【正文】 種緊急而危險的環(huán)境下，救災(zāi)機(jī)器人可以為救援人員提供幫助。余震，救援人員體力不支，心理問題等一系列問題還會對救援人員造成傷害，撇開這些不說，救援人員也需要休息，不可能 24 小時不間斷不停歇，不吃飯，不喝水的工作下去。 圖 1 SEARAI 可在水上疾馳以檢查受損的橋并渡運(yùn)可發(fā)射的浮空機(jī)器人。這個過程又需要時間，而對于災(zāi)區(qū)來說時間就是生命！ 2． 救援人員無法進(jìn)入狹窄和不穩(wěn)定的建筑物。現(xiàn)在這種機(jī)器人已經(jīng)有了，例如 SHIGEO HIROSE 研制出的一種三自由度的爬行機(jī)器人，他可以在彎曲的廢墟中爬行，也能在平坦的路面爬行 [2]。在災(zāi)難中和災(zāi)難的救援中，機(jī)器人作為一種有效的手段，將成為社會基礎(chǔ)建設(shè)中不可缺少的部分 。 美國 在“ ”事件后，災(zāi)難救援機(jī)器人技術(shù)在美國日益受到重視。 圖 11 救援機(jī)器人 URBIE 系列 4． 3 中國 在我國，一些專家學(xué)者也意識到了災(zāi)難 救援等危險作業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究的重要性，國內(nèi)的許多高校和研究所在海難救援機(jī)器人、自主救援無人機(jī)和地面一定特種作業(yè)機(jī)器人等救援機(jī)器人技術(shù)方面開展了研究。 機(jī)器人有 幾 個方面是我們 有 必要去發(fā)展的理 由 :一個是機(jī)器人干人不愿意干的事， 比如說從事， 有毒的、有害的、高溫的或危險的， 把人從 這樣的 危險的 環(huán)境中解放出來，同時機(jī)器人可以干不好干的活，比方說在汽車生產(chǎn)線上我們看到工人天天拿著一百多公斤的焊鉗，一天焊幾千個點(diǎn)，就重復(fù)性的勞動，一方面他很累，但是產(chǎn)品的質(zhì)量仍然很低；另一方面機(jī)器人干人干不了的活，這也是非常 重要的機(jī)器人發(fā)展的一個理由，比方說人們對太空的認(rèn)識，人上不去的時候，叫機(jī)器人上天，上月球，以及到海洋，進(jìn)入到人體的小機(jī)器人，以及在微觀環(huán)境下，對原子分子進(jìn)行搬遷的機(jī)器人，都是人們不可達(dá)的工作。直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 8451 億元。 這次地震發(fā)生后，首先是通訊完全中斷，救援的人們和關(guān)心里面災(zāi)情的人們還有受災(zāi)的人們完全沒辦法得知里面或者外面的情況，現(xiàn)在的人類要是失去了信息就等于是“瞎子”，其實這點(diǎn)和戰(zhàn)爭中的偵查很像，要是不知道里面情況也不能貿(mào)然前進(jìn)，也不能分析出里面災(zāi)情的具體情況。12汶川特大地震災(zāi)害 ” 發(fā)生前一直在阿壩州馬爾康進(jìn)行中國移動村通工程建設(shè)。要是醫(yī)院停電了，醫(yī)院的病人會怎么樣？要是警察局停電了，警察如何工作？等 等一些重要部門有時候是不能停電的。 這個有點(diǎn)類似于地面移動通信的 轉(zhuǎn)發(fā)基站，但是優(yōu)點(diǎn)在于基站在天上，幾乎不受干擾，所以衛(wèi)星通信公司現(xiàn)在宣稱 :只要你站的位置能夠看見太陽和月亮，我就能保證你通信沒有盲區(qū)，隨時通信 。太陽能發(fā)電裝置不是個普普通通的就一塊太陽能板能搞定的， 我簡單介紹下整個系統(tǒng)的構(gòu)造 利用太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。 通訊排障機(jī)器人公辦工作過程 現(xiàn)在世界上各種各樣的機(jī)器人越來越多，也越來月先進(jìn)，每個機(jī)器人它的每個用處都不一樣，有的專門滅火，有的專門排爆，有的專門清理障礙，我們設(shè)計的機(jī)器人是專門提供后勤保障之用的，現(xiàn)在這些機(jī)器人并不多，因為大家想的都是如何去救人，滅火。 只要障礙物多了就會重復(fù)動作，他的作用就是清理道路上的廢墟把一條道路清理出來給后續(xù)部隊進(jìn)入災(zāi)區(qū)，提供幫助。因地震導(dǎo)致電力設(shè)施的毀壞，災(zāi)難現(xiàn)場沒有任何電源，尤其在晚上。而全方面的照明設(shè)備我也在機(jī)器人身上裝了 6 個，前面 2個身體四周左邊 2個右邊兩個這樣照明的范圍也很廣了。由于履帶板上有花紋并能安裝履刺，所以在雨、雪、冰或上坡等路面上能牢牢地抓住地面，不會滑轉(zhuǎn)。這種車輛的好處是，抓地力強(qiáng)，可以減小 機(jī)器人 對路面的壓力，防止陷入路面下，再懸 掛系統(tǒng)方面要比輪式車輛要好，這樣可以使 機(jī)器人 在各種路況下，行駛的的更平穩(wěn)。按照理論算出來，可以越 25176。 機(jī)器人一般都有一些其它部分組成，由于機(jī)器人多個不同重量組成，他的重心很難保證，當(dāng)重心偏向左邊履帶時，其左邊履帶受到的摩擦阻力要比右邊履帶的摩擦阻力要大，這樣左邊履帶需要克服的扭距要比左邊的大，從而導(dǎo)致機(jī)器人側(cè)向傾斜。 =2v 178。上面的儲存箱，可以裝有一些小型機(jī)器人，目的是讓小機(jī)器人去探索環(huán)境。這個是保護(hù)雷達(dá)用的，雷達(dá)也可以在這個里面工作，到時候我們只需采 用透波材料即可。這樣也能進(jìn)行簡單的爬坡，當(dāng)然這個機(jī)器人主要是靠飛信，這個小機(jī)器人需要人員的操控來完成它 [1621]。圖 33 為目標(biāo)機(jī)器人下部時的跟蹤過程曲線，跟蹤時間大約為 10S。在畢業(yè)設(shè) 計完成之時，謹(jǐn)向恩師們表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意。除了文 中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 最后我還要感謝我們的組員，在這次組員里面我們大家積極認(rèn)真的配合，才能順利完成這個項目和課題。 圖 32 目標(biāo)位于機(jī)器人上部時的跟蹤過程曲線 、 圖 33 目標(biāo)位于機(jī)器人 下部時的跟蹤過程曲線 研究了 小型遙控探索機(jī)器人 的目標(biāo)跟蹤問題 ,在建立非完整約束作用下動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上 ,提出基于線性反饋控制的目標(biāo)跟蹤控制方法 ,設(shè)計了運(yùn)動學(xué)控制器并證明了閉環(huán)系統(tǒng)的指數(shù)漸進(jìn)穩(wěn)定性 ,最后 ,結(jié)果驗證了所提出的控制方法的可行性 。這種步態(tài)類似于輪滑溜冰中的外八字前進(jìn)步行，在這種步態(tài)下機(jī)器人后面的 2條腿作周期性運(yùn)動以產(chǎn)生驅(qū)動力， 2 條前腿不動僅作為支撐 (運(yùn)動原理見圖 31)。而下面的灰色的，在中間的是一個大型液壓泵，它可以吧這個雷達(dá)裝置托起來，在配合裝在這個雷達(dá)裝置四周的 4 個小泵，平穩(wěn)的把它托起來。去救助災(zāi)區(qū)人民。 （ 84） 圖 24 機(jī)器人越上障礙物 分析表明，機(jī)器人在自我運(yùn)作時候，跨越復(fù)雜障礙時候，爬坡時候容易發(fā)生左右履帶的移動速度不足，甚至發(fā)生傾斜，側(cè)翻所以給機(jī)器人裝有個攝像頭，用人員來操控還是比較穩(wěn)定的。 Fl 和 Fr 分別為左右履帶的法句力， e 為機(jī)器人重心的偏心距。 圖 19 履帶底盤 圖 20 主動輪和從動輪 履帶穩(wěn)定性分析 由于履帶是有電機(jī)帶動，所以容易出現(xiàn)履帶的移動速度不相等，是由于驅(qū)動左右履帶的電機(jī)在性能上的 誤差，使左右電機(jī)的轉(zhuǎn)速不完全相同，囚此盡管給電機(jī)兩邊輸入完全相同的指令，也會出現(xiàn)左右履帶不相同的速度，從而導(dǎo)致機(jī)器人木身就存在偏離的內(nèi)在囚素。輪胎和容易陷入泥濘的路面，但是履帶就不會陷入，由于它與地面的接觸面積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輪胎與地面的接觸面積，所以它就不會陷入泥濘的路面。履帶還有一個特殊功能，在過河時，采取潛渡，在河底行走；若是浮渡履帶可以象螺 旋槳一樣產(chǎn)生推進(jìn)力，驅(qū)使車輛前進(jìn)。 當(dāng)?shù)卣鸬臅r候，災(zāi)區(qū)交通肯定完全堵塞，光靠地面很難進(jìn)去的，也很難空投大型開拓設(shè)備，因為不知道里面的 具體情況，而我設(shè)計的機(jī)器人可以進(jìn)行空投，后面的軍綠色的是個降落傘，可以分開變成 4朵小傘，分別在通訊排障機(jī)器人的兩側(cè)有 4 個環(huán)，那個是掉降落傘用的。 在整個車身上我們安裝了兩個傳感器，一個安裝在車架下方，它是一個尋跡 傳感器，它是更具光的反射來進(jìn)行尋跡的，現(xiàn)在的馬路上都有一條白色的線，我們就可以更具反光程度不同，進(jìn)行識別前進(jìn)。 我們車的主題部分是一個升 降臺，（圖 16）平時不使用雷達(dá)的時候，人們可以利用它作為一個運(yùn)輸平臺，上面可以放一些醫(yī)療、食品、帳篷等一些急需物品，可以利用機(jī)器人把他們帶到災(zāi)區(qū)里面。 我們的通訊排障機(jī)器人是基于通訊，排障，電力照明，太陽能發(fā)電結(jié)合一體的機(jī)器人（圖 12）。 逆變器：在很多場合，都需要提供 220VAC、 110VAC 的交流電源。 他們之中，太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電 系統(tǒng)中價值最高的部分。 都不敢保證絕無通信盲區(qū)，我們的移動公司在中國因為起步較早，盲區(qū)少一些，現(xiàn)在也只敢說全中國百分之97 以上網(wǎng)絡(luò)覆蓋。要是有個太陽能發(fā)電設(shè)備進(jìn)入災(zāi)區(qū)，進(jìn)行發(fā)電和產(chǎn)電多好。 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。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(yùn)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。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。 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。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。 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。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。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(yùn)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。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。 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。 救災(zāi)機(jī)器人利 用自身的優(yōu)點(diǎn)，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。 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。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。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）。在模型的組建中，將運(yùn)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。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。 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?????????????????