救援机器人收纳系统控制的研究

发布时间：2017-08-28 00:47

  本文关键词：救援机器人收纳系统控制的研究

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【摘要】：近年来,自然、人为灾害频繁发生,各类灾害具有预知性低、破坏性大的特点,容易造成大规模人员伤亡。灾难发生后,一些不规则的破坏造成灾害环境错综复杂,另外还时常伴随着有毒液体的泄漏、余震、二次爆炸等潜在危险,这些因素时刻影响着伤员以及救护人员的生命安全。针对这一现象,军事医学科学院卫生装备研究所研制出一款旨在替代医护人员进入复杂危险的灾害现场,完成环境监测以及伤员无损伤搬运工作的救援机器人收纳系统。本文是对救援机器人收纳系统的原理样机进行研究,实现对收纳系统的自动化远程操作,使其能够进入灾害环境,采集环境信息,搜寻伤员,排除障碍,快速将伤员柔顺地从地面拾取进入车体,并转离灾害现场,争取有效的救援时间,避免对伤员造成二次伤害,降低医护人员发生意外事故的概率。本文采用理论分析、数学建模、软件仿真和样机试验相结合的方法进行研究。首先分析收纳系统的机械结构与工作原理,确定电控系统设计需要实现的功能特性；然后根据收纳系统不同的救援状态,在SolidWorks进行数据测量,并在ADAMS中建模仿真以及运动学分析,确定合适的救援方案；其次为了提高收纳系统工作的稳定性与可靠性,分析多电机同步控制策略,并在Matlab进行仿真,确定最优的控制方法,使得收纳系统能够柔顺地完成救援；选择合适的传感器,完成环境感知系统设计,进行硬件电路搭建；并根据救援机器人收纳系统的功能特性,在Visio Studio中设计人性化的人机交互界面,采用无线数据通信,实现对救援机器人远程监控。完成硬件平台搭建与软件程序编写之后,软硬件结合进行实验调试,主要包括传送带实验、电机同步实验以及人体舒适度调查。实验结果表明能够实现环境监测,且能够无损伤地完成伤员搬运,达到收纳系统的预期目标,验证了电控系统的可靠性。
【关键词】：救援机器人 收纳系统 控制 传感器 交互界面
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242;R129
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的目的与意义9-10
• 1.1.1 课题研究目的9
• 1.1.2 课题研究意义9-10
• 1.2 课题研究现状10-15
• 1.2.1 救援机器人救援方式的发展10-14
• 1.2.2 救援机器人控制系统的发展14-15
• 1.3 技术路线15-16
• 1.4 论文研究内容16-17
• 第二章 救援机器人收纳系统结构分析17-27
• 2.1 救援机器人收纳系统三段式转运机构17-21
• 2.2 救援机器人收纳系统附属清障机构21-22
• 2.3 救援机器人收纳系统工作原理22-23
• 2.4 救援机器人收纳系统的性能要求23-24
• 2.5 本章小结24-27
• 第三章 救援机器人收纳系统控制理论分析27-45
• 3.1 救援机器人收纳系统运动学分析27-30
• 3.1.1 收纳系统运动方程解算27-28
• 3.1.2 收纳系统自由度解算28-29
• 3.1.3 收纳系统运动重心规划29-30
• 3.2 救援机器人收纳系统动作规划30-37
• 3.2.1 收纳系统运动规划理论分析31-34
• 3.2.2 收纳系统运动规划仿真34-37
• 3.3 收纳系统控制策略的研究37-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 救援机器人收纳系统电控设计45-61
• 4.1 收纳装置电控系统的设计要求45
• 4.2 电控系统的总体设计框图45-46
• 4.3 无线通信模块46-48
• 4.4 运动控制模块48-49
• 4.5 数据采集模块49-56
• 4.5.1 视频图像采集50
• 4.5.2 温湿度传感器50-52
• 4.5.3 生命体征信息检测传感器52-53
• 4.5.4 有毒气体检测传感器53-54
• 4.5.5 测距传感器54-56
• 4.6 人机交互界面设计56-59
• 4.6.1 上位机界面的设计56-57
• 4.6.2 通信协议57-59
• 4.7 救援机器人收纳系统的软件设计59-60
• 4.8 本章小结60-61
• 第五章 实验分析61-71
• 5.1 软硬件调试实验62
• 5.2 传送带实验分析62-65
• 5.3 电机实验分析65-68
• 5.4 传感器数据采集实验68-69
• 5.5 人体舒适度实验69
• 5.6 本章总结69-71
• 第六章 全文总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71
• 6.2 后续展望71-73
• 参考文献73-77
• 研究生期间发表论文和科研情况说明77-79
• 附录79-97
• 致谢97

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2 ;神奇的机器人世界[J];机电新产品导报;2001年Z5期

3 宋树藩;采用机器人的有效自动化[J];世界制造技术与装备市场;2001年06期

4 ;创造出色的机器人[J];个人电脑;2003年04期

5 ;危险作业机器人——人类的好帮手——访国家863机器人技术主题专家组专家戴先中教授[J];机器人技术与应用;2003年03期

6 小才;;机器人时代[J];电脑爱好者;2006年13期

7 宋海宏;;机器人技术展望[J];山西煤炭管理干部学院学报;2006年04期

8 董炀斌;蒋静坪;何衍;;一种基于双令牌的多机器人协作策略研究[J];计算机工程;2007年12期

9 王国奎;刘彦波;;草方格铺设机器人综合、高效控制系统的设计[J];科技咨询导报;2007年20期

10 陈秀珍;潘拓;;21世纪初机器人技术的走向[J];中国设备工程;2007年11期

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1 杨朝虹;张海珠;;机器人技术的应用与发展[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年

2 王明辉;王楠;李斌;;面向灾难救援的机器人控制站系统设计[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年

3 郭戈;王燕;王伟;;一种多机器人协作方法[A];第二十届中国控制会议论文集（下）[C];2001年

4 崔世钢;邴志刚;彭商贤;王玉东;;基于远程脑概念的服务机器人开发平台的设计与研究[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年

5 杨莹;丁X;许侃;;国际机器人科学知识前沿演化的可视化分析[A];科学学理论与科学计量学探索——全国科学技术学暨科学学理论与学科建设2008年联合年会论文集[C];2008年

6 唐矫燕;赵群飞;黄杰;杨汝清;;基于两足步行椅机器人的人在环中的助残机器人控制系统[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

7 薛颂东;曾建潮;杜静;;具运动学特性约束的群机器人目标搜索[A];2009中国控制与决策会议论文集（2）[C];2009年

8 张国伟;李斌;龚海里;王聪;郑怀兵;;废墟洞穴搜救机器人控制软件设计与实现[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年

9 崔世钢;方景林;刘嘉q;彭商贤;邴志刚;;服务机器人开发中测控问题的研究[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年

10 吴国盛;李云霞;李骊;;一种基于极坐标系下的机器人动态避碰算法[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年

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1 冬冬;看看自动化机器人在包装业中能起多大作用[N];中国包装报;2005年

2 莽九晨　周之然;有感“机器人道德法”[N];人民日报;2007年

3 记者 陈琳;机器人总动员[N];第一财经日报;2010年

4 记者 孙亚斐;千余支队伍携机器人亮相金城[N];兰州日报;2011年

5 崔鑫;机器人也能和您一起下厨[N];北京科技报;2012年

6 特约记者 杨保国;中国科大“蓝鹰”称雄机器人世界杯[N];大众科技报;2007年

7 本报记者　 陈淑娟;机器人走近生活[N];计算机世界;2006年

8 虎虎;科学好玩（三）[N];四川科技报;2007年

9 孙潜彤;新松公司：在机器人研发领域显身手[N];经济日报;2008年

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