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基于应急救援的机器人设计研究摘要：随着科技的不断进步和人们对生命安全的严重关注，援救机器人在应用领域方面也有了很大的发展空间。
援救机器人是一种能够在危险环境下执行任务，提供救援及支援服务的机器人。
本文所设计的应急救援机器人使用同轴麦轮作为机械的移动的底盘。
能适应绝大多数地形。
并且能够很好的通过较为狭小的过道。
自适应能力极强。
底盘采用高度结构化。
更易于维修和拆卸。
机器人采用ABBIRB460机械臂。
结构简单方便，工作效率高，采用快拆设计，通过两颗螺丝更换更多类型机械爪，实现更多功能。
机器人整体体积不大易于搬运且结构化易于拆卸和维修。
最后使用DR16作为接收器。
接受范围广。
可在一公里以外进行遥控，信号稳定且价格实惠。
关键词：结构化；救援；机器人；引言：目前，援救机器人广泛应用于自然灾害、人工灾害、救援等领域在现代社会发展的进程中，人们的生活方式、生存环境和风险事件变得越来越复杂和多元化，同时人类也缺少对应的应急救援技术和设备，如遭受自然灾害、肆意街头暴力、特大传染病、恐怖袭击等各种突发事件。
在应对这些突发事件时，应急救援机器人的角色变得越来越重要，但是当前市场上缺少满足应急救援的特种车辆，在这样的背景下，开发应急救援机器人项目势在必行。
一、应急救援机器人结构设计1.应急救援小车核心参数重量、尺寸等，其中尺寸和重心高度可参考1表。
表1应急救援机器人核心参数名称参数重量（kg）17.8长、宽、高（mm）810.510.430重心高度（mm）170机械臂自由度3移动速度（m/s）前进：3.9平移：3.2最大上坡度数（°）纵向：15横向：142.底盘部分小车底盘使用四麦克纳姆轮共轴结构，每个麦克纳姆轮由单独的3508电机进行驱动。
轮组形式为电机-联轴器-麦轮。
根据测量，单个轮组宽度约为130mm。
因此四麦轮并排排布所需宽度约为520mm，小于最大宽度 1200mm。
因此理论上可以使用普通麦轮进行设计。
摘 要我国是世界上地震灾害频繁发生的国家之一。
地震灾害以其瞬间突发性、破坏性强、严重性强和次生灾害多样性等特点，严重威胁着人类的生命和财产安全。
地震灾害发生后的72小时里，被困人员的存活率随时间的推移逐渐降低。
又因地震废墟环境具有范围广、受灾面积大、伤亡情况不确定和次生灾害频发等特点，所以地震救援具有时间紧急、救援难度大等特点。
随着科学技术的进步与发展，出现了可以用于地震救援的救援机器人。
地震救援机器人因具有可以连续执行救援任务，代替救援人员深入危险环境，可以搭载相应的工具深入废墟环境进行救援得到认可。
但是救援机器人依然存在着受地震废墟环境影响，作业方式与救援需求不匹配，救援效率不理想等问题。
本文主要采用文献资料法、分析法和比较研究法进行研究。
研究目的是解决复杂地震废墟环境影响救援机器人使用，作业方式与救援需求不匹配，救援机器人救援效率不理想等问题。
基于救援机器人的相关技术和研究成果，设计研究新型地震救援机器人。
通过调研与分析，我们提出了地震救援机器人设计的相关要求，主要包括全地形通过、工具多功能、机身轻量化、型号体系化和外观辨别化设计要求。
通过对这些设计要求的深入分析研究，结合地震救援机器人的设计原则，我们可以知道满足这些要求的地震救援机器人能更好地适应废墟环境，也能改善救援效率不理想等问题。
最后，根据设计要求、设计原则和地震救援的相关内容，进行具体解决方案的设计。
关键词地震灾害；救援；废墟环境；被困人员；机器人AbstractChina is one of the countries with frequent earthquake disasters in the world. Earthquake disaster is characterized by its sudden, destructive, serious and secondary disaster diversity, which seriously threatens the safety of human life and property. In the 72 hours after the earthquake disaster, the survival rate of the trapped people gradually decreased with the passage of time. Because of the wide range, large disaster area, uncertain casualties and frequent secondary disasters, earthquake rescue has the characteristics of time emergency and difficulty.With the development of science and technology, there are rescue robots that can be used in earthquake rescue. Because the earthquake rescue robot can carry out the rescue task continuously, instead of the rescue personnel to go deep into the dangerous environment, it can carry the corresponding tools to go deep into the ruins environment for rescue. However, there are still some problems in the rescue robot, such as the impact of the earthquake ruins environment, the operation mode does not match the rescue needs, and the rescue efficiency is not ideal.This paper mainly uses the methods of literature, analysis and comparative research. The purpose of the research is to solve the problems that the complex earthquake ruins environment affects the use of rescue robots, the operation mode does not match the rescue needs, and the rescue efficiency of rescue robots is not ideal. Based on the related technology and research results of rescue robot, a new type of earthquake rescue robot is designed and researched.Through investigation and analysis, we put forward the design requirements of the earthquake rescue robot, including all terrain passing, multi-functional tools, lightweight fuselage, model systematization and appearance discrimination design requirements. Through the in-depth analysis and research of these design requirements, combined with the design principles of the earthquake rescue robot, we can know that the earthquake rescue robot meeting these requirements can better adapt to the ruins environment, and also can improve the rescue efficiency is not ideal. Finally, according to the design requirements, design principles and related contents of earthquake rescue, the specific solution design is carried out.Key words earthquake disaster; rescue; ruins environment; trapped people; robot目 录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 论文的研究背景 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究目的及意义 (2)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 国内研究现状 (4)1.2.2 国外研究现状 (4)1.3 研究内容 (6)1.4 论文框架图 (7)第2章被困人员与废墟环境状况 (9)2.1 被困人员状况 (9)2.1.1 被困人员伤病状况 (9)2.1.2 被困人员心理状况 (11)2.2 废墟环境状况 (11)2.2.1 外部废墟状况 (12)2.2.2 存活空间状况 (15)2.3 本章小结 (17)第3章地震救援机器人设计要求分析 (19)3.1 全地形通过设计要求 (20)3.2 工具多功能设计要求 (22)3.3 机身轻量化设计要求 (25)3.4 型号体系化设计要求 (28)3.5 外观辨别化设计要求 (30)3.6 本章小结 (32)第4章地震救援机器人设计原则 (35)4.1 可靠性设计原则 (35)4.1.1 动力装置的可靠性 (36)4.1.2 行走装置的可靠性 (37)4.2 标准化设计原则 (37)4.2.1 型号的标准化 (38)4.2.2 运输的标准化 (38)4.3 创新性设计原则 (40)4.3.1 工具的创新性 (40)4.3.2 结构的创新性 (41)4.4 本章小结 (42)第5章地震救援机器人设计实践 (43)5.1 行走模块设计 (43)5.2 工具模块设计 (45)5.3 主机模块设计 (47)5.4 机身材料使用 (48)5.5 外观颜色设计 (48)5.6 机器人图解 (50)5.7 设计说明 (51)结论 (55)参考文献 (57)攻读硕士学位期间所发表的论文 (61)致谢 (63)第1章绪论1.1 论文的研究背景1.1.1 研究背景我国是世界上地震灾害频繁发生的国家之一，地处欧亚板块的东南部，因受印度洋板块、太平洋板块的相互作用和影响，所以地震灾害相对活跃[1]。
1 旋翼空中搜索机器人和废墟洞穴可变形机器人在芦山地震救援中国际上的机器人学者从应用环境出发将机器人分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人。
我国机器人专家基本认同这种分类方法，将机器人分为工业机器人和特种机器人。
特种机器人是除工业机器人之外的、在美国俄克拉荷马州的阿尔弗德联邦大楼爆炸案，揭开了救援机器人技术研究的序幕。
2001年美国９．１１ 事件，美国机器人辅助救援中心和其他一些单位的救援机器人第一次配合救援人员参与了救援行动，有几十个救援机器人替代救援人员进入世贸大楼搜索幸存者被轰然倒塌的废墟压埋，被认为是救援机器人的第一次实际应用。
救援机器人在重大突发事件救援中替代人类进入到危险环境搜寻救援的优势和作用第一次得到显现，鉴于此西方许多发达国家竞相开展了救援机器人技术研究。
2地震搜救机器人灾害救援机器人衍生于军用机器人。
地震搜救机器人是灾害搜救机器人中的一分子。
由于地震小概率事件，因此地震搜救机器人在灾害救援机器人中属于小众中的小众。
2.1地震搜救机器人发展历程我国救援机器人研究肇始于2007年国家863计划首次支持的第一个“救灾救援危险作业机器人技术研究” 重点项目，在这个项目中包含了中国地震应急搜救中心（以下简称搜救中心）牵头的“地震废墟搜索与辅助救援机器人研制”课题，开启了中国地震辅助救援机器人研究的新篇章。
经过十年的努力，搜救中心与中国科学院沈阳自动化研究所国家机器人学重点实验室、哈尔滨工业大学国家机器人重点实验室、中科院合肥物质科学研究院、北京航空航天大学、北京理工大学、北京工业大学、哈尔滨工业大学、上海大学、天津大学、山东大学、大连理工大学等众多科研院所优势互补，形成了以搜救中心为枢纽核心，与国内相关科研院所多个机器人技术团队强强联合的我国地震辅助搜救机器人领域的开发研究与示范应用体系。
十年来从无到有，初步建立了搜索类、营救类、助力类、快速与大型机器类对接的智能救援属具类和地震搜救机器人功能综合测试评价技术的地震搜救机器人体系。
关于应急救援机器人用于地震救援分析
郭浩
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2024()8
【摘要】随着科技的发展,各领域都有了新技术新突破,地震救援机器人在救援工作中广为应用。
各大高校也对研发地震救援机器人的相关技术投入了大量人力、财力资源。
本文基于应急救援机器人在地震救援工作中的作用,分析技术实际应用价值,并总结应急救援机器人的总体发展,分析技术未来发展方向。
【总页数】3页(P31-33)
【作者】郭浩
【作者单位】应急管理部消防救援局昆明训练总队
【正文语种】中文
【中图分类】P315.9;TP242
【相关文献】
1.WMN技术用于构建新型地震应急救援无线通讯平台的分析与设想
2.虚拟现实技术用于地震应急救援训练基地中的对策研究
3.构建大数据下应急救援组织体系:基于汶川地震应急管理的分析
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救援机器人结构设计
一、概述
救援机器人是一种新型机器人，可用于识别地面、水下、空间和低能
区的危险环境，搜寻受困者并发信号，以及搜救和援助受困者等搜救作业。
由于灾害环境特殊，安全性要求高，因此救援机器人结构应具有良好的稳
定性和兼容性，以满足复杂的技术要求。
二、结构设计
（一）结构设计
1.机体结构：救援机器人机体结构采用双节轴膨胀铰接架构，其特点
是结构稳定、不易损坏；机体上设有传感器持续监测前方环境，保证机器
人稳定行驶；机体重心低，采用悬挂式底盘，可有效降低耦合系数，提高
稳定性。
2.推进系统：救援机器人可以采用轮子驱动系统，可在平地、坡道、
河流和其他不规则地形中行驶，具有很强的稳定性；采用爪状车轮可以增
强机器人的抓地力，有效减少滑动；还可以根据不同环境采用飞机、直升
飞机和无人机等飞行器，用于高空救援。
3.传感器：救援机器人配备有多道传感器，包括激光雷达、摄像头、
激光距离传感器、超声波测距仪、红外传感器和全息摄像头等，可以实时
监测周围环境。
地震救援双臂机器人结构设计与运动学分析寇彦芸;万熠;赵修林;魏盼盼【摘要】针对地震救援的复杂性、不确定性的问题,提出一种高负载自重比、功能集成的地震救援双臂机器人构型,对具有主从关系的冗余七自由度双臂建立运动学模型,建立驱动空间、关节空间、笛卡尔空间的映射关系,结合虚拟仿真技术分析了其运动学特性.采用概率学中的蒙特卡洛原理,运用MATLAB编程生成地震救援双臂机器人的工作空间云图及其协作空间,结果表明该机器人工作空间和协作空间足够大,可以满足工作要求,具备灵活作业的条件,继而为后续机器人的轨迹规划和实时控制的实现奠定了基础.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】5页(P142-146)【关键词】地震救援;双臂机器人;运动学;工作空间;ADAMS【作者】寇彦芸;万熠;赵修林;魏盼盼【作者单位】山东大学机械工程学院高效洁净机械教育部重点实验室,山东济南250061;山东大学机械工程学院高效洁净机械教育部重点实验室,山东济南250061;山东鲁班机械科技有限公司,山东滕州277500;山东鲁班机械科技有限公司,山东滕州277500【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH113.2全球范围的地震灾害频发，造成巨大的人员伤亡和财产损失。
灾害发生后，由于道路交通阻塞，传统的机械设备功能单一且质量较大，难以快速进入地震第一线进行救援。
根据黄金72h救援原则，地震救援者必须实现快速响应与有效救援，这就要求救援队员在短时间内完成大量的废墟搜索和救援工作，这给救援队员的体力和精神上带来了极大的考验。
强震发生后，地震现场往往余震频发、废墟内环境危险而又复杂，这些都给救援人员带来了极大的困难，也威胁着救援人员的生命安全［1］。
针对这种应急救援需求，国内外都进行了地震救援机器人的相关研究。
文献［2］研制出一种具有三维运动的蛇形机器人Snakebot，它在非结构环境具有较强的运动能力；文献［3-4］设计一种模块化可重构的机器人PolyBot，因机器人的模块具有互换性而具有很强的变形能力，机器人不同的构形可以适应于不同的地理环境。
救援机器人毕业设计
随着自然灾害和人为事故的频繁发生，救援机器人逐渐成为重要的援助工具。
本篇毕业设计旨在设计一种多功能的救援机器人，以便在各种紧急情况下提供必要的援助。
设计思路：
1. 结构设计：
救援机器人的结构需要面对各种不同的环境，包括火灾、地震、洪水等。
因此，它的结构需要具有耐高温、防水、防震等特性。
机器人装备有多个机械臂，能够在不同的场景下进行有效的操作，例如搜寻被困者、拯救伤员等。
2. 传感器设计：
救援机器人装配有多种传感器，包括温度传感器、气体传感器、声音传感器等。
这些传感器能够帮助机器人辨识出各种环境中的问题，并提供相关的信息。
例如，在火灾中，机器人可以利用传感器来检测房屋内的温度和任何潜在的危险。
3. 程序设计：
机器人需要具有一定的智能，能够根据环境的变化做出正确的反应。
机器人配备了多个算法，例如对象检测、运动规划等，能够在不同的场景下做出正确的决策。
4. 发电机：
机器人配备了太阳能发电机，以保证在没有电力供应的情况下，机器人仍能正常运作。
此外，机器人还配备了备用电池，以提供额外的能量储备。
结论：
在救援工作中，救援机器人可以发挥重要作用。
设计一种多功能的救援机器人，能够帮助消防员、医生等工作人员有效地解决紧急情况下的问题。
在未来，随着技术的发展，救援机器人将会变得更加先进和智能化。
科研创新设计说明书——六足履带式搜救机器人目录1 引言 (2)2 研究的背景及意义 (2)3 国内外相关研究现状 (4)4 改进装置研究现状 (11)5 改进装置的结构及其操作的基本原理 (12)总结 (14)参考文献 (15)1 引言：近几年地震不断的发生，地震发生后世界人名都积极投入到抗震救灾活动中。
作为当代大学生对这些灾难尤其关注，一些人立即奔赴灾区，很多人捐款捐物。
震后总会看到有人被埋在废墟下呻吟呼救，而外面的人却一时无法将他们救出时，我们心里十分焦急，总在想：里面的人肯定受了重伤，也一定很饿，如果有个小型搜救器能迅速钻到废墟里，探明受伤人位置和情况，给他们送去急需的药品和饮食该有多好啊。
基于这种想法，搜救机器人从此诞生了。
然而我国在四川地震中，据资料显示，搜救机器人并未得到很好的利用，参加搜救的主要还是以消防官兵，搜救犬及支援人士。
2 研究的背景及意义：2.1 研究的背景机器人集中了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制原理以及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。
随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高，移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。
由于这些技术的发展，推动了机器人概念的延伸。
世界上许多国家都在研制军用机器人、扫雷机器人、排爆机器人和消防机器人等危险作业机器人。
救灾机器人是机器人的一个新兴发展领域，属于危险作业机器人的一个分支，具有危险作业机器人的特点。
在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。
（地震）（火灾）（深井）图2-1 各种灾难在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。
在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。
因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下“搜索和营救” ( SAR)幸存者，是机器人学中的一个新兴而富有挑战性的领域。
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。
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，通过加装红外感应器材和探人雷达等仪器设备，使其能够在较大范围内执行地震灾区的搜救任务，机器人的中心搭载平台采用模块化设计，可以根据实际需要即时更换设备进行搜救工作。
