本文關(guān)鍵詞：救援機器人收納系統(tǒng)控制的研究

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【摘要】：近年來,自然、人為災(zāi)害頻繁發(fā)生,各類災(zāi)害具有預(yù)知性低、破壞性大的特點,容易造成大規(guī)模人員傷亡。災(zāi)難發(fā)生后,一些不規(guī)則的破壞造成災(zāi)害環(huán)境錯綜復雜,另外還時常伴隨著有毒液體的泄漏、余震、二次爆炸等潛在危險,這些因素時刻影響著傷員以及救護人員的生命安全。針對這一現(xiàn)象,軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所研制出一款旨在替代醫(yī)護人員進入復雜危險的災(zāi)害現(xiàn)場,完成環(huán)境監(jiān)測以及傷員無損傷搬運工作的救援機器人收納系統(tǒng)。本文是對救援機器人收納系統(tǒng)的原理樣機進行研究,實現(xiàn)對收納系統(tǒng)的自動化遠程操作,使其能夠進入災(zāi)害環(huán)境,采集環(huán)境信息,搜尋傷員,排除障礙,快速將傷員柔順地從地面拾取進入車體,并轉(zhuǎn)離災(zāi)害現(xiàn)場,爭取有效的救援時間,避免對傷員造成二次傷害,降低醫(yī)護人員發(fā)生意外事故的概率。本文采用理論分析、數(shù)學建模、軟件仿真和樣機試驗相結(jié)合的方法進行研究。首先分析收納系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)與工作原理,確定電控系統(tǒng)設(shè)計需要實現(xiàn)的功能特性；然后根據(jù)收納系統(tǒng)不同的救援狀態(tài),在SolidWorks進行數(shù)據(jù)測量,并在ADAMS中建模仿真以及運動學分析,確定合適的救援方案；其次為了提高收納系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與可靠性,分析多電機同步控制策略,并在Matlab進行仿真,確定最優(yōu)的控制方法,使得收納系統(tǒng)能夠柔順地完成救援；選擇合適的傳感器,完成環(huán)境感知系統(tǒng)設(shè)計,進行硬件電路搭建；并根據(jù)救援機器人收納系統(tǒng)的功能特性,在Visio Studio中設(shè)計人性化的人機交互界面,采用無線數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)對救援機器人遠程監(jiān)控。完成硬件平臺搭建與軟件程序編寫之后,軟硬件結(jié)合進行實驗調(diào)試,主要包括傳送帶實驗、電機同步實驗以及人體舒適度調(diào)查。實驗結(jié)果表明能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境監(jiān)測,且能夠無損傷地完成傷員搬運,達到收納系統(tǒng)的預(yù)期目標,驗證了電控系統(tǒng)的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：救援機器人 收納系統(tǒng) 控制 傳感器 交互界面
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242;R129
【目錄】：

• 學位論文的主要創(chuàng)新點3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題研究的目的與意義9-10
• 1.1.1 課題研究目的9
• 1.1.2 課題研究意義9-10
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 救援機器人救援方式的發(fā)展10-14
• 1.2.2 救援機器人控制系統(tǒng)的發(fā)展14-15
• 1.3 技術(shù)路線15-16
• 1.4 論文研究內(nèi)容16-17
• 第二章 救援機器人收納系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析17-27
• 2.1 救援機器人收納系統(tǒng)三段式轉(zhuǎn)運機構(gòu)17-21
• 2.2 救援機器人收納系統(tǒng)附屬清障機構(gòu)21-22
• 2.3 救援機器人收納系統(tǒng)工作原理22-23
• 2.4 救援機器人收納系統(tǒng)的性能要求23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-27
• 第三章 救援機器人收納系統(tǒng)控制理論分析27-45
• 3.1 救援機器人收納系統(tǒng)運動學分析27-30
• 3.1.1 收納系統(tǒng)運動方程解算27-28
• 3.1.2 收納系統(tǒng)自由度解算28-29
• 3.1.3 收納系統(tǒng)運動重心規(guī)劃29-30
• 3.2 救援機器人收納系統(tǒng)動作規(guī)劃30-37
• 3.2.1 收納系統(tǒng)運動規(guī)劃理論分析31-34
• 3.2.2 收納系統(tǒng)運動規(guī)劃仿真34-37
• 3.3 收納系統(tǒng)控制策略的研究37-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 救援機器人收納系統(tǒng)電控設(shè)計45-61
• 4.1 收納裝置電控系統(tǒng)的設(shè)計要求45
• 4.2 電控系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖45-46
• 4.3 無線通信模塊46-48
• 4.4 運動控制模塊48-49
• 4.5 數(shù)據(jù)采集模塊49-56
• 4.5.1 視頻圖像采集50
• 4.5.2 溫濕度傳感器50-52
• 4.5.3 生命體征信息檢測傳感器52-53
• 4.5.4 有毒氣體檢測傳感器53-54
• 4.5.5 測距傳感器54-56
• 4.6 人機交互界面設(shè)計56-59
• 4.6.1 上位機界面的設(shè)計56-57
• 4.6.2 通信協(xié)議57-59
• 4.7 救援機器人收納系統(tǒng)的軟件設(shè)計59-60
• 4.8 本章小結(jié)60-61
• 第五章 實驗分析61-71
• 5.1 軟硬件調(diào)試實驗62
• 5.2 傳送帶實驗分析62-65
• 5.3 電機實驗分析65-68
• 5.4 傳感器數(shù)據(jù)采集實驗68-69
• 5.5 人體舒適度實驗69
• 5.6 本章總結(jié)69-71
• 第六章 全文總結(jié)與展望71-73
• 6.1 全文總結(jié)71
• 6.2 后續(xù)展望71-73
• 參考文獻73-77
• 研究生期間發(fā)表論文和科研情況說明77-79
• 附錄79-97
• 致謝97

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本文編號：746530