【《我国救援机器人发展研究的国内外文献综述》2300字】

PAGE3我国救援机器人发展研究的国内外文献综述1.1国外发展现状现今由于世界各地自然灾害频发，各种各样的灾害对各个国家和人民的生命和财产造成了巨大的影响，因此各个国家都倾入大量资源，去研发出各种灾难救援机器人，用以减少意外和灾难带来的损失。而国外得益于长时间的技术积累和雄厚的工业基础，各种实验室都早早建立，研究者在两栖机器人的研究上领先于国内，其中以美国、日本的救援机器人水平居于世界首列，两个国家都研究出了各具特色的机器人并迅速进入使用阶段。最具代表性的便是位于美国的加州大学伯克利分校、卡内基梅隆大学、康奈尔大学以及加拿大麦吉尔大学等机构研制出的名为RHex的一系列六足腿式机器人，如下图1.1-1.3所示。这种机器人的轻便的材料和设计，优秀的控制系统再加上成熟的电控技术，使得该机器人具有十分参考价值[2]。图1.1Research-RHex图1.2Shelly-RHex图1.3Rugged-Rhex日本东京工业大学是通过对蛇类进行运动机理的研究，从而研制出一系列两栖蛇形机器人，如下图1.4-1.8所示。ACM-R4采用主动关节加主动轮的模块化设计，每个单元即为一个独立模块，每个模块带有的电机和电源可独立驱动该单元上的主动轮运动，关节之间通过电机转动可呈现最大90°弯曲，能够顺利在狭长、弯曲管道内的移动；而Genbu由大直径的主动轮组成机身单元，它的各个机身之间通过柔性橡胶接头进行连接，在保证运动性能的同时可被动地适应不规则的障碍地形；Souryu-IV由三节带有履带的独立单元组成，关节可进行两个方向上的弯曲，履带侧面带有轻质防护板以提高机器人在危险地域的安全性；ACM-S1由三节机身构成，机身带有被动轮，机身关节引入了弹性杆驱动机构以实现机身更好的弯曲；ACM-R5由带有被动轮的机身以及具有三自由度的关节组成，可实现水下、陆上任意方向的运动。图1.4ACM-R4图1.5Genbu图1.6Souryu-Ⅳ图1.7ACM-S1图1.8ACM-R5Quince机器人由日本千叶工业大学研发设计，是装有一个机械臂的六履带四摆臂式移动机器人，如图1.9所示。主履带覆盖车身保护内部结构稳定，前后摆臂可以转动，以实现越障的需要，操作机械臂可用于开门、推开障碍物、抓取危险源样品等。Quince还可以感知区域内的化学，生物，放射性或核危险，曾参加过福岛核泄漏的救灾活动[3]。图1.9“木槿”机器人1.2国内发展现状在我国，对救援机器人的研究比国外要晚很久，但是受到了非常高的重视。国家“863”计划对救援机器人的研发采取了很多鼓励的措施，实际应用的案例比如在汶川等大地震都有救援的机器人参与救援；响应国家号召，国内各大科研机构、高校、企业对此都进行了不同程度的深入研究，也取得了一些重大成果。如图1.10所示为中国矿业大学自主研发的煤矿救援机器人CUMT-1[4]。在机器人的身上安装很多功能元件，比如环境监控设备、拍摄设备等可以环境进行测量并可同时将现场环境通过图像、数据传输给操作者，同时机身上还安装有与对讲机功能一样的装置，能够自建通讯网络，搜救人员能够在现场进行指挥，同时机器人上还可以装有药品、水、实物等物资，给煤矿受灾人员运输紧急物品，提高被困人员获救机会。此机器人对于本设计的研究具有十分重要的参考价值。图1.10CUMT-1搜救机器人下一个是由中国地震局、中科院沈阳自动化所在的863计划重点项目中所研发的一个废墟搜救可变形机器人，如图1.11所示，相比上个机器人，也采用履带式设计，而且履带可以变形，可以根据缝隙的大小，进行变形，以便更好的通过不同大小的缝隙。图1.11废墟搜救机器人具有W扩展型履带行走机构的CUMT-Ⅴ型煤矿救援机器人是对CUMT-Ⅳ机构的改进，如图1.12所示。由于上一个机器人在设计时，着重强调CUMT-Ⅳ对凹凸崎岖地形的契合，过于紧密的接触导致机器的接地比压较大，进而使车体在移动过程中产生过大抖动，导致无法稳定工作。这款改进版本的机器人通过减小接地比压，使CUMT-Ⅴ在履带接地面和接地比压上取得很好的平衡，能够胜任更多的救援工作。图1.12矿大CUMT-Ⅴ型煤矿救援机器人参考文献[1]中华人民共和国国务院.国务院机构改革法案[Z].2018-03-17.[2]肖瑞.两栖球形机器人场景识别及运动控制研究[D].北京理工大学.[3]卜泽昊.危险源探测与救援机器人机构设计与运动研究[D].华北科技学院.[4]孙国栋,李雨潭,朱华.一种新型煤矿救援机器人履带行走机构设计[J].工矿自动化,2015(06):21-25.[5]汤旭青.轮履变结构助老助残机器人移动平台设计与研究[D].武汉工程大学.[6]孙亚军.小型水域垃圾清理机器人的研制[D].昆明理工大学.[7]庄文虎.船体振动与螺旋桨鸣音的防止方法[J].造船技术,1986(10):38-40+37.[8]李柏然.港作拖轮的性能要求和发展趋势[J].物流技术(8):135-136.[9]杨静,孙雁涛,韩明霞.仿生机械的设计——机械蝎子[J].科协论坛(下半月),2013(12):248-249.[10]叶小鹏.管状立体织机的卷取及变径控制机械系统设计研究[D].东华大学.[11]孟飞武.面向制鞋涂胶的SCARA机器人结构设计与研究[D].安徽理工大学,2015.[12]侯伟.60米深水作业全回转综合舵桨结构设计与运动学分析[D].江苏科技大学,2013.[13]王宏伟.现代应急管理理念下我国应急管理部的组建:意义、挑战与对策[D].中国人民大学公共管理学院,2018.[14]郎永兵.基于CAXAV2013的螺旋桨三维建模与多轴编程技术[D].CAD/CAM与制造业信息化,2013.[15]周鹏程.基于机器视觉的自主式救援机器人的研究[D].东南大学,2016.[16]韩均广.面向空间站桁架的三分支机器人结构设计及步态研究[D].哈尔滨工业大学,2018.[17]罗建国卜泽昊.具有类柔性结构的履带救援机器人越障分析[D].华北科技学院机电工程学院,2018.[18]林向洋高小跃吴天安郑通彦.应急管理部多层级视频会议系统跨网段转发技术[D].地震地磁观测与研究,2019.[19]毛鞠盛.小型水陆空三栖飞机的油电混合动力系统设计研究[D].南昌航空大学,2017.[20]门连国.浮式生产储卸油装置（FPSO）储油舱清洗技术研究[D].中国石油大学（华东）,2013.[21]汪荣华沈萍.船体振动与螺旋桨鸣音的防止方法[D].[1]常石集团(舟山)造船有限公司,2020.[22]高天禄.具有潜水功能水陆两栖艇关键技术研究[D].江苏科技大学,2013.[23]机器人发展简史[J].机械工程师,2008,(7):170-171.[24]董晓坡,王绪本.救援机器人的发展及其在灾害救援中的应用[J].防灾减灾工程学报,2007(1):112-117.[25]Pratihar,KumarD,Roy,etal.Dynamicmodeling,stabilityandenergyconsumptionanalysisofa;realisticsix-leggedwalkingrobot[J].RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing,2013,