基于伪基站的地震废墟人员搜寻定位技术

在地震救灾工作中,能否在短时间内搜寻并定位被困人员是考验应急救援工作的重要问题。快速的搜索定位可以显著地提高救援效率,减少人员伤亡和财产损失。针对大范围地震灾害发生后,搜寻范围大、搜救力量不足、搜寻时效性要求高的一系列问题,该文研究提出一种基于伪基站的大范围手机搜寻定位技术及其系统架构。通过在模拟的地震废墟地形中测试手机接收信号强度指示值(receive signal strength indicator,RSSI)与手机信号发射强度,对采集的数据进行分析以验证该系统在大范围地震废墟中的搜寻能力。实验测试和数据分析结果表明:该系统可以对大范围的手机进行搜寻定位,能够满足废墟、地下室等特殊环境下应急需求,并可以有效地提高人员搜救效率。     

不可思议的呼救声

一1976年5月6日晚8时56分,在意大利北部城市热莫纳突然发生了强烈地震,市民一片惊慌。巨响隆隆滚过之后,中世纪的美城热莫纳顷刻变成了一片废墟。意大利军民立即投入救灾。他们在余震不断的情况下,冒着摇摇晃晃的房子随时都会倒塌的危险,在瓦砾中抬运死者、救助伤者、搜寻掩埋在废墟下的幸存者。一些外国救援组织也赶来了,他们运来了帐篷、     

基于类蜘蛛仿生煤矿救灾机器人步态研究

基于类蜘蛛仿生多足煤矿救灾机器人是一种具有冗余运动、多支链、时变拓扑运动机构的特种机器人,利用类蜘蛛仿生煤矿救灾机器人模仿了蜘蛛的行走特点,遵循蜘蛛行走时的摆腿顺序,在不同情况下设计不同的摆腿行走顺序,使煤矿救灾机器人的灵活性以及对复杂环境的适应性大为增强,能够快速灵活的进入煤矿巷道中,对巷道中的复杂情况进行及时了解并及时处理.通过对机器人学的研究,能更好的符合仿生学的发展方向和趋势,使步态模仿蜘蛛法达更加合理稳定的效果,进一步提高机器人的行走速度,缩短救援时间,加强救援能力.     

软体机器人研究综述

机器人技术广泛应用于工业生产、医疗服务、勘探勘测、生物工程、救灾救援等领域.传统机器人大都由刚性机构组成,存在环境适应能力低的缺点.软体机器人是一类新型仿生连续体机器人,可以任意改变自身形状,在非结构化环境中应用前景广阔.综述了软体机器人的仿生机理、驱动方式、建模与控制方法等关键问题,并通过分析和梳理软体机器人技术发展中的瓶颈问题及可行解决方案,探讨了软体机器人技术的发展趋势.     

Q＆A

在关于汶川地震的新闻报道中，我们往往能看到救援人员手持“生命探测器”在废墟上搜寻。这究竟是种什么仪器，它们如何起作用，又分别起什么作用？     

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.     

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.     

四足机器人刚柔耦合仿生脊柱研究进展

 四足机器人的仿生脊柱对提高机器人非结构化环境的机动性和稳定性具有重要作用。系统分析了国内外四足机器人仿生脊柱的研究现状,将仿生脊柱分为局部柔顺脊柱和整体柔顺脊柱两类,对比分析不同四足机器人仿生脊柱的结构特点,提出未来发展趋势。四足机器人仿生脊柱从传统的整体刚性结构向刚柔耦合结构方向发展,具有类生物变刚度、可柔顺弯曲特性的新型仿生脊柱突破仿生驱动、神经元精细控制等关键技术,向高效能量转换的类生物系统方向发展。     

基于ICPF驱动器无线仿生鱼型机器人设计

本文设计了一个无线智能仿生鱼型机器人.采用离子导电聚合物薄膜材料ICPF(Ionic conducting polymer film)作为机器人驱动器,在鱼眼和鱼嘴处内嵌3路红外避障传感器作为仿生鱼型机器人的导航系统,在机器人体内嵌入Arduino Mini Pro作为机器人的主控制器.由于选用低功耗的ICPF材料,该鱼型机器人续航时间长达3 h,该仿生鱼型机器人可实现在水中无噪声前进、转弯和避障等运动模式,且可以实现在线编程和实时充电.实验测试结果表明,该仿生鱼型机器人系统稳定,在水中运动如真实的鱼,可以同其他鱼类生物在同一环境中无干扰的交互生存,在9 V、1Hz电压信号的驱动下,最大游动速度为10.02 mm/s,该仿生鱼型机器人可用于军事侦测,海洋开发等领域.     

“派克博特”机器人伊拉克战争显身手

自从机器人在阿富汗反恐战争中大显身手后,美军越来越重视其在战场上的应用。据美军新闻媒体报道,在伊拉克战争中,一种名叫“派克博特”(Packbot)的机器人在建筑物中搜寻隐藏的伊军士兵、清除地雷和诱饵,完成了许多无法用人工替代的任务。　　据美国陆军快速装备部队特别项目处的陆军上士提姆·索斯透露,在一次攻打纳杰夫的战斗中,在美军的遥控下,一台“派克博特”进入纳杰夫的伊拉克农业中心大楼,搜寻认为藏在里面的伊军士兵。为了尽快让人道主义救援物资空运到伊拉克,美军第101空降师的工兵们又遥控这种机器人检查伊军遗留在纳杰夫机…     

我国应对大震巨灾应急救援装备的技术需求研究

分析了我国大震巨灾特点, 比较了国内外大震巨灾应急救援装备技术现状, 在国家“汶川 8. 0 级地震应急救援科学考察”等项 目研究结果的基础上, 充分研究了我国实施大震巨灾救援在装备技术方面的各种阻碍因素, 在应急救援通信指挥、救援现场信息采集传输及救援技术和指挥决策专家辅助技术、废墟中生命搜索定位、适宜于大震巨灾后山体滑坡交通阻断和大规模建构物倒塌环境及废墟狭小空间等复杂条件下的营救和安全防护等方面, 给出我国大震巨灾应急救援装备的基本技术需求。     

微小型无线排爆救援机器人系统设计

近年来在全球范围内频发大规模自然灾害,出现多起大规模、大破坏力的地震、海啸、飓风及泥石流等灾害,而灾后第一时间有效地救援成为减少生命财产损失的关键。本文在深入分析研究这一问题的基础上,设计了一种能够在复杂环境、狭小空间实施工作的机器人。该机器人可以替代救援人员进入现场,从事排爆、救援等工作。     

基于并联机构的救援盾构机进给与转向系统设计

救援盾构机是专门用于地震、泥石流等地质自然灾害救援工作的机械,利用盾构机的原理,该机械可以对被困人员实施快速、安全、高效的救援,其非开挖式的救援方式避免了传统救援方式经常会出现的二次坍塌。本文介绍了救灾盾构机进给与转向系统的实施方案,并加以分析,为地震灾后救援盾构机的整体设计提供参考。     

仿生自主运动的六足机器人的设计与实现

腿足机器人是移动机器人领域的重要研究方向。与其他类型的移动机器人相比,腿足机器人在非结构环境中进行野外探测,灾区救援和粗糙道路交通运输上有着显著优势。该文基于仿生运动学和图像处理算法进行设计六足机器人可以实现通过手机控制六足机器人行走,可以实现通过WiFi进行机器人与手机的通信,实现机器人跟随发送的指令进行相应动作。系统稳定可靠。     

仿生甲虫六足机器人结构设计与步态分析

在分析仿生甲虫生物原型的特点及运动机能的基础上,进行了仿生甲虫六足机器人的结构设计与样机设计,运用机器人的结构仿生和功能仿生原理,基于甲虫原型设计了六足机器人,给出了每足3自由度的机器人结构。原型样机是以身体纵向中心线为对称的八边形设计,6条腿均布身体两侧,所有腿关节均由伺服电机驱动,关节间连接构件采用性能良好的合成塑料代替金属构件,设计从结构上保证了仿生机器人能够有效地模拟甲虫的运动能力。通过对仿生甲虫机器人三足运动步态,特别是直线行走步态和定点转弯步态的分析,给出了直行和转弯动作时6条腿的末端位置矢量表达式,利用SOLIDWORKS和ADAMS软件进行了机器人运动仿真,结果证明仿生甲虫机器人运动平稳,满足设计要求。     

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。     

基于安全韧性分析的地震应急救援实训功能设计策略

为了提高专业救援人员高效进行灾场评估、幸存者搜救、行动方案制定和应急医护处理等应急响应能力,从中国地震应急救援的响应机制和行动特征出发,将实训功能设计与安全韧性分析相结合,通过强震仿真模拟实验分析对比了不同工况下建筑物灾损特征及触发机制。总结归纳了常见地震灾场场景,根据有限元模拟结果揭示了幸存者在灾场中的潜在分布规律,为地震应急救援训练的结构支护训练、搜索营救训练、竖向转运训练、倾斜楼梯训练、高空营救训练和临时营地搭建训练等实训功能设计提供了理论支撑与量化依据。     

四足机器人气动人工肌肉驱动的仿生柔性机体动力学分析

基于四足生物动态步行时其柔性机体辅助腿机构的运动机理,设计了一种由气动人工肌肉、仿生脊柱、前机体和后机体组成的四足机器人仿生柔性机体.采用几何法分析仿生柔性机体运动学,建立四足机器人转向时仿生柔性机体弯曲角与气动人工肌肉长度变化间的关系,通过控制气动人工肌肉长度以控制机体弯曲.基于浮动坐标法和动量矩定理进行仿生柔性机体刚柔耦合动力学建模,对比分析了不同机体刚度下机体弯曲所需气动人工肌肉驱动力.设计仿生柔性机体弯曲控制实验系统,采用PID控制算法进行机体弯曲实验分析.四足机器人的仿生柔性机体分析,为提高其非结构化环境机动性奠定了基础.     

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。     

论仿生机器人未来的几种可能发展

自然界在长期的演化中孕育出了各种各样的生物,而这些生物都具有神奇的结构和功能,能够在复杂多变的环境中生存下去,因此,通过研究,学习,模仿来复制和再造某些生物特性和功能将极大的提高人类对自然的适应和改造能力.从20世纪60年代开始仿生学诞生,到现在短短的几十年时间,在这方面的研究成果已经非常可观,大到军事小到日常生活,我们已经可以处处见其身影了.那么未来的仿生机器人又会往什么方向发展呢?该文将对未来仿生机器人的几种可能的发展趋势,包含群体型机器人,多环境适应型机器人以及学习型机器人进行分析.