灾难搜救机器人设计研究【字数：13362】
灾难搜救机器人是能够在一些危险环境下，进行辅助救援工作的机器人。它可以在火灾、台风、地震等灾害发生区域对环境进行检测分析，对现场受灾群众进行救助，输送救灾物资以及搬运障碍物等工作。本文设计了一台新型的灾难搜救机器人，这台机器人可以实现火源的定位、环境温湿度检测、超声波测距、危险气体检测以及蓝牙遥控驱动的功能。本文研究内容包括小车系统的总体方案设计、机器人控制检测系统的软硬件设计以及机器人性能的测试。将小车的车体搭建完成后将蓝牙驱动系统、火焰与烟雾报警系统、超声波测距系统以及环境温湿度监测系统先后加入车体中，完成灾难搜救机器人的搭建。最后通过对机器人相关功能的实验测试来验证机器人性能的多样性和可靠性。
目录
1 前 言 4
1.1课题研究目的及意义 4
1.2灾难搜救机器人的研究现状 5
1.2.1国外灾难搜救机器人的研究现状 5
1.2.2国内灾难搜救机器人的研究现状 6
1.3课题主要研究内容 7
1.4 本章小结 7
2灾难搜救机器人的总体方案设计 7
2.1 灾难搜救机器人的设计目标和要求 7
2.2灾难搜救机器人的总体结构 8
2.2.1灾难搜救机器人硬件的选型 8
2.2.2硬件设计 11
2.2.3软件系统 15
2.3本章小结 15
3检测测试系统设计 16
3.1系统简要说明 16
3.2各系统介绍 16
3.2.1火焰探测与烟雾报警系统 16
3.2.2超声波测距系统 19
3.2.3环境温湿度检测系统 21
3.2.4蓝牙遥控驱动系统 23
3.2.5公共模块介绍 26
3.3本章小结 27
4 软件设计 28
4.1火焰与烟雾报警检测系统程序软件说明 29
4.2超声波测距系统软件说明 30
4.3环境温湿度检测系统软件说明 31
4.4蓝牙驱动系统软件说明 32
4.5本章小结 32
5系统功能检测实验方案 33
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/> 5.1火焰与烟雾报警系统功能检测实验方案 33
5.1.1火焰传感器实验 33
5.1.2烟雾报警实验 34
5.2超声波测距系统功能检测实验方案 34
5.3环境温湿度检测系统功能检测实验方案 35
5.4蓝牙遥控驱动功能检测实验 36
5.4.1蓝牙控制小车移动距离实验 36
5.4.2蓝牙小车测速实验 37
5.5本章小结 37
6设计总结 38
6.1个人小结 38
6.2展望 38
参考文献 39
1 前 言
1.1课题研究目的及意义
当今社会，自然灾害、意外事故等突发事件发生得越来越频繁，人们的救援难度随着社会的发展也变得越来越高，人为进行的相应救援也变得越来越困难，同时救援的效率也是变得越来越低，甚至在救援的时候会危及救援人员的生命安全，这个时候就需要灾难救援机器人来辅助我们完成救灾救援的工作。在灾难发生现场使用机器人来进行一线的探测与救援，可以大大增加了救援的成功率，同时救援人员的安全也得到了大幅的保障。
因此在当代对于救灾机器人的研究设计是非常重要的，这不仅是方便了救灾救援行动，也可以保证救灾人员的安全与救灾效率。有了救灾机器人的帮助，人们可以将救援行动安排的更加高效更加合理。
1.2灾难搜救机器人的研究现状
在 “911”事件之后,美国、日本等西方发达国家在地震、火灾等救援机器人的研究方面做了大量的研究开发工作,研究出了各种可用于灾难现场救援的机器人。而我国在追赶的同时，也自主研发了相应的灾难搜救机器人以及相关的救援救灾系统。
1.2.1国外灾难搜救机器人的研究现状
2001 年“911”事件发生后时，美国国内主要机器人生产公司和研究机构都组织参加了纽约世贸大厦现场的搜救工作,当时主要使用的搜救机器人都是履带式的机器人。由于灾难发生现场环境的复杂性，受制于体积、灵活性等原因，这些机器人并不能满足特殊的灾情环境。为了适应更加复杂的环境，人类还研制出各种仿生机器人，比如加州大学伯克利分校微系统仿生实验室一名教授研制的Dash机器人（图11），身长只有10厘米，仅配备了手机的低分辨率摄像头和无线芯片等基础装备，但是行动迅捷，可快速到达目的地。
RoboCue(图12)救援机器人是东京消防厅所使用的一款救灾机器人，它可以在灾难发生地找到受害者，并将其运送到安全地带。它配备有超声波传感系统和红外线摄像机辨别系统，以此来确定被困人员的位置，其本身拥有的2个机器臂不仅可以识别受伤者，还可将伤员转移到撤离工具上，并撤回到安全地带。
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图11 蟑螂机器人Dash 图12RoboCue救援机器人
2017年由本田公司发布了一款新型灾难搜救机器人——E2R2（图13）。这款机器人可以以人的方式行走，并作出抓杆攀爬动作。其本身灵活性很高，本身十分坚固，并且还具有防水的功能，由于本身的灵活性，E2R2可以穿过30厘米的缝隙。同时，在关节部分加入了防护措施，润滑油脂的使用大大提升了灵活性与可靠性。
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图13 E2R2灾难搜救机器人 图14 Pleurobot仿蝾螈搜救机器人
Pleurobot（图14）是由瑞士的工程设计师设计的一款仿蝾螈的搜救机器人，既可以行走又可以在水中游泳，可以在很大程度上对救援工作进行辅助。
目录
1 前 言 4
1.1课题研究目的及意义 4
1.2灾难搜救机器人的研究现状 5
1.2.1国外灾难搜救机器人的研究现状 5
1.2.2国内灾难搜救机器人的研究现状 6
1.3课题主要研究内容 7
1.4 本章小结 7
2灾难搜救机器人的总体方案设计 7
2.1 灾难搜救机器人的设计目标和要求 7
2.2灾难搜救机器人的总体结构 8
2.2.1灾难搜救机器人硬件的选型 8
2.2.2硬件设计 11
2.2.3软件系统 15
2.3本章小结 15
3检测测试系统设计 16
3.1系统简要说明 16
3.2各系统介绍 16
3.2.1火焰探测与烟雾报警系统 16
3.2.2超声波测距系统 19
3.2.3环境温湿度检测系统 21
3.2.4蓝牙遥控驱动系统 23
3.2.5公共模块介绍 26
3.3本章小结 27
4 软件设计 28
4.1火焰与烟雾报警检测系统程序软件说明 29
4.2超声波测距系统软件说明 30
4.3环境温湿度检测系统软件说明 31
4.4蓝牙驱动系统软件说明 32
4.5本章小结 32
5系统功能检测实验方案 33
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/> 5.1火焰与烟雾报警系统功能检测实验方案 33
5.1.1火焰传感器实验 33
5.1.2烟雾报警实验 34
5.2超声波测距系统功能检测实验方案 34
5.3环境温湿度检测系统功能检测实验方案 35
5.4蓝牙遥控驱动功能检测实验 36
5.4.1蓝牙控制小车移动距离实验 36
5.4.2蓝牙小车测速实验 37
5.5本章小结 37
6设计总结 38
6.1个人小结 38
6.2展望 38
参考文献 39
1 前 言
1.1课题研究目的及意义
当今社会，自然灾害、意外事故等突发事件发生得越来越频繁，人们的救援难度随着社会的发展也变得越来越高，人为进行的相应救援也变得越来越困难，同时救援的效率也是变得越来越低，甚至在救援的时候会危及救援人员的生命安全，这个时候就需要灾难救援机器人来辅助我们完成救灾救援的工作。在灾难发生现场使用机器人来进行一线的探测与救援，可以大大增加了救援的成功率，同时救援人员的安全也得到了大幅的保障。
因此在当代对于救灾机器人的研究设计是非常重要的，这不仅是方便了救灾救援行动，也可以保证救灾人员的安全与救灾效率。有了救灾机器人的帮助，人们可以将救援行动安排的更加高效更加合理。
1.2灾难搜救机器人的研究现状
在 “911”事件之后,美国、日本等西方发达国家在地震、火灾等救援机器人的研究方面做了大量的研究开发工作,研究出了各种可用于灾难现场救援的机器人。而我国在追赶的同时，也自主研发了相应的灾难搜救机器人以及相关的救援救灾系统。
1.2.1国外灾难搜救机器人的研究现状
2001 年“911”事件发生后时，美国国内主要机器人生产公司和研究机构都组织参加了纽约世贸大厦现场的搜救工作,当时主要使用的搜救机器人都是履带式的机器人。由于灾难发生现场环境的复杂性，受制于体积、灵活性等原因，这些机器人并不能满足特殊的灾情环境。为了适应更加复杂的环境，人类还研制出各种仿生机器人，比如加州大学伯克利分校微系统仿生实验室一名教授研制的Dash机器人（图11），身长只有10厘米，仅配备了手机的低分辨率摄像头和无线芯片等基础装备，但是行动迅捷，可快速到达目的地。
RoboCue(图12)救援机器人是东京消防厅所使用的一款救灾机器人，它可以在灾难发生地找到受害者，并将其运送到安全地带。它配备有超声波传感系统和红外线摄像机辨别系统，以此来确定被困人员的位置，其本身拥有的2个机器臂不仅可以识别受伤者，还可将伤员转移到撤离工具上，并撤回到安全地带。
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图11 蟑螂机器人Dash 图12RoboCue救援机器人
2017年由本田公司发布了一款新型灾难搜救机器人——E2R2（图13）。这款机器人可以以人的方式行走，并作出抓杆攀爬动作。其本身灵活性很高，本身十分坚固，并且还具有防水的功能，由于本身的灵活性，E2R2可以穿过30厘米的缝隙。同时，在关节部分加入了防护措施，润滑油脂的使用大大提升了灵活性与可靠性。
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图13 E2R2灾难搜救机器人 图14 Pleurobot仿蝾螈搜救机器人
Pleurobot（图14）是由瑞士的工程设计师设计的一款仿蝾螈的搜救机器人，既可以行走又可以在水中游泳，可以在很大程度上对救援工作进行辅助。
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