多功能救援机器人
中国在十一五期间，已经将“废墟搜索与辅助救援机器人”项目列入国家863重点项目，由中科院沈阳自动化所机器人学国家重点实验室与中国地震应急搜救中心联合承
担研制，并成功研制出“废墟可形变搜救机器人、机器人化生命探测仪、旋翼无人机”三款机器人。这三款机器人曾经被国家地震局评为十一五以来最具应用实效的10项科技成果之一。日本一些科学家研制出一种可以在废墟中爬行的机器人，他们可以承担营救被困于地震废墟中的幸存者重任。但是目前市场上救援机器人适用性单一，造价不菲。
本文将提出一种多功能救援机器人，可应用于火灾，地震，森林搜救等场景，采用自动控制和手动控制两种方式，实现无线数据传输，生命信息定位等功能。多功能救援机器人以履带作为骨架，兼以80c51单片机的主控系统，结合无线视频传输、生命信息及时定位等技术，实现对事故现场环境的检测。
同时，多功能救援机器人利用各种传感器，如温度传感器、气体浓度传感器、超声波传感器、红外传感器等，经过数据采集数据处理和数据输出，完成对事故现场环境检测如温度、湿度二氧化碳浓度的采集。可通过无线技术与移动设
备连接，实现手动控制和自动控制，更加具有实用性、灵活性，更加人性化、智能化。
多功能机器人应用范围广，可广泛用于火灾、地震、森林搜救等多种场景。
系统整体设计包括以下结构
1、MCU芯片采用加强型51单片机STC12C5A60S2单片机，除了具有52单片机的全部功能外，还有丰富的外设，包括3个时钟输出口，外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块，power down模式可由外部中断唤醒，有两路PWM，A/D转换。
2、循迹模块采用四只TRCT红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向。
3、由于进入障碍区之后，只要判断小车的前方和偏左方向有无障碍即可，所以障碍物的检测采用反射式光电传感器。
4、电机驱动模块使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构简单原理简单，成本低，加速能力强，但是功率损耗大，发热厉害，因此采用l298专用芯片。用单片机控制占空比即可调的PWM波，从而精确控制电机的转速。内置电路效率高。
5、图像传输采用路由器挂载摄像头的方式，使图像可
以实时传输到上位机，图像质量清晰。
6、数据采集模块基于多种传感器：光强、气体、温度、空气湿度等多种传感器对陌生环境或者人不能到达的地区
进行实地勘察测量，实时传回数据。
7、通过3组电池分别给单片机、直流电机、舵机和路
由器供电。
在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后在输出，以便控制生产。为了完成以上任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干过部分，每个部分叫做一个模块。所谓模块实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法就叫模块程序设计法。模块化设计的优点在于（1）单个模块比起一个完整的程序
易编写及调试。（2）模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同的条件下调用；（3）模块程序允许设计者分割任务和利用已有的程序，为设计者提供方便。本系统软件采用模块化结构，由主程序、定时子程序、避障子程序、中断子程序、显示子程序、调速子程序、算法子程序构成。
第一作者：姓名：汪航超，性别：男，出生日期：1995.2.10，院系：郑州大学电气工程。
第二作者：姓名：李凯乐，性别：男，出生日期：19910608，院系：郑州大学信息工程学院。
第三作者：姓名：沈远航，性别：男，出生日期：1996.7.5。
3、简介机器人系统的组成与结构，包括三大部分、六个子系统 答：机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 驱动系统，要使机器人运作起来，各需各个关节即每个运动自由度安置传动装置。这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动、或者把它们结合起来应用综合系统，可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接传动。 机械结构传动，工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、末端操作器三大部分组成，每一个大件都有若干个自由度的机械系统。若基座不具备行走机构，则构成行走机器人；若基座不具备行走及弯腰机构，则构成单机器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，它可以是二手指或多手指的手抓，也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用以获得内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的，然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统更有效。 机器人一环境交换系统是现代工业机器人雨外部环境中的设备互换联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工单元、焊接单元、装配单元等。当然，也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。 人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机器人联系的装置，例如，计算机的标准终端，指令控制台，信息显示板，危险信号报警器等。该系统归纳起来分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。假如工业机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运行的形式，控制系统可分为点位控制和轨迹控制。
工业机器人发展现状与趋势 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。 广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。 一、工业机器人技术现状及国内外发展的趋势 工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10％左右。2004年增长率达到创记录的20％。其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%，如图1所示。
各区域用户工业机器人定购指数（以1996年作为100） 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可*性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。 2．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可*性、易操作性和可维修性。 4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
华北科技学院 地震救援机器人设计说明书 目录 一.作品简介 (1) 二.主要功能指标 (2) 三.工作原理 (4) 四.运动分析 (5) 4.1腿部移动过程 (5) 4.2主题迁移过程 (6) 五.动力分析 (8) 5.1 单独由电机提供动力 (8) 5.2 由气缸和电机共同提供动力 (9) 六.实用化的可能 (11) 七.市场前景 (13) 八.作品外形照片 (14)
九.参考文献 (16) 一.作品简介 该作品是基于地震救灾为背景而设计研发的，是一种能够起清障作用、标记事故地点、探索救援道路的先进设备。该作品具有灵活、操作简便、适用性强、拓展功能多的特点，非常适用于救灾抢险工作。高度智能化和自动化是本作品的又一大特点，也是具备强势竞争力的一大优势。同时，采用了先进的控制系统和算法，是系统的通用性和适用性进一步增强，能够出色完成各项任务。 本作品由中心搭载平台，四条安装在平台四角的机械腿，中部的两部液压支架以及构建在平台上的挖掘装置组成。机械腿由关节电机带动实现腿部移动，由安装其上的蜗杆装置实现腿部伸缩，四条腿依次移动后再次转动电机实现机械本体的整体前进。达到预定位置后平台上的气泵开始工作，带动整个装置的升降掘进，起到了除障清路的作用。同时腿部结构设计比较先进，使机械体具有一定的越障能力，摆脱了传统救灾设备行动能力不足的缺陷，对灾区环境有很强的适应能力。 双模的行进机构使得系统灵活性和机动力极大增强。轮式行进可使机器人快速机动，灵活部署；机械腿行进可使机器人工作平稳，深入灾区。采用双模互换的行进方式既能节省宝贵时间，又能提高工作效率，同时兼具节能的特点。
智能酒店服务机器人介绍 姓名：O爸 身高：105CM 体重：30KG 颜色：紫色，黄色，灰色，绿色 屏幕尺寸：9寸 续航时间：12H 控制方式：APP 类别：酒店服务 功能：语音系统与顾客互动，播放音乐，安全避障等 应用领域：酒店、餐厅、咖啡馆、酒吧、广告媒体 " 关键词：智能酒店服务机器人，酒店服务机器人价格，酒店服务机器人报价/厂家/制造商 智能酒店服务机器人介绍 性能：1、O爸机器人综合嵌入式处理器和开放性平台，在远端通过智能终端设备监控机器人，实现实时信息通讯和跨平台全面互联，让我们享受随时随地的只能生活。 2、O爸机器人采用只能声控系统集成语音合成和声纹识别等技术，将文字信息转化成标准流程的声音说出来，语音操控亲切顺畅，让我们通过语音操控系统，享受机器人带来的快乐感受。 3、O爸机器人拥有军工级雷达单元，前160度吴死角探测，当机器人在行驶过程中与人的距离小于时，机器人会停下并礼貌提醒“不哈意思，你挡住我的行走路线了，请您让一下”，也可自定义设置语音提示。 4、O爸机器人高配置的平衡底盘设计，高性能的电动机确保平衡与安全，工程师精心设计“动态动力算法”，可自动适应各种地面、地砖、木地板、地毯、水泥地等。 5、O爸机器人安装高音质音响，声音清晰洪亮，400W大功率，传输范围可覆盖600㎡
… 智能酒店服务机器人介绍 上海坤波机器人自主研发的餐饮送餐机器人、点餐机器人、迎宾机器人、炒菜机器人、水饺杂品多功能机器人、冰激凌机器人、披萨机器人、牛排机器人等系列产品，产品质量稳定性高，使用寿命长，维护简单，配件成本低，广受市场欢迎，目前是全球销量大的餐饮机器人生产厂商。
工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： 1、记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32 位、64 位等如奔腾系列CPU 以及其他类型CPU 。 2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的 CPU 以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 10 、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 11 、网络接口 1) Ethernet 接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信，数据传输速率高达 10Mbit/s ，可直接在PC 上用windows 库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP 通信协议，通过Ethernet 接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
救援机器人 作用:地震废墟寻找生命、帮助破拆，代替人工进入废墟，进行搜救，。一方面可以进入人工搜救所达不到的地方；其次，对救援人员生命安全的一个保障。 应用技术：热源感应技术、生命探测技术、摄影技术、红外扫描技术，空中监测技术、红外遥感技术。 应用设备：热源感应器、生命探测仪、夜视摄像头、二氧化碳检测器、输氧设备、给养运输设备、螺旋桨（穿梭废墟之中的空中无人机） 商业模式：主要应用于消防，解放军，这些官方部门，主要销售给他们，销售给政府，保证百姓与营救人员的人身安全，使安全系数最大化。 风险：任何发明都是有风险的，然而我觉得这个最大的风险就是机器人到废墟深处运行出现问题，例如出现卡壳现象，死机，信号被干扰，所以这个都是技术上可以避免的，这个风险还是可控的。 思想来源：在一个废墟中，我们不可能每一个细节都做的尽如人意，很多种情况都需要我们人工深入救援。例如滨河工业区的爆炸，如果不是消防员进入火场勘测，而是机器人进入勘测，先行解除隐患，我们可以减少一大部分伤亡，而且可以更加从容的制定出应对策略，可以有更多的时间、想出更好的办法。化工厂爆炸，会生成很多对人体有害的物质，这无疑是对人身安全的一种威胁。日本福岛的核爆炸，就很好的应用到了机器人救援技术，使伤亡大幅降低。从2008年汶川地震到现在8年。8年以来，我们地震灾后救援时间在一点点缩短。正因为加入了机械力量，降低了破拆得难度，使伤亡系数降低。此创意具有很大的发展潜力。 具体模型架构：仿照航母的结构进行设计，制作出一个类似于“母子机”的这么一款机器人，一个大的机器人里装上具有不同功能的小机器人，生命探测，红外监测，废墟勘探这些需要进入狭小的空间的工作，交给小机器人去做，大机器人主要负责表面勘测，根据小机器人反映回来的废墟下的影像进行破拆，可以大大的降低人工挖掘的难度。利用机器人之间的配合取代人为体力的调配问题。大机器人利用太阳能转化为电能进行工作，小机器人靠大机器人供电实现工作。 面临挑战：缺乏一定的资金、技术支持；经验不足； 救援机器人的行进速度；救援机器人的具体救援方案（假设一场救援，模拟救援过程）； 救援机器人控制设备；救援机器人成本（预估）等——这些问题都要考虑。
浅析消防救援机器人发展和应用分析 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
浅析消防救援机器人发展和应用分析1 前言 从20世纪80年代初开始，我国国民经济迅速而稳步增长，各类工业得到了迅速发展，但各类危险场所的火灾以及由火灾引发的爆炸伤人事故也随之不断发生，已成为现代火灾扑救的一大难题。另外，化学危险品泄漏伴随的毒性、腐蚀性给消防人员的自身安全带来了严重的威胁，在没有对现场进行充分侦检和分析的情况下，盲目地采取行动，不仅不能取得预期的效果，而且往往会造成无辜生命的牺牲，付出惨重的代价。 2 消防人员抢险救援时的弊端 目前我国消防部队在灾害现场展开抢险救援战斗时，首先要派侦查人员侦查灾害现场，了解灾害现场情况后方可作出处置决策。由于采用人工侦察手段，必然存在下述问题： (1)侦察小组(一般由2—3人组成)之间常用通讯绳作为联络手段，相互交流困难； (2)消防人员在有毒、有害、缺氧、浓烟、放射性等室内外危险灾害现场进行侦察，有可能造成中毒、窒息等事故；
(3)消防人员在易坍塌建筑物、大型仓库堆垛等灾害现场进行侦察，有可能发生坠落或被坍塌物砸中，造成人身伤害事故； (4)消防人员在进入不明情况的灾害现场时，无法事先确定所佩戴的个人防护装备和侦检设备是否安全合理； (5)消防人员配备的便携式探测装备数量有限，无法实时定量的探测灾害现场各种数据参数； (6)消防人员侦察到的现场情况，无法在第一时间向后方指挥员报告； (7)由于消防人员穿着防护服装、配备防护装备，本身负荷已较重，再要进行如清障、开关阀门、抢救遇难人员等工作具有一定困难； (8)消防人员受环境影响及个人防护装备的限制，在灾害现场的滞留时间一般小于30min。 因此，研究一种实用的能替代消防救援人员遥控进入有毒、有害(非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型仓库堆垛、缺氧、浓烟、放射性等室内外危险灾害现场进行探测的消防救援机器人，来解决有关消防人员人身安
机器人四大家族介绍 ?行业资讯 ?时间：2014-01-15 ?来源：速途网 ?编译：毛文杰 ?我要投稿 近来关于谷歌大量收购机器人公司的新闻满天飞。据说，截止目前，谷歌眼镜成功收购了九家机器人初创公司，正在强势进入机器人领域。 机器人如此重要，让我们一起来了解一下被称为机器人4大家族的制造商吧。 一、瑞士abb ABB（Asea Brown Boveri），是一家瑞士-瑞典的跨国公司，专长于重电机、能源、自动化等领域。在全球一百多国设有分公司或办事处。总公司设于瑞士的苏黎世。ABB的股票分别在苏黎世、斯德哥尔摩及纽约的股票市场上上市买卖。 ABB 的营收有一半以上是来自欧洲市场，五分之一来自亚洲、中东和非洲，四分之一来自北美和南美洲市场。 ABB有两个核心事业部，电力技术事业部和自动化技术事业部，分别对客户提供相关产品与服务。 ABB是机器人技术的开拓者和领导者，早在1974年就发明了世界上第一台工业机器人。ABB拥有当今最多种类的机器人产品、技术和服务。目前，abb机器人业务部的全球装机量已超过16万台，是全球装机量最大的工业机器人供应商。 ABB是位居全球500强之列的电力和自动化技术领域的领导厂商。ABB的技术可以帮助电力、公共事业和工业客户提高业绩，同时降低对环境的不良影响。ABB集团业务遍布全球100多个国家，拥有12万名员工。ABB在中国拥有包括研发、制造、销售和服务等全方位的业务活动。在中国的1.5万名员工，在60个不同城市服务于27家本地企业和38个销售与服务分公司。 ABB五大业务部门之一——机器人业务部的全球总部于2006年迁到上海，使上海成为ABB机器人业务的核心区域。上海机器人业务部全球研究中心是ABB公司继瑞典和挪威之后在全球设立的第三个相关业务的研发机构。自2005年成立以来，该中心已经在华取得了多项研发成就和荣誉，2005年，全球发布第一个塑料模具软件
关于机器人的发展历史 库卡公司最早于1898年由Johann Josef Keller和Jakob Knappich在奥格斯堡建立。最初主要专注于室内及城市照明。但与此不久公司就涉足至其它领域（焊接工具及设备，大型容器），1966年公司成为欧洲市政车辆的市场领导者。1973年公司研发了其名为FAMULUS第一台工业机器人。当时库卡公司属Quandt集团旗下，而Quandt家族则于1980年退出。公司成为一个上市公司。1995年库卡机器人技术脱离库卡焊接及机器人有限公司独立成立有限公司，与库卡焊接设备有限公司（即后来的库卡系统有限公司），同属属于库卡股分公司（前身IWKA集团）。现今库卡专注于向工业生产过程提供先进的自动化解决方案。 库卡机器人公司目前全球拥有3150名员工（2012年9月30日数据），其总部在德国奥格斯堡。公司主要客户来自汽车制造领域，但在其他工业领域的运用也越来越广泛。 重要发展 1971 –为Daimler-Benz建成欧洲第一台焊接传输线。 1973 –库卡建成全球第一台六轴机电驱动的工业机器人FAMULUS。1976 – IR 6/60 –全新的机器人类型六轴机电驱动带角手。 1989 –新一代工业机器人诞生–无刷电机的使用降低了维护成本提高了技术可用性。 2007 –库卡…titan“ - 当时最强大的6轴工业机器人，被计入吉尼斯纪录。2010 – KR QUANTEC系列工业机器人贴补了机器人家庭中载重90-300公斤工作范围达3100毫米这一部分的空白。 2012 –最新小型机器人系列KR AGILUS上市。 ABB是全球领先的电力和自动化集团，总部设在瑞士。ABB集团业务遍布全球100多个国家，拥有120,000名员工。在中国的13,000名员工，在60 个不同城市服务于26家本地企业和38个销售与服务分公司。 ABB致力于研发、生产机器人已有30多年的历史并且拥有全球160000多套机器人的安装经验。作为工业机器人的先行者以及世界领先的机器人制造厂商，在瑞典、挪威和中国等地设有机器人研发、制造和销售基地。ABB
煤矿救援机器人研究现状及关键技术 1、煤矿救援机器人工作环境 煤矿救援机器人工作的环境，往往是结构化地形环境和非结构化地形环境的综合。 （1）井下巷道的布局、轨道、水沟、人行道、管道和电缆等的铺设以及各种设备的布置都是根据矿井实际需要，按照国家或行业标准建造，这些都属于结构化地形。 （2）井下主要有火灾、水灾、顶板事故、瓦斯事故和煤尘事故五大灾害。瓦斯爆炸是煤矿最严重的灾害事故，爆炸产生的高温高压使附近的气体产生巨大的冲击波，造成井下设施的破坏。冲击波扬起的煤尘参与爆炸，产生更大的破坏力，引发顶板冒落、煤壁片帮以及设备翻倒等事故。这种地形是复杂的非结构化地形。 2、国内外研究现状 （1）国外研究现状 1998年Sandia智能系统机器人研究中心研制了“RATLER机器人”，该机器人采用无线控制，利用自身携带的摄像头,可以识别煤矿的入口，同时传回有用的周围环境信息。 图1 RATLER机器人 卡内基梅隆大学研制了Groundhog四轮驱动机器人，用于检测矿井有害气体浓度和对井下巷道进行三维成像，通过电缆将测得数据传到地面指挥人员。但在首次试验时，机器人进入到距离矿井口30米处，因计算机进水，而被迫中止。
图2 Groundhog侦查机器人 图3为2006年美国东部西弗吉尼亚州阿普舒尔县萨戈（Sago）煤矿发生矿难运用的机器人。2007年8月美国Utah州发生煤矿事故，救援人员派出了University of South Florida研制的图4所示救援机器人，但因机器人中途行进过程中陷入泥潭而受阻。 图3 美国救援机器人图4南佛罗里达救援机器人 Gemini Scout是美国职业安全与健康中心资助圣帝亚国家实验室研制的一款矿井救灾机器人，如下图所示。它为履带式双节机器人，长1.2m，宽0.7m，在身体上方有一个高出机体的摄像机桅杆，其上安装了一个能透过烟雾和尘埃的红外摄像头，配置了有毒气体传感器和爆炸气体传感器。由一个灵活的关节连接身体的两节，使它能够通过复杂的地形和狭窄的角落。采用遥控方式，由于无线控制容易受到井下环境的干扰，它同时以光纤通信装置为备用，以保障通信畅通。它能够先于搜救人员进入危险的环境，为救援提前感知现场情况，当它寻找到伤员时，能够引导伤员到安全的环境，提供氧气、水、药品等必需品，它还能改装成能将伤员搬动或拖到安全地点的救援机器人。
关于救生机器人的创新性研究 摘要：本文通过全面的介绍救生机器人的创意产生，制造方法和使用方法等全部过程。方法科学，创意新颖，具有较强的可行性，和市场前景。本产品综合了机械设计方面，以及电子技术方面的知识。做到机械和控制的很好的融合。机械方面的创新，主要体现在对机器人越障能力的研发；电子方面，则主要运用了单片机的优越可编程控制能力，和无线电技术的遥控功能。其中产品的最关键技术之一是运用了红外探测仪高灵敏的感测能力。该救生机器人很好的将以上几种技术进行了巧妙融合，起到很好的效果。救生机器人主要应用于，地震、塌方、以及火灾救援的等方面的灾难事故的救生工作中，以期降低人工救援的风险，和提高救援效率。 关键词：履带模块化建模单片机无线电红外探测 5.12大地震的巨大破坏能力，以及其带来的巨大损失牵动了每一个华人的心。在举国上下开展大救援的过程中，作者针对事故现场救援难度大，救援人员生命安全无可靠保证，以及救援速度缓慢等弊端，开发、研制了一款旨在降低救援风险，加快救援速度的救生机器人。本产品制作方法科学，创意新颖，具有较强的可行性，和较好的市场前景。产品综合了机械设计方面，以及电子技术方面的知识。做到机械和控制的很好的融合。机械方面的创新，主要体现在对机器人越障能力的研发；电子方面，则主要运用了单片机的优越可编程控制能力，和无线电技术的遥控功能。其中产品的最关键技术之一是运用了红外探测仪高灵敏的感测能力。该救生机器人很好的将以上几种技术进行了巧妙融合，起到很好的效果。救生机器人主要应用于，地震、塌方、以及火灾救援的等方面的灾难事故的救生工作中，以期降低人工救援的风险，和提高救援效率。 1、机器人动力驱动越障系统的设计 1.1底盘和传动装置的设计 机器人的驱动装置运用了传统的履带式。但在此产品较传统的履带式机器人有了较大的改进。在设计过程中，考虑到救援现场的复杂地形条件，参考了变位履带设计【1】方案，对传统履带式进行了改进设计。设计如图：
国内外机器人发展现状及发展动向 一、全球机器人行业现状 (一)全球机器人行业现状 1、行业发展：增长态势延续 (1)预计2017年全球工业机器人销售量25万台 从2008年第四季度起，全球金融风暴导致工业机器人的销量急剧下滑。2010年全球工业机器人市场逐渐由2009年的谷底恢复。 2011年是全球工业机器人市场自1961年以来的行业顶峰，全年销售达16.6万台。2012年全球工业机器人销量为15.9万台，略有回落，主要原因是电气电子工业领域的销量有所下滑，但汽车工业机器人销量延续增长态势。 随着全球制造业产能自动化水平提升，特别是中国制造业升级，我们估计到2017年全球工业机器人销量达到25万台，年复合增长率9.5%. (2)预计到2017年全球工业机器人市场容量2700亿 2012年全球机器人本体市场容量为530亿元，本体加集成市场容量按本体大约三倍算，估计1600亿元。 估计2013年至2017年，包含本体和集成在内的全球工业机器人市场，年复合增长率约为11%。预计2017年全球工业机器人市场容量将达到2700亿元。 (3)预计到2017年全球服务机器人市场容量接近500亿 根据IFR数据，2012年全球个人(或家庭)用服务机器人市场容量为73亿元，公共服务机器人市场容量为208亿元。目前看公共服务机器人产业化走在前面，市场容量更大。 预计2013-2017年个人(或家庭)用服务机器人市场容量增长率为7%，公共服务机器人市场容量年均复合增长率为17%。到2017年，全球服务机器人市场容量将接近500亿元。如果智能家居算是广义的服务机器人，服务机器人市场容量会大很多。 2、全球机器人行业布局：日欧产业优势明显，中国市场潜力巨大 (1)工业机器人市场销量与存量 全球工业机器人本体市场以中欧美日为主。日、美、德、韩、中五国存量占全球比例达71.24%，销量达69.92%。 截至2012年底，全球机器人累计销量达到247万台。机器人平均使用寿命为12年，最长15年。估计现在全球机器人存量在120万台-150万台之间。 分区域看，亚洲/澳洲增幅达到9%。亚洲增幅主要由中国需求拉动，因为中国2012年工业机器人销量增幅达到30%。 分生产地和消费地看，日本是唯一的工业机器人净出口国，拥有全球最大的机器人产能，占据全球机器人产量的66%。机器人消费地最大的区域是除日本以外的亚洲地区，占比约34%，而且是以中国市场为主。 (2)全球工业机器人与机床行业销量的对比 工业机器人销量占机床销量比反映各国机器人使用情况。这个比例的上升在一定程度上代表着这个国家机器人普及水平的提升。我们给出美日德中四国的机器人销量占机床销量比，从这个数据和历年的变化趋势看各国机器人行业的发展状况。 美日德三国的机器人销量占机床销量比稳定在一定区间内(15%-25%)，表明
地震救援机器人设计说明书 参赛单位: 华北科技学院 作者: 孙浩然梁陈赞冯忠豪刘俊指导教师: 田忠友王海鹏
目录 一.作品简介 (1) 二.主要功能指标 (2) 三.工作原理 (4) 四.运动分析 (5) 4.1腿部移动过程 (5) 4.2主题迁移过程 (6) 五.动力分析 (8) 5.1 单独由电机提供动力 (8) 5.2 由气缸和电机共同提供动力 (9) 六.实用化的可能 (11) 七.市场前景 (13) 八.作品外形照片 (14) 九.参考文献 (16)
一.作品简介 该作品是基于地震救灾为背景而设计研发的, 是一种能够起清障作用、标记事故地点、探索救援道路的先进设备。该作品具有灵活、操作简便、适用性强、拓展功能多的特点, 非常适用于救灾抢险工作。高度智能化和自动化是本作品的又一大特点, 也是具备强势竞争力的一大优势。同时, 采用了先进的控制系统和算法, 是系统的通用性和适用性进一步增强, 能够出众完成各项任务。 本作品由中心搭载平台, 四条安装在平台四角的机械腿, 中部的两部液压支架以及构建在平台上的挖掘装置组成。机械腿由关节电机带动实现腿部移动, 由安装其上的蜗杆装置实现腿部伸缩, 四条腿依次移动后再次转动电机实现机械本体的整体前进。达到预定位置后平台上的气泵开始工作, 带动整个装置的升降掘进, 起到了除障清路的作用。同时腿部结构设计比较先进, 使机械体具有一定的越障能力, 摆脱了传统救灾设备行动能力不足的缺陷, 对灾区环境有很强的适应能力。 双模的行进机构使得系统灵活性和机动力极大增强。轮式行进可使机器人快速机动, 灵活部署; 机械腿行进可使机器人工作平稳, 深入灾区。采用双模互换的行进方式既能节省宝贵时间, 又能提高工作效率, 同时兼具节能的特点。 二.主要功能指标 该机器人是着眼于地震灾区的各类救援任务而开发的, 其独树一帜的外形设计和结构设计使其能够遂行地震灾区的各种搜救、援助、运输、支承等任务。 首先, 经过加装红外感应器材和探人雷达等仪器设备, 使其能够在较大范
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 浅析消防救援机器人发展和应 用分析(最新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
浅析消防救援机器人发展和应用分析(最 新版) 1前言 从20世纪80年代初开始，我国国民经济迅速而稳步增长，各类工业得到了迅速发展，但各类危险场所的火灾以及由火灾引发的爆炸伤人事故也随之不断发生，已成为现代火灾扑救的一大难题。另外，化学危险品泄漏伴随的毒性、腐蚀性给消防人员的自身安全带来了严重的威胁，在没有对现场进行充分侦检和分析的情况下，盲目地采取行动，不仅不能取得预期的效果，而且往往会造成无辜生命的牺牲，付出惨重的代价。 2消防人员抢险救援时的弊端 目前我国消防部队在灾害现场展开抢险救援战斗时，首先要派侦查人员侦查灾害现场，了解灾害现场情况后方可作出处置决策。
由于采用人工侦察手段，必然存在下述问题： (1)侦察小组(一般由2—3人组成)之间常用通讯绳作为联络手段，相互交流困难； (2)消防人员在有毒、有害、缺氧、浓烟、放射性等室内外危险灾害现场进行侦察，有可能造成中毒、窒息等事故； (3)消防人员在易坍塌建筑物、大型仓库堆垛等灾害现场进行侦察，有可能发生坠落或被坍塌物砸中，造成人身伤害事故； (4)消防人员在进入不明情况的灾害现场时，无法事先确定所佩戴的个人防护装备和侦检设备是否安全合理； (5)消防人员配备的便携式探测装备数量有限，无法实时定量的探测灾害现场各种数据参数； (6)消防人员侦察到的现场情况，无法在第一时间向后方指挥员报告； (7)由于消防人员穿着防护服装、配备防护装备，本身负荷已较重，再要进行如清障、开关阀门、抢救遇难人员等工作具有一定困难；
研究基于嵌入式控制网络的搜救机器人多传感器信息融合算法摘要：针对在发生灾难情况下完成搜索任务的问题,本文提出了一种基于多传感器信息融合的优化策略。首先,搜救机器人控制系统的硬件电路设计；其次,实现嵌入式系统软件设计；然后,提出了一个聚合作用的卡尔曼滤波模型,它使用本身的卡尔曼滤波器权重调度去提升系统的容错能力和整体的融合性能。更重要的是,Adaboost算法实现了多传感器信息最理想的融合。通过仿真测试实验,去验证机器人在非结构化环境下的横越搜索能力。 索引词：聚合卡尔曼滤波器、信息融合、搜救机器人、嵌入式系统
I. 介绍 世界每年都遭受巨大的自然和人为灾害[1]。这些巨大的灾害导致许多建筑物倒塌和人员伤亡,当灾害发生时,最紧急的事情就是搜索和营救被困在废墟中的幸存者[2]。研究表明,最佳救援时间是48小时以内[3]。然而,复杂和危险的受灾地点给救援人员和幸存者带来巨大的威胁,也使救援行动延迟[4]。 易燃品、爆炸物和风力在灾害中容易引起大火[5]。在一些危险的地区,如核电站、化工厂等[6],如果没有相应的保护或支持,即使是训练有素的专业救援人员也无法正常工作,然而,当他们穿防护装备时,环境感知能力受到限制[7],所以救援工作变得缓慢。 目前,搜索狗是搜索人体气味最有用的工具,但有很多不可避免的问题[8]。根据经验丰富的俄罗斯搜索狗培训团的研究材料,一般来说,培训一只合格的搜索狗至少需要1.5年,而其有效工作时间是最多3年[9]。在工作中,总时间不能超过2小时[10];连续工作时间不得超过30分钟,否则会因为精疲力竭使它对气味敏感性降低[11]。这个缺陷是不能容忍的因为搜救机器人在紧急环境下需要依靠救援狗[12]。在西方,培训和使用一只搜索狗的费用通常是40000美元，然而,搜索狗本能地逃离有危险气体的搜索和救援场景[13]。基于多传感器信息融合的搜救机器人可以很好地解决这些问题[14]。 通过长期的研究，移动机器人在室内规整的环境下导航和定位、路径规划、地图的构建和未知环境的探索基本上是成熟的了[15],但复杂的和未知的非结构化环境下的灾难的场景仍然需要进一步的研究。目前,搜救机器人的主要控制方式是人工操作,完全的自治权还没有实现。自主移动机器人需要多传感器的融合去感知环境信息。它可以根据单一路标沿着指定的路径移动，救援机器人是很简单的安排并且拥有高的灵活性。但是相机捕捉到的图像很容易被射线影响,所以很难构建环境模型。特别是在复杂的环境下,如背景和障碍物的颜色是相似的,判断周围的障碍物是很困难的。而超声波传感器可以弥补这个缺点并且提供距离信息，可是，它现在存在的缺点是不能提供目标的准确方向。 在这篇文章中，基于多传感器信息融合的自主搜救机器人在灾难发生的地点代替传统的搜救队进行特定目标的搜寻工作。嵌入式控制系统软件设计基于完整的救援机器人硬件系统。我们融合多传感器单信息微型相机和超声波传感器实现自治多移动机器人的避障。基于Adaboost算法实现了聚合卡尔曼滤波最优融合。
救援机器人
煤矿救援机器人研究现状及关键技术 1、煤矿救援机器人工作环境 煤矿救援机器人工作的环境，往往是结构化地形环境和非结构化地形环境的综合。 （1）井下巷道的布局、轨道、水沟、人行道、管道和电缆等的铺设以及各种设备的布置都是根据矿井实际需要，按照国家或行业标准建造，这些都属于结构化地形。 （2）井下主要有火灾、水灾、顶板事故、瓦斯事故和煤尘事故五大灾害。瓦斯爆炸是煤矿最严重的灾害事故，爆炸产生的高温高压使附近的气体产生巨大的冲击波，造成井下设施的破坏。冲击波扬起的煤尘参与爆炸，产生更大的破坏力，引发顶板冒落、煤壁片帮以及设备翻倒等事故。这种地形是复杂的非结构化地形。 2、国内外研究现状 （1）国外研究现状 1998年Sandia智能系统机器人研究中心研制了“RATLER机器人”，该机器人采用无线控制，利用自身携带的摄像头,可以识别煤矿的入口，同时传回有用的周围环境信息。 图1 RATLER机器人 卡内基梅隆大学研制了Groundhog四轮驱动机器人，用于检测矿井有害气体浓度和对井下巷道进行三维成像，通过电缆将测得数据传到地面指挥人员。但在首次试验时，机器人进入到距离矿井口30米处，因计算机进水，而被迫中
止。 图2 Groundhog侦查机器人 图3为2006年美国东部西弗吉尼亚州阿普舒尔县萨戈（ Sago）煤矿发生矿难运用的机器人。2007年8月美国Utah州发生煤矿事故，救援人员派出了University of South Florida研制的图4所示救援机器人，但因机器人中途行进过程中陷入泥潭而受阻。 图3 美国救援机器人 图4南佛罗里达救援机器人 Gemini Scout是美国职业安全与健康中心资助圣帝亚国家实验室研制的一款矿井救灾机器人，如下图所示。它为履带式双节机器人，长1.2m，宽 0.7m，在身体上方有一个高出机体的摄像机桅杆，其上安装了一个能透过烟雾和尘埃的红外摄像头，配置了有毒气体传感器和爆炸气体传感器。由一个灵活的关节连接身体的两节，使它能够通过复杂的地形和狭窄的角落。采用遥控方式，由
浅析消防救援机器人发展和应用分析1 前言 从20世纪80年代初开始，我国国民经济迅速而稳步增长，各类工 业得到了迅速发展，但各类危险场所的火灾以及由火灾引发的爆炸 伤人事故也随之不断发生，已成为现代火灾扑救的一大难题。另外，化学危险品泄漏伴随的毒性、腐蚀性给消防人员的自身安全带来了 严重的威胁，在没有对现场进行充分侦检和分析的情况下，盲目地 采取行动，不仅不能取得预期的效果，而且往往会造成无辜生命的 牺牲，付出惨重的代价。 2 消防人员抢险救援时的弊端 目前我国消防部队在灾害现场展开抢险救援战斗时，首先要派侦查 人员侦查灾害现场，了解灾害现场情况后方可作出处置决策。由于 采用人工侦察手段，必然存在下述问题： (1)侦察小组(一般由2—3人组成)之间常用通讯绳作为联络手段， 相互交流困难；
(2)消防人员在有毒、有害、缺氧、浓烟、放射性等室内外危险灾 害现场进行侦察，有可能造成中毒、窒息等事故； (3)消防人员在易坍塌建筑物、大型仓库堆垛等灾害现场进行侦察，有可能发生坠落或被坍塌物砸中，造成人身伤害事故； (4)消防人员在进入不明情况的灾害现场时，无法事先确定所佩戴 的个人防护装备和侦检设备是否安全合理； (5)消防人员配备的便携式探测装备数量有限，无法实时定量的探 测灾害现场各种数据参数； (6)消防人员侦察到的现场情况，无法在第一时间向后方指挥员报告； (7)由于消防人员穿着防护服装、配备防护装备，本身负荷已较重，再要进行如清障、开关阀门、抢救遇难人员等工作具有一定困难；
(8)消防人员受环境影响及个人防护装备的限制，在灾害现场的滞 留时间一般小于30min。 因此，研究一种实用的能替代消防救援人员遥控进入有毒、有害 (非易燃易爆)、易坍塌建筑物、大型仓库堆垛、缺氧、浓烟、放射 性等室内外危险灾害现场进行探测的消防救援机器人，来解决有关 消防人员人身安全、时间限制、数据采集量不足和不能实时反馈等 问题，是非常紧迫和必须的。 消防救援机器人具有可靠的侦检和救援功能，以及良好的机动性能，对化学、生物、放射性等危险晶的生产、运输、贮存和使用场所的 灾害预防，对有毒、有害化学物品泄漏(非易燃易爆)、易坍塌等灾 害现场的侦察和处置、易爆物品的搬运，障碍物的清除、遇难人员 的抢救等工作起到重要的作用。将能替代消防人员进行现场抢险救援，对灾害现场的灭火、封堵、洗消、破拆等救援作业的展开具有 十分重要的作用。 3 国外消防救援机器人发展情况
救援机器人控制系统的设计设计
摘要 近年来，由于环境恶化导致的自然灾害以及战争导致的人为灾害经常发生。在灾难发生后的48小时以内，是在受灾现场废墟中寻找幸存者的黄金时间。灾难救援现场环境往往是异常复杂、危险、多变，救援行动刻不容缓，在此种环境下，采用救援机器人协同救援人员，进行救援行动，能起到事半功倍的作用。 结合救灾场所的非结构化环境,本毕业设计设计了一款救援使用的探测机器人.机器人采用通用开放式机器人系统，采用模块化设计。机器人系统的性能和功能可以根据救灾环境的需要很方便的增减。良好的无线通讯功能允许远程操作。在演示控制界面可以用单片机语言控制机器人移动状况。控制系统结构流程：计算机发出信号经过电平转换到无线收发模块，之后通过无线通讯到无线接收模块，通过单片机处理以及数据锁存最终控制机器人。调速系统硬件原理是以AT89S51单片机为控制核心。救援机器人采用了多种传感器共同作用，以便更加精确的获得探测结果，包括使用3CCD感光器获得图像信息、使用超声红外传感器精确确定探测目标的位置。采用履带式行走机构,履带具有较强的驱动力，可以在阶梯上移动、重心低而稳定。救援机器人具有可靠的机械系统和智能化的控制系统，可以在救灾现场恶劣的自然环境下工作。 关键词：救援机器人；控制系统；传感器；模块化设计；开放式机器人；
Abstract In recent years,due to the natural disasters caused by environmental degradation and man-made disasters caused by the war happened very often.Disaster rescue site environment is often complicated,dangerous, changeable,so it is urgent to rescue.In this environment,adopt the rescue robot coordinated rescue workers to carry on the rescue operation,can have the effect of get twice the result with half the effort. Combination of relief place unstructured environment,this graduation design designed a detecting robot using for rescue.The robot uses the general open robot system,adopts the modular design.Robot system performance and functionality can conveniently increase or decrease according to the needs of disaster environment.Good wireless communication function to allow remote operation.In the demonstration control interface can control the robot movement condition with single-chip computer language .The principle of speed control system hardware is based on AT89S51 as the core, including speed measuring circuit, PWM waveform generator and the PWM power amplifier circuit.Rescue robot USES a variety of sensors work together, to get more accurate detection https://www.doczj.com/doc/927477572.html,es the crawler walking mechanism, caterpillar has strong driving force, can move on the ladder,low center of gravity and stability.Aid has reliable mechanical system and the intelligent control system, can work under the harsh natural environment at the scene of the disaster relief. Key words:Rescue robot;Control system;The sensor;Modular design;Open the robot;open type robot;
一．工业机器人组成系统 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 几个问题： （1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？ （2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？ （3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？ （4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？ 二．工业机器人的主体 机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。 各部件组成和功能描述如下：