《排爆機(jī)器人研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述》3100字

排爆機(jī)器人研究的國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述排爆機(jī)器人在排爆工作任務(wù)過程中，所身處的環(huán)境是隨機(jī)的、未知的，需要代替排爆技術(shù)人員對危險區(qū)域中可疑危險物進(jìn)行抓取、轉(zhuǎn)移、銷毀。因此，其所需要具備的實(shí)際功能為進(jìn)入未知區(qū)域進(jìn)行實(shí)時探測、發(fā)送現(xiàn)場視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)。該機(jī)器人的研究與研發(fā)有效減少了人員的傷亡，故各國對于排爆機(jī)器人的后續(xù)進(jìn)一步研究采取積極的態(tài)度，并投入大量人力物力和高科技手段進(jìn)行研發(fā)。1.1國外研究現(xiàn)狀進(jìn)入第二次工業(yè)時代以來，西方的現(xiàn)代科學(xué)水平一直處于先進(jìn)狀態(tài)。對于排爆機(jī)器人的研發(fā)工作也在相對早期進(jìn)行研制，對于這一領(lǐng)域的相關(guān)先進(jìn)技術(shù)和行業(yè)所需要具備的規(guī)范操作已經(jīng)比較成熟。國外排爆機(jī)器人的研究特點(diǎn)目前處于實(shí)用性能高、工作可靠性高、適應(yīng)復(fù)雜地勢、經(jīng)濟(jì)成本性低等。國外的不同國家也對排爆機(jī)器人有屬于自己的產(chǎn)品，本模塊對市面上較為知名國外排爆機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)調(diào)研。美國基于其科技水平和經(jīng)濟(jì)水平，在研發(fā)排爆機(jī)器人領(lǐng)域處于領(lǐng)頭羊的身份并且現(xiàn)代發(fā)展趨勢依舊很快。近代，從本世紀(jì)早起推出“魔爪”系列機(jī)器人，其適應(yīng)不同地勢情況、靈動性的特點(diǎn)在軍事領(lǐng)域大幅使用。后續(xù)，又推出F6A-J排爆機(jī)器人，其活節(jié)式履帶輪式結(jié)合的設(shè)計方案，讓其能夠在復(fù)雜地勢中快速行進(jìn)，并且在窄小的工作任務(wù)空間內(nèi)精確完成任務(wù)。具有三節(jié)機(jī)械臂，6個旋轉(zhuǎn)自由度和1個伸縮自由度，速度可調(diào)性，以及配備三組獨(dú)立攝像頭，使其能夠在工作任務(wù)的現(xiàn)場下實(shí)現(xiàn)全方位無死角的探測和監(jiān)控。完全伸展時所能抓取的危險物質(zhì)量為11kg，伸展長度為46cm時可以最大抓取負(fù)載為27kg，由于其所具備高性能的特點(diǎn)，讓其能夠時刻處于一個高靈活度的工作任務(wù)中。圖1-4F6A-J排爆機(jī)器人英國也屬于早期研究發(fā)展排爆機(jī)器人的國家，在21世紀(jì)以來其最具代表性的產(chǎn)品為MK6，它是一種重型EOD機(jī)器人，配有兩種手臂中的任何一種：一種用于普通操作；另一種用于高精度和靈巧的操作。機(jī)器人由輪子或連接在輪子上的模塊化軌道驅(qū)動，并且該機(jī)器人配備一個平行的夾持器，用于處理炸藥和可疑包裹。并且該機(jī)器人的設(shè)計過程中提出了不同的端部執(zhí)行器，但沒有一個快速的夾持器更換系統(tǒng)，所以在面對不同危險物時，需要使用不同的夾持器時，機(jī)器人需要返回控制底座來更換夾持器。以及英國后續(xù)所設(shè)計的野牛機(jī)器人，它是一個四輪驅(qū)動的機(jī)器人，用于爆炸物檢查和處置。該機(jī)器人由一個直流電機(jī)為車輛兩側(cè)的車輪供電。肩關(guān)節(jié)由一個包括線性執(zhí)行器的機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，因此在承載方面，有效載荷能力非常高。與其他重型EOD機(jī)器人相比，野牛的設(shè)計和結(jié)構(gòu)相對簡單，這一事實(shí)帶來了魯棒性和可靠性的優(yōu)勢。然而，由于機(jī)械臂設(shè)計的簡單性，野牛在處理和操縱炸藥方面的EOD能力比它的競爭對手要少，后者具有更高的自由度，野牛的機(jī)械手是控制在聯(lián)合空間與一個遙控處理單元，包括液晶顯示器。圖1-5MK6和野牛排爆機(jī)器人隨著恐怖事件的數(shù)量增加，各個國家對于反恐排爆事業(yè)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應(yīng)用排爆機(jī)器人的領(lǐng)域中，因此對于排爆機(jī)器人的機(jī)械臂部分的研究會逐漸趨于智能化、精確化的方向前進(jìn)。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國對于反恐排爆領(lǐng)域的研發(fā)投入處于相對落后，故關(guān)于排爆機(jī)器人的研發(fā)工作也就隨之相對滯后，但是后續(xù)的發(fā)展和進(jìn)展十分迅速。隨著新時代的背景，工業(yè)4.0的工業(yè)時代背景提出，中國制造業(yè)也同樣迎來全新的階段，機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用需要在不同領(lǐng)域進(jìn)行，比如軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。故在21世紀(jì)我國也同樣將迎來全速前進(jìn)的智能化機(jī)械生產(chǎn)發(fā)展中，進(jìn)入排爆機(jī)器人發(fā)展的黃金時代。然而相比起國外發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的技術(shù)水平和規(guī)范的操作流程，我國在這一模塊的研發(fā)還是相對不足的，缺乏自主創(chuàng)新性，資源可重復(fù)利用率低，故經(jīng)濟(jì)成本性增加，由此可得，對于發(fā)展所需要跨越的鴻溝還是相對較大，因此任務(wù)相對還是艱巨。中國制造2025的提出與實(shí)施后，我國處于863計劃階段中，提出模塊化結(jié)構(gòu)的機(jī)器人生產(chǎn)制造。對于設(shè)計思想的制定為模塊化，其主要體現(xiàn)在規(guī)劃出一定的功能模塊，從而對功能、性能、規(guī)格不同化的產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)分，然后進(jìn)一步拓展機(jī)器人的功能與所適用的工作范圍，通過拓展快的數(shù)量或種類來實(shí)現(xiàn)。這一設(shè)計理念與思想可以讓機(jī)器人在特定的工作任務(wù)環(huán)境下選擇其所適合的模塊，從而進(jìn)一步滿足多樣化的市場需求與趨勢。其原則是提供用戶更多的先進(jìn)、高端的產(chǎn)品選擇基于少量基礎(chǔ)性的產(chǎn)品所實(shí)現(xiàn)，同時可以滿足經(jīng)濟(jì)成本性的要求。我國目前在反恐排爆方面的研究在排爆機(jī)器人上的體現(xiàn)主要在如下，沈陽自動化研究所已經(jīng)研發(fā)并應(yīng)用多款、多型號的排爆機(jī)器人，如“靈蜥-A”、“靈蜥-B”、“靈蜥-H”等。目前，最新研制的“靈蜥-HW”自重700公斤，臂長2.2米，最大直線速度可達(dá)到40米/分鐘。其配備最新、最先進(jìn)的“復(fù)合式移動”，其通過輪、腿、履帶三者有機(jī)結(jié)合的方式組成移動模式，可以支持它適應(yīng)樓梯式工作環(huán)境，從而進(jìn)行搜尋工作。該機(jī)器人主要應(yīng)用在公安部門，可代替公安干警對可疑物體進(jìn)行檢查、搬移、銷毀、拆卸等工作，在經(jīng)濟(jì)成本性以及環(huán)境適應(yīng)能力上與國外的同類型產(chǎn)品相比均得到極大提升。圖1-6靈蜥-A和靈蜥-HW排爆機(jī)器人“雪豹-10”是我國航天科工集團(tuán)公司所自主研究的一款排爆機(jī)器人。在工作環(huán)境適應(yīng)性方面，其為適應(yīng)不同地形的工作環(huán)境，通過配置輪履復(fù)合式的車體結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在工作任務(wù)適應(yīng)性方面，其為適配不同的危險物尺寸、形狀、大小，配備多款不同類型的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而在工作任務(wù)的過程中可以進(jìn)行快速換末端執(zhí)行器來適配多種工作任務(wù)。最新款“雪豹-50”在控制系統(tǒng)方面也進(jìn)行了提升，可以在車體傾斜的情況下進(jìn)行工作任務(wù)，并且在輪履復(fù)合式機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，輪胎可拆卸式的結(jié)構(gòu)設(shè)計使其提高了方便性。圖1-7雪豹-50排爆機(jī)器人1.3發(fā)展趨勢排爆機(jī)器人所需要適應(yīng)和工作的地形與環(huán)境趨于復(fù)雜性和多樣性兩個特點(diǎn)，因此排爆機(jī)器人在設(shè)計的過程中需要具備輕巧性、靈活性的特點(diǎn)，以便于具備識別危險物的同時主動避開障礙物從而精確抓取危險物，這就意味著排爆機(jī)器人在機(jī)械臂部分的設(shè)計將趨于智能化、模塊化的設(shè)計理念前進(jìn)。針對本課題中所研究的機(jī)械臂方面設(shè)計，考慮到機(jī)械臂需要趨于輕便化、靈敏化。根據(jù)實(shí)際具體工作情況進(jìn)行分析，當(dāng)排爆機(jī)器人進(jìn)入工作任務(wù)環(huán)境內(nèi)，避開障礙物并達(dá)到可疑危險物附近時，排爆機(jī)器人需要具備一只運(yùn)動快速、精確的機(jī)械臂對危險物進(jìn)行快速識別與抓取的動作。因此，本課題在設(shè)計的過程中對于材料的選擇融入質(zhì)量輕、剛度高的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中融合反應(yīng)快、運(yùn)動精確的結(jié)構(gòu)設(shè)計。參考文獻(xiàn)[1]王躍.一種碼垛機(jī)械手的設(shè)計及其計算[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2022,57(05):31-35.[2]李世強(qiáng),王霞.工業(yè)機(jī)械手自動化控制系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2022,41(10):1-3+14.[3]經(jīng)韜,李麒.基于ABBIRB2600機(jī)械手的一種數(shù)控車床自動上下料輸送裝備的設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2022,41(10):19-22+88.[4]莊亞文.基于PLC的桁架機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2022,24(05):30-34.[5]姚方輝,扶玉珍,李文仿.一種臨床微創(chuàng)手術(shù)用剛性可控機(jī)械手設(shè)計與研究[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2022,37(10):37-40.[6]張?jiān)?黃志輝,彭辰晨,曹麗芳,鄒杰,焦祥.基于機(jī)器視覺系統(tǒng)的機(jī)械手設(shè)計[J].南方農(nóng)機(jī),2022,53(19):18-20.[7]趙海奇.操作機(jī)器人機(jī)械手爪的設(shè)計研究及應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī),2022,53(19):95-97.[8]庾鵬.汽車鈑金零部件下料機(jī)械手爪的模塊化設(shè)計方法研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2022(19):53-55.[9]楊昆明,周欣,王鵬,王晉鵬.仿生靈巧機(jī)械手設(shè)計與自適應(yīng)控制[J].電子設(shè)計工程,2022,30(18):91-94+99.[10]吳全會,邵旭輝,潘柏松,施羅杰.復(fù)合驅(qū)動雙指柔性機(jī)械手的設(shè)計與控制[J].浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版),2022,56(09):1845-1855.[11]廖明蕾.煤礦鉆機(jī)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析[J].現(xiàn)代信息科技,2022,6(17):56-59.[12]楊陽.基于solidworks的搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計及仿真研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2022(25):145-150.[13]陳修龍,張昊,蔡從