德州学院 机电工程系 2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计）
多功能救援机器人
摘 要：该机器人具有一定越障能力，可以在震后废墟中自由行走，可以攀爬楼梯，生命探测、协助救援、无光线搜救、数据信号传输等功能，还可以配载食品、水、急救包等物品。机器人具有的音频探测、视频观测，探测温湿度、实现野外长距离通讯，传输野外恶劣环境实时视频图像，为抢险救援提供重要依据和支持，同时车体内部可以加上消毒剂，由机器人自带的喷头进行喷洒消毒剂。解除了人在火灾现场、震后现场的危险劳动。
关键词：机器人 视频观测 生命探测 抢险救援
1 引言
世界上许多国家都在研制军用机器人、探测机器人、救援机器人、扫雷机器人、排爆机器人和消防机器人等危险作业机器人。救灾机器人是机器人的一个新兴发展领域，属于危险作业机器人的一个分支，具有危险作业机器人的特点。在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下“搜索和营救” ( SAR)幸存者，代替人来处理复杂坏境是机器人学中的一个新兴而富有挑战性的领域。
图1 恶劣的灾害现场环境
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2总体设计方案
图2 机器人在危楼中搜救
遇到地震、火灾或塌方等，经常会出现人不能亲自到一些危险地方实施救援的情况，于是往往会想到让机器人来完成这些艰巨任务。不过一般机器人行动都不太利落，遇到障碍物通常只能绕道而行，绕不过去，则只能就此作罢，该机器人具有一定越障能力，可以在震后废墟、火灾现场中自由行走，可以攀爬楼梯，轻松地越过一般的障碍物（高度小于20cm），机器人随身携带的摄像机将沿途拍摄的景象通过无线连接发送给计算机，以便让救援人员做出搜寻参考。此机器人还有一个麦克和喇叭，可以让营救人员与受伤者说话交流。
救灾机器人是机器人的一个新兴发展领域，属于危险作业机器人的一个分支，具有危险作业机器人的特点。在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。在这种紧急而危险的环境下，救灾机器
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德州学院 机电工程系 2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 人可以为救援人员提供帮助。因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下“搜索和营救” ( SAR)幸存者，是机器人学中的一个新兴而富有挑战性的领域。
3 设计方案
3.1 机械结构设计
3.1.1轮子、齿轮设计
齿轮传动的优点：
1.齿轮传动比较准确、传动平稳; 2.形闭合，效率高(0.98~0.99); 3.工作可靠，寿命长; 4.结构紧凑，外廓尺寸小;
图3 机器人轮子
行星齿轮的顶端齿轮连接车轮，行星轮板中心将会安装由马达驱动的主动齿轮，在平地行进时，主动齿轮通过惰轮驱动顶端齿轮，各齿轮转动如图所示，顶端齿轮与其连接的车轮一起转动，从而带动机器人前进。当机器人遇到台阶或障碍物时，由于台阶或障碍物与车轮的摩擦力，行星轮的齿轮系都被锁住（图五所示），无法转动，这时整个行星轮板在中心齿轮的驱动下，变成一个类轮机构转动，从而带动小车爬上台阶或越过障碍物。具有上台阶时不需要停顿，操作容易，运行连贯的优点。
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图4 机器人轮子内部齿轮结构
3.1.2链条传动设计
链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。如图五所示链传动由主动链轮1、从动链轮2和绕在链轮上并与链轮啮合的链条3组成。
链传动的优点
(1)和带传动相比。链传动能保持平均传动比不变；传动效率高；张紧力小，因此作用在轴上的压力较小；能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。
(2)和齿轮传动相比。链传动可用于中心距较 图5 链传动机构 大的场合且制造精度较低。
本机器人前后轮之间的大距离不宜采用齿轮传动，皮带传动又会带来很大的滑动，所以采用链式传动比较合适，图六为该机器人的链传动连接。
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图6 本机器人所用的链轮的设计
3.2 电气控制设计
3.2.1单片机控制部分
本机器人控制采用STC89C52单片机，单片机通过接受外部传感器传来的信号来控制
机器人。单片机通过处理遥控器发射的信号，来控制机器人实现各种动作。
图7 单片机控制核心
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