基本信息
- 项目名称：
- 移动式自主避障救援机器人的实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 该移动式自主救援避障机器人的研究项目属于国家级大学生创新实验项目的内容。主要立足于当前中国煤矿，地震等灾害事故频繁发生，现场的情况又十分复杂，为了避免对人产生二次伤害，我们需要一种可以帮助人们前往救援现场的机器人。不难看出，机器人代替了人的作用，所以我们项目主要解决的问题就是如何如何实现机器人的自主避障，控制机器人进行运动，如何携带传感器装置检测现场信息，如何携带救援物品进行救援等。
- 详细介绍：
- 该移动式自主救援避障机器人的研究项目属于该三位同学承担的国家级大学生创新实验项目“移动式自主救援机器人实验研究”的内容。当前中国煤矿，地震等灾害事故频繁发生，现场的情况又十分复杂，为了避免对人产生二次伤害，我们急需一种可以帮助人前往救援现场探明现场情况并且可以展开一定救援的自主机器人。 移动机器人的整体结构设计采用分层结构，底层为机器人底盘结构，中层为机器人壳体，壳体内放置由驱动模块、控制模块、超声波传感器模块和电源模块集成的电路板，还有电池组和自卸装置，驱动部分由电机、电机连接件、芯轴、轮毂及轮胎组成，安装方便简单，用铝型材作为车架的材料，同时为了安装需要设计了ABS模具连接件。 机器人具有设计灵巧的机械结构，便于越过障碍物；通过超声波避障模块实现自主移动躲避障碍物；车体上携带有传感检测装置和自卸机构，并装有摄像头对井下情况做检测分析，对环境作出评估。希望有朝一日能让机器人作为救援队伍的先锋队，摸清灾害现场情况，协助我们展开救援工作。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 我国煤矿事故，地震事故等经常发生，而灾后现场环境恶劣复杂，救援工作迫在眉睫。我们进行移动式自主避障救援机器人实验研究就是为了给这些灾难事故后期的救援工作提供有效而比较安全的救援方式。我们的思路是让机器人作为我们救援队伍的先锋队，利用超声波避障和传感器系统，为我们摸清灾害现场的情况，并且起到安全监测与主动防护的功能。
科学性、先进性及独特之处
- 该机器人采用轮式结构，便于移动和绕过障碍物，也便于快速前进，对于复杂环境有较好的适应能力；该机器人采用超声波测距避障理论实现机器人的自主移动避障，有利于避开障碍物，顺利达到救援地点进行救援；其上设计有自卸机构，便于在救援过程中携带救援物品；该机器人采用了更适应复杂环境的底盘结构，携带有检测有毒气体，防爆罐等装置，能在复杂环境下良好工作，并对环境状况作出评判。
应用价值和现实意义
- 移动式自主避障救援机器人可以给煤矿、地震灾难事故后期的救援工作提供有效而比较安全的救援方式，让机器人为我们摸清现场情况，并具有安全监测与主动防护功能；其意义就在于我们能够利用机器人为我们服务，避免再一次的人员伤害，同时机器人很小巧，便于在各种狭小空间展开有效工作，取到延长人类手臂和眼睛的作用。
学术论文摘要
- 近年来，我国自然灾害频繁发生，煤矿事故，地震事故等时时扰乱人心，而灾后现场环境恶劣、条件复杂，灾害发生后的救援工作迫在眉睫。但是人们对于灾害现场的环境尚不了解，为了避免发生二次事故，亟待需要无人救援，笔者进行移动式自主避障救援机器人井上实验平台的研究是为了探究地震、煤矿等灾难事故后期救援工作有效并且比较安全的方式。 移动机器人的整体结构设计采用分层结构，底层为机器人底盘结构，中层为机器人壳体，壳体内放置由驱动模块、控制模块、超声波传感器模块和电源模块集成的电路板，还有电池组和自卸装置，驱动部分由电机、电机连接件、芯轴、轮毂及轮胎组成，安装方便简单，用铝型材作为车架的材料，同时为了安装需要设计了ABS模具连接件。 机器人具有设计灵巧的机械结构，便于越过障碍物；通过超声波避障模块实现自主移动躲避障碍物；车体上携带有传感检测装置和自卸机构，并装有摄像头对井下情况做检测分析，对环境作出评估。希望有朝一日能让机器人作为救援队伍的先锋队，摸清灾害现场情况，协助我们展开救援工作。
获奖情况
- 此作品为该三位同学承担的国家级大学生创新实验计划项目“移动式自主救援机器人实验研究”内容。
鉴定结果
- 该项目上报注册编号为101141316，以上情况属实。
参考文献
- 超声波避障技术，传感器技术，无线遥控技术，单片机技术 【1】 龚振邦.机器人机械设计[M]. 北京：电子工业出版社，1995：120-130 【2】 周立功，杨波，海文. CAN总线原理与应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2007：50-60. 【3】 王忠民，刘军，窦智.矿难救援机器人的研究应用现状与开发
同类课题研究水平概述
- 国外矿山救援机器人研究起步较早，且技术日益成熟，美国，日本，澳大利亚等发达国家已经有多家研究机构和高校实验室研发了不同用途的矿井救援机器人，并实际应用于911事件等的救援活动中，取得了一定的成效。如日本大阪大学研制的蛇形机器人，可以在高低不平的模拟废墟上前进，可以携带小型监视器，身体装有传感器，可以在废墟中寻找生命。美国卡内基梅隆大学机器人研究中心开发了两款全自主矿井探测机器人，主要用于探测井下环境，精确绘制井下立体地图。 国内矿井救灾机器人的研究刚刚起步不久，研究的速度较快，2002年沈阳自动化研究所便研制了一种蛇形机器人，由16个单自由度关节模块和蛇头蛇尾组成，在监控系统的无线遥控下可实现前进、后退、侧移翻滚等动作，并可以根据微型摄像头记录现场信息，但在实际环境下的应用效果并不是很理想。 矿难救援机器人代表了当前国内外在该领域的研究现状和发展水平，但他们离实际应用还有较大距离，机器人不能拥有较大的控制活动范围，携带的传感器数量和灵敏度不足，一般还需要搜救人员带下矿井，使用方式极为有限。而一些发达国家如美国井下巷道作业条件相当优越，已经有一些机器人可以完全自主的进行工作；而中国的大多数煤矿的井下条件比较恶劣，相关的技术条件也不够成熟，这就对机器人的实际救援活动提出了更高的要求。救灾机器人的移动机构，探测技术，通信系统和控制方式，能源供给和装备始终是矿山机器人设计需要重点解决的技术问题。
