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【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。
智能救援机器人的说明书
智能救援机器人的说明书一、引言智能救援机器人是一款高度智能化的设备，旨在应对紧急救援和灾害救援的需求。
本说明书将详细介绍智能救援机器人的功能、操作方式和注意事项等内容，以便用户正确并安全地使用该设备。
二、技术参数1. 外观尺寸：长 x 宽 x 高2. 重量：xxx 克3. 工作温度范围：-20℃至 50℃4. 动力系统：电池/充电器5. 通信方式：xxx6. 导航方式：xxx7. 最大行进速度：xxx 米/秒8. 工作时间：xxx 小时9. 防水等级：IP67三、功能介绍1. 搜索与救援智能救援机器人搭载先进的图像识别系统和传感器，能够准确地搜索被困人员，并快速定位其位置。
机器人还配备了携带器具，可用于紧急救援行动。
2. 监测与报警该机器人具备监测环境的能力，可通过传感器实时监测气体浓度、温度、湿度等参数。
一旦发现异常状况，智能救援机器人将迅速发出警报并提醒相关人员采取相应措施。
3. 语音交流与通信机器人配有高保真音箱和麦克风，可进行双向语音通信。
用户可以通过机器人发送语音指令或进行远程指挥，使救援行动更加高效和准确。
4. 物资携带与送达智能救援机器人拥有足够的载重能力，可以携带救援物资，如食品、药品、急救工具等。
它能够快速而安全地将这些物资送达给被困人员，提供急需的援助。
5. 自主避障与导航机器人采用激光雷达和红外传感器等技术，能够实现自主避障和规划最优路径。
即使在复杂的环境下，智能救援机器人也能够灵活应对，并顺利抵达目的地。
四、使用指南1. 起动与关机（详细说明如何启动和关闭机器人，包括电源按钮、充电方式等）2. 操作界面（详细介绍机器人的操作界面，包括触摸屏显示等）3. 故障排除（列举常见故障及解决方法，并提醒用户在遇到无法解决的故障时及时联系售后服务）4. 注意事项- 在使用机器人前，请仔细阅读本说明书并按照指引正确操作。
- 请避免将机器人暴露在高温或低温环境中，并避免机器人接触水分。
- 请勿在机器人的触摸屏上使用尖锐物品或过于剧烈地点击。
地震救援机器人设计说明书
地震救援机器人设计说明书所在学校：昆明理工大学所在学院：机电工程学院项目成员：黄青青杨正利李超杨帆指导教师: 吴海涛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 (3)四.运动分析 (4)五.实现的可能性 (6)六.创新点 (6)七.应用前景 (6)八.作品部分片 (7)九.参考文献 (9)一.作品简介地震救援机器人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、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，六条安装在平台左右两侧的机械腿，以及构建在平台上的挖掘机械手组成。
机械腿由关节电机带动实现腿部移动，由安装在左右两侧的齿轮和连杆机构实现腿部伸缩，左右两侧各三条腿依次移动后，机器人的整体也完成一次前移。
达到预定位置后由平台上的气泵带动整个挖掘装置的完成挖掘动作，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在灾后道路上行动能力不足的缺陷，对灾区环境有很强的适应能力。
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，机器人的中心搭载平台采用模块化设计，可以根据实际任务需要即时更换设备进行搜救工作。
机器人腿部结构设计比较先进，使机械体具有一定的越障能力，能够更好地适应灾后的地形地貌以及道路情况，能够在一定程度上避免救援人员在危险区域受到潜在威胁，可以在最短时间开辟救援通道，最大限度的提高灾区被困者的解救及存活概率。
其次，在执行援助任务时，通过对机器人的中心搭载平台进行面积优化工作，令其携带不同的人物模块组件，以执行不同情况下的援助任务。
六轮式多功能智能抢险机器人的设计
六轮式多功能智能抢险机器人的设计1. 引言1.1 研究背景目前，智能抢险机器人的发展已经取得了显著进展，各种类型的机器人陆续亮相，其在灾难抢险中的作用越来越受到重视。
现有的机器人在一些极端环境下仍然存在不足，比如复杂地形、恶劣气候等条件下的应用效果有待提高。
设计一种具有六轮式多功能的智能抢险机器人，将有助于弥补现有机器人的不足，提高其适应复杂环境的能力，并进一步提升抢险救灾的效率和准确性。
为此，本文将重点研究六轮式多功能智能抢险机器人的设计原则、主要功能、结构设计及应用场景，以期为智能抢险机器人的发展提供有益的参考和借鉴。
【研究背景结束】1.2 研究目的研究目的是为了设计一款六轮式多功能智能抢险机器人，旨在提高抢险救灾工作的效率和安全性。
通过对智能抢险机器人的发展历史进行梳理，我们可以更好地了解该领域的研究现状和趋势，为我们的设计提供参考和借鉴。
明确六轮式多功能智能抢险机器人的设计原则，可以为我们的设计提供指导，确保机器人具有高效、稳定和灵活的工作性能。
探讨六轮式多功能智能抢险机器人的主要功能，将有助于我们更加全面地了解机器人的应用领域和潜在功能。
设计合理的结构和系统，将有助于确保机器人在复杂环境下正常运作，并提高机器人的适应性和稳定性。
分析六轮式多功能智能抢险机器人的应用场景，将有助于我们更好地理解机器人在实际工作中的体现和价值，以及未来的发展方向。
通过本研究，我们旨在为抢险救灾工作提供更为智能、高效的技术支持，提升救援效率和成功率。
2. 正文2.1 智能抢险机器人的发展历史智能抢险机器人是一种集成了各种先进技术的特种机器人，主要用于应对突发事件和救援工作。
其发展历史可以追溯到20世纪50年代，当时的机器人技术处于起步阶段，仅能执行简单的任务。
随着科技的不断进步，智能抢险机器人逐渐发展起来。
在20世纪80年代，随着计算机和传感技术的发展，智能抢险机器人开始具备了一定的智能，能够执行更复杂的任务，如搜索救援、火灾扑救等。
六轮式多功能智能抢险机器人的设计
六轮式多功能智能抢险机器人的设计随着科技的不断进步与发展，人类开始逐渐把越来越多的工作交给智能机器人来完成。
在抢险救灾等紧急情况下，智能机器人更是具有无可比拟的优势。
为了更好地应对各种抢险救灾任务，设计一款兼具灵活性、多功能性、智能化的六轮式多功能智能抢险机器人，无疑能够为人们的生命和财产安全提供更有效的保障。
一、机器人的外观设计六轮式多功能智能抢险机器人的外观设计应该符合人体工程学和实际抢险救灾需求。
机器人整体应该具备轻巧灵活的特点，外壳材料应该采用坚固耐用的复合材料制作，具备一定的防水、防尘性能。
外形设计应该圆滑流线型，避免因为尖锐边角而导致的损坏或卡顿等问题。
机器人的尺寸要适中，可以在狭窄的环境下自如穿行，对于紧急情况的救援和搜救任务具有明显的优势。
二、机器人的主要功能1. 执行搜索与搜救任务：机器人配备高清晰度摄像头及红外线摄像头，搭载红外线扫描仪和超声波平台，能够在夜间或者低能见度环境下完成搜索和搜救任务，并且可以实现远程遥控。
2. 执行救援任务：机器人配备两个机械臂，具有抓取、搬运和拉扯等功能，能够协助人类救援人员完成抢险救灾任务。
3. 执行信息搜集与传输任务：机器人配备各种传感器，能够实时采集环境信息，并且配有无线通信设备，能够将搜集到的信息传输至指挥中心。
4. 自主导航任务：机器人搭载高精度定位系统，能够自主完成复杂的室内外环境的导航任务，提高工作效率。
5. 执行临时电源供应任务：机器人配备高容量可充电锂电池，能够为受灾地区提供一定的电力供应，满足紧急情况下的供电需求。
三、机器人的智能控制为了能够更好地满足复杂多变的抢险救灾任务需求，六轮式多功能智能抢险机器人应该配备高效智能的控制系统。
控制系统应该具备人机交互界面，具有图像识别、语音识别和手势识别等功能，能够实现人机远程交互。
控制系统应该具备自主学习和自主规划的能力，能够根据任务需求和环境变化自主调整行动方案，并且有一定的自我维护和自我修复能力，以提高机器人的稳定性和可靠性。
地震救援机器人设计说明书
地震救援设计说明书地震救援设计说明书1. 引言1.1 目的本文档旨在提供地震救援的设计说明，以指导设计团队在开发地震救援时的工作。
1.2 范围本文档涵盖了地震救援的设计概念、结构、功能、性能要求、控制系统、通信系统、电力系统、机械系统等方面的内容。
2. 设计概念2.1 多功能性地震救援应具备多种功能，如探测受困人员、运送救援物资、提供紧急救护等。
2.2 高灵活性地震救援应具备良好的机动性和适应性，能够在复杂的地震环境中自由移动和工作。
2.3 高稳定性地震救援应具备稳定的结构和平衡系统，以应对地震环境的不稳定性。
3. 结构设计3.1 框架地震救援的框架应采用轻量化的材料，如碳纤维复合材料，以提高的机动性。
3.2 运动系统地震救援应配备足够的运动轮和驱动装置，以保证其在不平坦的地震场地上能够稳定移动。
3.3 传感器系统地震救援应搭载各种传感器，如摄像头、红外线传感器、气体传感器等，以实时探测受困人员和危险环境。
3.4 操作系统地震救援应配备智能操作系统，能够根据环境和任务要求做出自主决策和行动。
4. 功能设计4.1 人员搜索与定位功能地震救援应能够通过传感器探测受困人员的位置，并在地震场地中准确定位受困人员的位置。
4.2 物资运输功能地震救援应具备搬运和运输救援物资的能力，以满足救援需求。
4.3 紧急救护功能地震救援应配备基本的急救设备，如急救箱、心电图仪等，能够对受伤或生命体征不稳定的人员进行紧急救护。
5. 性能要求5.1 最大移动速度地震救援的最大移动速度应满足紧急救援的需要，同时考虑到稳定性的要求。
5.2 工作时间地震救援的电力系统应能够支持长时间的工作，以保证救援任务的顺利进行。
5.3 载重能力地震救援的载重能力应能够满足运送救援物资的需求，同时考虑灵活性的要求。
6. 控制系统设计6.1 远程控制地震救援应具备远程控制功能，以便操作人员对其进行远程操控和指导。
6.2 自主控制地震救援应具备自主控制功能，能够根据环境和任务要求做出自主决策和行动。
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。
六轮式多功能智能抢险机器人的设计
六轮式多功能智能抢险机器人的设计六轮式多功能智能抢险机器人是一种基于人工智能和机器人技术的智能化设备，能够快速响应抢险救援任务，对恶劣环境进行检测和处理，实现多项功能，适用于各种复杂的场景。
本文将介绍六轮式多功能智能抢险机器人的设计方案，包括机器人的结构、功能模块、控制系统和算法。
一、机器人的结构和功能模块六轮式多功能智能抢险机器人的结构是由底盘、机械手臂和传感器组成。
1.底盘：机器人的底盘采用六轮驱动设计，每个轮子都装有电机和减速器，可以实现前后左右移动和旋转等操作。
底盘可以根据不同的任务需求进行配置。
2.机械手臂：机械手臂是机器人的重要部分，可以完成精细的工作，如救援、修缮、搬运等。
机械手臂具有独立的驱动系统，可以根据工作需求进行调节。
3.传感器：机器人的传感器系统包括激光雷达、摄像头、温度传感器和气体传感器等。
可以实现机器人对周围环境进行检测和监控，保证机器人在复杂环境中可靠地工作。
二、控制系统六轮式多功能智能抢险机器人的控制系统采用分层控制结构，将软件和硬件进行有效地分离。
控制系统包括硬件控制板和软件控制层。
硬件控制板：硬件控制板由主控板，驱动板以及通信板组成。
通过CAN总线连接控制板和电机驱动板，实现机器人底盘的运动控制。
同时，硬件控制板还集成了传感器的数据采集和处理功能，将实时数据传输给软件控制层。
软件控制层：软件控制层主要负责机器人的运行控制和任务规划。
软件控制层采用ROS系统实现，通过上位机程序进行控制和任务下发。
三、算法机器人的算法主要包括定位和路径规划算法、避障算法和机械臂控制算法。
1.定位和路径规划算法：机器人的定位采用激光雷达和视觉系统，实现机器人在未知环境中的定位和导航。
机器人路径规划采用A*算法，能够在快速移动中通过避障点实现路径规划。
2.避障算法：机器人的避障采用激光雷达和视觉系统实现环境感知，结合避障算法实现机器人的自主导航与避障，提高机器人的安全性和工作效率。
3.机械臂控制算法：机械臂控制算法采用PID算法实现，提高机械臂的精度和稳定性，能够实现对复杂环境中各种工具和设备的操作。
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辅助救援机器人设计说明书
单位：吉林大学机械科学与工程学院
创作成员：郭亚辰何佳龙周文成马浚铭邱幸指导老师：曲兴田王幼林
二零一零年五月
目录
1.产品研发背景 (3)
2.产品结构及工作原理 (3)
3.技术参数计算 (9)
4.关键部位校核 (10)
5.产品创新点 (12)
6.产品改进方案 (13)
7.产品推广前景 (14)
8.参考文献 (14)
9.文档附录 (15)
1、产品研发背景
地震是众多自然灾害中危害较大的一种，不仅带来巨大的财产损失，更造成严重的人员伤亡。
而地震因其本身的突发性等特征难以被预测，因此加强灾后救援力度就显得尤为重要了。
地震后的救援工作主要分为两步，首先是对受困人员生命体征的探测，使用生命探测仪、热红外生命探测仪、“蛇眼”、声波振动生命探测仪、搜救犬、救援机器人等，探测到被困人员的位置后，第二步便是及时展开救援工作了。
现有的救援机械多为重型机械，不适合复杂路况的行驶，而且在短时间内难以运送至受灾地点，因此在救援过程中常常需要使用一些小型的辅助救援工具。
目前我国使用的该类工具主要包括千斤顶、小气垫等，其作用是在发现受困人员时将压在其身上的楼板支起。
事实证明千斤顶、小气垫的承重能力较强，但自动化程度相对较低，需要靠救援人员深入废墟中心将其放置在相应的位置。
在放置过程中，由于救援人员的自重较大（按75Kg计算），很容易造成废墟的二次坍塌。
为了有效地解决这一问题，我们设计制作了该辅助救援机器人，它具有自重小、成本低，便于救援人员携带等特点。
本设计将杆式起重机构与行走机械加以组合，并利用机电一体化的原理进行统一控制，提高了原有起重机械的自动化程度，有效地避免了二次坍塌的发生。
2、产品结构及工作原理
图2.1所示为产品的三维结构
图2.1 产品三维结构简图
2.1行走部分
一般救援机械的行走机构分为轮式和履带式两种。
轮式行走机构的特点在于行进速度
快，易于控制，但越障能力不强，且与地面接触面积小，产生较大的压强。
履带式行走机构则具有越障能力强的特点，因此被广泛应用于工作环境较复杂的行走机械中，如近年来国内外研制的履带式越障机器人等，在军工等领域也得到了越来越广泛的应用。
鉴于震后地面环境复杂，本产品行走部分采用履带式行走机构。
行走部分采用两个独立电机分别驱动，电机的正反转可通过控制电路进行控制，根据电机转向的不同产生速差，从而实现机器人的转向。
控制电路的工作原理将在后文中作详细介绍。
2.2 工作部分
该产品的工作部分为一杆式起重机构，图2.2所示为其三维简图
图2.2 连杆式起重机构三维简图
当机器人运行至相应位置时，履带电机停转。
通过遥控控制丝杠电机旋转，带动螺母做直线运动，螺母运动的同时杆式起重机构双向升起。
下端运行至与地面接触起支撑作用，将底盘及履带撑离地面。
上端运行至与楼板接触，依靠丝杠螺母的自锁性固定并将楼板撑住。
由于该连杆式起重机构对称性较好，且行走部分采用了履带式行走机构，该机器人在
短连杆 销轴
长连杆
螺母
行进或工作过程中若由于路况等原因发生翻转，仍能正常工作。
图2.3所示为该起重机构的机构简图。
图2.3 连杆式起重机构的机构简图
其自由度P=1，以螺母为原动件，从而实现准确的运动。
2.3 控制部分
由于救援过程中条件所限，需采用无线遥感设备，该部分完成的功能包括控制轮子电机正反转从而更好地实现转弯功能、控制工作部分电机的启停等。
电路部分完全由设计者自行设计，设计部分如下：
2.3.1 与非门电路
74LS08*2 与门74LS04*1 非门
74LS32*2 或门74LS148*1
74LS11*4 与门
图2.4 与非门电路
图2.4所示为机器人所需的与非门电路，分别可以根据需要输出不同的电信号从而完
成对机械的控制。
2.3.2 电路设计原理图
总电路接12V电源，为遥控控制电路、电机正反转
控制电路、支撑机构保护电路供电
电路设有急停开关8SB，用于在工作异常时及时断
开电路
遥控控制电路负责远程控制履带电机的正反
转及支撑机构的保护电路，其原理为：
1、开关1SB、2SB、5SB、6SB负责控制继
电器KM7、KM8、KM11、KM12的通断，
进而控制电机正反转电路中其相应的常
开触点的通断，实现电机的正反转控制。
2、开关3SB、4SB负责控制继电器KM
3、
KM4的通断，进而控制支撑机构保护电
路中相应的常开触点的通断。
2.3.3履带的正反转控制电路
图2.5 履带正反转控制电路
图2.5所示电路由电源、电机以及四个三极管构成，通过与非门电路转换输出信号，使不同的三极管导通，从而控制电机的正反转。
由于履带由两独立电机分别驱动，因此可通过调节两电机的正反转方向使机器人转弯。
2.3.4 焊接电路板
图2.5 焊接电路板
图2.5为最终焊接完成的电路板，外接电源为12V 直流电，通过电压转换器件将其转化为直流5V 稳定输出。
通过遥控器控制74LS148的输出信号，低电平有效。
信号经74LS11、74LS04、74LS08、74LS32进行逻辑运算，运算结果经三极管放大，分别控制三个电机的正反转。
实现履带及丝杠电机的启停与转向。
3、技术参数计算
3.1 履带电机功率计算
设定整车质量m ’=20Kg
确定k m =1.2, 设计质量m= k m *m ’=1.2*20=24Kg 由于产品工作路况较复杂，选取摩擦系数f=0.5 则整车前进所需总动力 F=m*g*f=24*9.8*0.5=117.6N
履带为齿形带，与之啮合的齿轮半径为R=65mm 其所需扭矩为T=F*R=223.44*0.065=14.5236N*m
为保证行驶平稳，行驶速度设为2m/min 计算得电机输出转速为5r/min ，使用电源为12V 直流电源。
由于采用两电机驱动，每个电机输出扭矩为7.2618N*m 由T=9.55*
n
p
=7.2618N*m ，解得p=3.8W 由机械工程手册得k=1.3，传动效率h 1=0.95，轴承效率 h 2=0.9，得h =0.83 因此电机输出功率为
p
=4.58W 所选电机为12V 直流电机，功率为10W ，所带变速箱速比为1:810，转速为5r/min
4、关键部位校核
经分析，连杆式起重机构为主要承力部件，因此需对其强度进行校核。
1) 图4.1所示结构中销轴处为结构的危险截面。
杆1
杆3
杆2
销轴
图4.1 连杆式起重机构
图4.2所示为销轴的受力简图，此处忽略杆的自重，认
为所有杆均为二力杆，受力均沿各杆自身方向。
销轴轴向尺寸
为75mm,径向尺寸为∅18mm下面校核顶角为120度时的应力
状态。
设F1=4000N，由受力平衡条件可知：
图4.2 销轴受力简图F1=F2*sin30°+F3*sin30°+F4*sin30°
F2*cos30°=F3*cos30°+F4*cos30°
F3=F4。