PAGE3我國救援機(jī)器人發(fā)展研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1國外發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)今由于世界各地自然災(zāi)害頻發(fā)，各種各樣的災(zāi)害對各個(gè)國家和人民的生命和財(cái)產(chǎn)造成了巨大的影響，因此各個(gè)國家都傾入大量資源，去研發(fā)出各種災(zāi)難救援機(jī)器人，用以減少意外和災(zāi)難帶來的損失。而國外得益于長時(shí)間的技術(shù)積累和雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)，各種實(shí)驗(yàn)室都早早建立，研究者在兩棲機(jī)器人的研究上領(lǐng)先于國內(nèi)，其中以美國、日本的救援機(jī)器人水平居于世界首列，兩個(gè)國家都研究出了各具特色的機(jī)器人并迅速進(jìn)入使用階段。最具代表性的便是位于美國的加州大學(xué)伯克利分校、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、康奈爾大學(xué)以及加拿大麥吉爾大學(xué)等機(jī)構(gòu)研制出的名為RHex的一系列六足腿式機(jī)器人，如下圖1.1-1.3所示。這種機(jī)器人的輕便的材料和設(shè)計(jì)，優(yōu)秀的控制系統(tǒng)再加上成熟的電控技術(shù)，使得該機(jī)器人具有十分參考價(jià)值[2]。圖1.1Research-RHex圖1.2Shelly-RHex圖1.3Rugged-Rhex日本東京工業(yè)大學(xué)是通過對蛇類進(jìn)行運(yùn)動(dòng)機(jī)理的研究，從而研制出一系列兩棲蛇形機(jī)器人，如下圖1.4-1.8所示。ACM-R4采用主動(dòng)關(guān)節(jié)加主動(dòng)輪的模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)單元即為一個(gè)獨(dú)立模塊，每個(gè)模塊帶有的電機(jī)和電源可獨(dú)立驅(qū)動(dòng)該單元上的主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，關(guān)節(jié)之間通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)可呈現(xiàn)最大90°彎曲，能夠順利在狹長、彎曲管道內(nèi)的移動(dòng)；而Genbu由大直徑的主動(dòng)輪組成機(jī)身單元，它的各個(gè)機(jī)身之間通過柔性橡膠接頭進(jìn)行連接，在保證運(yùn)動(dòng)性能的同時(shí)可被動(dòng)地適應(yīng)不規(guī)則的障礙地形；Souryu-IV由三節(jié)帶有履帶的獨(dú)立單元組成，關(guān)節(jié)可進(jìn)行兩個(gè)方向上的彎曲，履帶側(cè)面帶有輕質(zhì)防護(hù)板以提高機(jī)器人在危險(xiǎn)地域的安全性；ACM-S1由三節(jié)機(jī)身構(gòu)成，機(jī)身帶有被動(dòng)輪，機(jī)身關(guān)節(jié)引入了彈性桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)機(jī)身更好的彎曲；ACM-R5由帶有被動(dòng)輪的機(jī)身以及具有三自由度的關(guān)節(jié)組成，可實(shí)現(xiàn)水下、陸上任意方向的運(yùn)動(dòng)。圖1.4ACM-R4圖1.5Genbu圖1.6Souryu-Ⅳ圖1.7ACM-S1圖1.8ACM-R5Quince機(jī)器人由日本千葉工業(yè)大學(xué)研發(fā)設(shè)計(jì)，是裝有一個(gè)機(jī)械臂的六履帶四擺臂式移動(dòng)機(jī)器人，如圖1.9所示。主履帶覆蓋車身保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，前后擺臂可以轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)越障的需要，操作機(jī)械臂可用于開門、推開障礙物、抓取危險(xiǎn)源樣品等。Quince還可以感知區(qū)域內(nèi)的化學(xué)，生物，放射性或核危險(xiǎn)，曾參加過福島核泄漏的救災(zāi)活動(dòng)[3]。圖1.9“木槿”機(jī)器人1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在我國，對救援機(jī)器人的研究比國外要晚很久，但是受到了非常高的重視。國家“863”計(jì)劃對救援機(jī)器人的研發(fā)采取了很多鼓勵(lì)的措施，實(shí)際應(yīng)用的案例比如在汶川等大地震都有救援的機(jī)器人參與救援；響應(yīng)國家號召，國內(nèi)各大科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)對此都進(jìn)行了不同程度的深入研究，也取得了一些重大成果。如圖1.10所示為中國礦業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的煤礦救援機(jī)器人CUMT-1[4]。在機(jī)器人的身上安裝很多功能元件，比如環(huán)境監(jiān)控設(shè)備、拍攝設(shè)備等可以環(huán)境進(jìn)行測量并可同時(shí)將現(xiàn)場環(huán)境通過圖像、數(shù)據(jù)傳輸給操作者，同時(shí)機(jī)身上還安裝有與對講機(jī)功能一樣的裝置，能夠自建通訊網(wǎng)絡(luò)，搜救人員能夠在現(xiàn)場進(jìn)行指揮，同時(shí)機(jī)器人上還可以裝有藥品、水、實(shí)物等物資，給煤礦受災(zāi)人員運(yùn)輸緊急物品，提高被困人員獲救機(jī)會。此機(jī)器人對于本設(shè)計(jì)的研究具有十分重要的參考價(jià)值。圖1.10CUMT-1搜救機(jī)器人下一個(gè)是由中國地震局、中科院沈陽自動(dòng)化所在的863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目中所研發(fā)的一個(gè)廢墟搜救可變形機(jī)器人，如圖1.11所示，相比上個(gè)機(jī)器人，也采用履帶式設(shè)計(jì)，而且履帶可以變形，可以根據(jù)縫隙的大小，進(jìn)行變形，以便更好的通過不同大小的縫隙。圖1.11廢墟搜救機(jī)器人具有W擴(kuò)展型履帶行走機(jī)構(gòu)的CUMT-Ⅴ型煤礦救援機(jī)器人是對CUMT-Ⅳ機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，如圖1.12所示。由于上一個(gè)機(jī)器人在設(shè)計(jì)時(shí)，著重強(qiáng)調(diào)CUMT-Ⅳ對凹凸崎嶇地形的契合，過于緊密的接觸導(dǎo)致機(jī)器的接地比壓較大，進(jìn)而使車體在移動(dòng)過程中產(chǎn)生過大抖動(dòng)，導(dǎo)致無法穩(wěn)定工作。這款改進(jìn)版本的機(jī)器人通過減小接地比壓，使CUMT-Ⅴ在履帶接地面和接地比壓上取得很好的平衡，能夠勝任更多的救援工作。圖1.12礦大CUMT-Ⅴ型煤礦救援機(jī)器人參考文獻(xiàn)[1]中華人民共和國國務(wù)院.國務(wù)院機(jī)構(gòu)改革法案[Z].2018-03-17.[2]肖瑞.兩棲球形機(jī)器人場景識別及運(yùn)動(dòng)控制研究[D].北京理工大學(xué).[3]卜澤昊.危險(xiǎn)源探測與救援機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)研究[D].華北科技學(xué)院.[4]孫國棟,李雨潭,朱華.一種新型煤礦救援機(jī)器人履帶行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化,2015(06):21-25.[5]湯旭青.輪履變結(jié)構(gòu)助老助殘機(jī)器人移動(dòng)平臺設(shè)計(jì)與研究[D].武漢工程大學(xué).[6]孫亞軍.小型水域垃圾清理機(jī)器人的研制[D].昆明理工大學(xué).[7]莊文虎.船體振動(dòng)與螺旋槳鳴音的防止方法[J].造船技術(shù),1986(10):38-40+37.[8]李柏然.港作拖輪的性能要求和發(fā)展趨勢[J].物流技術(shù)(8):135-136.[9]楊靜,孫雁濤,韓明霞.仿生機(jī)械的設(shè)計(jì)——機(jī)械蝎子[J].科協(xié)論壇(下半月),2013(12):248-249.[10]葉小鵬.管狀立體織機(jī)的卷取及變徑控制機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D].東華大學(xué).[11]孟飛武.面向制鞋涂膠的SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究[D].安徽理工大學(xué),2015.[12]侯偉.60米深水作業(yè)全回轉(zhuǎn)綜合舵槳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[D].江蘇科技大學(xué),2013.[13]王宏偉.現(xiàn)代應(yīng)急管理理念下我國應(yīng)急管理部的組建:意義、挑戰(zhàn)與對策[D].中國人民大學(xué)公共管理學(xué)院,2018.[14]郎永兵.基于CAXAV2013的螺旋槳三維建模與多軸編程技術(shù)[D].CAD/CAM與制造業(yè)信息化,2013.[15]周鵬程.基于機(jī)器視覺的自主式救援機(jī)器人的研究[D].東南大學(xué),2016.[16]韓均廣.面向空間站桁架的三分支機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及步態(tài)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2018.[17]羅建國卜澤昊.具有類柔性結(jié)構(gòu)的履帶救援機(jī)器人越障分析[D].華北科技學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院,2018.[18]林向洋高小躍吳天安鄭通彥.應(yīng)急管理部多層級視頻會議系統(tǒng)跨網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)[D].地震地磁觀測與研究,2019.[19]毛鞠盛.小型水陸空三棲飛機(jī)的油電混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D].南昌航空大學(xué),2017.[20]門連國.浮式生產(chǎn)儲卸油裝置（FPSO）儲油艙清洗技術(shù)研究[D].中國石油大學(xué)（華東）,2013.[21]汪榮華沈萍.船體振動(dòng)與螺旋槳鳴音的防止方法[D].[1]常石集團(tuán)(舟山)造船有限公司,2020.[22]高天祿.具有潛水功能水陸兩棲艇關(guān)鍵技術(shù)研究[D].江蘇科技大學(xué),2013.[23]機(jī)器人發(fā)展簡史[J].機(jī)械工程師,2008,(7):170-171.[24]董曉坡,王緒本.救援機(jī)器人的發(fā)展及其在災(zāi)害救援中的應(yīng)用[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào),2007(1):112-117.[25]Pratihar,KumarD,Roy,etal.Dynamicmodeling,stabilityandenergyconsumptionanalysisofa;realisticsix-leggedwalkingrobot[J].RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing,2013,