携带机械臂的履带救援机器人设计与仿真实验研究
发布时间：2022-01-11 22:48
生活中各种自然灾害、事故容易使人们的生命财产遭受严重损失。而救援机器人的出现能在一定程度上减小该损失。由于灾后现场的复杂性和不可预测性,大多数救援机器人在救援行动中只能完成某一类特定任务,灾害救援行动的快速性和全面性难以进一步提高。因此,研究一款适应能力强的多任务救援机器人显得尤为重要。本文基于城市灾害救援的背景,设计了一款携带机械臂的履带救援机器人,完成了复杂环境通过、机械臂操作、现场探测、自主导航以及伤员运输等五项任务,整体上满足了复杂救援行动的需求。首先,针对所拟定的救援行动中机器人需要完成的五项任务,设计了一款携带机械臂的履带救援机器人。该机器人包括双摆臂履带底盘、质心调整平台、具有柔性关节的四自由度机械臂、载人平台以及传感器系统。双摆臂履带底盘有较强的越障能力,通过将摆臂附着在障碍物上来帮助底盘攀爬障碍。质心调整平台通过平行四连杆机构前后移动来调整机器人整机质心位置,使机器人障碍通过能力进一步增强。安装在平台上的四自由度机械臂可执行清理障碍物、操作阀门、开关房门等工作。在机械臂的腕上设计了被动柔性关节,可增加机械臂操作的灵活性。载人平台使机器人具有运送伤员的能力。机器人携带普...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RATLER机器人在“9·11”事件后，世界各国都在加大对灾害救援机器人的研究力度
参与“9·11”
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文4执行不同任务时快速更换，和Urbot一同负责建筑内部侦察[12]。图1-2(f)所示为美国iRobot公司的采用双摆臂底盘的Packbot机器人，可根据障碍物的不同，灵活地调整底盘姿态，具有很强的地形适应能力[13]，可携带4个变焦照明相机，能够出色完成灾害现场探测任务[14]。2011年日本9.0级地震导致福岛核电站反应堆故障，事故发生后，Packbot被派往反应堆厂房内部拍摄现场环境并测量辐射剂量，避免了工作人员近距离接触辐射现常同样在福岛反应堆厂房执行探测任务的Quince机器人（如图1-3）来自日本千叶大学，它采用单独驱动的四摆臂履带底盘，轻巧的体型使其能够在复杂环境中灵活移动。Quince配备了红外相机和二氧化碳传感器，可完成灾后现场被困人员探测搜索任务。在反应堆厂房作业时，环境中的高剂量辐射对机器人的电气系统及信号传输系统都产生很强的干扰，使Quince无法在反应堆厂房内长时间工作，即使使用较为稳定的有缆通信也容易因信号中断而无法返回[15]。图1-3Quince机器人同时期地震救援过程中，RoboCue与“爬行者”两款机器人发挥了巨大作用。RoboCue（如图1-4）由菊池制作所研发，用于完成伤者运送任务。搭载两条机械臂，可以辨认伤员，并将他们转移到自己的担架上，机器人携带的氧气瓶可以让伤员吸氧。由日本横滨警察署研制的“爬行者”机器人（如图1-5），可将伤员转移至最大承载250lb的机器人内部舱体中，能检测伤员的生命体征，保证运输中伤员的安全[16]。图1-4RoboCue机器人图1-5“爬行者”机器人同样，中国各高校和研究所也针对灾害救援机器人开展大量的研发工作。中科院沈阳自动化研究所设计研制的狭隙搜索机器人与表面搜索机器人，如图1-6、
【参考文献】：
期刊论文
[1]救援机器人研究现状及其发展趋势[J]. 贾硕,张文昌,吴航,陈炜,张永梅. 医疗卫生装备. 2019(08)
[2]WiFi6与5G技术的性能对比与应用分析[J]. 郑磊. 科技创新导报. 2019(16)
[3]基于Recurdyn履带式海底行走机构不同工况性能分析[J]. 王锦红,林勇,李海林. 机械传动. 2017(05)
[4]危险环境下救援机器人技术发展现状与趋势[J]. 葛世荣,朱华. 煤炭科学技术. 2017(05)
[5]救援机器人技术综述[J]. 于振中,蔡楷倜,刘伟,郑为凑. 江南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[6]救援机器人的研究现状与发展趋势[J]. 郭月,赵新华,陈炜,侍才洪,邢凯,张西正. 医疗卫生装备. 2014(08)
[7]坐卧类家具设计的人体静态尺寸研究[J]. 马广韬,丁娟. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2012(01)
[8]四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力[J]. 李允旺,葛世荣,朱华,刘建. 机器人. 2010(02)
[9]黄金72小时[J]. 张红超. 空军总医院学报. 2008(03)
[10]排爆机器人的研究现状及其关键技术[J]. 范路桥,姚锡凡,祁亨年,杨武,蒋梁中. 机床与液压. 2008(06)
博士论文
[1]矿用救援机器人关键技术研究[D]. 刘建.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]面向人机交互的七自由度服务机械臂柔顺控制研究[D]. 汪超.南京邮电大学 2019
[2]纯电动履带式遥控绿篱机关键结构的设计与研究[D]. 宋星亮.长安大学 2019
[3]微型履带山地拖拉机性能分析与仿真[D]. 刘虹玉.西北农林科技大学 2014
[4]履带式多功能果园作业平台的设计与研究[D]. 孙振杰.河北农业大学 2012
[5]井下探测机器人控制系统研制及其运动性能分析[D]. 王争.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3583588
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RATLER机器人在“9·11”事件后，世界各国都在加大对灾害救援机器人的研究力度
参与“9·11”
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文4执行不同任务时快速更换，和Urbot一同负责建筑内部侦察[12]。图1-2(f)所示为美国iRobot公司的采用双摆臂底盘的Packbot机器人，可根据障碍物的不同，灵活地调整底盘姿态，具有很强的地形适应能力[13]，可携带4个变焦照明相机，能够出色完成灾害现场探测任务[14]。2011年日本9.0级地震导致福岛核电站反应堆故障，事故发生后，Packbot被派往反应堆厂房内部拍摄现场环境并测量辐射剂量，避免了工作人员近距离接触辐射现常同样在福岛反应堆厂房执行探测任务的Quince机器人（如图1-3）来自日本千叶大学，它采用单独驱动的四摆臂履带底盘，轻巧的体型使其能够在复杂环境中灵活移动。Quince配备了红外相机和二氧化碳传感器，可完成灾后现场被困人员探测搜索任务。在反应堆厂房作业时，环境中的高剂量辐射对机器人的电气系统及信号传输系统都产生很强的干扰，使Quince无法在反应堆厂房内长时间工作，即使使用较为稳定的有缆通信也容易因信号中断而无法返回[15]。图1-3Quince机器人同时期地震救援过程中，RoboCue与“爬行者”两款机器人发挥了巨大作用。RoboCue（如图1-4）由菊池制作所研发，用于完成伤者运送任务。搭载两条机械臂，可以辨认伤员，并将他们转移到自己的担架上，机器人携带的氧气瓶可以让伤员吸氧。由日本横滨警察署研制的“爬行者”机器人（如图1-5），可将伤员转移至最大承载250lb的机器人内部舱体中，能检测伤员的生命体征，保证运输中伤员的安全[16]。图1-4RoboCue机器人图1-5“爬行者”机器人同样，中国各高校和研究所也针对灾害救援机器人开展大量的研发工作。中科院沈阳自动化研究所设计研制的狭隙搜索机器人与表面搜索机器人，如图1-6、
【参考文献】：
期刊论文
[1]救援机器人研究现状及其发展趋势[J]. 贾硕,张文昌,吴航,陈炜,张永梅. 医疗卫生装备. 2019(08)
[2]WiFi6与5G技术的性能对比与应用分析[J]. 郑磊. 科技创新导报. 2019(16)
[3]基于Recurdyn履带式海底行走机构不同工况性能分析[J]. 王锦红,林勇,李海林. 机械传动. 2017(05)
[4]危险环境下救援机器人技术发展现状与趋势[J]. 葛世荣,朱华. 煤炭科学技术. 2017(05)
[5]救援机器人技术综述[J]. 于振中,蔡楷倜,刘伟,郑为凑. 江南大学学报(自然科学版). 2015(04)
[6]救援机器人的研究现状与发展趋势[J]. 郭月,赵新华,陈炜,侍才洪,邢凯,张西正. 医疗卫生装备. 2014(08)
[7]坐卧类家具设计的人体静态尺寸研究[J]. 马广韬,丁娟. 沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2012(01)
[8]四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力[J]. 李允旺,葛世荣,朱华,刘建. 机器人. 2010(02)
[9]黄金72小时[J]. 张红超. 空军总医院学报. 2008(03)
[10]排爆机器人的研究现状及其关键技术[J]. 范路桥,姚锡凡,祁亨年,杨武,蒋梁中. 机床与液压. 2008(06)
博士论文
[1]矿用救援机器人关键技术研究[D]. 刘建.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]面向人机交互的七自由度服务机械臂柔顺控制研究[D]. 汪超.南京邮电大学 2019
[2]纯电动履带式遥控绿篱机关键结构的设计与研究[D]. 宋星亮.长安大学 2019
[3]微型履带山地拖拉机性能分析与仿真[D]. 刘虹玉.西北农林科技大学 2014
[4]履带式多功能果园作业平台的设计与研究[D]. 孙振杰.河北农业大学 2012
[5]井下探测机器人控制系统研制及其运动性能分析[D]. 王争.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3583588
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