灾后救援机器人的设计研究

针对在地震等灾后的复杂环境中,传统的救援方法工作效率低、容易造成二次事故发生的弊端,提出了一种灾后救援机器人系统设计,系统由远程监控站和机器人主体两部分构成,远程操作控制台主要负责接收机器人回传的现场信息并据此远程监控和遥控机器人下一步的行动,机器人主体包括智能控制系统、运动控制系统、数据通信系统和传感器采集系统,通过各系统的协调工作可以实现机器人在狭小的空间和复杂的工作环境中快速发现幸存者,定位事故地点,与被困者对话并回传有效信息,协助救援.灾后救援机器人具有使用机动性强、感知灵敏和实时通讯的特点,可以很好地协助完成救援任务,具有一定的实用性和市场应用前景.     

一种小口径井下救援机器人系统设计

小口径深井救援机器人的研制目的在于改变落井事故的救援方式。系统采用模块化的设计结构,分为井上救援操作平台和井下救援机器人本体两部分:井下部分的机器人本体由抱持手臂、探接手臂、本体机架、机器人定位支撑四个模块组成;井上部分为机器人的操作与控制模块。本体中的抱持手臂、探接手臂等救援动作执行机构,在设计中将其所要承担的救援载荷与机构动作时所要克服的工作阻力在空间正交,从而实现救援载荷由模块结构承担,无需模块上的机构动作驱动电机提供动力,机构动作则采用小功率直流电机驱动,因此系统可以由低于36V的直流电源供电;机器人的操作与控制通过Wi-Fi定向无线传输系统实现。试验表明,系统能够实现有效救援。     

基于综合智能算法的新型救援机器人路径规划研究

为满足救援机器人在特殊工作环境下的成功避障和趋于目标,设计了一种新的机器人总体结构,采用超声波传感器收集周围距离信息并采用生命探测仪扫描周围环境将结果用于指导机器人到达事故地点.为提高结构化和非结构化交互环境下救援机器人的避障成功率,提出一种自适应模糊神经网络路径规划算法,利用障碍物信息生成相应的模糊控制规则,并将模糊算法构建成神经网络结构形式,使得规则的在线精度和神经网络的学习速度均有较大的提高,同样可使救援机器人具有较为迅速的反应能力,实现机器人连续、快速地避障并顺利搜索到指定目标.系统仿真证明了该算法在救援机器人路径规划中的有效性.     

井下救援机器人监控平台设计

详细介绍了井下救援机器人监控平台的设计方案以及系统结构,并对无线通信方式作了简单介绍。井下救援机器人监控系统通过一个便携式操控箱来实现人机交互,系统具有人机界面友好、操作灵活、携带方便等特点。实验证明,该系统可实现良好的人机交互,有助于机器人更好地开展探测和搜救工作。     

消防侦察机器人的设计与实现

为了减少火灾侦察过程中消防人员伤亡及提高侦察效率,设计研发了一款消防侦察机器人。该机器人采用带翻转臂的双履带车体作为移动载体,机身上搭载了云台摄像机、防水喇叭、轮廓指示灯带、发光导向绳、应急救援储物箱等设备。消防侦察机器人利用搭载的云台摄像机将火灾火情、被困人员等现场情况实时传输至外场监控系统,同时通过防水喇叭、轮廓指示灯、发光导向绳为火灾被困人员指引逃生路线。试验结果表明,该款消防侦察机器人能够成功完成消防侦察和救援疏散工作,有效降低消防人员的伤亡,显著提高消防侦察救援效率。     

最新的仿生救灾机器人

<正>仿生救灾机器人是模仿生物、从事生物特点工作的机器人,在救灾中大有用武之地。当地震、矿难和火灾等灾难发生后,在废墟中搜寻幸存者,尽快救出被困者并给予必要的医疗救助,是救援人员面临的紧迫任务。实际经验表明,超过48小时后被困在废墟中的幸存者存活的概率变得越来越低。一些大面积的倒塌建筑,可以借助机械挖掘搜索。而废墟中形成的狭小空间,使救援人员甚至救援犬也无法进入,就需要仿生机器人来完成搜救。它们负重能力极强,能够携带多种传感器,根据救援现场的声音和温度等条件有效搜寻     

基于二进制粒子群的救援仿真机器人决策

救援仿真机器人系统中的智能体决策过程是在复杂的多任务环境下寻找一组最优的任务率先执行.本文将二进制粒子群优化算法用于救援仿真机器人的决策过程中.通过对救援仿真机器人的任务进行评价,并且使用带惯性的粒子迭代方式产生最优执行方案.经过RoboCup-Rescue仿真系统测试,救援效果得到了提升.     

基于搜救机器人的DC-DC电源设计

搜救机器人,为救援而采取先进科学技术研制的机器人,近些年由于各种灾害的频繁发生,搜救机器人在救援过程中起到了至关重要的作用,但是由于机器人电源的缺陷,给搜救工作带来了一些不利影响。该文研究搜救机器人的DC-DC电源,从硬件电路设计、控制算法、软件设计三个方面详细具体的阐述了电源的设计过程,以STM32为控制核心,从硬件和软件两方面提高电路精确度,改善搜救机器人因为电压不足或者缺少漏电保护造成搜救无法完成的严重后果。     

基于语音识别的救援机器人听觉导航方法

在发生火灾或地震的建筑物内,由于烟雾或墙体倒塌等原因,救援机器人往往无法通过视觉、超声和红外等传感器直接发现建筑物内不可见区域或者其他房间中呼救的目标.利用声音信号波长较长可以衍射绕过障碍物传播的特性,结合现有的语音识别技术,开发出基于听觉的救援机器人导航系统.该系统使机器人可以在全局运动控制中跟踪幸存者的呼救声并向幸存者移动.通过相关实验验证了基于听觉的救援机器人导航方法的可行性.     

基于目标识别与避障的煤矿救援机器人自主行走

煤矿救援机器人是在煤矿井下恶劣环境中完成救援工作的特种机器人,采用双目视觉系统确保对环境信息实时感知以实现目标识别与障碍物识别,进而实现自主行走.与地面环境相比,煤矿井下环境恶劣,特别是灾后环境更加恶劣,为了使煤矿救援机器人实现煤矿井下环境识别和避障以达到自主行走,该文提出基于运动视频的光流场目标视觉识别方法,实现机器...     

煤矿救援蛇形机器人环境建模方法研究

煤矿救援机器人的研究对煤矿救灾工作的顺利开展有着重要的现实意义,简要分析了煤矿救援机器人在环境建模方面的研究现状,针对煤矿事故发生后,救援蛇形机器人如何在恶劣的井下进行环境识别和建模,提出了一种变结构模糊神经网络的多传感器数据融合算法。重点讨论了该算法的原理,结合煤矿井下的特殊环境和蛇形机器人自身结构特点,采用超声波传感器、红外测距传感器、激光雷达传感器组来获得障碍物的距离、位置信息及环境类型信息,然后,利用模糊神经网络对这些信息进行融合,采用改进的BP算法对网络进行学习,通过对结论网络权值的调整,择优选取模糊规则,从而自动的调节模糊神经网络的结构。以机器人在靠近障碍物时的八类典型环境标志为依据,通过模糊神经网络识别出障碍物的形状,完成环境的建模。利用实验获得的一组数据进行了仿真,结果表明该算法实现了在不同环境中模糊隶属函数的自动生成和模糊规则的择优提取,适用于复杂的非线性系统,对于煤矿救援蛇形机器人的环境识别和建模是一种行之有效的方法。     

基于E-LVC技术的重大综合灾害耦合情景推演方法

面向大规模耦合灾害,提出了一种基于增强的真实操作、虚拟模拟、构造模拟(E-LVC)技术的重大综合灾害耦合情景推演方法,并研发了基于E-LVC的灾害救援机器人、大型实验装置、仿真和数据系统的动态交互技术。在耦合灾害场景下,救援机器人进入灾害现场,实时高效探索灾情现场环境并获取前线现场数据,基于E-LVC的动态交互技术实时地将灾情信息回传至控制台,构建环境地图和灾情现场情景,并显示在虚实结合的决策支持平台上,为"人在回路"的重大灾害情景推演和应急演练奠定基础。假定灾害耦合场景为北京发生大地震导致火灾并耦合风场作用,以人员疏散和城市大规模交通疏散为应急演练内容进行了案例研究,验证了所提出的情景推演方法的辅助决策能力。     

"极地"救援机器人设计方案探究

"极地"救援机器人所在的工作环境存在很多不可预知的因素,例如机器人必须要越过障碍物,通过驱动装置到"极地",各种传感器采集周围环境信息后,控制中枢对其判断和处理,反馈给控制中心,带有急救品的备用箱可对被救援人提供急需用品,可在救援队不能到达的环境下完成一定的救援任务.     

GIS系统在矿井救援机器人中的设计与应用

区别于以往的矿井管理系统,矿井救援机器人自主导航GIS系统主要面向煤矿救援机器人,建立井下巷道空间数据库,实现图形与属性信息双向查询;构建井下巷道的几何网络分析模型,实现巷道网络节点信息查询和机器人运行最佳路径分析;建立巷道三维可视化模型,实现井下巷道三维场景模拟,研究空间信息三维可视化管理和分析方法。文中依据当前我国煤矿生产的现状和技术水平,研究一种适用于煤矿井下救援机器人运行的GIS系统。以满足机器人定位与导航的需要,实现煤矿灾后科学救援,最大限度地减少人员伤亡和财产损失,从而提高我国煤矿安全事故的救援水平。     

消防机器人在消防中的应用探讨

机器人早已经不再是模糊性的概念定义,它可以协助甚至取代人类来从事多种工作,是一种自动执行工作的机器装置。尤其在火灾事故现场,机器人发挥的作用越来越重要。当人们在遇到突发火灾险情,消防人员无法触及时,消防机器人可以代替消防员来实施救援,这种高科技设备无疑是将我国消防事业推向了全新的高度。     

我校在全国大学生机械创新设计大赛中获优异成绩

4月8日至11日，我校参加了第四届全国大学生机械创新设计大赛（慧鱼组）并取得优异成绩。机电工程系选拔了12名优秀选手参加本次大赛。经老师的悉心指导，参赛选手历时一年的全心投入，我校参赛的三件作品多功能高空救援机器人、地震救援机器人、多功能救援机器人得到专家评审和参赛队伍一致好评，     

救援机器人无线局域网控制系统研究

以一种履带式移动机器人作为控制平台,介绍了通过无线局域网对救援机器人进行远程控制的客户端—服务器端系统。构建了基于TCP/IP的机器人远程通讯协议,并采用了一种先进的视频传输技术实现了图像的实时传输,从而实现了救援机器人的无线控制和实时监控。     

具有类柔性结构的履带救援机器人越障分析

介绍了当前各类越障机器人的机构特点,传统履带式救援机器人均是刚体结构,无法有效适应实际救援地形,由此加入类合页机构对机器人进行分体连接,使其具有类柔性特征,对非结构地形具有更好的适应性,并在Solid Works中建立模型。分析了柔性连接的履带机器人在爬梯、上下坡地形的运动机理,并借助ADAMS仿真软件进行了分析,验证所设计的机构具有较好的通过性,对于群组式救援机器人、可重构机器人的开发与研究有一定积极的作用。     

海上大规模救援行动保障体系研究

大规模海上救援行动是一项系统工程.本文分析了我国海上大规模救援工作现状,阐述了建立我国大规模海上救援保障体系的紧迫性和必要性,探讨了大规模海上救援行动保障体系的若干构成要素,并提出建立保障体系的若干建议.研究有助于海上灾难性事故的应急处理.     

基于井下探测救援机器人的电气安全设计实现

在井下使用的移动机器人涉及电机驱动、传感器信息采集、电源供电管理等的安全防护问题。本文介绍了井下探测救援机器人各个关键技术的工作过程和突出功能,以及在各个关键设计模块中安全防护的实现方法。