【正文】 前，各種機器人研制還處于各自為政的狀態(tài)，各個研究機構所采用的部件規(guī)格不一，要促進機器人的發(fā)展，必須像世紀年代的產業(yè)的發(fā)展一樣，采用標準化部件。由于各模塊功能單一、復雜性低、實現(xiàn)容易，通過增減模塊可以改變系統(tǒng)的功能，容易形成系列化產品。搞好機器人產品的系列化。機器人作為一個機電產品，要想真正實現(xiàn)產業(yè)化，必須實施軟硬件分離，并且將其軟、硬件模塊化、標準化，每一塊都可以作為一個產品，就像汽車的零部件。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡獻鵬。早期研制的排爆機器人大多是遙控式，移動平臺和機械手都是由操作員來進行操作和控制，如手推車排爆機器人。到了年代，一些移動機器人逐漸向自主型發(fā)展，即依靠自身的智能自主導航、躲避障礙物，獨立完成各種排爆任務。全自主排爆機器人近期還難以實現(xiàn)，能做到的是自主加遙控的半自主方式。只有計算機視覺技術解決了復雜環(huán)境處理問題，全自主危險操作機器人才有可能實現(xiàn)。通訊系統(tǒng)網絡化通訊系統(tǒng)是排爆機器人控制系統(tǒng)的關鍵模塊之一。等的遙操作機器人項目中，用戶可以通過互聯(lián)網用瀏覽器控制一臺移動機器人在迷宮中運行；和集成本地智能化自主導航遠程通訊開發(fā)出的移動機器人，用戶可通過互聯(lián)網對其進行遠程導航控制。輒嶧陽檉籪癤網儂號澩蠐鑭。最早的專利申請出現(xiàn)在年，直到年后，專利申請數(shù)量才開始出現(xiàn)大幅度增長，主要原因是中國在年制定《專利法》后，工業(yè)機器人領域主要競爭對手十分注重中國市場，紛紛在中國進行專利布局。經過多年的發(fā)展，我國在工業(yè)機器人自主創(chuàng)新方面取得了明顯成績，所擁有的知識產權數(shù)量和質量增長很快，但與發(fā)達國家相比，仍然存在很大差距。 市場需求情況除了恐怖分子安放的炸彈外，在世界上許多戰(zhàn)亂國家中，到處都散布著未爆炸的各種彈藥。在伊科邊境一萬多平方公里的地區(qū)內，有個國家制造的萬顆地雷，萬發(fā)炮彈，以及多國部隊投下的布雷彈及子母彈的萬顆子彈，其中至少有沒有爆炸。因此，排爆機器人的需求量是很大的。當然，排爆機器人不僅僅用于軍事，還可以用于排除爆炸、監(jiān)視犯罪和其他一些功能。排爆機器人不僅可以排除炸彈，利用它的偵察傳感器還可監(jiān)視犯罪分子的活動。由此可見，排爆機器人未來必將廣泛的應用于民用市場，市場前景廣闊。三、項目主要研究內容 技術領域、工藝范疇 本項目涉及的高新技術領域為：八、先進制造與自動化 （四）先進制造工藝與裝備 . 機器人。智能排爆機器人的移動機構作為機器的載體，必須具備一定的移動速度，良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運動精度，全地形適應能力，一定的爬坡和越障能力，同時要保持低能耗的特點。、導航、定位和路徑規(guī)劃技術研發(fā)。鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫搖飭。研究基于多傳感器信息融合技術的環(huán)境識別和建模方法，利用多傳感器融合信息技術發(fā)展排爆機器人智能運動控制技術。、多重作業(yè)結合技術研發(fā)。 研究內容本項目擬采用的技術方案如下：智能排爆機器人主要由機器人本體、控制及無線通信模塊、機械臂等組成。本項目智能排爆機器人主要研究內容包括移動機構設計；導航、定位和路徑規(guī)劃技術研發(fā)；通訊系統(tǒng)和控制技術研發(fā)和多重作業(yè)結合技術研發(fā)四個方面。 、移動機構設計研發(fā)移動機構的設計主要包括移動平臺的設計、越障分析、運動軌跡的分析及參數(shù)的設計。在現(xiàn)有主要運動形式中結構主要有輪式、腿足式、履帶式這三種。應用環(huán)境輪式腿式履帶式室內環(huán)境優(yōu)秀。普通混凝土地面優(yōu)秀盡管泡沫輪胎很容易沾上泥土和灰塵，影響抓地力優(yōu)秀較好和良好之間從轉向性能考慮，履帶不太適合使用較硬或過于強韌的材料普通瀝青地面較好但是如果輪子的半徑較小的話，輪子表面必須非常光滑良好優(yōu)秀表 排爆機器人移動平臺運動形式對上述輪式、腿式、履帶式三種結構各自特點的分析和比較，最終結論可以概括為：就越障能力而言，結構是最佳的選擇。為了進一步提高排爆機器人自身的越障能力，本項目在輪式移動結構的基礎上，提出一種新型的組合式移動結構。移動平臺結構模型如下圖所示：慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼馴鴇。諺辭調擔鈧諂動禪瀉類謹覡。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈癱懇。如下圖所示：熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫圓鍰。在摩擦力足夠的情況下，電機的性能決定了機器人沿斜面行駛過程中的加速度和速度特性。）階梯越障輪履式排爆機器人的特殊履帶外齒形狀保證人階梯越障的良好性能，同時還配備激光測距、攝像頭、雷達等各類傳感器，當機器人感知靠近較高的障礙時，能降低速度，提升扭矩來完成越障工作。圖 移動平臺越障示意圖移動平臺的運動學建模排爆機器人的移動平臺需要在各種復雜環(huán)境下工作，除了自身配備多種傳感器，感知周圍的環(huán)境以外，還需要能夠按照指定路徑來控制，并且在運行中遇到沒必要或者不能夠穿越的障礙時，該平臺可以自行避讓。穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧漲負。履帶與地面特征之間相互作用的關系，在每一時刻都不同。履帶式移動機器人在行進過程中難免出現(xiàn)側滑、平滑等現(xiàn)象，特別是在松軟和凹凸不平的路面，此現(xiàn)象尤為嚴重。排爆機器人可以依靠。（）移動平臺參數(shù)設計）移動平臺自重：不大于；移動平臺載重：不小于；）公路最高直行速度：；斜坡最高直線速度：；）續(xù)航時間：；）爬坡能力：不小于176。、導航、定位和路徑規(guī)劃技術研發(fā)排爆機器人導航的成功需要導航的四個模塊的成功：感知、定位、認知和運動控制。感知和定位是整個導航系統(tǒng)的基礎。排爆機器人定位可以分為絕對定位和相對定位兩種，只需選取相對其運行環(huán)境的絕對定位信息即可。圖 排爆機器人定位示意圖為了克服單一傳感器定位的不足，并提高定位精度，排爆機器人常配置多種傳感器，常見的傳感器包括里程、慣性、視覺、超聲和紅外等傳感器。通過信息融合的方法，充分利用不同傳感器的信息，改善定位精度。）導航、定位系統(tǒng)設計① 根據(jù)運行環(huán)境和安全性的要求，選定傳感器，傳感器是機器人導航關鍵技術，決定了導航系統(tǒng)的精確性和穩(wěn)定性。② 根據(jù)系統(tǒng)的傳感器，設計傳感器管理系統(tǒng)。只有有效地管理和調度各種傳感器，多種傳感器的優(yōu)勢才能發(fā)揮出來，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。③ 依據(jù)選定的硬件系統(tǒng)，設計融合單元和融合結構，構成一個完整的融合算法。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧恒蟬。）硬件系統(tǒng)設計所需要的硬件支持有：陀螺儀和加速度組合慣性導航系統(tǒng)，如下圖所示：驍顧燁鶚巰瀆蕪領鱺賻驃弒。圖 聯(lián)合卡爾曼濾波算法結構）導航、定位軟件控制系統(tǒng)本項目中以及與上位機之間的通信。圖 軟件控制系統(tǒng)工作流程（）路徑規(guī)劃技術研究路徑規(guī)劃是排形狀和位置等信息必須通過傳感器獲取。本項目路徑規(guī)劃主要的相對關系，判斷行進方向，以達到路徑規(guī)劃目的。通訊系統(tǒng)和控制技術要保證操作定性，又能提高機器人的可操作性能，下位機聯(lián)動等高級功能?？刂葡到y(tǒng)硬件）主、副控制器的選擇和性能對于主控制控制器。根據(jù)排爆機塊接口框圖：圖 與無線數(shù)傳模塊接口框圖與無線選用。雖然無線線電管制要求。 ）總體控制結構方框圖整個控制系統(tǒng)分系統(tǒng)和操縱臺控制系統(tǒng)。圖 控制系統(tǒng)結構圖圖為車體控制的執(zhí)行任務。圖 操縱臺控制系統(tǒng)框圖（）控制系統(tǒng)軟件為了滿足控機器人的本體動作的基本功能。通過無線通訊模塊把操作面板的指令發(fā)送到車體控制臺，然后則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧華縉。、多重作業(yè)結合技術研發(fā)由于工作應的末端工具。）腰部設計直流伺服電機圖 機械臂腰部設計結構圖大、小臂結構設計由直流伺服電圖 關節(jié)臂結構設計）腕部結構設計直流伺服電機安置于小臂腔體圖 腕部結構設計（）機器人作業(yè)技術一般排爆工程短的時間完成。 技術創(chuàng)新點 本項目主要有如下技術創(chuàng)新點：（）本項目設計的智能排爆機器人的移動機構具備一定的移動速度，良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和高運動精度，全地形適應能力，一定的爬坡和越障能力。（）工作人員可以控制機器人完成反恐偵查、搜索、破拆、抓取、排爆及可視化通訊等功能，實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境進行多維度、立體化監(jiān)測。（）智能排爆機器人的應用可以明顯降低事故發(fā)生率。相比于人工作業(yè)，不論是在實際操作上還是心理狀態(tài)方面都會更占優(yōu)勢，從而降低事故發(fā)生率。（）本項目技術應用的智能排爆機器人，智能化水平高，可代替人工完成反恐防爆危險作業(yè)，同時可適用于不定時有突發(fā)事件的恐怖現(xiàn)場，隨時會引發(fā)爆炸的火災現(xiàn)場，有易燃、易爆或劇毒氣體的現(xiàn)場，從而最大程度上保證了人員安全和財產免受損