【正文】 智能救援機(jī)器人全部能量來源于位于機(jī)器人底部的電池，經(jīng)過傳統(tǒng)的 78L05 穩(wěn)壓電路給其單片機(jī)及外圍 傳感器供電，其電路如上圖所示?；剞D(zhuǎn)臺上裝 有一個 CCD 攝像頭和 2 個探照燈，可以用于夜間照明以及拍攝機(jī)器人的工作環(huán)境。下圖為云臺結(jié)構(gòu)示意圖，傳動系統(tǒng)主要由云臺底座、回轉(zhuǎn)臺、支撐架組成。 給主動曲柄提供足夠的保持力矩， 這樣即使 在主體內(nèi)部電機(jī)掉電的情況下，主動曲柄 仍能 保持原姿態(tài)而不會出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 機(jī)器人履帶變形裝置傳動系統(tǒng)的特點(diǎn) ： (l)采用模塊化設(shè)計(jì)的原則，將整個履帶變形裝置的傳動系統(tǒng)與機(jī)器人機(jī)架相分離，而且 履帶張緊調(diào)節(jié)裝置也進(jìn)行了模 塊化設(shè)計(jì)，使履帶變形裝置的裝配和拆卸變得簡單。機(jī)器人履帶變形裝置傳動順序?yàn)?:驅(qū)動電機(jī)一減速器 —— 聯(lián)軸器一前輪轉(zhuǎn)軸 —— 主動曲柄一連桿 —— 從動曲柄一履帶 [6]。 圖 13 主傳動系統(tǒng)圖 采用的聯(lián)軸器是一種剪切銷安全聯(lián)軸器，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩超過機(jī)器人轉(zhuǎn)軸所允許的極限轉(zhuǎn)矩時，聯(lián)軸器將發(fā)生折斷，從而使聯(lián)軸器自動停止工作，以保護(hù)機(jī)器人的重要零件 (如主驅(qū)動輪、傳動軸、曲柄等 )不致?lián)p壞。 (3)機(jī)器人主驅(qū)動輪與后輪轉(zhuǎn)軸通過花鍵聯(lián)接。如圖 13所示，整個傳動鏈包括了機(jī)架、電機(jī)、減速器、編碼器、軸承、后輪轉(zhuǎn)軸、主驅(qū)動輪等主要零部件，這些零部件的連接方式如下 : (l)編碼器、電機(jī)、減速器安裝完成后通過減速器固定在機(jī)架上，減速器與機(jī)架聯(lián)結(jié)處安裝有墊片，在裝配時可通過調(diào)節(jié)墊片的厚度來調(diào)整減速器輸 出軸與后輪轉(zhuǎn)軸的同心度。機(jī)器人主驅(qū)動輪傳動順序?yàn)?:驅(qū)動電機(jī) —— 減速器 —— 聯(lián)軸器 —— 后輪轉(zhuǎn)軸 —— 主驅(qū)動輪 —— 履帶嚙合傳動。 機(jī)器人的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)器人傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括了主驅(qū)動輪傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)、履帶變形裝置傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)、云臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等內(nèi)容 。 圖 11 翻轉(zhuǎn)示意圖 機(jī)器人在松軟或者地面起伏較大的地形條件下慢速行駛時，可以采用自適應(yīng)路面方式 行進(jìn)，此時機(jī)器人主體后部中輪放下與地面接觸，離合器松開，機(jī)器人左右兩側(cè)翼板繞主體 自由轉(zhuǎn)動，整個機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了一輪、兩履混合移動方式，優(yōu)點(diǎn)在于能夠使機(jī)器人三段自 適應(yīng)路面 ， 一方面能減緩?fù)綆Ы拥乇葔?，另一方面提高機(jī)器人運(yùn)動性能（如下圖 12 所示） 。 機(jī)器人在野外未知環(huán)境下執(zhí)勤，可能在翻越障礙、上下臺階、突遇溝壑的情況下發(fā)生 車體傾覆，車體傾覆后的機(jī)器人極有可能失去運(yùn)動能力不能完成作業(yè)任務(wù)，此時機(jī)器人需 要具有車身自動復(fù)位功能。而利用四桿機(jī)構(gòu)的變形，機(jī)器人除了可以翻越各種基本的障礙，還能通過一些階梯型障礙。 圖 d： AB 側(cè)的履帶壓在障礙物邊沿后，主動曲柄 AB 延續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)，迫使機(jī)架 AD 繞后軸旋轉(zhuǎn) ，直至四根連桿再次處于同一直線。當(dāng)主動曲柄 AB 旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)角度即可停止旋轉(zhuǎn)。一般突起型障礙 是一種較為常見的路障，機(jī)器人翻越此類障礙物的原理如下圖 9 所示，過程分析 如下： 圖 9 翻越障礙示意圖 圖 a：在正常的平坦地形下，組成履帶變形機(jī)構(gòu)的四根連桿處于水平位置，機(jī)器人保持八輪著地狀態(tài)，直至前方出現(xiàn)障礙物。 (4)彎身態(tài) 彎身態(tài)是機(jī)器人結(jié)構(gòu)變形姿態(tài) (如圖 (d)所示 )，可以 實(shí)現(xiàn)三輪車輛的運(yùn)動方式，此時兩個履帶輪作為機(jī)器人的前驅(qū)動輪，后 輪作為支撐輪 。 (3)雙翼展開態(tài) 雙翼展開態(tài)也是機(jī)器人的一種行進(jìn)姿態(tài) (如圖 (c)所示 )，能增加機(jī)器 人 x方向的長度尺寸使機(jī)器人在跨溝時更具有優(yōu)勢 。 機(jī)器人兩側(cè)運(yùn)動單元中的履帶等速運(yùn)動 可 實(shí)現(xiàn)直線行走功能 ， 反向或不等速運(yùn)動 可 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人滑差轉(zhuǎn)向。 機(jī)器人運(yùn)動分析 機(jī)器人在主動適應(yīng)環(huán)境時具備多種運(yùn)動功能和形體變化功能，根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動特點(diǎn)和 形體變化特點(diǎn)總結(jié)出以下 4種典型運(yùn)動姿態(tài) (如圖 8所示 )。其中， BC 連桿長為 /BC/=L1，連桿架AB 和 CD 長為 /AB/=/CD/=L2,四個履帶輪半徑均為 R?？梢悦黠@看出 :如 果再此機(jī)構(gòu)上搭建工作平臺，其最大特點(diǎn)就是工作平臺運(yùn)動平穩(wěn)可靠，而且運(yùn)動范圍很廣，這就決定了機(jī)器人的越障性能。平行四邊形機(jī)構(gòu)有 兩 個顯著特性：一是兩曲柄以相同速度同向轉(zhuǎn)動；二是連桿作平動。平行四邊形的工作原理如下圖 6 所示，在此機(jī)構(gòu)中機(jī)架平行四邊形的工作原理如下圖所示。這樣 既使機(jī)器人具備了良好的機(jī)動性能和環(huán)境適應(yīng)能力，又加強(qiáng)了機(jī)器人越障、爬坡性能和對機(jī)器人的使用要求 [3]。考慮到機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)成本等因素， 本文 設(shè)計(jì)了一種新型的基于四桿機(jī)構(gòu)的履帶式移動結(jié)構(gòu)（圖 5） 。履帶式的機(jī)器人撐地面積大、 摩擦大能更好的翻越障礙，所以現(xiàn)在是主流。在目前的救援工作中，往往釋放許多的機(jī)器人，以擴(kuò)大搜索范圍，提高工作效率，并且多個機(jī)器人協(xié)同合作，可以提高信息的可靠性和準(zhǔn)確性。 例如 FosterMiller 公司的系統(tǒng)（圖 1）、Tolon 系統(tǒng)（圖 2）以及 Inuktun 公司的 Vgtv 系統(tǒng)（圖 圖 4），如下圖所示： 圖 1FosterMiller 公司的系統(tǒng) 圖 2 Tolon 系統(tǒng) 日本的 Hirose 教授首先提出蛇形機(jī)器人運(yùn)動系統(tǒng)，并研制出了第一個蛇形機(jī)器人（如圖 3顯示）圖 4為蛛型機(jī)器人“星標(biāo)”。 國內(nèi)外的發(fā)展趨勢和研究現(xiàn)狀 1995 年日本神戶 大阪地震及其后發(fā)生在美國俄克拉荷馬州的阿爾弗德聯(lián)邦大樓爆炸案，揭開了救援機(jī)器人技術(shù)研究的序幕。 其次，機(jī)器人的視頻探測器 (CCD 攝像頭 )具有信息直觀、能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助控制等特點(diǎn)，可以將現(xiàn)場環(huán)境的圖像返回到救災(zāi)中心，為進(jìn) 一步控制機(jī)器人的運(yùn)動方向，制定下 一步救災(zāi)的方案提供決策依據(jù)。 (2)機(jī)器人的探測技術(shù)發(fā)展迅速，能迅速找到井下遇險(xiǎn)礦工的位置。 救災(zāi)機(jī)器人利用自身的優(yōu)點(diǎn)，能迅速找到井下遇險(xiǎn)礦工的位置，降低事故危害性，對提高救災(zāi)效率具有重大意義，具體表現(xiàn)為 : (1)機(jī)器人具有靈活 性好、機(jī)動性強(qiáng)的特點(diǎn)，有較好的爬坡和越障能力，能適應(yīng)現(xiàn)場各種各樣的地理環(huán)境。 這種方式危險(xiǎn)性大，傷亡人數(shù)多，救災(zāi)周期長，往往效率低。因此開發(fā)具有智能的救援機(jī)器人是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。 針對我國煤炭事故的不斷增多，且救援水平較低的現(xiàn)狀，研究適用于井下瓦斯、煤塵爆炸等重大事故后，能夠代替人及時進(jìn)入事故