地震搜救機(jī)器人構(gòu)型設(shè)計(jì)綜述

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1、第17卷第1期哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.17No.12012年2月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYFeb．2012地震搜救機(jī)器人構(gòu)型設(shè)計(jì)綜述王鵬，李鑫，江文浩(哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150080)摘要:針對(duì)地震搜救機(jī)器人在災(zāi)難救援工作中的運(yùn)動(dòng)特征，系統(tǒng)的總結(jié)了搜救機(jī)器人構(gòu)型設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀．通過(guò)對(duì)足式、輪式和履帶式地震搜救機(jī)器人的代表性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較，分析其在地震搜救工作中的地形適應(yīng)性和移動(dòng)平穩(wěn)性，并提出今后地震搜救機(jī)器人的設(shè)計(jì)趨勢(shì)．關(guān)鍵詞:地震災(zāi)難;搜救機(jī)器人;構(gòu)型設(shè)計(jì);運(yùn)動(dòng)特征;移動(dòng)平穩(wěn)性中圖分類號(hào)

2、:TP24文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1007－2683(2012)01－0015－05AReviewonMechanismDesignofSearchandRescueRobotunderDisasterConditionWANGPeng，LIXin，JIANGWen-hao(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract:Aimingatmotioncharacteristicsofearthquakesearchandr

3、escuerobotunderdisastercondition，thecurrentresearchesofmechanismdesignaresystematicallysummarized．Thecomparisonsamongthetypicalstruc-tures，suchasfoottype，wheeltypeandcaterpillartype，itstopographyadaptabilityandmotionstabilityareana-lyzedinearthquake，andweputforwardthedevelopmenttrendofthesearc

4、handrescuerobot．Keywords:earthquakedisaster;searchandrescuerobot;mechanismdesign;motioncharacteristic;mobilestationarity分保障的前提下強(qiáng)行實(shí)施救援工作，不但無(wú)法完成救0引言援工作，而且會(huì)造成更大的損失．所以設(shè)計(jì)可替代人類進(jìn)行地震搜救工作的機(jī)器人成為相關(guān)科研工作者地震災(zāi)難發(fā)生之后，在救援的“黃金72h”內(nèi)，開的重要研究目標(biāo)．搜救機(jī)器人從構(gòu)型上劃分，大體上展并完成救援工作能最大限度的搶救幸存者的生命可分為三類:足式、輪式、履帶式類型．由于搜救機(jī)器以及減少災(zāi)難造成的損失

5、．因此，及時(shí)的了解地震現(xiàn)人的服役環(huán)境為災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行其構(gòu)型設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考［1－3］場(chǎng)情況對(duì)救援工作的有效完成具有重要意義．但慮的是越障能力、運(yùn)動(dòng)速度及靈活性等因素．是大多數(shù)情況下，地震現(xiàn)場(chǎng)存在著諸多不確定的因素，如有害氣體彌漫、地理環(huán)境的變更導(dǎo)致的其他危1足式搜救機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀險(xiǎn)等，這些因素導(dǎo)致救援人員無(wú)法第一時(shí)間在災(zāi)難現(xiàn)［4］場(chǎng)實(shí)施救援工作．如果在救援人員的安全得不到充足式搜救機(jī)器人是具有腿部足式結(jié)構(gòu)的機(jī)器收稿日期:2011－12－07基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(51105122);中國(guó)博士后科學(xué)基金(20100480976);哈爾濱理工大學(xué)2011年研究生創(chuàng)新科研資金項(xiàng)目(HLG

6、YCX2011－014)作者簡(jiǎn)介:王鵬(1976—)，男，博士，副教授，E-mail:wp－h(huán)ust@yahoo．com．cn;李鑫(1987—)，男，碩士研究生．16哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)第17卷人，其運(yùn)動(dòng)形式類似于生物．在非平坦路面上足式機(jī)3.3英里/小時(shí)的速度小跑，可以爬越35度的坡面，器人具有良好的移動(dòng)性和越障能力．在相對(duì)平坦路負(fù)載120磅．面上，其移動(dòng)速度略顯不足．但是從步態(tài)穩(wěn)定性角度分析，由于它是多點(diǎn)支撐的結(jié)構(gòu)，從而決定了它有相對(duì)良好的穩(wěn)定性，在定點(diǎn)作業(yè)及不需要快速運(yùn)動(dòng)的工作中能發(fā)揮重要作用．足式搜救機(jī)器人的研究就仿生原型來(lái)看，分為雙足、四足、六足等．但研究主要集中在四足和

7、六足類型．BISAM是德國(guó)于1998年開發(fā)研制的一款四足移動(dòng)機(jī)器人(圖1)．BISAM的機(jī)構(gòu)分為三部分:主［5］體、頭及四條腿．機(jī)器人四條腿的設(shè)計(jì)完全相同，其每條腿分為4個(gè)部分，之間用3個(gè)平行的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)圖2TITAN-VIII四足搜救機(jī)器人節(jié)互連，第4個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接腿部和軀干．從而實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)體與行走的目的．這種設(shè)計(jì)提高了搜救機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的地形適應(yīng)性．圖3“大狗”機(jī)器人在行走中從以上幾款四足機(jī)器人的構(gòu)型設(shè)計(jì)角度，可以總結(jié)出共同的特點(diǎn)，即單腿具有三個(gè)自由度．可以前圖1四足搜救