基本信息
- 项目名称：
- 多功能救援机器人
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本多功能救援机器人主要适用于地震废墟中搜救伤员，战地救援，核工厂、危险化学工厂等有易燃、易爆或剧毒气体存在的现场发生意外时，搜救被困人员。
- 详细介绍：
- 多功能救援机器人由越障行进系统、救援系统、遥控控制系统、无线视频通话系统、电源系统五个部分组成。越障行进系统采用行星轮结构，当在平坦的路面上时，驱动轮系演变成定轴轮系，实现快速行驶；当碰到障碍物而停止转动时，驱动轮系就演变成行星轮系，实现翻越障碍的目的；其车体设计成两节可相对转动车厢，当翻越障碍时，可主动调节车体重心，增加机器人的稳定性，增强其越障能力；其驱动力由两只60W直流电机提供，采用六轮完全驱动，动力十足。救援系统包括机械托手救人和营养液输送两大功能。机械托手采用两节滑轨移动，可将地面上的被救助人员运送入机器人体内；营养液输送功能采用一根可自由转动的软管，可为被困人员输送营养液体。远程控制系统采用单片机控制，可实现远距离遥控。控制者可通过无线摄像头传回的图像观察机器人周围地形情况，搜寻被困人员，远程控制机器人行动。无线视频通话系统包括一个红外线无线摄像头和音频传输设备。通过无线摄像头将机器人周围的图像传回控制者电脑，实现远程控制；通过机器人上的音频传输设备与被困人员取得联系，了解其状况，进行科学的心理辅导。电源系统采用两块12V的铅酸蓄电池串联供电。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 救援机器人是为在灾难现场更好地实施救援工作而研制的。考虑到救灾现场较为恶劣的地理环境，救援机器人必须具备优良的越障、爬坡、定位功能完成移动、定位；在搜寻被困人员的过程中，要能进行全面的不分时间段的搜寻，并将搜寻画面传回远程控制台；营救伤员时，如有必要需为伤员输送营养液用以维持生命，通过机械手将伤员抬上担架，运送到安全地带。本救援机器人采用六轮全部驱动的星系轮越障机构和分体式两节车厢设计，使机器人具有超强的越障能力。营养液输送机构用一根可自由转动的刚性管道并配合车体的转动来定位营养液输送对象，另用一根柔性管道连接车载储液箱，由刚性管道控制方向，方便被救助者摄取。机械手营救功能巧妙的采用两节滑轨做为可自由伸缩的机械臂；采用两片合页连接机械手与机械臂，实现机械手的上收下放；采用螺母丝杆机构做传递动力，既增加了整个机械手在救人时的稳定性，也更容易操作。
科学性、先进性
- 一般救援机器人的越障机构采用履带式，此越障机构便于爬连续的台阶，但考虑到多功能救援机器人要面临多变复杂的路况，诸如草地之类松软路况、废墟之类坑洼路况时，履带式越障轮的性能不太理想，而且不能翻越高于其履带的障碍。行星越障轮系在平地时可以像普通轮子一样快速灵活前进，当遇到障碍物时，演变成行星轮系，翻越障碍，并且能轻松翻越高于其轮系高度的障碍物。再加上链传动之后，能做到全部轮系驱动，动力强劲，优于履带式机构。一般救援机器人抓取式机械手，可以将被救伤员抓取到救援机器人内，但机械手不仅此机构对定位要求较高而且力度难以控制：重了容易夹伤被救伤员，轻了又容易导致伤员在被救援时摔落在地，造成二次受伤。托手式机械手不必考虑抓取力度问题，只需将机械手放于被救伤员下面，即可将其救入机器人内，不会造成伤员二度受伤情况且对定位要求不高。
获奖情况及鉴定结果
- 于2010年5月在浙江省第七届大学生机械设计大赛中获本科组二等奖 于2010年5月在绍兴文理学院第五届机械设计大赛中获校一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 尚无
作品可展示的形式
- 模型现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- (1)六轮全部驱动的星系轮越障机构和分体式两节车厢设计，使机器人具有超强的越障能力。 (2)合理的输送机构设计，能够保证食物输送快速、准确。 (3)合理的机械手设计，能够保证被营救人员的安全。
同类课题研究水平概述
- 救援机器人硬件的发展逐渐形成了几种基本平台，如履带式平台、蜿蜒式平台、飞行类平台等。 履带式运动系统有双履带、4履带、6履带等多种形式。复合式履带可以调整爬坡角度和方向，因此具有很好的越野性能。履带式运动系统在碎石堆上可以快速前进，遇到小的坡度和凹凸地时也可以轻松翻越，在遇到不能通过的障碍时还可以在很狭小的范围内完成转弯等动作。目前，救援机器人广泛采用这种运动形式。与其他运动形式相比，履带式运动系统具有较快的速度和较大的转距。履带式运动系统技术较成熟，但也有重量大、摩擦阻力大等缺点。 蛇形机器人的结构基本是由一系列相同的关节组成，这些相同的单元通过万向轴连接起来，加上其头部的导引头来构成1个车厢式的系统。这种蛇形机器人有4种基本运动：直线运动、侧向运动、翻转运动和垂直运动。4种运动方式组合就可以完成前进、后退、侧向和翻越障碍物等运动。 蛇形机器人以其灵活、横截面积小、稳定、可以翻越障碍物以及可实现三维运动等特点在救援领域展现出了独特的优势，得到了世界范围内的广泛关注。我国的国防科技大学、上海交通大学、沈阳自动化所等研究机构也都对蛇形机器人进行了研究并取得了可喜的成果。目前国内外对蛇形机器人的研究主要集中在蜿蜒运动理论的研究和径迹规划等方面。 蜘蛛形机器人是模仿蜘蛛等多足昆虫的运动方式而研制的1种机器人。蜘蛛形机器人行动灵活，通过多足的配合可以完成向前、向后、横向以及纵向移动等。蜘蛛形机器人在遇到障碍物时可以通过跳跃的方式越过小型障碍物，因此与履带式机器人以及蛇形机器人相比，蜘蛛形机器人受地面障碍物的影响更小，可以在更复杂的救援行动中快速地执行搜救任务。一部分蜘蛛形救援机器人的脚上设计有吸盘，通过这些吸盘它们能够爬上墙壁，攀上一些坡度大的岩壁，在一些救援场合这样的垂直搜救能力具有重要的意义。此外，蜘蛛形机器人往往具有较好的抗破坏能力，当它们的某只脚或者多只脚损坏时，仍然能够通过剩余的脚完成搜索任务。 微型飞行机器人（MAV）在灾害环境中可以不受地面状况影响，灵活性高。在较高的角度上飞行机器人的“视野”更加广阔，因此可以扩大搜索面积，加快搜索速度。飞行机器人在搜救行动中更多地从事现场勘查和为搜救人员探路导航等工作。
