救援機器人的機械手和避障系統(tǒng)研究與實驗.pdf

1、災難搜救機器人是在煤礦、地震等災難發(fā)生后及時進入災難現(xiàn)場、搜救幸存者的一種多功能、自動化設備。本項目所做的災難搜救機器人的主要功能為：能夠在廢墟縫隙中爬行和智能避障，搜尋幸存者，發(fā)現(xiàn)幸存者之后，機械手可以將幸存者運出災難現(xiàn)場，同時將數(shù)據(jù)傳送回救援中心，將有助于指揮救援行動。在地震、火災、礦難等災難造成的建筑物坍塌的救援工作中，廢墟搜救機器人的研究具有深遠的意義。
　　本論文首先研究了搜救機器人機械手的方案選擇和設計過程，從軀干、手

2、臂和手掌三個方面論述，最終設計的機械手有五個自由度，關(guān)節(jié)連接簡單，它簡化了傳統(tǒng)的復雜傳動過程，當手掌抓取物體時，仿人手掌的使用，改進了傳統(tǒng)的傘齒輪嚙合夾物，并且可以實現(xiàn)無線控制。履帶底盤可以適應廢墟下的復雜地形，仿人手掌的結(jié)構(gòu)能抓取廢墟中各種形狀的物體。
　　第二部分研究了小型救援機器人機械手的硬件組成和軟件控制，控制部分分為機械手驅(qū)動關(guān)節(jié)的選擇、機器人底盤驅(qū)動和關(guān)節(jié)驅(qū)動的方案研究。本章提出了幾種方案，通過比較確定最終方案，設計了

3、機械手的控制部分，舵機組成的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動穩(wěn)定，操作人員難以進入廢墟，可以遠程控制機械手，軟件采用單片機控制技術(shù)，基本滿足小型救援機器人的控制系統(tǒng)設計要求。
　　最后研究了搜救機器人的觸覺避障系統(tǒng)，設計方案由力覺傳感器、重量變送器、數(shù)據(jù)采集卡和上位機組成，并針對不同的受力情況做了實驗，通過實驗數(shù)據(jù)驗證了采用力覺傳感器的觸覺避障系統(tǒng)能夠分辨障礙物的空間方位和接觸力的大小。封裝好的避障頭體積很小，能夠在廢墟縫隙中自由通行，基于觸覺的智能避障