地震搜救机器人构型设计综述

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1、第17卷第1期哈尔滨理工大学学报Vol.17No.12012年2月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYFeb．2012地震搜救机器人构型设计综述王鹏，李鑫，江文浩(哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要:针对地震搜救机器人在灾难救援工作中的运动特征，系统的总结了搜救机器人构型设计的研究现状．通过对足式、轮式和履带式地震搜救机器人的代表性结构设计比较，分析其在地震搜救工作中的地形适应性和移动平稳性，并提出今后地震搜救机器人的设计趋势．关键词:地震灾难;搜救机器人;构型设计;运动特征;移动平稳性中图分类号

2、:TP24文献标志码:A文章编号:1007－2683(2012)01－0015－05AReviewonMechanismDesignofSearchandRescueRobotunderDisasterConditionWANGPeng，LIXin，JIANGWen-hao(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，HarbinUniversityofScienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract:Aimingatmotioncharacteristicsofearthquakesearchandr

3、escuerobotunderdisastercondition，thecurrentresearchesofmechanismdesignaresystematicallysummarized．Thecomparisonsamongthetypicalstruc-tures，suchasfoottype，wheeltypeandcaterpillartype，itstopographyadaptabilityandmotionstabilityareana-lyzedinearthquake，andweputforwardthedevelopmenttrendofthesearc

4、handrescuerobot．Keywords:earthquakedisaster;searchandrescuerobot;mechanismdesign;motioncharacteristic;mobilestationarity分保障的前提下强行实施救援工作，不但无法完成救0引言援工作，而且会造成更大的损失．所以设计可替代人类进行地震搜救工作的机器人成为相关科研工作者地震灾难发生之后，在救援的“黄金72h”内，开的重要研究目标．搜救机器人从构型上划分，大体上展并完成救援工作能最大限度的抢救幸存者的生命可分为三类:足式、轮式、履带式类型．由于搜救机器以及减少灾难造成的损失

5、．因此，及时的了解地震现人的服役环境为灾难现场，进行其构型设计时重点考［1－3］场情况对救援工作的有效完成具有重要意义．但虑的是越障能力、运动速度及灵活性等因素．是大多数情况下，地震现场存在着诸多不确定的因素，如有害气体弥漫、地理环境的变更导致的其他危1足式搜救机器人发展现状险等，这些因素导致救援人员无法第一时间在灾难现［4］场实施救援工作．如果在救援人员的安全得不到充足式搜救机器人是具有腿部足式结构的机器收稿日期:2011－12－07基金项目:国家自然科学基金(51105122);中国博士后科学基金(20100480976);哈尔滨理工大学2011年研究生创新科研资金项目(HLG

6、YCX2011－014)作者简介:王鹏(1976—)，男，博士，副教授，E-mail:wp－hust@yahoo．com．cn;李鑫(1987—)，男，硕士研究生．16哈尔滨理工大学学报第17卷人，其运动形式类似于生物．在非平坦路面上足式机3.3英里/小时的速度小跑，可以爬越35度的坡面，器人具有良好的移动性和越障能力．在相对平坦路负载120磅．面上，其移动速度略显不足．但是从步态稳定性角度分析，由于它是多点支撑的结构，从而决定了它有相对良好的稳定性，在定点作业及不需要快速运动的工作中能发挥重要作用．足式搜救机器人的研究就仿生原型来看，分为双足、四足、六足等．但研究主要集中在四足和

7、六足类型．BISAM是德国于1998年开发研制的一款四足移动机器人(图1)．BISAM的机构分为三部分:主［5］体、头及四条腿．机器人四条腿的设计完全相同，其每条腿分为4个部分，之间用3个平行的转动关图2TITAN-VIII四足搜救机器人节互连，第4个转动关节连接腿部和躯干．从而实现支撑机体与行走的目的．这种设计提高了搜救机器人运动的地形适应性．图3“大狗”机器人在行走中从以上几款四足机器人的构型设计角度，可以总结出共同的特点，即单腿具有三个自由度．可以前图1四足搜救