破拆機(jī)器人發(fā)展研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1破拆機(jī)器人相較于我國而言歐美國家對(duì)多功能工程機(jī)器人的技術(shù)研究起步較早。早在上世紀(jì)70年代，瑞典的布魯克公司就研發(fā)出了首臺(tái)應(yīng)用于多種環(huán)境破拆的多功能工程機(jī)器人，經(jīng)過幾十年的經(jīng)驗(yàn)的累積與改進(jìn),無論在技術(shù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選型或者說還是產(chǎn)品制造工藝技術(shù)水平上均一直處于業(yè)內(nèi)全球性和業(yè)內(nèi)國際性最領(lǐng)先的技術(shù)地位,是目前遙控拆除式和電液式操作機(jī)器人最大的生產(chǎn)商和主要供應(yīng)商,產(chǎn)品已經(jīng)廣泛銷往中國以及全球各地[3]。其主要系列產(chǎn)品為：BROKK系列主要產(chǎn)品有:BROKK70、BROKK110、BROKK200、BROKK300、BROKK500（圖1.1）、BROKK5200型拆除機(jī)器人。破拆機(jī)器人應(yīng)用于多種環(huán)境在礦山、隧道應(yīng)用、建筑破拆應(yīng)用、冶金應(yīng)用、水泥工業(yè)應(yīng)用、核工業(yè)應(yīng)用、搶險(xiǎn)救援等。有著許多優(yōu)秀的特點(diǎn)。動(dòng)力強(qiáng)勁：車小力大，工具頭動(dòng)力強(qiáng)勁，具有強(qiáng)大破拆能力，其工效是同等重量工程機(jī)械的四倍以上?？稍讵M小空間完成堅(jiān)硬的破碎工作。安全高效：遙控操作，人性化設(shè)計(jì)，操作安全且視線良好，可適應(yīng)多種危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境。三臂結(jié)構(gòu)：獨(dú)特的三大臂結(jié)構(gòu)，動(dòng)作靈活，360度回轉(zhuǎn)，作業(yè)無死角，定位準(zhǔn)確，工作范圍大。作業(yè)環(huán)保：電液驅(qū)動(dòng)或者柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作噪音低，作業(yè)不擾民。采用智能動(dòng)力控制系統(tǒng)，功率充分利用。機(jī)身小巧：能夠輕松進(jìn)入空間受限場(chǎng)所，可以獨(dú)立攀爬樓梯，到達(dá)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)；重量輕，體積小，可在承重很小的工作平臺(tái)作業(yè)，方便轉(zhuǎn)移工作面。自調(diào)平衡的液壓支腿：攜帶較重工具頭也可以使作業(yè)穩(wěn)定安全。持久可靠：經(jīng)過長期考驗(yàn)，防輻射，耐強(qiáng)磁、高溫和粉塵，工作可靠。專利快換接頭:減輕重量并可以快速安全的更換工具頭。一機(jī)多能：可配備液壓錘、液壓鉗、抓斗擴(kuò)剪器和液壓鉆機(jī)等多種工具頭，滿足不同的作業(yè)要求。TOPTEC公司的TOPTEC1850E、TOPTEC2500、TOPTEC4500、TOPTEC5500型拆除機(jī)器人，該公司主要應(yīng)用于建筑行業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)，拆除鋼筋混凝土等工作效能較高，搭配起自主研發(fā)的液壓破水錘，液壓鏟等，達(dá)到建筑的快速拆除。工作效能是等重量工程機(jī)械的3至4倍。F16型多功能拆除機(jī)器人由芬蘭的FINMAC公司生產(chǎn)的。后被AVAVT公司收購，該公司是一家生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械為主的機(jī)械制造公司，在F16型號(hào)的機(jī)器人的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，使其主要應(yīng)用于建筑破拆。新型機(jī)器AVANTROBOT185與其他公司的破拆機(jī)器人相比更加的靈活，擁有更大的工作空間。圖1.1BROKK500型拆除機(jī)器人圖1.2GTC-15D多功能遙控機(jī)器人中國自20世紀(jì)末才開始引入破拆機(jī)器人。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,破拆機(jī)器的需求也不斷提升。目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于隧道的施工、危險(xiǎn)建筑物的拆除和修補(bǔ)、核能等行業(yè)。經(jīng)過近些年的對(duì)于破拆機(jī)器人研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和對(duì)外國技術(shù)的汲取。國內(nèi)也同樣獨(dú)立研究開發(fā)了多種多功能遠(yuǎn)程遙控拆除的機(jī)器人。如安徽驚天智能裝備股份有限公司自主生產(chǎn)的GTC系列(參見圖2.2)遙控多功能破拆機(jī)器人,工作臂采用柔性智能控制,可以輕松實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定點(diǎn)破拆,遠(yuǎn)程遙控?zé)o線操縱距離最高可以達(dá)到2km,機(jī)身小巧、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動(dòng)靈活能夠較好地適用于狹窄或者受限制空間的作業(yè),而且汽車小力氣大,工具頭部動(dòng)力強(qiáng)勁,破拆能力至少是同等體積重量的工程機(jī)械3倍以上。GTC-15D采用了諸多驚天液壓的自有技術(shù),安全性能高。采用了一種數(shù)字視頻紅外監(jiān)測(cè)及無線及有線自動(dòng)遙控聯(lián)合控制系統(tǒng),操作者不僅可以在安全的地方操作，遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的施工現(xiàn)場(chǎng);該遙控機(jī)器人是一種低重心的新型設(shè)計(jì),工作穩(wěn)定。它主要是一種采用一個(gè)電液比例振動(dòng)傳感器,工作平穩(wěn),振動(dòng)少,噪音小。采用先進(jìn)的高壓電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)或低污染柴油機(jī)的傳動(dòng)齒輪系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),減少有害氣體，化學(xué)腐蝕氣體，車尾氣等氣體排放,可達(dá)到歐洲EC建筑拆除行業(yè)、搶險(xiǎn)救援行業(yè)、核能化工高危行業(yè)、礦山開采、隧道施工行業(yè)等。[4],可以人機(jī)分離,代替人在危險(xiǎn)環(huán)境下工作。該機(jī)器人機(jī)身輕巧,結(jié)構(gòu)緊湊,應(yīng)用搭配不同的末端屬具,可以完成多種工況下的作業(yè)任務(wù)。北京力工工程機(jī)械公司和中國地質(zhì)大學(xué)(北京)共同研制并聯(lián)合開發(fā)了一種特別適用于室內(nèi)環(huán)境中拆除作業(yè)的多功能破拆機(jī)器人RHB-45使用45kw大功率電機(jī)可以進(jìn)行快速地破拆作業(yè)。智動(dòng)時(shí)代(北京)科技有限公司的刀客寶電動(dòng)遙控機(jī)器人。采用小型鋼鐵履帶運(yùn)動(dòng)底盤作為載體,通過將負(fù)載逆轉(zhuǎn)式電液比例系統(tǒng)、基于can總線的數(shù)字式雙向無線遙控系統(tǒng)和多參數(shù)傳感器系統(tǒng),前端設(shè)備上可配置液壓錘、掘斗、抓取器、液壓鉆等各種作業(yè)機(jī)具,可以靈活地對(duì)抗高溫、低粉塵、易發(fā)生坍塌等危險(xiǎn)場(chǎng)所。遠(yuǎn)距離遙控破碎、挖掘、抓取、搬運(yùn)等多功能作業(yè),適用于爐窯作業(yè)。中國在遙控多功能機(jī)器人的研制方面已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，但是如何進(jìn)一步確保拆除機(jī)器人性能的安全性、可靠性、實(shí)用性方面還需要做大量的基礎(chǔ)性研究工作[1]。1.2防水密封技術(shù)國外在防水密封的研究中首先使用了ANSYS、ABAQUS、MARC等有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，剛開始研究以密封效果及密封元件性能為主體，然后開始對(duì)密封的原理進(jìn)行不斷深入的研究。日本NOK株式會(huì)社、德國Freudenberg集團(tuán)美國中佛羅里達(dá)大學(xué)等較早開展密封件設(shè)計(jì)，并對(duì)其性能進(jìn)行了深入的研究。韓國國家演技所針對(duì)彈性恢復(fù)對(duì)密封件性能影響進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)在高溫，高輻射下的高彈性恢復(fù)率，日本TadayoshiShoyama等人研究由橡膠O形圈組成的軸承支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。法國J.Troufflard等人研究不同的大氣條件時(shí)，在使用溫度下O形圈的變化[5-7]。近些年來，我國密封行業(yè)取得了長足的進(jìn)步，中低速、中低壓的密封件已相對(duì)成熟，但高速、高壓、高尺寸方面卻相對(duì)落后[8]。清華大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、西南交通大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)等，都進(jìn)行了大量的研究工作，技術(shù)性能及標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。國內(nèi)的密封制品的企業(yè)在也不斷提高研發(fā)水平和質(zhì)量控制等方面也推動(dòng)了密封技術(shù)的發(fā)展。西南石油大學(xué)張杰等人O形圈在不同的流體壓力，預(yù)壓量和摩擦系數(shù)的狀態(tài)下對(duì)于O形圈密封性能造成的影響。清華大學(xué)吳瓊等人在使用ABAQUS對(duì)丁腈橡膠O形圈進(jìn)行有限元分析，得出了O形圈處在靜密封和微動(dòng)密封時(shí)的性能參數(shù)。西南石油大學(xué)莫麗等人分析了O形圈在往復(fù)動(dòng)密封中的密封性能，并對(duì)其不同工況下的力學(xué)性能進(jìn)行了研究[9]。1.3防爆技術(shù)防爆技術(shù)最早出現(xiàn)在19世紀(jì)初，煤炭的大力開采和使用，使得煤礦下作業(yè)用的防爆設(shè)備被發(fā)明出來。隨著防爆技術(shù)研究的不斷發(fā)展，歐洲各個(gè)國家開始著手制定各種關(guān)于礦井下防爆設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，從開始德國制定的BS299到英國的VDE0171，最后在1906年成立的國際電工委員會(huì)，對(duì)電氣的防爆終于有了國際統(tǒng)一的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。從開始的隔爆外殼型防爆設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，到本質(zhì)安全型防爆技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，我國用了六十年時(shí)間不斷地研究和完善防爆的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。防爆標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展至今有了很大的提升，一次次不斷的更新，技術(shù)內(nèi)容越來越完善，與國際IECEx標(biāo)準(zhǔn)的差距也越來越小，防爆型式多樣，防爆產(chǎn)品更是豐富[10]。1.4防輻射機(jī)器人90年代以來，核電的大力發(fā)展，使得輻射的防護(hù)技術(shù)也在不斷的更新和發(fā)展，美國RISP計(jì)劃，通過研究機(jī)器人的簡(jiǎn)單操作自動(dòng)化，使其可以在輻射環(huán)境下自主工作。日本在1988年開始進(jìn)行對(duì)核電站安全作業(yè)用機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，有人工智能分散型機(jī)器人系統(tǒng)，自我組織操作型終端操作器，防輻射的機(jī)械手臂[13]。中國在國家高科技研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）中加入了惡劣環(huán)境機(jī)器人的研究項(xiàng)目。目前我國和外國都在加緊研發(fā)和測(cè)試在核工業(yè)中多種需求的技術(shù)及防護(hù)方法，有通過蒸汽發(fā)生器對(duì)工作后的機(jī)器人進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，有核環(huán)境下遠(yuǎn)距離操作的系統(tǒng)等。參考文獻(xiàn)蔣君.遙操作拆除機(jī)器人工作裝置的設(shè)計(jì)與研究[D].西南科技大學(xué),2016.湯鵬洲，羅銘，朱萍.工程機(jī)器人技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2015(4):23-28湯鵬洲.拆除機(jī)器人新型多自由度工作裝置的設(shè)計(jì)與仿真分析[D].安徽工業(yè)大學(xué),2017.錢國忠,羅銘.拆除機(jī)器人在國外的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].建筑機(jī)械,2007(15):20-22+2.羅銘,郝其昌,錢國忠.GTC-45型拆除機(jī)器人[J].建筑機(jī)械,2007(23):99-103.WangCL,LiXW,XuF,etal.Applicationofstaticpositivepressureflameprooftechnologyofminerescuerobot[J].CoalEngineering,2009,1(11):96-98LiY,HuaZ.Asimpleoptimizationmethodforthedesignofalightweight,explosion-proofhousingforacoalminerescuerobot[J].JournaloftheBrazilianSocietyofMechanical.Sciences&Engineering,2018,40(7):340-350.ZhouD,ZhangJJ,SongZY,etal.Modelingandfiniteelementanalysisofflameproofenclosureofcoalminemobilerobot[J].CoalMineMachinery,2012,