【摘 要】
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世界各地每年都会发生大量的自然灾害和人为灾害,对人类的财产和生命造成了巨大的威胁和损失。在做好预防措施的同时,灾难发生后如何挽救更多幸存者变得十分重要。随着机器人
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世界各地每年都会发生大量的自然灾害和人为灾害,对人类的财产和生命造成了巨大的威胁和损失。在做好预防措施的同时,灾难发生后如何挽救更多幸存者变得十分重要。随着机器人技术的发展,将其运用至灾后搜救工作中可以提高搜救效率。在此背景下,结合目前最新的软体机器人技术,本文设计了一款气压驱动的细长型软体搜救机器人。本文所涉及的软体搜救机器人是基于废墟内部狭窄通道的特点而设计。该机器人系统主要由前端的软体搜救机器人,气管臂,气动控制平台以及PC上位机构成。软体搜救机器人由两端的支撑结构,中间的软体伸缩关节和软体弯曲关节组成,结构紧凑,直径最大处为80mm,长度为250mm。可以进入长达4米的狭窄通道。整个机器人采用气压驱动,模仿尺蠖的蠕动方式前进。在完成机构设计的基础上,本文对软体机器人所需的驱动力进行了分析,确定了相关参数。分别用经典力学理论和Mooney-Rivlin应变能密度理论对软体伸缩关节进行了建模,得到了压强与伸长量之间的关系。利用ABAQUS有限元软体对软体弯曲关节进行了分析,得到了其压强与弯曲角度以及压强与输出力之间的关系。最后,本文模拟废墟环境,搭建了不规则狭窄通道对所设计的机器人进行了实验研究。实验表明,软体搜救机器可以通过不规则的狭窄通道,前进速度大约为7.5m/h。此外,其在二维平面上可以完成约73。的扇形区域搜索,能够通过弯道,最大爬坡角度达到了25度。结果表明该软体搜救机器人样机可以完成简单的废墟狭缝搜救任务。
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