多功能救援机器人

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多功能辅助救援机器人设计说明书

多功能辅助救援机器人设计说明书【多功能辅助救援机器人设计说明书】设计说明书目录1. 引言2. 设计背景3. 机器人功能和特点4. 机器人体系结构5. 机器人硬件设计5.1 机器人外观设计5.2 机械结构设计5.3 传感器系统设计6. 机器人软件设计6.1 控制算法设计6.2 路径规划与导航系统设计6.3 人机交互界面设计7. 机器人救援应用场景8. 总结与展望1. 引言本设计说明书旨在介绍一款多功能辅助救援机器人的设计原理和详细技术规格。

该机器人通过结合先进的硬件和软件技术，实现了在紧急救援、灾害场景以及其他危险环境中提供有效帮助的功能。

2. 设计背景灾害和紧急情况频繁发生，为保护人员的生命安全，提高救援效率，开发一种多功能辅助救援机器人势在必行。

该机器人能适应不同的救援任务，能够执行搜救、扫描、信息收集、物资运输等多种任务，以帮助减少人员风险。

3. 机器人功能和特点本机器人具备以下核心功能：- 搜救能力：能够根据预设目标进行定位和搜救任务，提供实时图像和声音反馈。

- 环境探测：通过传感器系统感知环境，提供温度、湿度、气体浓度等相关信息。

- 物资运输：具备承载货物和物资的结构设计，并能够在复杂环境中稳定运输。

- 人机交互：通过友好的界面设计，与用户进行简单有效的交互和指令传达。

4. 机器人体系结构本设计采用分层体系结构，包括控制层、感知层和执行层。

控制层负责决策和控制机器人移动、任务执行；感知层通过传感器感知环境、采集数据；执行层根据控制层和感知层的指令执行对应任务。

5. 机器人硬件设计5.1 机器人外观设计机器人外观设计追求紧凑、轻便和易操作的原则，采用金属材质、流线型造型，并配备防护装置，提高其耐用性和适应能力。

5.2 机械结构设计机械结构设计以实现多功能为目标，通过关节和伺服驱动实现机器人的运动和抓取功能。

机械结构采用轻量化、高强度材料，并应具有抓取力和负载能力。

5.3 传感器系统设计传感器系统设计包括视觉传感器、声音传感器、温湿度传感器和气体浓度传感器等。

模块化多功能灾害救援机器人

模块化多功能灾害救援机器人项目组成员：李路、张晨峰、王清川、李俊、张凯机电工程学院指导教师：张锋副教授、宋宝玉教授摘要：模块化多功能灾害救援机器人，将传统的单体机器人与多机器人系统相结合，实现了机械组件重组互换、电气系统通用模块化和嵌入式分布控制等技术。

机器人各组件间的模块化特性可以满足救援工作中的各种环境与任务需求，其机械设计独创、电控设计先进高效。

关键词：移动机器人；灾害救援；模块化设计；即插即用1.选题背景本课题研究来源于国家大学生创新性实验计划。

立项之初，正值512汶川大地震灾后时期，灾害救援成为新时代背景下急需解决的新难题。

抗震救援的经验表明传统意义的救援设备用途过于单一，功能缺乏整合；现有的救援机器人体积过于庞大，环境适应性欠佳。

同时，现代意义的灾害救援已不仅局限于自然灾害救援，多种环境的综合救援才是迫切需要解决的问题，模块化多功能灾害救援机器人正是基于此立题的。

2.方案论证为适应多种空间环境与任务需求，机器人需要具备各种地形的适应能力和各种功能组件的兼容性与互换性。

现有灾害机器人的研究可分为单一机械本体，分布式控制两大方向。

2.1 单一机械本体的多用途救援机器人机械体系固定，底盘模式单一，负载能力强。

此方式发展较早，较为成熟，多为针对特殊的场合设计，由于固定的底盘模式，无法适应多种环境与不同任务功能的快速切换。

2.2多机器人系统采用多机器人实现机械外形的自组与重构。

此种机器人多由若干个外形相同、功能各异的子机器人构成，并根据不同的环境进行组装，以适应不同需求。

由于自身结构特点，负载能力较小。

2.3方案分析综合分析以上两种方案后，本设计采用“积木式”的模块化机械连接方案，既具有单一本体式机器人的强负载能力又兼备多机器人系统的灵活互换性。

首先，机器人采用多种通用型底盘，以适应不同的任务要求。

其次，采用通用的机械连接与电气连接，实现模块化的互换要求。

最后，设计统一的主体核心模块系统，兼容各种底盘，提供电力、指挥控制、同时可加载各型辅助设备。

地震多功能辅助救援机器人运动学规划

地震多功能辅助救援机器人运动学规划
宋继祥
（淮南职业技术学院煤矿机电系，安徽淮南２３２００１）
摘要：基于Ｄ — Ｈ表示法的机器人双工作臂的运动学规划，建立了机械手臂运动能力与各影响因素关系的数学模型（即机器人机械手臂空间运动方程式），归纳出了机器人机械手臂空间运动与各影响因素关系的定量描述，提出了机器人机械手臂空间运动的设计理论和提高驱动能力的方法；建立了较完备的机器人行走机构和机械手臂运动系统的运动协调性和机器人白适应控制理论．通过运动学规划，使机器人能够更好地适用于各种地质条件、各种复杂的环境、各种需要高难度的工作强度，能够取得良好的使用效果．关键词：地震救灾；机器人；运动学规划；链式方程中图分类号：ＴＨ１２２文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ — １６２Ｘ（２０１３）０２ — ００４６－００４０
ｒｏｂｏｔａｒｍｓｐａｃｅｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｆａｃｔｏｒｓｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ，ｐｕｔｓｏｒｆ — ｗａｒｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙｏｆｓｐａｃｅｍｏｔｉｏｎｔｈｅｒｏｂｏｔａｉｍａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｒｉｖｉｎｇａｂｉｌｉｔｙ；ｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｍｏｔｏｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎａｎｄａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｏｂｏｔｗａｌｋｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄａｍｅ — ｃｈａｎｉｃｌａａ／ｑＴＩｍｏｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｔｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｐｌａｎｎｉｎｇ，ｔｈｅｒｏｂｏｔｃａｎｂｅｔｔｅｒａｐ— ｐｌｙｔｏｌｌａｋｉｎｄｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅｖａｉｏｒｕｓｎｅｅｄｓｏｆｈｉｇｈｄｉｉｃｆｕｌｔｙｗｏｒｋ

救援机器人简介演示

水灾救援
水下搜索
在水灾中，救援机器人可以进入水下环境，搜索并找到被困人员。
打捞和运输
救援机器人可以携带打捞设备，对被困人员进行打捞，同时还可以运输物资和设备，提供必要的支持。
探测和测量
救援机器人还可以利用传感器和测量设备，探测水下的地形、障碍物等信息，为救援人员提供决策依据。
其他灾害救援
核辐射救援
救援机器人将更加智能化，具备自主决策和学习能力，能够根据环境变化做出快速响应。- 多功能化发展
救援机器人需要具备高度智能化的技术，包括传感器技术、控制技术、通信技术等，以实现自主导航、决策和交互等功能。- 环境
救援机器人通常采用高性能电池作为动力源，如锂电池、镍氢电池等。
能量管理
电源技术涉及能量管理策略，通过优化功耗、回收能量等方式，延长机器人的工作时间。
充电方式
电源技术还需支持快速充电功能，以便在必要时为机器人快速补充能量。
06
未来救援机器人的发展趋势和挑战
未来救援机器人的发展趋势和挑战
发展趋势- 智能化发展面临的挑战- 技术挑战
控制技术
运动控制
01
救援机器人需要具备稳定、精确的运动控制能力，以实现自主
行走、越障等动作。
路径规划
02
控制技术还包括路径规划，根据感知到的环境信息，为机器人
规划出安全、有效的行进路线。
决策与任务执行
03
控制技术还需处理各种决策问题，如任务选择、优先级排序等
，确保机器人在执行任务时能够做出正确的决策。
通信功能
救援机器人可以与外界建立通信联系，及时传递被困人员的
状况和位置信息。
自主导航功能
救援机器人具备自主导航能力，能够在复杂的环境中自主行

高速公路救援先锋机器人

高速公路救援先锋机器人1. 引言1.1 什么是高速公路救援先锋机器人高速公路救援先锋机器人是一种具备自主导航和智能救援能力的机器人系统。

其主要任务是在高速公路上执行紧急救援任务，包括事故现场处理、伤员救援和交通引导等。

这种机器人通常配备有摄像头、红外线传感器、激光雷达等传感器，可以实时监测车辆、路况和人员情况，以便及时响应救援需求。

高速公路救援先锋机器人的设计理念是提高救援效率、减少人员风险，以及降低救援成本。

其特点包括智能化决策、灵活性和快速响应能力。

这些特点使得机器人可以快速准确地分析现场情况，采取应对措施，从而有效增强救援效果。

高速公路救援先锋机器人的出现填补了传统救援手段的不足，提高了救援效率和准确性，减少了人为因素带来的风险。

未来随着科技的不断发展和应用场景的不断扩大，高速公路救援先锋机器人有望成为救援领域的重要力量，为人们的生命财产安全提供更为可靠的保障。

2. 正文2.1 高速公路救援先锋机器人的作用1.快速响应救援：高速公路救援先锋机器人具有快速响应的能力，一旦发生交通事故或紧急情况，可以立即接收信号并前往现场展开救援行动，节省了宝贵的时间。

2.危险环境救援：高速公路救援先锋机器人可以在危险的环境中执行救援任务，例如火灾、爆炸等，避免了人员受伤或牺牲的风险。

3.提供紧急医疗服务：这些机器人还可以携带急救设备和药品，为交通事故受伤的人员提供紧急医疗服务，在救援的同时保障了伤员的生命安全。

4.交通管理支持：高速公路救援先锋机器人可以帮助交通管理部门实时监测道路情况，指导交通疏导和事故处理，减少交通拥堵和事故的发生。

高速公路救援先锋机器人的作用不仅在于救援行动的执行，还在于提高了救援效率和质量，保障了公路交通的安全和顺畅。

随着技术的不断发展，这些机器人的作用将会越来越大，成为道路救援的重要力量。

2.2 高速公路救援先锋机器人的特点1. 多功能性：高速公路救援先锋机器人具有多种功能，可以执行识别、定位、救援、搬运等任务。

多功能救援机器人

多功能救援机器人作者：汪航超李凯乐沈远航来源：《科学与财富》2016年第16期中国在十一五期间，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。

救援机器人毕业设计

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。

一种多功能球形救援机器人[实用新型专利]

专利名称：一种多功能球形救援机器人专利类型：实用新型专利
发明人：袁震,刘沂,邓佳隽,钟云龙,牛敬达申请号：CN202122951361.2
申请日：20211129
公开号：CN216232653U
公开日：
20220408
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种多功能球形救援机器人，属于救援机器人领域，其包括左球形驱动模块，左密封环，储物控制模块，右密封环，右传动模块，右球形驱动模块，右半球连接件，左传动模块，左半球连接件。

在不同的救援条件下，救援任务的内容以及难度都有较大区别，对救援机器人的功能，体积，灵活度等都有较高的要求；本实用新型体积较小，分为外层，中层，内层的外壳拥有较好的多场景适应能力，左传动模块以及右传动模块运动机构简单，可满足多场景的勘探任务，救援任务，储物控制模块有充足的储物空间以及较高的二次开发空间，可满足多种功能整合。

申请人：西南石油大学
地址：610500 四川省成都市新都区新都大道8号
国籍：CN
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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。

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。

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。

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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：，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：，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：。