類(lèi)蛇形多關(guān)節(jié)搜救救援機(jī)器人研究.pdf

1、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)具有復(fù)雜性、危險(xiǎn)性等特點(diǎn),給救援工作帶來(lái)了極大的困難。救援機(jī)器人是針對(duì)災(zāi)害救援而設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人,以其體積小、運(yùn)動(dòng)靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)成為災(zāi)害救援的有效工具并引起全世界的廣泛關(guān)注。本課題研究的是一種能夠適應(yīng)復(fù)雜地形的機(jī)器人系統(tǒng),可以代替救援人員進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng),實(shí)現(xiàn)環(huán)境地圖構(gòu)建和自身定位,探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和被困人員狀態(tài),并將相關(guān)信息傳回控制臺(tái),輔助救援人員完成救援任務(wù)。
　　本文介紹了災(zāi)害救援機(jī)器人的研究現(xiàn)狀,分析了災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)對(duì)救援工作的

2、影響因素。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)Robo Cup Rescue比賽場(chǎng)地特點(diǎn),確定了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方案。著重介紹了機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)模塊。在此基礎(chǔ)上,建立了救援機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并使用MATLAB Simulink工具箱對(duì)正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程正確性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,最后給出了機(jī)器人末端的工作空間。
　　機(jī)器人控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ),本文分析了災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的需求后,結(jié)合Robo Cup Rescue比賽的要求,對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),并且

3、對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,關(guān)節(jié)舵機(jī)控制模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。同時(shí),考慮到救援機(jī)器人的特殊要求,設(shè)計(jì)了機(jī)器人的遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)。對(duì)機(jī)器人信息采集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析,并對(duì)相應(yīng)傳感器進(jìn)行了選型確定,最后設(shè)計(jì)了救援機(jī)器人的主控界面。
　　機(jī)器人在未知環(huán)境中的地圖構(gòu)建及定位,是救援機(jī)器人能夠完成救援任務(wù)的關(guān)鍵。本文對(duì)救援機(jī)器人同步建圖與定位技術(shù)(SLAM算法)進(jìn)行了研究,在分析了現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上改進(jìn)了數(shù)據(jù)區(qū)域分割算法,并根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式提出新的線段特征匹配算