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基于灾难现场搜救机器人的设计

发表时间：2021/4/13 来源：《科学与技术》2021年2期作者：周忠环张卫星曹传剑

[导读] 设计了一种针对矿难、地震等搜救的专用机器人

        周忠环张卫星曹传剑
        青岛黄海学院山东青岛 266427
        摘要：设计了一种针对矿难、地震等搜救的专用机器人，具有越障能力强、功能多、体积小、能耗低等特点，可快速锁定被困人员所处区域，及时掌握被困人员的生存状态以及现场环境状况，并可对被困人员进行营养补给。对矿难现场可能出现的恶劣环境配备温度、浓度、人体检测传感器和三自由度摄像头平台，并且能为被困人员提供营养物质，可以在灾难发生后的最短时间内被投入现场，并迅速接近目标，搜集温度、有害气体浓度等信息，确定被困人员位置，并进行一些辅助救援工作。
        关键字：灾难现场；快速锁定；救援工作
引言
        国内外矿难频繁发生，急需能够用于矿难现场的专用搜救装备，能够在及时出场救援，减少人员伤亡以及不必要的财产损失，该机器人可应用于矿难、地震等突发灾难现场进行环境探测、人员搜索、辅助救援。该机器人同时也是个移动越障平台，针对不同应用场合，对功能进行模块化调整，从而实现一个移动平台多种应用场合的用途。生命无价，搜救人员以及被困人员的人身安全同等重要。及时掌握灾难现场环境状况可以有效保障搜救人员的人生安全，成功搜索到被困人员并给予营养补给，可以有效延续被困人员生命，为其提供生存信心。针对矿难、地震等搜救的专用机器人，具有越障能力强、功能多、体积小、能耗低等特点，可快速锁定被困人员所处区域，及时掌握被困人员的生存状态以及现场环境状况，并可对被困人员进行营养补给。机器人由“行走部分”“功能部分”以及“控制及通讯部分”组成。使用遥控器控制机器人运动，通过人机界面观测机器人的运动状态，同时机器人将现场各种反馈信息实时传递回界面供操作人员参考。技术特点及优势：轮腿结构以及伸缩轮腿设计使机器人具备良好的移动性能及越障能力；人体红外热释电传感器与摄像头配合工作可迅速锁定被困人员所处区域，三自由度平台为其提供了开阔的工作范围；独特的欠驱动营养液输送机构针对被困人员所处特殊状态，为其直接提供营养物质以延续生命；使用2.4G无线频率进行数据传输，有效地提高了抗干扰能力，保证信息质量。
1硬件系统设计
        机器人具备“环境探测”“人员搜索”“辅助救援”功能。应用于矿难、地震等灾害的搜救，该机器人同时也是个搭载平台，借助于机器人优越的越障性能，可以为机器人搭载一定体积的其它救援或反恐防暴设备。针对不同应用场合，对机器人功能进行模块化调整，从而实现一个移动平台多种应用场合的用途。

图1：机器人大致外形图
2 软件系统设计
利用温度、可燃气体浓度等传感器可实时监测灾难现场环境情况。人体红外检测传感器与摄像头组合工作，配以升降、回转、仰俯三自由度平台，有效地扩大传感器与摄像头的工作范围，可快速精确搜索到被困人员。独特的欠驱动营养液输送装置可针对特殊环境对被困人员进行营养补给。机器人采用2.4G频率无线遥控操作以及数据通讯，抗干扰能力强，信息通讯质量好。同时人机界面的设计方便操作人员及时掌握灾难现场信息，减少操作人员的疲劳程度。
3 结论
本产品是针对矿难、地震等搜救的专用机器人，具有越障能力强、功能多、体积小、能耗低等特点，可快速锁定被困人员所处区域，及时掌握被困人员的生存状态以及现场环境状况，并可对被困人员进行营养补给。机器人由“行走部分”“功能部分”以及“控制及通讯部分”组成。机器人采用轮腿结构作为行走机构，轮腿半径的可变化设计可进一步提高机器人的越障能力，整体结构的仿生设计使机器人能够自主稳定适应复杂地形，仿生触须的设计可使机器人对外界环境有初步的自主判断。
参考文献
[1]人民网上海交大研发“六爪章鱼”机器人?用于灾难救援。2013.10.29
该项目由青岛黄海学院校级国创项目《多功能灾难现场搜救机器人》（X202013320087）支持。