目錄引言11. 搜救機械人研究的目的和意義1
1.1、搜救機械人研究的背景1
1.2、搜救器人研究的意義2
2．國內外研究現狀2
2.1國外研究狀況2
2.2國內研究現狀4
3. 搜救機械人的行走機構5
3.1行走機構方案比較5
3.2腿式移動機構特點8
3.3．履帶式搜救器人的發展趨勢9
4.搜救機械人技術需求9
5.搜救機械人感測器12
5.1 紅外感測器及模糊控制12
5.2光敏感測器與模糊演算法的結合應用13
5.3灰度感測器及指南針14
5.4感測器融合14
6畢業設計初定方案15
7．實習小結15
8.參考文獻16
第一章緒論
1.1引言
**、火災、礦難等災難發生後，在廢墟中搜尋倖存者．給予必要的醫療救助，並盡快救出被困者是救援人員面臨的緊迫任務。實際經驗表明，超過48小時後被困在廢墟中的倖存者存活的概率變得越來越低」。由於災難現場情況複雜，在救援人員自身安全得不到保證的情況下是很難進人現場開展救援工作的，此外，廢墟中形成的狹小空閥使控救人員甚至搜救犬也無法進入。
災難搜救機械人可以很好地解決上述問題。機械人可以在災難發生後第一時間進人災難現場尋找倖存者，對被困人員提供基本的醫療救助服務，進入救援人員無法進入的現場蒐集有關資訊並反饋給救援指揮中心等。近年來，為了滿足救援工作的需要，國內外很多研究機構開展了大量的研究工作，可在災難現場廢墟中狹小空間內搜尋的各類機械人如可變形多型機械人、蛇形機械人等相繼被開發出來。
本文在介紹國內外災難搜救機械人最新研究成果及近年來災難現場的實際使用情況的基礎上，根據現場使用的經驗教訓提出了災難救援機械人需要解決的一些關鍵技術問題，指出了災難救援機械人的發展趨勢。
1.2課題研究的背景及意義
1.21課題研究的背景
機械人是人類智慧型的產物，他能完**類無法實現的作業，20世紀就已經得到社會各界人士高度重視的機械人，在21世紀更是如嬌嬌寵兒，得到世人關注。隨著全球環境的變化，工作、生活中發生的意外事故的增多，乙個必要的無人操作搜救機械人必然誕生。人類本體的搜救能力越來越顯得拘束，人類在智慧型上超出動物很多，但在特定環境的適應上就要比動物差很多。
雖然人發明了很多的技術彌補了這一不足，但明顯可以看到，艦船的靈活性比不上魚類，飛機的靈活性比不上鳥類甚至昆蟲，車輛的地形適應性比不上四條腿的動物。搜救機械人的研究可以彌補我們這方面的不足，對社會產生大的經濟效益。搜救機械人的研究可以滿足一些行業的需求。
機械人由於其天生的多自由度，多冗餘自由度，可以在狹小的空間內穿梭，可以滿足在複雜環境中搜救、偵查、排除**物等反恐任務；航空航天領域可用其作為行星表面探測器，軌道衛星的柔性手臂；工業上則可應用於管道排汙機械人等方面。
1.2.2 課題研究的意義
1）課題研究的社會意義
搜救機械人的研究給搜救工作帶來很大的方便，在災難發生後，能夠快速地投入到搜救工作中，提高搜救效率，減少人員**，失蹤等不幸事故，更好的為社會服務。
2）課題研究的科學意義
搜救機械人的研發，在很大程度上彌補了廣茂達在搜救領域的不足，為後期更好的擴充套件，奠定了基礎。
1.3機械人的研究現狀
1.31國外研究現狀
近十年來，尤其是「911」事件之後，美國、日本等西方
發達國家在**、火災等救援機械人的研究方面做了大量的工作，研究出了各種可用於災難現場救援的機械人。以牽引和運動方式的不同擅救機械人主要可分為以下幾類：
a、履帶式搜救機械人
履帶式機械人是為了滿足軍事偵察、拆除危險物等作業的需要，在傳統的輪式移動機械人的基礎上發展起來的。圖1給出了目前國際上幾家著名機械人公司的典型產品，他們主要是為了滿足軍事需要而開發的．體積普遍偏大，不太適合在倒塌的建築物廢墟中狹小空間內搜尋倖存者。
b、可變形(多型)搜救機械人
為了能進人狹小空間展開搜救工作。要求機械人的體積要盡可能小，但體積小了搜尋視野就會受到限制，為了解決這一矛盾，近年來在傳統牽引式搜救機械人平台基礎上，研製出了形態可變的履帶式多型搜救機械人。圖2為美國irobot公司生產的packbot系列機械人，packbot機械人有一對鰭形前肢，這對鰭形前肢可以幫助在崎嶇的地面上導航，也可以公升高感知平台以便更好地觀察。
圖3為加拿大inuktun公司microvgtv多型搜救機械人，他可以根據搜尋通道的大小及搜尋範圍的遠近靈活她調整形狀和尺寸。
c、仿生搜救機械人
雖然履帶式可變形多型機械人可根據搜尋空間的大小改變其形狀和尺寸，但受驅動方式的限制，其體積不可能做得很小。為了滿足對更狹小空間搜尋的需要，人們根據生態學原理研製出了．各種體積更小的仿生機械人，其中蛇形機械人就是其中很重要的一類。圖4(a)為cmu研製的安裝在移動平台上的蛇形機械人，圖4(b)為日本大阪大學研製的蛇形機械人。
我國中國科學院瀋陽自動化研究所，國防科技大學，北京航空航天大學等單位也都相繼研製出了類似的蛇形機械人系統。圖4(c)為美國加州大學伯克利分校研製的身高不足3 cm的蒼蠅搜救機械人。隨著技術的不斷成熟，相信蛇形、蠅形等仿生機械人會在災難搜救工作中發揮越來越大的不可替代的特殊作用。
圖1履帶式搜救機械人
圖2 美國irobot公司packbot多型搜救機械人
圖3加拿大inuktun套司mierovgtv多型搜救機囂人
圖4仿生控救機囂人
國內研究現狀
我國的搜救機械人研究起步較晚，但最近幾年發展較快，引起越來越多研究機構的關注。例如哈爾濱工業大學、上海交通大學、瀋陽自動化研究所、廣東衛富公司等都研製了各自的搜救機械人系統，中國礦業大學與清華大學等幾家機構也研製了用於煤礦井下救援的移動機械人平台。但目前國內的搜救機械人大多仍處於原理樣機的研究上，或侷限在室外危險物排除這種應用案例的應用上，尚未有機械人參與到礦難、**、建築物坍塌等實際災難現場救援的報道。
在2023年4月2日王家嶺透水事故發生的過程中，中國科學院瀋陽自動化研究所研製的水下機械人曾被帶到現場，試圖參與透水現場的探測任務，雖然最終沒有採用，但也不失為一次有益的嘗試，為透水事故探測救援積累了寶貴的經驗。
第二章搜救機械人本體結構分析
2.1、機械人定義描述
機械人（robot）是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以執行預先編排的程式，也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建築業，或是危險的工作。
2.2煤礦井下搜救機械人關鍵技術
在設計救災機械人時,應從系統總體要求出發,考慮救災機械人的環境適應性,協調各分系統的技術關聯,開展頂層設計,研究綜合整合關鍵技術.在設計救災機械人過程中應充分注重關鍵技術。
2.2.1運動機構
運動機構作為移動機械人的移動載體，直接影響到機械人的通過性和地形適應能力。煤礦搜救機械人的運動平台應盡可能適應多種複雜的井下地形條件，如廢墟、泥地、沙地、台階、陡坡、壕溝等，即具有較強的地形適應能力；除此之外，還要具有一定的運動速度和良好的運動學穩定性，盡可能減少傾覆或翻滾的可能。目前的搜救機械人運動機構種類較多，如輪式、履帶式、蛇形移動機構等，不同的運動平台決定了各自的運動能力。
輪式機械人速度快、效率高，但越障能力較差，複雜地形適應能力有限；履帶式越障能力強，但存在速度慢、運動效率較低的缺點；蛇形機械人可以鑽進狹小的空間，利用頭部安裝的攝像頭傳回影象資訊，但也存在速度慢、機構複雜等缺點；足式機械人，如四足、六足等具有適應地形能力強的特點,能越過大的壕溝和台階,但目前大部分足式機構存在速度慢、效率較低的特點;輪腿複合式機械人具有履帶機械人的地形適應能力和輪式機械人的運動速度，但也存在結構相對複雜體積較為龐大等缺點;此外受到自然界生物的啟發，各種特殊的仿生機構機械人也展現了美好的前景。綜合考慮煤礦井下的地形環境和事故發生後可能存在的實際情況，採用具有較強地形適應能力的帶輔助臂的復合履帶方式是一種相對理想的運動機構，該方式在具有較強地形適應能力的同時，可以保持較小的體積，能夠穿過相對狹窄的空間。
除了上述需要考慮的因素之外，運動平台的設計必須可靠，以應對複雜的環境。比如煤礦搜救機械人設計時必須重點考慮防爆、防水、耐高溫等。履帶機械人也容易發生履帶出軌脫落，導致機械人寸步難行。
除了靈活的運動能力和可靠性設計外，搜救機械人還應考慮便攜性。為了應對突發的礦難事故，提高搜救效率，搜救機械人應該具有較強的機動能力，必須在第一時間投放現場。搜尋完乙個目標地點，能盡快轉移到下一搜救地點。
體積過於龐大，除了具有更高的能耗和大大減小了平台通過能力之外，其運輸過程也會給救援工作帶來難。
2.2.2感知系統
搜救機械人的主要功能包括搜尋探測與救援，但目前世界各國搜救機械人的研究還大多集中於環境探測和倖存者搜尋的功能上。由於環境極度複雜，受困人員本身面臨的困難複雜多樣，對人員的救援工作目前還是一件非常困難的事情，因此，環境探測與人員搜尋任務是目前搜救機械人的主要功能，其搜尋與探測能力主要取決於其自身攜帶的感測器的型別與應用情況。作為搜救機械人的感知系統，感測器必須具備資訊採集、資訊儲存與分析以及資訊傳輸等功能,同時要求其具有較小尺寸、足夠的解析度和響應時間，以及很好的穩定性和可靠性等特點。
對環境的探測主要目的首先是讓搜救人員實時準確的了解事故後井下的綜合環境情況，評估井下環境對倖存人員及搜救人員生命及健康的影響，考慮指派救護隊員下井完成救援任務的可行性，以及為制定科學高效的救援方案提供必要的、可靠的井下環境引數資訊。這就需要對井下的溫度、氣體組成情況如氧含量、有毒氣體含量、可燃氣體含量，以及井下的地形及地質結構的情況進行探測。其次，在進行環境探測的同時，當機械人深入事故現場後，應該具有對倖存人員進行搜尋定位及人員情況的初步探測能力。
最後，為保證機械人能夠安全、有效的完成探測任務，機械人應該具有其自身情況及所處環境的感知能力，如機械人本體的姿態、溫度、電池電量等本體引數，以及環境中的障礙物、火區、水區等危險環境和機械人所處的位置等資訊。
機械人現場實習報告
通過這段時間的現場對機械人的安裝，除錯實習，感覺理論與現場還是有一定的差距，需要我們靈活應用現場的支援去作業。安全及一些經驗做了一下總結。安裝時應注意一下幾點 1 在搬運及安裝時，我們操作人員必修手戴防滑手套，頭戴安全帽，腳穿勞保鞋。2 在搬運時，不管是用吊車還是叉車，至少三人同事作業，周圍不要有人...
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