【正文】 涉密論文按學校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 致 謝 本課題的研究工作是在劉艷和李連波老師的細心指導(dǎo)下，從構(gòu)思，想法可行性到最后的制作和畫圖。圖 32（ a） 為目標位于機器人上部時的跟蹤過程曲線 ,實線為機器人實際走過的路徑 ,虛線為期望路徑。是可以放在這個通訊機器人里面的，一個子塊。既然陸地上一時半或進去不了， 我們就可以采用空投，在災(zāi)區(qū)每個地方投下幾個機器人，可以充分利用雷達，讓這幾個機器的 使用范圍遍布災(zāi)區(qū)，給災(zāi)區(qū)帶來信號，同時還能放出小機器人進行地震后的 3維地圖繪制，這樣能讓救援組更方便，有了最新地圖的話指哪里就能去哪了。到達目的地時候，或者需要放出小機器人的時候，打開上面的艙門，上面的艙門是垂直打開的，只能打開一半，這樣是為了節(jié)約時間，要全打開，沒有那個必要。的左邊時，此時履帶底線與地面之間的夾角φ隨著時間 t 而逐漸增大，由圖 24 可得 sinφ =ho/(lvt) 式中 :ho 障礙物高度，由于 ho＜＜ l,故φ值較小， sinφ≈φ此時機器人的角速度ω和加速度ε為 ω = φ =d φ /dt=vho/(lvt) 178。圖中顯示，機器人自主爬上樓梯時比，較容易偏離其預(yù)定的運動方向，機器人爬的樓梯越長，其偏離直線的角度就越大，側(cè)向傾斜的程度越嚴重，當機器人處于橫向狀態(tài)時，就很容易番羽下樓梯。 我使用 2 個主動輪（圖 19 從右往左），帶動前、中、后，三個 輪子，這 5個輪子采用齒輪之間的嚙合傳動（圖 20）， 2個主動輪向后轉(zhuǎn)動的時候，帶動從動輪向前運動。維護方面也比履帶簡單得多 。 而頂上的黑色的太陽能板充當了雷達防護板，雷達不用的時候可以縮進去，保護好雷達，避免應(yīng)為落石砸壞了。還有一個是光感傳感器，它則是安裝在機器人的側(cè)面，它的作用是用來尋找一個指定的光源，當機器人尋找到預(yù)先設(shè)計好的光源時，機器人就知道已經(jīng)到達目的地了，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)計好的程序開始工作。然后隱藏在多功能平臺下面有兩根柱子也會升起來。一般切削角可取 50176。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時， 也要用到 DCDC 逆變器，如將 24VDC 的電能轉(zhuǎn)換成 5VDC 的電能（注意，不是簡單的降壓）。 還有太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。 雷達功能主要運用在災(zāi)區(qū)沒有信號后，一個通訊保障，它一方面可以給災(zāi)區(qū)的手機提供信號來源，讓手機信號直接通過雷達信號的傳輸，在打出去，這樣就能讓手機有信號通過傳輸，還能定位手機所在的部位，通過搜救隊員努力還能進行救援?？梢郧謇沓鲆粋€合適的安全區(qū)域 ，沒有碎石，也可以給直升飛機提供一個安全的起降區(qū)域，避免滿地的廢墟，這樣直升飛機無法安全的停下來。 我曾經(jīng)看到過這樣一個新聞，地震那時候一則電話拯救了一個 200 多人的旅游團，要是他們打不出那個電話，他們就會被餓死，渴死在那個地方，可見那時的信號是多么的寶貴。 “ 不到關(guān)鍵時刻，不知道衛(wèi)星通信有多么重要；不到關(guān)鍵時刻，不知道我們的衛(wèi)星保障系 統(tǒng)有多么脆弱。 大地震發(fā)生以 后，原本發(fā)揮主體作用的固定、移動電話，因為通信基礎(chǔ)設(shè)施的損毀，已經(jīng)徹底不能發(fā)揮作用。這是新中國成立以來破壞性最強、波及范圍最大的一次地震。圖 13a 為蛇形機器人樣機，旨在用于非結(jié)構(gòu)環(huán)境中探測和災(zāi)難救援作業(yè)。這種機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。主要研究災(zāi)難中的機器人系統(tǒng)、傳感技術(shù)、人類控制技術(shù)、和系統(tǒng)集成。同時現(xiàn)在救援機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器人的研究與開發(fā)。機器人是由電子儀器和其他材料制成 的，具有可復(fù)制性，即使機器人發(fā)生意外，仍然可以制造出具有相同功能的機器人。此外，大型的教學樓由于樓層的疊狀倒塌使救援工作更加困難。 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入，使搜索范圍限制在倒塌建筑物表面范圍。因此，研究地震救災(zāi)新裝備是一項緊迫任務(wù)。萬一地震發(fā)生在城市的中心，后果不堪想象。 2 救援機器項目的研究意義 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。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)合性強的特點。零件的種類很多，幾乎包括了機械課程和日常生活中的所有零件，如機械零件 ：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、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。還有供電設(shè)備、通訊設(shè)備、等被破壞。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。 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)組和機器人組。 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，有風扇、虎鉗、機械式起重機和建筑式起重機等模型，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。災(zāi)難過后， 災(zāi)后７２小時是救援的關(guān)鍵時間。 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入災(zāi)難現(xiàn)場。 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)在救護人員無法進入危險區(qū)域，被埋人員有可能只能等著死神的來臨了?，F(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。救援人員只能通過表層進入建筑物，而這 種倒塌限制救援隊員進入底層部分，由于建筑物局部不嫩夠支撐救援人員在建筑物上的活動，很有可能進行進一步的倒塌的危險。 2．機器人它可以進入平常難以達到的空間。此外，一些機器人比賽也增加了機器人救援競賽的比賽項目，比如說，這次我們參加的“第四屆全國大學生機械創(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。 日本東京工業(yè)大學是最早從事救援機器人研究的的大學之一，他們從仿生學的角度和基于超機械系統(tǒng)的思想后研制了“ ACM”“ GENBU”“ SOTYU”等多系類救援機器人樣機，在仿生機械及災(zāi)難救援應(yīng)用研究方面，有了卓越的研究成果。 圖 10 安裝有醫(yī)學傳感器的救援機器人 圖 11 所示的救援機器人 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)難救援機器人。該蛇形機器人可以根據(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)。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。但是，沒有消息是最壞的消息。 ” 北京郵電大學電信學院博士王凱亮 說到。 電力方面 地震發(fā)生后，電力站必定給毀掉，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)備和一些機器提供電力供應(yīng)，給人們帶來光明，光明就相當于生命。 通訊排障機器人的設(shè)計 鑒于這樣的一種種救援遇到的困難，我們設(shè)計了一種全自動的通訊排障機器人。 還有個功能是提供給救援部隊用，那些無線設(shè)備就能靠這個通訊排障機器人進行相 互之間的通訊了。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)?功能。 由于我們慧魚材料的有限性，這次的太陽呢實驗沒能進行下去，我們有用了一塊板簡單的代替了太陽能材料，我們只是進行一個演示，說明他是一個可以發(fā)電的裝置，要是真正做起來也是可行的?！?70176。兩根柱子分別有2 個獨立的功能，一個是雷達，一個是大功率照明燈。 我所構(gòu)思的的機器人，他和通訊排障機器人基本構(gòu)思是一樣，主要是覺得某些地方的不足，然后我進行改良，從圖紙和理論上進行更正，從圖上看，最明顯的是去掉了機器人前面的排障用的爪子，還增加了一個小型探索機器人，他具有偵查地形。 8． 通訊排障機器人個部位介紹及其運動分析 下面介紹每個機器人重要部位，以及部分的運動分析 履帶 我設(shè)計的機器人主要是 采用履帶行 走， 履帶就像是給機器人鋪了一個 無限延長的軌道一樣，使它能夠平穩(wěn)、迅速、安全地通過各種復(fù)雜路況。 而第一代通訊排障機器人，他擁有爪子可以吧路面的障礙清理掉，也是可以采用輪式的，輪式 車輛主要是為了在平坦的公路上行駛，而再 地震災(zāi)區(qū) 上是沒有平坦的道路，只有各式各樣的路況。從動輪向前運動，帶動履帶，履帶向后運動，帶動整個車輛的倒退。 圖 21 機器人爬樓時運動姿態(tài)圖 經(jīng)過分析當機器人爬上樓梯時假設(shè)其左 右兩側(cè)的履帶速度分別為 Vt和 Vr，如圖 22 所示。 （ 83） ε = φ =d 178。下面的艙門 90176。 圖 26 降落傘 圖 27 降落傘搭扣 雷達裝置 雷達是我設(shè)計的這個機器人的核心東西，主要是靠他工作，但是由于慧魚組的材料有限，我也不能真正的模擬出雷達的作用，這里也就畫了個圖，讓大家知道下，要是以后有機會還能進行改進和完全制造起來。在地震時候要是沒有地震的全部災(zāi)區(qū)面貌圖，也很難進行地面的評估，和找到一條很好的救援路線，和進入點，因為有了這種想法，所以每個通訊機器人都搭載有這個小機器人，這個機器人可以多個搭載，方便快速的查找和掃描地形和搜索人員。機器人的初始位置不在期望路徑上 ， 大約 6 s 后機器人實現(xiàn)了目標跟蹤 ,基本在期望的路徑上 運行。劉艷、李連波老師給了我莫大的幫助。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） 要求：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。本人授權(quán) 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印 、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而