類蛇形多關節(jié)搜救救援機器人研究.pdf

1、災害現場具有復雜性、危險性等特點,給救援工作帶來了極大的困難。救援機器人是針對災害救援而設計的移動機器人,以其體積小、運動靈活等諸多優(yōu)點成為災害救援的有效工具并引起全世界的廣泛關注。本課題研究的是一種能夠適應復雜地形的機器人系統(tǒng),可以代替救援人員進入災害現場,實現環(huán)境地圖構建和自身定位,探測現場環(huán)境和被困人員狀態(tài),并將相關信息傳回控制臺,輔助救援人員完成救援任務。
　　本文介紹了災害救援機器人的研究現狀,分析了災害現場對救援工作的

2、影響因素。結合標準Robo Cup Rescue比賽場地特點,確定了機器人的運動方案。著重介紹了機器人關節(jié)機構和驅動模塊。在此基礎上,建立了救援機器人的正逆運動學模型,并使用MATLAB Simulink工具箱對正逆運動學方程正確性進行了仿真驗證,最后給出了機器人末端的工作空間。
　　機器人控制系統(tǒng)是實現機器人運動的基礎,本文分析了災害現場的需求后,結合Robo Cup Rescue比賽的要求,對機器人控制系統(tǒng)進行了總體設計,并且

3、對電機驅動模塊,關節(jié)舵機控制模塊進行了設計。同時,考慮到救援機器人的特殊要求,設計了機器人的遠程操控系統(tǒng)。對機器人信息采集系統(tǒng)進行了設計分析,并對相應傳感器進行了選型確定,最后設計了救援機器人的主控界面。
　　機器人在未知環(huán)境中的地圖構建及定位,是救援機器人能夠完成救援任務的關鍵。本文對救援機器人同步建圖與定位技術(SLAM算法)進行了研究,在分析了現有算法的基礎上改進了數據區(qū)域分割算法,并根據機器人運動方式提出新的線段特征匹配算