救援机器人毕业设计.doc

姓名
李小宁
院系
机电工程学院
指导教师
冯向莉
专业
电气自动化技术
论文(设计)题目
基于单片机的营救机器人的设计与制作
一、选题目的和意义
在21世纪的今天,随着自然灾害、恐怖活动和各种突然事故发生的越来越多,在灾难救援中,救援人员用较短的时间在废墟中寻找幸存者的几率比较小,在这种紧急而危险的情况下,救援机器人可以为救援人员提供有效的帮助。因此,将具有自主智能的救援机器人用于危险而复杂的环境中搜索和营救幸存者是非常实用的。
随着经济的快速发展煤炭的消耗越来越大,而我国的煤炭事业大多数为矿工开采,所以存在的不安全因素很多,瓦斯煤尘和火灾等灾害事故频繁发生,灾害事故严重伤害矿工和造成重大经济损失。因此开发具有智能的救援机器人是非常具有现实意义的。目前,救灾方式只是根据事故的类型确定救灾的方案,一般救护人员无法进入危险区域,只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾,向井下通风,然后再搜救遇险矿工。 这种方式危险性大,伤亡人数多,救灾周期长,往往效率低。 随着科技的发展,机器人将被应用到煤矿救灾领域。
二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势
在救援机器人的研究方面,美国走在了世界前列,他具有独立的实验性无人作业,加上近年来灾难事故的不断增多,小型智能履带机器人的研究工作越来越受到现在人的高度重视。日本大阪大学研制出蛇形机器人,能在高低不平的模拟废墟上前进,其顶端带有1部小型监视器,身体部位安装传感器,可以在地震后的废墟里寻找幸存者。 当今美的地形环境、爬楼梯,它主要执行侦察、寻找幸存者、勘探化学品泄漏等任务。
而国内现在针对救援机器人的研究相对分散,主要集中在警用、民用的便携式履带机器人。虽然我国救援机器人的研究才刚刚起步但进展很快。例如清华大学精密系及其自动化实验室的微小型机器人可以很好的实现目标、视觉信息的分析处理。
三、课题设计方案[主要说明:研究(设计)的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。]
移动载体的任务是执行机器人的移动功能,采用关节型履带移动车可以更好的实现在危险环境下的救援工作。履带移动车比轮式有以下优点:
撑地面积大、接地比压小、滚动阻尼小、通过性比较好。
越野机动性能好,爬坡越沟等性能均优于轮式结构。
履带支撑面上有履齿不打滑,牵引附着性能好。
结构较复杂重量大,运动惯性大,减震功能差,零件易损坏。
移动机构作为救灾机器人的移动载体,必须具备以下特点:一定的移动速度和低能消耗;良好的姿态稳定性和高性能;能够适应各种各样的地理环境,有一定的爬坡和越障能力。 现有的救灾机器人移动机构主要有:无肢运动(以蛇形机器人为主) 、轮式、腿式、和履带式等。 蛇形机器人具有运动稳定性好、适应地形能力强和高的牵引力等特点,但多自由度的控制困难,运动速度低;轮式机器人具有结构简单、重量轻、轮式滚动摩擦阻力小和机械效率高等特点,但越过壕沟、台阶的能力差;腿式机器人具有适应地形能力强的特点,能越过大的壕沟和台阶,其缺点是速度慢;轮腿式机器人融合腿式机构的地形适应能力和轮式机构的高速高效性能,其缺点是结构相对复杂;履带式机器人地形适应能力强,动载荷小,设计紧凑,其缺点是重量大,能耗大。
目录
摘要及关键词 1
1 引言 1
1
国内外的发展趋势和研究现状 2
2 救援机器人的机械设计 3
3
5
9
3 救援机器人的控制系统设计 11
11
15
4 结论 17
参考文献: 19
谢辞 20
救援机器人的设计
摘要:本设计是一种可携带的履带式救援机器人,它集成了机械工程、电子技术、智能控制、计算机科学等多科领域先进研究成果,在救援中可用于环境勘探、破障、目标指示跟踪,可以为救援人员提供有效的信息以便做出最有效的措施。本论文的研究目的是设计机构新颖、具有独创性、可携带抗冲击的智能移动机器人。
关键词:可携带履带式机器人;虚拟仿真;复合移动
1 引言

煤炭工业是我国国民经济的基础产业,煤炭在我国能源发展格局中的基础地位是稳固的前景是广阔的建国。50多年来,煤炭作为我国的主要能源,在一次能源消费结构中占有大部分比例。随着我的不断提高,国家对能源的需求将有大幅度的增加[1]。
针对我较低的现状,研究适用于井下瓦斯、煤尘爆炸等重大事故后,能够代替人及时进入事故现场,监测井下环境状况、准确的判断井下作业人员的受困位置以及获取环境信息的煤矿救援机器人系统,实现煤炭矿灾后科学救援