机器人的前景无限好

文:李方园2013年第二期

    最近的四川雅安地震牵动了亿万中国人的心,人民在奉献爱心的同时,也在思考着如何在抗震救灾中使用机器人的问题。地震作为最危险的地质灾害之一,具有无法预知、破坏力大、易引发次生灾害等特点,时刻威胁着人类生命财产的安全。据调查,地震中的人员伤亡,大部分是由建筑物坍塌、地面凹陷等情况导致人员被掩埋、砸伤而又无法及时得到救治引起的。因此,地震后的救援工作对于减少人员伤亡具有重大意义。但是,由于震后建筑废墟情况复杂,还面临着余震的危险,救援人员进行被困者搜救的工作极为困难。地震后72小时为救援黄金时期,因此,救援机器人用于地震后废墟内被困人员的搜索工作,帮助救援人员及时掌握被困者位置及其周围环境情况,可以有效减少人员伤亡、提高搜救效率。

   国际上较早开展救灾机器人研究的是美国和前苏联,稍后,英国、日本、法国、德国、等国家也纷纷开始研究该类技术。目前已有很多种不同功能的消防机器人用于救灾现场。灾难救援机器人技术正从理论和试验研究向实际应用发展。

   为了实现在地震后恶劣环境下的救援作用,救援机器人应该具有下列模块:(1)运动机构,以实现在废墟内的移动,并具备一定减震功能;(2)云台机构,安装摄像头并实现图像采集;(3)控制部分,以实现远程无线信号传输和运动控制功能;(4)图像采集模块和信息采集模块,实现图像、声音实时传递,实现机器人远距离无线控制,具备一定避障功能,并且具备幸存人员探测功能;(5)辅助模块的设计,包括照明设备及供电设备(蓄电池)。

   除了救援用途外,机器人还可以用在搬运、堆垛、喷漆、电焊等工业用途。本期特别推出了相关的机器人应用。如刘海波等撰写的《基于Delta机构的高速并联机器人》介绍了一种基于Delta机器结构的并联搬运机器人设计。该结构的搬运机器人和同等规格的串联机器人相比,具有速度快、定位精度良好、工作可靠稳定、可柔性适应多种流水线作业的应用等优点。详细介绍了Delta机器人的应用领域和机器人的系统设计,如硬件系统设计、视觉识别系统设计和软件控制系统设计,软件控制系统的模组化设计是该系统的创新特色,各个模组功能界定清晰,最大程度提高了系统在功能上的移植性和可扩展性。

   由孙丽娜等撰写的《基于未知环境下改进的RRT路径规划算法》针对移动机器人运用快速扩展树(RRT)算法进行路径规划,随机性大的问题,提出了一种目标引力式的RRT路径规划算法。该算法在RRT算法的基础上,引入了一个目标引力函数,促使扩展随机树朝目标点方向生长。仿真结果表明,该算法提高了复杂环境下机器人路径规划的效率,能够得到接近于最短的路径,并对同一任务的规划具有一定的可重复性,能够安全的避开障碍物。

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