基本信息
- 项目名称：
- 基于多平台的救援机器人
- 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A类
- 简介：
- 本项目采用多平台组合设计，在较为陡峭，前进障碍多的环境中，可以采用履带式平台执行任务。在较为狭窄境中可以采用蛇形机器人平台。将类蛇形机器人装载在履带式式机器人平台之上。无论在稳定性，环境适应性，平台多功能性上都具有很大的优势。同时，在类蛇形机器人上安装具有可探测周围环境功能的激光雷达和能够记录轨迹的导航仪。这样，机器人在陌生地形就具备了实时建图的功能，这些都对救援工作有着重要的意义和实用价值。
- 详细介绍：
- 由于救灾环境的不定性和复杂性。所以要求救援机器人可以在结构上具备很好的灵活性，机动性，动力性。所以在结构设计过程中，采用不同平台结合式的设计思路。 采用多平台组合设计，可以适应不同的任务环境。在较为陡峭，前进障碍多的环境中，可以采用履带式平台执行任务。在较为狭窄，例如洞状境中可以采用蛇形机器人平台。将类蛇形机器人装载在履带式式机器人平台之上（亦可根据实时工作环境，装载不同的节数）。无论在稳定性，环境适应性，平台多功能性上都具有很大的优势。操作者可通过操控台上的设备根据两台机器人上的摄像头观察到的周围环境进行控制，同时，在类蛇形机器人上安装具有可探测周围环境功能的激光雷达和能够记录轨迹的导航仪。这样，机器人在陌生地形就具备了实时建图的功能，这些都对救援工作有着重要的意义和实用价值。 履带式机器人利用了弹簧进行履带预紧。布置简单、稳定，利用了经典的几何布置关系，能够保证履带张紧，结构合理。能够精确地计算出履带的几何轨迹形状变化，极限值，科学性强。在实际应用中，可以根据所需要求快速准确的计算出相应的实际尺寸，具有非常高的应用价值。并结合轮腿式结构进行辅助，对其分别驱动，加强了对地形适应能力。平台空间限制小，可以根据实时需要添加不同的应用载体（如机械手，摄像头，云梯，传感器等），实用性好。 蛇形机器人采用履带式与蛇形结合的移动机构结合的结构设计，机器人的本体有五个外形结构相同的独立关节构成，每个关节拥有独立的驱动部件，控制部件，增加了机器人的环境适应能力；每个独立关节采用长方体构型，并且除两个底面外其余四个面均布置有独立驱动的履带，使机器人不论那个面接触地面都可以正常行走。关节之间采用十字轴连接，使机器人具有三维运动能力。
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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
- 复杂危险的灾害现场给救援人员及幸存者带来了巨大的安全威胁，也会阻碍救援工作快速有效地进行。使用救援机器人进行辅助搜救是解决这一难题的有效手段。因为搜救机器人所针对的是完成在异常危险和复杂的灾难环境下的任务，研制与开发用于搜寻和营救的灾难救援机器人，将有自主智能的机器人应用于灾难环境中搜寻和救援，是机器人学中的一个新兴的富有挑战性的领域。 灾难环境具有不确定、不可预知的特点，采用多平台搜救机器人系统具有一定的技术优越性，具有更强的自主性、灵活性、可靠性和实用性，多平台搜救机器人系统对灾害现场具有更强的适应性，本作品采用履带式和类蛇形机器人的组合形式，履带式机器人具有较强的越障能力，但是体积较大，当障碍物空间较小时，系统放下蛇形机器人对履带式机器人难以进入的区域进行搜索，并能在地图上标注幸存者的位置，为救援工作提供重要信息。
科学性、先进性
- 1.采用多平台组合设计，可以适应不同的任务环境。在较为陡峭，前进障碍多的环境中，可以采用履带式平台执行任务。在较为狭窄，例如洞状境中可以采用蛇形机器人平台。将蛇形机器人装载在履带式式机器人平台之上（亦可根据实时工作环境，装载不同的节数）。 2.履带式机器人利用了弹簧进行履带预紧。能够精确地计算出履带的几何轨迹形状变化，极限值，科学性强。并结合轮腿式结构进行辅助，对其分别驱动，加强了对地形适应能力。平台空间限制小，可以根据实时需要添加不同的应用载体（如机械手，摄像头，云梯，传感器等），实用性好； 3.蛇形机器人采用履带式与蛇形结合的移动机构结合的结构设计，机器人由若干独立关节构成，每个关节拥有独立的驱动部件，控制部件，增加了机器人的环境适应能力；每个独立关节采用长方体构型，并且除两个底面外其余四个面均布置有独立驱动的履带，使机器人不论那个面接触地面都可以正常行走。关节之间采用十字轴连接，使机器人具有三维运动能力。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月，xxx大学“五四杯”科技竞赛一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品
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
- 灾难救援机器人可以代替和协助救助人员执行相关作业。不仅能够用于城市救援、消防、公安、采矿和环保等领域，同时在国防、军事和星球探测等方面也有着良好的应用背景。此类机器人具备了优秀的运动能力。添加不同的控制，传感等应用载体就可以实现相应的执行现场任务的技术应用需求。可以根据所需要求快速准确的计算出相应的实际尺寸，具备良好的实用性。不但能够在灾后现场搜救、城市消防、地质勘察检测、公安和环境保护等领域得到应用，同时在国防、反恐和星球探测等方面也具备良好的研究和应用发展前景。
同类课题研究水平概述
- 近十年来,尤其是“911”事件之后,美国、日本等西方发达国家在地震、火灾等救援机器人的研究方面做了大量的工作,研究出了各种可用于灾难现场救援的机器人。我国也以大学和研究院所为主体，研发了数种机型。国际RoboCup机器人竞赛也增加了救援比赛的专项RoboCup Rescue，为救援理论和技术提供仿真研究的试验平台。以牵引和运动方式的不同搜救机器人主要可分为以下几类: 1 履带式搜救机器人 履带式机器人是为了满足军事侦察、拆除危险物等作业的需要,在传统的轮式移动机器人的基础上发展起来的。目前国际上几家著名机器人公司拥有典型产品,他们最初主要是为了满足军事需要而开发的。我国的国防科大、西北工大等单位的救援机器人参加搜救机器人大赛的主力机型即是履带式搜救机器人 2 可变形(多态)搜救机器人 为了能进入狭小空间展开搜救工作,要求机器人的体积要尽可能小,但体积小了搜索视野就会受到限制,为了解决这一矛盾,近年来国外在传统牵引式搜救机器人平台基础上,研制出了形态可变的履带式多态搜救机器人。 3 仿生搜救机器人 虽然履带式可变形多态机器人可根据搜索空间的大小改变其形状和尺寸,但受驱动方式的限制,其体积不可能做得很小。为了满足对更狭小空间搜索的需要,人们根据生态学原理研制出了各种体积更小的仿生机器人,其中蛇形机器人就是其中很重要的一类。我国中国科学院沈阳自动化研究所,国防科技大学,北京航空航天大学等单位也都相继研制出了类似的蛇形机器人系统。 另外，还有蜘蛛型、飞行等类型搜救机器人，在此不再赘述。
