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博文:“小精灵”遥控搜救机器人组合系统
[ 2020-7-18 11:20:00 | By: 阿炳 ]
 

“小精灵”遥控搜救机器人组合系统

一、问题提出:

近年来,地震、海啸台风、洪水、火山爆发、泥石流等突发性自然灾害对人类社会所造成的危害是触目惊心的(如2008年汶川大地震和最近发生的日本地震及海啸)。据报道,我国有70%以上的城市,50%以上的人口分布于气象、地震、地质和海洋等自然灾害频发的地区。仅1990年~2008年,我国的年均灾害情况是:危害波及约3亿人次,毁坏房屋300余万间,紧急转移安置人口近900万人,直接经济损失2000亿元左右。我们对2008年的汶川大地震,2010年玉树地震、舟曲泥石流和最近发生的日本大地震和海啸等灾害给人类带来太多的不幸和苦难。防灾救灾,尽可能减小危害和损失,已是国际社会的一个共同关注的主题,也是关系国计民生和可持续发展的大事。历史上,人们应对灾害的手段一直很简陋。唐山大地震时主要靠徒手刨,用铁锹挖;2008年汶川地震时有了更多的直升飞机、载重汽车、装载机、斗轮机等重型装备。不过,在灾害信息获取的手段和营救装备方面仍然亟待改善。目前,日本是地震多发国家,其开发的救援机器人也走在世界前列。可以预见,救援机器人将逐渐现身灾害现场,并加入应急救援大军,大展身手。针对自然灾害频发的状况,人类如何建立科学的应急救助体系、如何及时获取灾害现场信息、如何更科学和高效地开展搜救工作,将救灾工作向更加专业化的方向发展,是值得我们共同关注和研究的。作为青少年,我们更应该关心人类家园的生存环境,发挥聪明才智,为人类应对灾难献计献策,分忧解难。

二、问题设想:

救援机器人最适合在灾害发生后的第一时间被派往灾区的危险地段,我们借助无人侦测飞机、可变形搜狗机器人和营救助手机器人等完成对灾害现场实况的立体侦查,绘制灾情图表,监视和模拟灾情变化,将大量现场视频图片信息和环境参数传回救援指挥中心,为准确预测灾情提供依据,为正确决策和实施紧急救援提供第一手资料。同时,我们针对不同的灾害和需求,选择不同功能和特性的机器人,使它们能代替人在灾情侦查、环境数据采集、搜索和现场营救等任务,发挥应有的作用。
三、难题分析:

经过几十次的试验结果分析,我们发现伺服电机的负荷太重,转角过度,经常导致伺服电机出现失控的情况,也发现视频无线传输受周边电磁场的干扰很大,信号不稳定。怎样解决这个问题呢?我们经过反复的检查最后确认是安装在机械臂上摄像头重量太大,加上我们刚开始编程调试时控制伺服电机的转角过大,经过试验测试,找到了出现问题的原因,针对此种情况,我们就把伺服电机的角度改小了,并把摄像头安装在远离电场干扰的机器人身上,减轻机械手负重。通过这一改进,机械手就不会出现负荷过重的情况了,运作不灵活的情况就迎刃而解了,精确度也提高了,影像信号受干扰的情况也好转了。经过几个月来我们的实验研究,我们的作品终于诞生了,并取名为“小精灵”遥控搜救机器人组合系统。

四、实验结论:

科学性:“小精灵”遥控搜救机器人组合利用了远程遥控技术、视频传输技术、计算机技术、智能机器人技术、人工智能原理、网络工程、无线通讯等技术,与应急救援指挥控制中心形成一个体系,能有效地遥控机器人在废墟中穿梭,深入危险场所,借助生命探测仪在瓦砾堆下发现生存者的蛛丝马迹,从残垣断瓦的迷宫中将被掩埋者的位置反馈回搜救指挥中心,再通过实时监控视频遥控指挥机器人参与现场营救,避免盲目性,提高效率,尽最大可能性挽救生命和减少损失,是人类综合运用各项技术的例证。

先进性:通过机器人的各种传感器和音视频探头,可灵活实时快速搜集到现场的相关信息,避免人们再次进入危险地带带来二次伤亡的损失。同时,在现场营救时,又可利用实时音视频监控,采用遥控控制机器人,以到达救援人员不便靠近的地方实施营救,以提高效率,减少伤亡。

实用性:三种遥控搜救机器人各有特点:1、可变形遥控搜狗机器人装有生命探测仪、环境探测仪和音视频探头等传感器,形状灵活可变,可通过远程遥控进入各种狭小空间和不宜人员靠近的环境,进行现场搜索和采集数据,为实施营救和决策提供依据。2、遥控空中探测机器人装有环境探测仪、音视频探头等传感器和高亮度照射灯,可遥控实施高空环境数据探测、高踞点影像拍摄和高空救援等功能,特别适合于高楼火灾和震后危楼人员营救等工作环境。3、遥控营救助手机器人,装有小型机械手和生命探测仪、音视频探头等传感器,适合在狭小空间内、危险地带传送药品、应急食品和实施现场营救,控制中心可通过实时监控视频实施遥控,以提高救援效率,减少伤亡和损失。
 
 
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