和傷害消防局三家單位共同承擔(dān)的國家 863 項目圖 12“履帶式、輪式消防滅火機(jī)器人”研制成功并順利通過國家驗收。 圖 10 安裝有醫(yī)學(xué)傳感器的救援機(jī)器人 圖 11 所示的救援機(jī)器人 URBIE 系列是美國 DARPA 高技術(shù)辦公室支持的戰(zhàn)術(shù)移動機(jī)器人計劃中，有 JPL\IROBT\CMU\USC 多家單位共同研制的災(zāi)難救援機(jī)器人。 11”事件的災(zāi)難現(xiàn)場救援認(rèn)為是災(zāi)難救援機(jī)器人的第一次實際應(yīng)用。 日本東京工業(yè)大學(xué)是最早從事救援機(jī)器人研究的的大學(xué)之一，他們從仿生學(xué)的角度和基于超機(jī)械系統(tǒng)的思想后研制了“ ACM”“ GENBU”“ SOTYU”等多系類救援機(jī)器人樣機(jī)，在仿生機(jī)械及災(zāi)難救援應(yīng)用研究方面，有了卓越的研究成果。它處于地球板塊的活躍板塊，日本在救援機(jī)器人方面開展了相對全面的工作。此外，一些機(jī)器人比賽也增加了機(jī)器人救援競賽的比賽項目，比如說，這次我們參加的“第四屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽慧魚組（ 20xx）競賽”為救援理論和技術(shù)提供仿真研究的試驗平臺。搜救機(jī)器人可以攜帶溫度探測器，探測人體溫度，給機(jī)器人一個引導(dǎo)，在運用其他的探測，等配合后，經(jīng)過分析后向救援人員提出意見和建議。 2．機(jī)器人它可以進(jìn)入平常難以達(dá)到的空間。對那些被困人員也無法施救，就拿汶川地震來說，有些死著被復(fù)雜的建筑物給埋了，進(jìn)去的空間非常狹小，不能對其施救，導(dǎo)致搜救犬 發(fā)現(xiàn)被困人員后，救援人員無法對其施救，最 后還是死在廢墟之中。救援人員只能通過表層進(jìn)入建筑物，而這 種倒塌限制救援隊員進(jìn)入底層部分，由于建筑物局部不嫩夠支撐救援人員在建筑物上的活動，很有可能進(jìn)行進(jìn)一步的倒塌的危險。 圖 3 CATERPILLAR 可在瓦礫中蜿蜒行進(jìn)，頂部帶有攝像頭可尋找生還者。現(xiàn)在城市里面高樓大廈可謂是無處不見，要是地震了，高層建筑物的倒塌，人員被埋，在倒塌后，靠近外面的被困人員相 對于被埋人員來說較容易的獲救，而再廢墟深處的人員就難以被救援人員發(fā)現(xiàn)并且去拯救他，但是在現(xiàn)在機(jī)器人人技術(shù)的誕生和技術(shù)的發(fā)展給人們帶來了希望。 救災(zāi)機(jī)器人利 用自身的優(yōu)點，能迅速找到被埋人員的位置，降低事故危害性，對提高救災(zāi)效率具有重大意義。 有的地震發(fā)生后，災(zāi)區(qū)情況完全不清楚，里面通訊完全中斷，要是現(xiàn)在救護(hù)人員無法進(jìn)入危險區(qū)域，被埋人員有可能只能等著死神的來臨了。 我國一些地方建筑由于利益的驅(qū)動，使建筑商所建筑的房子的抗震級素很低，質(zhì)量問題很嚴(yán)重，不安全因素很多，萬一地震了，火災(zāi)、煤氣管道的泄露，很容易發(fā)生爆炸或者大火。 地震后存在易二次倒塌建筑物的現(xiàn)場，施救人員無法深入進(jìn)行偵察或施救，人們急于探知災(zāi)難現(xiàn)場的內(nèi)部險情，但又不敢或無法接近或進(jìn)入災(zāi)難現(xiàn)場。據(jù)統(tǒng)計，地震救援的最佳時間，應(yīng)該是震后第一天，此后埋壓人員的生還概率迅速下降。災(zāi)難過后， 災(zāi)后７２小時是救援的關(guān)鍵時間。在這個實驗中就用到了機(jī)械知識（機(jī)械的齒輪傳動），自動控制知識（電路和傳感器應(yīng)用）和軟件編程知識（控制軟件的編制）。 而在慧魚組合模型里，主要是一些工程應(yīng)用中的實際模型，與實際工程結(jié)合較為緊密，如在萬能組合包中，有風(fēng)扇、虎鉗、機(jī)械式起重機(jī)和建筑式起重機(jī)等模型，這些模型都是日常生活中的實例，較為真實的“再現(xiàn)”了這些具體的設(shè) 備或儀器。在模型的組建中，將運用到機(jī)械加工、氣動技術(shù)、電子電路和軟件編程等知識，從而加深了對這些相關(guān)課程的理解。 由這些零件的不同組合便可構(gòu)造出各式各樣的模型，這些模型主要可分為兩大類：技術(shù)組和機(jī)器人組。它能給災(zāi)區(qū)提供信號，保證通話和數(shù)據(jù)信息的傳輸，它還具有太陽能發(fā)電功能，能給災(zāi)區(qū)在夜 間進(jìn)行照明，并且提供電力，而我設(shè)計的通訊排障機(jī)器人擴(kuò)展模塊，對通訊排障機(jī)器人進(jìn)行了改良，它可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離空投，還具有小型生命探測機(jī)器人，還能進(jìn)行地面的勘察。食品問題，衛(wèi)生問題，救援問題，通訊問題，等等問題困擾著人們。 目 錄 1引言???????????????????????????????1 慧 魚 組 合 模 型 簡介????????????????????????? 2 2 救 援 機(jī) 器 人 項 目 的 研 究 意義?????????????????????? 3 城市地震救援面臨的困難????????????????????? 4 救 援 隊 面 臨 的 困難 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5 機(jī)器人在救災(zāi)方面的優(yōu)勢????????????????????? 5 3 救災(zāi)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6 4 國 內(nèi) 外 的 救 援 機(jī) 器 人 的 研 究 現(xiàn)狀 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 7 4 . 1 日本?????????????????????????????? 7 4 . 2 美國?????????????????????????????? 8 4 . 3 中國?????????????????????????????? 9 5 機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 11 6 通 訊 排 障 機(jī) 器 人 設(shè) 計 思路 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 11 通訊 方面????????????????????????????? 12 電力方面????????????????????????????? 13 6 . 3 地 面 廢 墟 方面??????????????????????????? 13 6 . 4 通 訊 排 障 機(jī) 器 人 的 設(shè) 計??????????????????????? 14 7 通訊排障機(jī)器人的擴(kuò)展 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 18 思路介紹????????????????????????????? 19 8 通 訊 排 障 機(jī) 器 人 個 部 位 介 紹 及 其 運 動 分析 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 20 履帶??????????????????????????????? 20 履 帶 穩(wěn) 定 性 分析 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 21 后背儲存箱???????????????????????????? 23 空降設(shè)備????????????????????????????? 24 雷達(dá)裝置????????????????????????????? 25 雷 達(dá) 支 架 氣 動 部 分 設(shè)計?????????????????????? 25 小 型 遙 控 探 索 機(jī) 器人 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 27 小 型 遙 控 探 索 機(jī) 器 人 力 學(xué) 分析 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 28 結(jié)束語 ?????????????????????????????? 31 致謝 ???????????????????????????????? 32 1 引言 隨著地球進(jìn)入地球板殼的活躍期和人類對環(huán)境的肆意破壞。還有供電設(shè)備、通訊設(shè)備、等被破壞。 摘要 就因為有了這些所需要克服的困難，我們所構(gòu)想的通訊排障機(jī)器人從此就產(chǎn)生了。零件的種類很多，幾乎包括了機(jī)械課程和日常生活中的所有零件，如機(jī)械零件 ：連桿、凸輪、齒輪（普通齒輪、錐齒輪、斜齒輪、內(nèi)嚙合齒輪、外嚙合齒輪等）、蝸輪、蝸桿、螺桿、鉸鏈、帶、鏈條、軸（直軸和曲軸）、聯(lián)軸器、彈簧、減速器、齒輪箱、車輪等；電氣零件：直流電機(jī)、燈泡、電磁氣閥、行程開關(guān)、傳感器（光敏、熱敏、磁敏、觸敏）、可調(diào)直流變壓器、電腦接口板、 PLC 接口板、紅外線發(fā)射接收裝置等；氣動零件：儲氣罐、汽缸、活塞、氣彎頭、手動氣閥、電磁氣閥、氣管等。 在慧魚實驗過程中，通過對各類模型的認(rèn)識和組裝，從而可以熟悉并掌握各類機(jī)械設(shè)備和自動化裝置的常用結(jié)構(gòu)和工作原理。這些傳統(tǒng)型實驗更好的理解課本的理論知識有很大的幫助，具有課本結(jié)合性強(qiáng)的特點。如在烘干機(jī)實驗中，這個模型實驗就是很好的模仿了公 共場所的烘干機(jī)，當(dāng)把手放到風(fēng)扇出口處，風(fēng)扇就會開始旋轉(zhuǎn)，對手進(jìn)行烘干；當(dāng)把手拿走時，風(fēng)扇就停止旋轉(zhuǎn)。 2 救援機(jī)器項目的研究意義 在世界各地，由于自然災(zāi)害、恐怖活動和各種突發(fā)事故等原因，災(zāi)難經(jīng)常發(fā)生。而隨著時間的推移，被壓埋者體力透支、心情絕望，生存希望變得渺茫。萬一地震發(fā)生在城市的中心，后果不堪想象。 因此，將具有自主智能的救災(zāi)機(jī)器人用于危險和復(fù)雜的災(zāi)難環(huán)境下“搜索和營救” ( SAR)幸存者，是機(jī)器人學(xué)中的一個新興而富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。因此，研究地震救災(zāi)新裝備是一項緊迫任務(wù)。隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人將被應(yīng)用到各種救災(zāi)領(lǐng)域。 倒塌建筑物造成的生存空間非常狹小，以至于許多情況下搜索人員和搜索犬不能進(jìn)入，使搜索范圍限制在倒塌建筑物表面范圍。 圖 2 INUKTUN EXTEREME 可穿越困難地形以向生還者發(fā)出雙路音頻。此外，大型的教學(xué)樓由于樓層的疊狀倒塌使救援工作更加困難。由于人身體結(jié)構(gòu)的因素，我們不能進(jìn)入狹小的空間。機(jī)器人是由電子儀器和其他材料制成 的，具有可復(fù)制性，即使機(jī)器人發(fā)生意外，仍然可以制造出具有相同功能的機(jī)器人。 圖 4 機(jī)器人 Souryu 3．機(jī)器人可以攜帶多種傳感器，可 以搭建在機(jī)器人身上，可以很方便的探測幸存者空間狀況，在機(jī)器人軟件的幫助下對搜索區(qū)域?qū)嵭型暾娜S搜索，繪制結(jié)構(gòu)圖，提高工作效率和可靠性。同時現(xiàn)在救援機(jī)器人也有著潛在的應(yīng)用背景和市場，一些公司也介入了救援機(jī)器人的研究與開發(fā)。 4 國內(nèi)外的救援機(jī)器人研究現(xiàn)狀 日本 日本他是一個地震率非常高的一個國家。主要研究災(zāi)難中的機(jī)器人系統(tǒng)、傳感技術(shù)、人類控制技術(shù)、和系統(tǒng)集成。“ 9。這種機(jī)器人底部采用可變形履帶驅(qū)動具有較高的運動和探測能力，同時機(jī)器人能在災(zāi) 難現(xiàn)場獲取幸存者的生理信息和環(huán)境信息，并將其傳送到外界。 對災(zāi)難救援而言，在消防機(jī)器人研究方面已經(jīng)取得了顯著的成績。圖 13a 為蛇形機(jī)器人樣機(jī)，旨在用于非結(jié)構(gòu)環(huán)境中探測和災(zāi)難救援作業(yè)。 機(jī)器人有三 個發(fā)展階段，一種是第一代機(jī)器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它是通過一個計算機(jī)，來控制一個多自由度的一個機(jī)械，通過示教存儲程序和信息，工作時把信息讀取出