救援機器人的機械手和避障系統研究與實驗.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)現幸存者之后，機械手可以將幸存者運出災難現場，同時將數據傳送回救援中心，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，關節(jié)連接簡單，它簡化了傳統的復雜傳動過程，當手掌抓取物體時，仿人手掌的使用，改進了傳統的傘齒輪嚙合夾物，并且可以實現無線控制。履帶底盤可以適應廢墟下的復雜地形，仿人手掌的結構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動關節(jié)的選擇、機器人底盤驅動和關節(jié)驅動的方案研究。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，舵機組成的關節(jié)轉動穩(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，基本滿足小型救援機器人的控制系統設計要求。
　　最后研究了搜救機器人的觸覺避障系統，設計方案由力覺傳感器、重量變送器、數據采集卡和上位機組成，并針對不同的受力情況做了實驗，通過實驗數據驗證了采用力覺傳感器的觸覺避障系統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