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遙操作排爆機(jī)器人

項(xiàng)目背景及意義國(guó)內(nèi)外反恐排爆形式日趨嚴(yán)峻，一系列的惡性暴恐事件，對(duì)社會(huì)和國(guó)家造成重大損失。因此，研發(fā)專(zhuān)用于爆炸環(huán)境的應(yīng)急處置特種機(jī)器人，代替人進(jìn)入有爆炸可疑物的危險(xiǎn)場(chǎng)所中，通過(guò)場(chǎng)外人員的遙操作實(shí)時(shí)控制，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的搜索、探測(cè)和對(duì)可疑物的處理，減少排爆人員的傷亡。研究基于遙操作技術(shù)的排爆機(jī)器人操作方法，提高機(jī)器人的操作性能，增加排爆的成功率。同時(shí)，機(jī)器人的研制將帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域自主創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，提升我國(guó)排爆機(jī)器人裝備在國(guó)際市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。項(xiàng)目展示及介紹本單位開(kāi)發(fā)的遙操作排爆機(jī)器人由兩部分組成：實(shí)物樣機(jī)和控制系統(tǒng)，樣機(jī)由機(jī)械臂、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、控制箱組成；控制系統(tǒng)由操作人員的控制端和車(chē)載機(jī)械臂的執(zhí)行端組成。樣機(jī)機(jī)械臂由4+1個(gè)自由度組成，用于完成可疑爆炸物的抓取；履帶型移動(dòng)平臺(tái)保證排爆機(jī)器人可以安全可靠到達(dá)操作環(huán)境，控制箱是控制排爆機(jī)器人各關(guān)節(jié)的“手柄”，通過(guò)控制面板上的旋鈕、按鍵等控件完成排爆任務(wù)。排爆機(jī)器人樣機(jī)是軀干、控制系統(tǒng)是大腦、控制方式是思維策略、通訊方式是神經(jīng)，其中控制系統(tǒng)是本設(shè)備的研究重點(diǎn)。本套設(shè)備選用國(guó)產(chǎn)控制器作為控制端和車(chē)載端的控制核心；選用無(wú)線(xiàn)通訊設(shè)備保證機(jī)器人可以在距操作者八百米仍可以正常工作；選用推桿和旋鈕保證操作簡(jiǎn)便，控制可靠。使用上位機(jī)軟件進(jìn)行程序編寫(xiě)，通訊和控制方式主要是串口和CAN。項(xiàng)目特點(diǎn)：遙操作控制排爆機(jī)器人采用的遙控操作方式，由操作人員在遠(yuǎn)端控制臺(tái)控制機(jī)器人執(zhí)行相關(guān)排爆操作，然后控制信號(hào)經(jīng)遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)傳遞給機(jī)器人機(jī)載接收機(jī)，進(jìn)入控制器，控制機(jī)器人本體的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，通信內(nèi)容包括數(shù)據(jù)、視頻、音頻信息。遙操作技術(shù)將排爆人員從危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來(lái)，對(duì)于保護(hù)排爆人員人身安全具有重要意義。遙操作技術(shù)克服了傳統(tǒng)線(xiàn)纜操作的局限性，可以保證一定的數(shù)據(jù)穿透能力。多傳感器信息融合排爆機(jī)器人的工作環(huán)境較為惡劣現(xiàn)場(chǎng)非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化已知空間，在機(jī)身及機(jī)械臂上安裝了較多的傳感器，用于檢測(cè)機(jī)體及外部環(huán)境信息。融合多傳感器采集到的信息，無(wú)損、安全傳送給遠(yuǎn)端操作人員，為操作人員提供準(zhǔn)確可靠的現(xiàn)場(chǎng)信息。提高排爆的成功概率。排爆機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制研究此部分研究主要包括排爆機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性分析、排爆機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制算法研究等。此部分的研究難點(diǎn)在于機(jī)械臂逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的實(shí)時(shí)分析和多自由度機(jī)械臂末端運(yùn)動(dòng)的精確控制。主要技術(shù)指標(biāo)：

山東大學(xué) 2021-05-11

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