救援機(jī)器人的機(jī)械手和避障系統(tǒng)研究與實(shí)驗(yàn).pdf

1、災(zāi)難搜救機(jī)器人是在煤礦、地震等災(zāi)難發(fā)生后及時(shí)進(jìn)入災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)、搜救幸存者的一種多功能、自動(dòng)化設(shè)備。本項(xiàng)目所做的災(zāi)難搜救機(jī)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(jī)械手可以將幸存者運(yùn)出災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳送回救援中心，將有助于指揮救援行動(dòng)。在地震、火災(zāi)、礦難等災(zāi)難造成的建筑物坍塌的救援工作中，廢墟搜救機(jī)器人的研究具有深遠(yuǎn)的意義。
　　本論文首先研究了搜救機(jī)器人機(jī)械手的方案選擇和設(shè)計(jì)過(guò)程，從軀干、手

2、臂和手掌三個(gè)方面論述，最終設(shè)計(jì)的機(jī)械手有五個(gè)自由度，關(guān)節(jié)連接簡(jiǎn)單，它簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的復(fù)雜傳動(dòng)過(guò)程，當(dāng)手掌抓取物體時(shí)，仿人手掌的使用，改進(jìn)了傳統(tǒng)的傘齒輪嚙合夾物，并且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制。履帶底盤(pán)可以適應(yīng)廢墟下的復(fù)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(jī)器人機(jī)械手的硬件組成和軟件控制，控制部分分為機(jī)械手驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的選擇、機(jī)器人底盤(pán)驅(qū)動(dòng)和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的方案研究。本章提出了幾種方案，通過(guò)比較確定最終方案，設(shè)計(jì)了

3、機(jī)械手的控制部分，舵機(jī)組成的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定，操作人員難以進(jìn)入廢墟，可以遠(yuǎn)程控制機(jī)械手，軟件采用單片機(jī)控制技術(shù)，基本滿足小型救援機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
　　最后研究了搜救機(jī)器人的觸覺(jué)避障系統(tǒng)，設(shè)計(jì)方案由力覺(jué)傳感器、重量變送器、數(shù)據(jù)采集卡和上位機(jī)組成，并針對(duì)不同的受力情況做了實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了采用力覺(jué)傳感器的觸覺(jué)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(jué)的智能避障