由于有些环境人类不便或不能进入而成为机器人活跃的舞台,就要求这类机器人更加智能化,同时对操作的稳定提出了更高要求。因此小巧、重量轻的排爆机器人,在军事领域将拥有更广阔的应用空间。

1.2  国内外发展现状

1.2.1  国外发展现状

1.2.2  国内发展现状

1.3  未来发展方向

排爆机器人经过国外科学家们几十年的研究,已经得到了大量的实践应用,有了比较先进、成熟的技术。之前的机器人都单独设计,随着科学技术的进步,现在的大多为是模块化设计和系列化设计,机器人拥有的功能也更加多元化。同时,排爆机器人将向更加智能化的方向发展的,最后达到可自主完成任务的目标。人工智能技术包括神经网络、模糊控制等,应用范围和其控制的效果都还处于研究阶段,投入实践应用的较少,效果远没有达到理想的程度。在未来的机器人中,应该大量应用人工智能技术,让机器人系统可以完全自主地执行任务。

我国也在不断研发一些系列化的排爆机器人,未来也将应会朝着智能化、模块化、具有良好互换性、多用途的机器人的方向发展。

1.4  本文的研究目标及主要内容

(1)对于排爆机械手,要求作业稳定、安全、总体体积较小,方便在狭小的环境下作业。机械手是作业系统中最重要的组成部分,要求其有较好的抓取重物能力、动作灵活可靠。应对手爪、手臂进行结构优化,使其具有工作稳定、灵活性好等特点。

(2)由于排爆的环境为非结构化环境, 全手动控制将导致不安全, 操作者在排爆时会高度紧张度导致效率低下。为实现排爆机器人的半自主抓取,可安装角度传感器等激光测距传感器来环境建模,进行路径规划,将人的高智能与机器的高计算性能和高可靠性能相结合,提高排爆效率。文献综述

(3)排爆机器人要能适应不同的地面环境,来进行识别、抓取、销毁爆炸物的任务,并且在各种环境中要保持机器人的各项稳定性能。分析轮式、履带式、复合式、选择一种最适合的结构,可以越过台阶、凸台、壕沟、楼梯等障碍物。

(4)多考虑模块化设计,增加对维修、拆装方便这些方面的考虑。可以将移动平台进行单元模块化设计,通过简单可靠的接口将机械手和移动平台对接,就可以将他们组装成排爆机器人。

 

2  总体设计

2.1  设计要求

2.1.1  功能要求

(1)具有控制性能好,灵活性好,反应迅速,平稳可靠的功能;

(2)具有全景视觉,可以实现目标的识别、定位、抓取爆炸物的功能;

(3)具有躲避障碍物、路径规划的功能;

(4)具有通讯功能,可以在另一台电脑上发出指令,读取机器人携带的传感器信息,通过传输过来的实时录像观察机器人当时的运行状态,利于指挥机器人执行任务;

(5)具有灵活的机械手,可以平稳、准确、迅速地夹持住危险品并搬运到指定位置;

(6)具有灵敏的探测仪器,准确检测爆炸物的方位;

(7)具有电池可以长时间使用的能力,保证执行任务期间的可靠安全。[2]

2.1.2  总体要求

(1)稳定性要求:平均无故障工作时间大于300小时,具有较强的越野能力。有效遥控距离大于50米。

(2)抗爆性要求:系统的关键部位,例如车载接收与控制单元等能够抵御弹药破片的破坏,车身遭到爆炸冲击波的破坏不会翻倒,移动平台应符合与车辆有关的安全规定,具有稳定可靠等性能。

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