《排爆机器人研究的国内外文献综述》3100字

排爆机器人研究的国内外文献综述排爆机器人在排爆工作任务过程中，所身处的环境是随机的、未知的，需要代替排爆技术人员对危险区域中可疑危险物进行抓取、转移、销毁。因此，其所需要具备的实际功能为进入未知区域进行实时探测、发送现场视频监控数据。该机器人的研究与研发有效减少了人员的伤亡，故各国对于排爆机器人的后续进一步研究采取积极的态度，并投入大量人力物力和高科技手段进行研发。1.1国外研究现状进入第二次工业时代以来，西方的现代科学水平一直处于先进状态。对于排爆机器人的研发工作也在相对早期进行研制，对于这一领域的相关先进技术和行业所需要具备的规范操作已经比较成熟。国外排爆机器人的研究特点目前处于实用性能高、工作可靠性高、适应复杂地势、经济成本性低等。国外的不同国家也对排爆机器人有属于自己的产品，本模块对市面上较为知名国外排爆机器人进行相应调研。美国基于其科技水平和经济水平，在研发排爆机器人领域处于领头羊的身份并且现代发展趋势依旧很快。近代，从本世纪早起推出“魔爪”系列机器人，其适应不同地势情况、灵动性的特点在军事领域大幅使用。后续，又推出F6A-J排爆机器人，其活节式履带轮式结合的设计方案，让其能够在复杂地势中快速行进，并且在窄小的工作任务空间内精确完成任务。具有三节机械臂，6个旋转自由度和1个伸缩自由度，速度可调性，以及配备三组独立摄像头，使其能够在工作任务的现场下实现全方位无死角的探测和监控。完全伸展时所能抓取的危险物质量为11kg，伸展长度为46cm时可以最大抓取负载为27kg，由于其所具备高性能的特点，让其能够时刻处于一个高灵活度的工作任务中。图1-4F6A-J排爆机器人英国也属于早期研究发展排爆机器人的国家，在21世纪以来其最具代表性的产品为MK6，它是一种重型EOD机器人，配有两种手臂中的任何一种：一种用于普通操作；另一种用于高精度和灵巧的操作。机器人由轮子或连接在轮子上的模块化轨道驱动，并且该机器人配备一个平行的夹持器，用于处理炸药和可疑包裹。并且该机器人的设计过程中提出了不同的端部执行器，但没有一个快速的夹持器更换系统，所以在面对不同危险物时，需要使用不同的夹持器时，机器人需要返回控制底座来更换夹持器。以及英国后续所设计的野牛机器人，它是一个四轮驱动的机器人，用于爆炸物检查和处置。该机器人由一个直流电机为车辆两侧的车轮供电。肩关节由一个包括线性执行器的机构旋转，因此在承载方面，有效载荷能力非常高。与其他重型EOD机器人相比，野牛的设计和结构相对简单，这一事实带来了鲁棒性和可靠性的优势。然而，由于机械臂设计的简单性，野牛在处理和操纵炸药方面的EOD能力比它的竞争对手要少，后者具有更高的自由度，野牛的机械手是控制在联合空间与一个遥控处理单元，包括液晶显示器。图1-5MK6和野牛排爆机器人随着恐怖事件的数量增加，各个国家对于反恐排爆事业都投入了大量的人力和物力，并且投入高精尖人才到研究和应用排爆机器人的领域中，因此对于排爆机器人的机械臂部分的研究会逐渐趋于智能化、精确化的方向前进。1.2国内研究现状我国对于反恐排爆领域的研发投入处于相对落后，故关于排爆机器人的研发工作也就随之相对滞后，但是后续的发展和进展十分迅速。随着新时代的背景，工业4.0的工业时代背景提出，中国制造业也同样迎来全新的阶段，机器人的研发和应用需要在不同领域进行，比如军事、医疗等领域。故在21世纪我国也同样将迎来全速前进的智能化机械生产发展中，进入排爆机器人发展的黄金时代。然而相比起国外发达国家先进的技术水平和规范的操作流程，我国在这一模块的研发还是相对不足的，缺乏自主创新性，资源可重复利用率低，故经济成本性增加，由此可得，对于发展所需要跨越的鸿沟还是相对较大，因此任务相对还是艰巨。中国制造2025的提出与实施后，我国处于863计划阶段中，提出模块化结构的机器人生产制造。对于设计思想的制定为模块化，其主要体现在规划出一定的功能模块，从而对功能、性能、规格不同化的产品进行区分，然后进一步拓展机器人的功能与所适用的工作范围，通过拓展快的数量或种类来实现。这一设计理念与思想可以让机器人在特定的工作任务环境下选择其所适合的模块，从而进一步满足多样化的市场需求与趋势。其原则是提供用户更多的先进、高端的产品选择基于少量基础性的产品所实现，同时可以满足经济成本性的要求。我国目前在反恐排爆方面的研究在排爆机器人上的体现主要在如下，沈阳自动化研究所已经研发并应用多款、多型号的排爆机器人，如“灵蜥-A”、“灵蜥-B”、“灵蜥-H”等。目前，最新研制的“灵蜥-HW”自重700公斤，臂长2.2米，最大直线速度可达到40米/分钟。其配备最新、最先进的“复合式移动”，其通过轮、腿、履带三者有机结合的方式组成移动模式，可以支持它适应楼梯式工作环境，从而进行搜寻工作。该机器人主要应用在公安部门，可代替公安干警对可疑物体进行检查、搬移、销毁、拆卸等工作，在经济成本性以及环境适应能力上与国外的同类型产品相比均得到极大提升。图1-6灵蜥-A和灵蜥-HW排爆机器人“雪豹-10”是我国航天科工集团公司所自主研究的一款排爆机器人。在工作环境适应性方面，其为适应不同地形的工作环境，通过配置轮履复合式的车体结构来实现。在工作任务适应性方面，其为适配不同的危险物尺寸、形状、大小，配备多款不同类型的末端执行机构，从而在工作任务的过程中可以进行快速换末端执行器来适配多种工作任务。最新款“雪豹-50”在控制系统方面也进行了提升，可以在车体倾斜的情况下进行工作任务，并且在轮履复合式机构的基础上，轮胎可拆卸式的结构设计使其提高了方便性。图1-7雪豹-50排爆机器人1.3发展趋势排爆机器人所需要适应和工作的地形与环境趋于复杂性和多样性两个特点，因此排爆机器人在设计的过程中需要具备轻巧性、灵活性的特点，以便于具备识别危险物的同时主动避开障碍物从而精确抓取危险物，这就意味着排爆机器人在机械臂部分的设计将趋于智能化、模块化的设计理念前进。针对本课题中所研究的机械臂方面设计，考虑到机械臂需要趋于轻便化、灵敏化。根据实际具体工作情况进行分析，当排爆机器人进入工作任务环境内，避开障碍物并达到可疑危险物附近时，排爆机器人需要具备一只运动快速、精确的机械臂对危险物进行快速识别与抓取的动作。因此，本课题在设计的过程中对于材料的选择融入质量轻、刚度高的特点，结构设计的过程中融合反应快、运动精确的结构设计。参考文献[1]王跃.一种码垛机械手的设计及其计算[J].锻压装备与制造技术,2022,57(05):31-35.[2]李世强,王霞.工业机械手自动化控制系统设计[J].自动化技术与应用,2022,41(10):1-3+14.[3]经韬,李麒.基于ABBIRB2600机械手的一种数控车床自动上下料输送装备的设计[J].自动化技术与应用,2022,41(10):19-22+88.[4]庄亚文.基于PLC的桁架机械手控制系统设计[J].承德石油高等专科学校学报,2022,24(05):30-34.[5]姚方辉,扶玉珍,李文仿.一种临床微创手术用刚性可控机械手设计与研究[J].中国医疗设备,2022,37(10):37-40.[6]张元,黄志辉,彭辰晨,曹丽芳,邹杰,焦祥.基于机器视觉系统的机械手设计[J].南方农机,2022,53(19):18-20.[7]赵海奇.操作机器人机械手爪的设计研究及应用[J].南方农机,2022,53(19):95-97.[8]庾鹏.汽车钣金零部件下料机械手爪的模块化设计方法研究[J].内燃机与配件,2022(19):53-55.[9]杨昆明,周欣,王鹏,王晋鹏.仿生灵巧机械手设计与自适应控制[J].电子设计工程,2022,30(18):91-94+99.[10]吴全会,邵旭辉,潘柏松,施罗杰.复合驱动双指柔性机械手的设计与控制[J].浙江大学学报(工学版),2022,56(09):1845-1855.[11]廖明蕾.煤矿钻机机械手结构设计及分析[J].现代信息科技,2022,6(17):56-59.[12]杨阳.基于solidworks的搬运机械手设计及仿真研究[J].科学技术创新,2022(25):145-150.[13]陈修龙,张昊,蔡从