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灾难救援机器人研究现状、关键性能及展望

机械工程学报 2006年第12期42卷 1-12页

作者：刘金国王越超李斌马书根中国科学院沈阳自动化研究所机器人学实验室

对日本、美国和中国等国家灾难救援机器人的研究现状和研究计划进行综述。根据世界各国救援机器人技术的研究现状,结合救援机器人在实际应用中取得的经验和教训,归纳和总结出救援机器人的关键性能为：存活能力、运动能力、感知能力、通... 详细信息

对日本、美国和中国等国家灾难救援机器人的研究现状和研究计划进行综述。根据世界各国救援机器人技术的研究现状,结合救援机器人在实际应用中取得的经验和教训,归纳和总结出救援机器人的关键性能为：存活能力、运动能力、感知能力、通信能力和作业能力。研究结果表明,灾难救援机器人研究逐步从试验研究转入到实际应用,多种技术融合化、多智能体网络化是今后灾难救援机器人研究的发展方向。防灾、减灾和救灾事关人民生命和财产安全,是国家公共安全的重要组成部分。救援机器人技术是国家发展迫切需要的战略必争的核心技术之一,将在国民经济和安全中起着重要作用并具有重大的战略意义。

关键词：灾难安全救援机器人研究现状关键性能发展方向

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新型煤矿救援机器人研发与试验

煤炭学报 2020年第6期45卷 2170-2181页

作者：朱华由韶泽中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

煤矿救援机器人是一种在矿井发生灾害事故时,替代救护队员进入危险区域进行环境探测和对矿工实施救援的多功能智能救援装备,其应用对提升煤矿灾后救援效率、减少2次伤亡具有重要的意义。以中国矿业大学CUMT-V系列煤矿环境探测与救援机... 详细信息

煤矿救援机器人是一种在矿井发生灾害事故时,替代救护队员进入危险区域进行环境探测和对矿工实施救援的多功能智能救援装备,其应用对提升煤矿灾后救援效率、减少2次伤亡具有重要的意义。以中国矿业大学CUMT-V系列煤矿环境探测与救援机器人的研发为例,从行走机构、防爆设计、结构轻量化、通信方法、传感探测和智能化等方面进行了相关技术和理论研究。针对灾后煤矿的巷道环境特点,推演了机器人行走机构的基本构型,设计了地形适应性好、越障能力强的机器人行走机构;提出并采用基于短时防爆理论的本安兼隔爆的机器人防爆设计技术;提出了基于多腔体自加强结构的机器人轻量化优化设计方法;采用了有线和无线相结合的机器人通信方式;搭建了机器人传感探测与运动控制系统;研发了机器人井下地图构建和定位导航技术。从而研制了能够承载多种探测传感器和急救装备的煤矿灾后环境探测救援机器人,并取得了国家煤矿安全认证。井下应用试验及性能测试结果表明,机器人的行走能力强,能够适用于煤矿非结构复杂地形;机器人续航能力强,通信距离长,环境感知和信息传输的可靠性高;能够通过遥控方式实现机器人的灾后救援;采用有线和无线相结合的机器人通信技术可实现多台机器人的协同救援。通过对机器人进行智能化升级,提高了煤矿救援机器人的环境感知能力,并使其具备了实时定位与自主行走的功能。将上述技术的组合进一步完善,可研发出满足不同应用需求的煤矿环境探测、监控、救援机器人。

关键词：煤矿救援机器人环境探测防爆智能化

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救援机器人收纳系统电机的同步控制

天津工业大学学报 2015年第5期34卷 43-47页

作者：张西正李雪梅侍才洪尹理才李坦东天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所天津300161 天津理工大学机械工程学院天津300184

针对救援机器人收纳系统因负载扰动、机械结构误差等原因造成的不同步,从而对伤病员带来二次衍生伤害后果,提出在多电机主从控制方法的基础上,比较多种同步控制策略,并基于Matlab进行仿真实验.实验结果表明:同级电机之间采用基于模糊PI... 详细信息

针对救援机器人收纳系统因负载扰动、机械结构误差等原因造成的不同步,从而对伤病员带来二次衍生伤害后果,提出在多电机主从控制方法的基础上,比较多种同步控制策略,并基于Matlab进行仿真实验.实验结果表明:同级电机之间采用基于模糊PID自整定的控制策略,而不同级电机之间采用基于PID的控制策略,从而使得多电机之间不仅具有良好的同步性能,而且对外部扰动表现出优良的鲁棒性.

关键词：救援机器人电机同步收纳系统 Matlab仿真控制策略

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救援机器人研究起源、发展历程与问题

军事医学 2014年第12期38卷 981-985页

作者：苏卫华吴航张西正刘志国孙景工军事医学科学院卫生装备研究所天津300161

在城市武装冲突、反恐与突发公共卫生事件救援行动中,救援环境通常会给救援人员带来巨大的危险。利用救援机器人对伤病员实施搜寻、后送等任务,已经成为当前机器人技术研究的一大热点,在民用、军用领域都有广阔的应用前景。该文简要阐... 详细信息

在城市武装冲突、反恐与突发公共卫生事件救援行动中,救援环境通常会给救援人员带来巨大的危险。利用救援机器人对伤病员实施搜寻、后送等任务,已经成为当前机器人技术研究的一大热点,在民用、军用领域都有广阔的应用前景。该文简要阐述了救援机器人的研究起源、发展历程和分类;并就执行伤员撤离任务的救援后送机器人发展现状与美军未来发展方向进行了重点探讨;最后提出了此类机器人发展过程中存在的问题与关键技术难点,对促进和发展救援机器人研究方法与设计理论、推进救援机器人的社会应用具有重要的意义。

关键词：救援机器人搜寻机器人后送机器人

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救援机器人柔性关节的设计与稳定性分析

机械科学与技术 2020年第8期39卷 1191-1195页

作者：高康平展梓荃焦生杰魏孟徐信芯长安大学公路养护装备国家工程实验室西安710064

为了提高救援机器人在非结构环境中的顺应能力,引入传动机构等效质量的概念,考虑电机内部阻尼对弹性驱动器动力学模型的影响,建立了基于力源驱动的串联弹性驱动器动力学模型。采用PID单位负反馈的控制方式,通过Laplace变换得到系统的开... 详细信息

为了提高救援机器人在非结构环境中的顺应能力,引入传动机构等效质量的概念,考虑电机内部阻尼对弹性驱动器动力学模型的影响,建立了基于力源驱动的串联弹性驱动器动力学模型。采用PID单位负反馈的控制方式,通过Laplace变换得到系统的开环传递函数与闭环传递函数,运用Nyquist判据与Bode图分析了系统的稳定性。通过仿真实验,得到了系统的阶跃信号跟踪响应。仿真结果与频域特性分析结果对比,验证了救援机器人柔性关节结构设计的合理性与稳定性。

关键词：救援机器人串联弹性驱动器(SEA) 柔性关节稳定性分析动力学模型

救援机器人结构设计优化及其运动学与动力学研究

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救援机器人结构设计优化及其运动学与动力学研究

作者：寇彦芸山东大学

学位级别：硕士

全球性地震灾害发生频繁,救援任务具有时限紧、对功能性和智能化要求高等特点;目前靠人工救援为主,救援效率低,需要研究轻量化、高灵活性、智能化的机器人。针对以上要求,本文对地震救援机器人的结构设计和尺寸优化、冗余自由度机械手... 详细信息

全球性地震灾害发生频繁,救援任务具有时限紧、对功能性和智能化要求高等特点;目前靠人工救援为主,救援效率低,需要研究轻量化、高灵活性、智能化的机器人。针对以上要求,本文对地震救援机器人的结构设计和尺寸优化、冗余自由度机械手的运动学以及动力学进行了一系列研究。首先分析优化了地震救援机器人的机械臂结构。根据现场作业要求,设计了相应的行走平台和七自由度冗余机械臂。对主要零部件进行了静力学分析,分析结果表明机械臂还有一定的优化空间,为了提高机械臂的负载自重比,基于响应面法进行了相关尺寸优化,优化了机械臂结构。其次进行了七自由度冗余机械臂的运动学研究。基于DH法为机械臂连杆建立局部坐标系,建立了机械臂的运动学方程,并采用蒙特卡罗法求解了机械臂的作业空间;在梯度投影法的基础上综合考虑机械臂奇异构型和关节极限,分析了冗余机械臂的逆运动学问题,并引入位置误差反馈的闭环逆运动学解法,提高了逆运动学的求解精度。然后搭建虚拟样机模型进行动力学仿真实验。基于拉格朗日法建立了机器人动力学方程,基于ADAMS虚拟样机对单个关节进行了定点控制和轨迹跟踪仿真试验。仿真结果表明,单个关节定点控制反应灵敏,轨迹跟踪效果良好。将ADAMS虚拟样机模型导入MATLAB,基于MATLAB/simulink建立机械臂的控制系统,可为将来控制算法验证提供交互式联合仿真平台。最后试制了地震救援机器人物理样机,建立基于快速控制原型技术的实时控制系统,采用传统的PID控制,对物理样机进行了轨迹跟踪试验验证。试验结果证实了冗余七自由度机械臂逆解的实时性和有效性以及动力学仿真结果的正确性。

关键词：救援机器人结构优化设计运动学动力学

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救援机器人操作臂的运动学分析与仿真

机械传动 2014年第4期38卷 79-82页

作者：周怡君钱瑞明荣杰东南大学机械工程学院江苏南京211189

救援机器人作为灾难救援高效的辅助工具,可以进入灾难环境,借助安装于其上的操作臂和传感器完成收集环境信息、运输紧急物资等任务。设计了一种六自由度救援机器人操作臂,将固定关节法及梯度投影法相结合,提出了操作臂逆解计算的优化方... 详细信息

救援机器人作为灾难救援高效的辅助工具,可以进入灾难环境,借助安装于其上的操作臂和传感器完成收集环境信息、运输紧急物资等任务。设计了一种六自由度救援机器人操作臂,将固定关节法及梯度投影法相结合,提出了操作臂逆解计算的优化方法,并进行了轨迹跟踪仿真分析。该法可大大提高逆解计算效率和轨迹跟踪精度。

关键词：救援机器人操作臂逆解计算轨迹跟踪

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救援机器人通信系统的应用和发展研究综述

消防科学与技术 2016年第8期35卷 1117-1120页

作者：陈炜马利王立柱天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室天津300384 军事医学科学院卫生装备研究所天津300161

针对救援机器人通信系统的发展过程,介绍救援机器人通信系统的国内外应用现状。对有线通信、远距离无线通信、短距离无线通信和混合通信系统的发展和研究进行文献综述。对比不同类型通信系统的性能,指出混合通信系统、大流量高速传输和... 详细信息

针对救援机器人通信系统的发展过程,介绍救援机器人通信系统的国内外应用现状。对有线通信、远距离无线通信、短距离无线通信和混合通信系统的发展和研究进行文献综述。对比不同类型通信系统的性能,指出混合通信系统、大流量高速传输和通信及时性是救援机器人通信系统的未来发展趋势。

关键词：消防应急救援救援机器人通信系统

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救援机器人自适应模糊控制的研究

计算机测量与控制 2010年第5期18卷 1067-1069页

作者：李金良包继华于岩苏学成孙友霞山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266510 山东科技大学机器人研究中心山东青岛266510

研究了腿轮混合结构式救援机器人的自适应运动控制问题;由于腿轮式救援机器人是一多自由度、非线性和强耦合的系统,其动力学模型比较复杂且难以精确建立,提出采用T-S型模糊神经网络进行机器人的运动控制;充分利用T-S模糊模型的特点和优... 详细信息

研究了腿轮混合结构式救援机器人的自适应运动控制问题;由于腿轮式救援机器人是一多自由度、非线性和强耦合的系统,其动力学模型比较复杂且难以精确建立,提出采用T-S型模糊神经网络进行机器人的运动控制;充分利用T-S模糊模型的特点和优点,以一种简化的T-S型模糊神经网络作为前馈控制器,同时反馈控制器也采用T-S型模糊神经网络实现;该控制器利用人的经验和知识实时调整PID参数,从而改善控制系统的性能,提高控制器的适应能力;实验结果表明该方法具有良好的轨迹跟踪精度和抗干扰能力。

关键词：救援机器人 T—S型模糊神经网络自适应控制腿轮式机器人