基本信息
- 项目名称：
- 越障探测机器人
- 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：
- 本机器人具有轮式的灵活移动、履带的强适应性、腿式的强越障能力等优势，由机器人机体、行驶机构、翻臂越障机构、控制系统及监控系统组成，可用于多种复杂环境，能够迅速进入灾难现场，进行侦察探测，将现场信息（影像、温度等）反馈回来，为后续工作提供可靠依据。
- 详细介绍：
- 越障探测机器人可以应用于多种复杂环境，能够迅速进入灾难现场，进行侦察探测，将现场信息（影像、温度等）反馈回来，为后续工作提供可靠依据。 车体：用于固定和安装其它部件。例如用于传感的视频摄像头、救援机械手、温度检测装置的等； 行驶机构：主要由2个驱动车轮及减速传动装置组成。2个电机通过协调控制越障机器人左右两侧的驱动车轮，采用差动方式实现转向运动，从而方便地实现水平地面上的各种运动； 转臂越障机构：主要由4个可以在竖直平面内360°旋转的机械转臂和4个工业用雨刷电机及配套的减速传动装置组成。每个转臂前端有1个小的辅助链轮，辅助轮和驱动车轮之间通过自制的链传动连接，这种传动链内侧起到传动作用，链传动的外侧通过耳爪上固定橡胶带起到履带的作用，在特殊的环境下辅助越障和行驶。在遇到障碍或者特殊情况下，通过控制转臂的旋转角度，可以使车体处于不同的状态，以配合行驶机构进行越障，从而提高机器人的越障能力； 传感监控设备及控制系统：传感监控部分主要由摄像头传感系统、音频反馈系统来完成。在获取环境信息以及机器人本身的姿态状况后，通过实时的无线数据反馈，在上位机（人）对机器人进行实时有效的控制，使其适应各种复杂的地形环境。系统的控制决策主要是由人来实现的。人通过对反馈回的视频、音频信息进行分析后操作上位机对机器人的动作进行控制。上位机与机器人之间采用nRF24L01模块通讯。 机体采用差动方式实现转向，实现了各方向的灵活运动；利用空心轴结构，使机器人轴系配合部位具有良好的密封性，可适用于浅水沼泽环境。同时，使用人工控制的方式，采用基于无线通讯模块、串口通讯模块及PC端软件界面的无线控制系统，任一台装有该软硬件的计算机即可实现远程控制，通用性强。可视化控制界面，简单易懂，操作方便。
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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
- 随着地震、火灾等灾难的频繁发生，在灾难面前，时间就是生命，为赢得可靠的救灾时间，我们需要借助各种各样的救灾工具。为适应复杂的灾难环境，机器人的研发更是救灾的一大利器。 穿越障碍物是探测机器人设计与应用中首要的考虑因素。据我们查证，目前主流的机器人越障方式有轮式越障、腿式越障、履带式越障等几种。为了使机器人具有较好的灵活性和适应性，我们制作的探测机器人在越障方式上采用复合方式越障。使用轮式移动方式，保证越障机器人的移动灵活机动；使用腿式结构，增强机器人的跨越障碍能力；使用履带式机构，提高机器人在沙土等松软路面的行驶能力。由于设计使用了空心轴结构，将油封、轴承、密封油相互结合，实现了机器人下半部分良好的密闭性，在防尘、防水方面达到了良好的效果。在控制方面采用非自主越障的方式，利用nRF24L01无线模块实现远程控制和信息采集功能，实现人机控制。越障探测机器人亦可以方便的搭载其他救援及监测设备，展现了良好的应用价值，为搜救工作的自动化提供了解决方案。
科学性、先进性
- 创新点及技术先进性： 1.采取轮式、腿式、履带式复合越障的方式，使用轮式移动方式，保证越障机器人的移动灵活机动；使用腿式结构，增强机器人的跨越障碍能力；使用履带式机构，提高机器人在松软路面、沼泽地等环境中的行驶能力； 2.机器人具有良好的密封性能，可以很好的处理防水的问题，适应浅水、沼泽环境； 3.采用的是非自主越障的方式，而是依靠无线传输模块实现的在线控制，依靠视频以及声频的实时传输准确控制机器人的精确行进，实现人机控制； 4.采用的无线通讯模块是工作在2.4Ghz的公共使用频段的nRF24L01，传输速率快、可靠性高、功耗低； 5.机器人可以方便的搭载其他救援及监测设备，实用性强。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 设计说明书 越障探测机器人演示
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
- 经济性分析： 1.本机器人采用的越障方式是远程控制越障，减少了传感器元件的投入以及错误判断的概率，以较小的造价实现了相同的功能，提高了可靠性； 2.机器人在车体基本材料上选择的是尼龙材料，相比金属材料，价格低，性价比高，而且对电机的要求也相对降低； 3.机器人的转臂电机选用的是雨刷电机，造价低，相比其他的进口步进电机价格方面节省了许多。
同类课题研究水平概述
- 近十年来，国内外研究出了各种用于灾难现场救援的机器人，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、履带式探测搜救机器人 目前国际上典型的产品有Foster-Miller公司的SOLEM机器人、Inuktun公司的Minitrac机器人和SPAWAR的urbot机器人。他们主要是为了满足军事需要而开发的，体积普遍偏大，不太适合在倒塌的建筑物废墟中狭小空间内搜索幸存者。 2、可变性（多态）探测搜救机器人 近年来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。美国iRobot 公司生产的 PackBot 系列机器人， PackBot 机器人有一对鳍形前肢,这对鳍形前肢可以帮助在崎岖的地面上导航，也可以升高感知平台以便更好地观察。加拿大 Inuktun 公司 MicroVGTV 多态搜救机器人，他可以根据搜索通道的大小及搜寻范围的远近灵活地调整形状和尺寸。 3、仿生探测搜救机器人 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。美国加州大学伯克利分校研制的身高不足3cm的苍蝇搜救机器人。随着技术的不断成熟,相信蛇形、蝇形等仿生机器人会在灾难搜救工作中发挥越来越大的不可替代的特殊作用。
