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摊复杂环境下爬行探索机器人结构设计及控制画/探索机器人的结构设计口李慧本文设计的探索机器人由头部、身部和转弯部动作。其结构设计包括头部结构设计、身部单元结构设计、转弯部设计和连接部设计。张开时可扩张通道、增大摄像头视野,同时还起聚光的口董长军口李占贤口李少峰当矿井发生爆炸和坍塌、地震灾害降临、房屋倒塌时,救援人员往往无法及时深入到废墟内对受困人员进行搜索和施救。考古挖掘工作中也经常出现因洞穴狭/,工作人员对其中的情况一无所知,因此不敢贸然进入。针对这些情况设计一种能完成多种复杂地形的探测、能够代替工作人员执行搜救任务的瓶型机器人,在灾难救援中将起着越来越重要的作用。把机器人技术引入到这些领域是一个新的挑战。机器人能通过狭/的空间,在复杂的地形中可运动自如,传送数据准确,控制方便,综合这些方面的考虑,是研究此类机器人的首要方向。为进行探索工作,探索机器人必须具有在废墟下的狭小缝隙内前进、后退、转弯和越障运动的能力,它属于移动机器人。移动机器人有轮式、履带式和足式等结构方式,其中轮式机器人对路面平整度要求较高,不适合在废墟上运动;足式机器人越障能力较强,但机械结构和控制系统都很复杂;履带式机器人在废墟上有一定的越障能力,但现有履带式机器人体积大,不适宜在狭/空间内运动。采用毛毛虫形爬行机器人具有稳定性好、横截面小、柔性大等特点,更适合在废墟的缝隙间穿行。分构成,总体结构如图N1阌谇敖秃笸耍肺膊捎相同结构。中间身体由多个可自由拆装的独立单元连接而成。转弯处采用柔性结构能完成任意角度的转弯头部结构设计头部位于机器人的最前端,摄像头和照明灯必须安装在头部。由于毛毛虫形机器人不具备手爪,头部须具有清理通道的功能。因此,头部前端设计成可张合的分瓣式头锥,摄像头和照明灯安装在头锥内。闭合的头锥阌诖┰较列】占洌箍杀;ど阆裢罚煌纷作用;头锥张合动作还可以用于抓放物体,相当于动物的嘴巴。头锥的张合由曲柄摇杆机构、滑块机构来完成5钡缁6角时,电机带动摇杆转动,连杆推动滑块移动,从而使头锥张开橄呶M瓿啥魇钡运动轨迹5缁醋角,则头锥完成闭合动作。机械制造卷第河北理工大学轻工学院河北唐山摘要:通过对机器人在复杂环境中运动方式进行分析,提出了一种爬行探索机器人的机械结构及其控制系统设计。该设计采用类似动车组的模块化结构形式,包括头部、身部和转弯部。头部采用可张合的锥头,既可保护摄像机,又可进行一些抓、拿、扩张等简单操作;身部采用四面履带设计以适应复杂工况;转弯部采用柔性机构能够完成鲎杂啥鹊淖弯动作。该机器人结构简单,适用于复杂地面环境中,可大大提高探索速度,减少灾难过程中的人员伤亡。关键词:机器人搜救创新设计控制中图分类号:文献标识码:文章编号:———收稿日期:年月
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盛/剿骰魅丝刂粕杓线采用公头、母头插座连接。该结构便于现场各单元的用程序和从单片机应用程序糠帧N尴咄ㄐ攀且?仄单片机篊通信、控制传感器和直流电机。从单片机控崧参考文献身部单元结构设计身部单元结构主要是完成机器人的移动,身部有一个控制单元和若干个运送单元,每个身体单元均有自己的能源和驱动器,在程序控制下,各单元间通过协调动作完成前进、后退。机器人采用四面履带爬行运动方式。机器人体积狭小需要采用一个电机完成四面履带的运动。经过分析采用了蜗轮蜗杆传动电机带动蜗杆转动,蜗杆带动鑫下衷硕下执齿轮运动,从