排雷机器人支撑操纵本体设计文献综述

排雷、排爆作为战前、战后、实弹训练中重要的任务，具有过程复杂、可变性高、危险系数极大的特点，目前多数仍需人工来完成。扫雷机器人，即反恐排爆类机器人，目前反恐机器人主要包括移动载体、作业系统、控制系统、传感系统和通讯系统。机械手是作业系统中最常用最重要的模块之一，承载能力和灵活程度是主要的衡量指标。在目前的反恐排爆机器人上，由于能源、重量限制，排雷机器人多为履带式行走机构，在山地中使用十分受限。

本课题组拟研制一套轻质易携带、可远程操作、可更换专用执行器的排雷排爆机器人系统，可以用于复杂地形及工况，通过安全、可靠、便捷的方式代替人工排雷排爆。本课题是该排雷系统的远端排雷机器人本体设计，任务包括排雷机器人移动本体结构、双机械臂安装结构、末端执行器驱动安装结构等设计，机器人操作现场状况采集与主从信息传输设计。

本项目为排雷机器人支撑操纵本体设计，拟研制一套六足步行承载机构与支撑框架对排雷机器人的电源、信号输入输出设备、可执行机构进行承载与交互。该支撑操纵本体需使用轻质材料制作减少重量并保证强度，步行结构须灵活可靠，适用于环境恶劣的工作条件。

1. 选题背景和意义：
2. 课题关键问题及难点：

1、六足步行结构的原理设计。有别于传统市面上的蜘蛛型六足机器人，其对足部尖端位置控制差，行走效率低，承载能力差；为使承载能力提升，拟采用双关节与单推杆设计，并对足尖触地进行力信号反馈，使六足行走机构顺畅运行。

2、动力设计。步行结构采用电机驱动，虽各部件均为轻质结构，但排雷时仍需考虑较大承载力情况，需在初设计后对电机功率进行计算完成电机选型，如必要可配用小型减速装置。

3、对其他操纵部位进行动力与控制支持。因此课题为多人合作的大项目，需要不断与组员进行沟通，使得此支撑结构具有支持其他组员设计的模块接口，如：索传动双臂、末端执行器、视觉影像装置等的模块安装与连接。

4、控制电路设计。完成结构设计与校核后需对步行结构的控制逻辑与电路进行设计，具体课题要求为开发集成视觉和操作力传输的控制电路版。

1. 文献综述（或调研报告）：

国外研究现状：

对于扫雷排爆功能在六足机器人上的应用而言，20 世纪 80 年代，国外已开发出较为成熟的六足机器人，如美国麻省理工学院研制的用于地外行星探测的六足机器人Genghis，采用基于位置反馈的伺服电机驱动， 并集成电流测量单元以获取关节力矩信息，可在复杂路面上高效行走。随着新材料、新技术发展研究的不断深入，近几年国外研究机构开发出了多种先进的六足机器人，其中比较典型的有美国宇航局喷气实验室研制的六足机器人 ATHLETE、西班牙工业自动化研究所设计的用于排雷的六足机器人SILO－6、德国卡尔斯鲁厄大学研发的六足机器人 Lauron Ⅲ（图1）等。

现今国外六足机器人正朝着实用化、智能化、轻量化的方向发展。六足机器人 Hamlet（图 2），由新西兰坎特伯雷大学机械工程学院研制。每条腿 3 个旋转自由度，采用微型伺服电机驱动、伞齿轮传动，装备了躯干姿态传感器和三维足端力传感器，采用足端力/位置混合控制。