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關(guān)于特種機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與運(yùn)用領(lǐng)域淺析

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所謂特種機(jī)器人,是指除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人,包括服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等。 特種機(jī)器人工作環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性,它不可能像工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人那樣總是具有良好結(jié)構(gòu)化的或抑制的環(huán)境,其使用環(huán)境的有關(guān)信息往往是多義、不完全或不準(zhǔn)確的,而且可能隨著時(shí)間改變。 特種機(jī)器人的可移動(dòng)性 特種機(jī)器的移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有:輪式、足式、履帶式、混合式。 輪式機(jī)構(gòu) 足式機(jī)構(gòu) 履帶機(jī)構(gòu) 混合機(jī)構(gòu) 近年來,特種機(jī)器人的發(fā)展非常迅速,新的機(jī)型不斷問世;整機(jī)性能不斷提高;應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,已經(jīng)涉及到醫(yī)療、海洋探測、太空、娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生等很多領(lǐng)域。 按照服務(wù)范圍和用途的不同,特種機(jī)器人可以分為民用和軍用兩大類。其中,民用機(jī)器人又可分為家務(wù)機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等;軍用機(jī)器人又可分為排爆機(jī)器人、偵察機(jī)器人、戰(zhàn)場機(jī)器人、掃雷機(jī)器人、空中機(jī)器人、水下機(jī)器人,有些分支發(fā)展很快,如空中機(jī)器人,即無人機(jī)。 消防(滅火)機(jī)器人 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),消防(滅火)機(jī)器人可以噴射60米至80米長的水柱,覆蓋到三四層樓高。它的履帶采用特殊材質(zhì)加工而成,最高可承受750℃高溫;可通過遠(yuǎn)程遙控行走、爬坡、登梯及跨越障礙物;適應(yīng)多種環(huán)境,耐高溫、抗熱輻射、防雨淋、防化學(xué)腐蝕、防電磁干擾等,能夠全天候持續(xù)工作。 消防(滅火)機(jī)器人獨(dú)有的透霧及精準(zhǔn)識(shí)別功能,可作為消防作戰(zhàn)中的先遣兵,準(zhǔn)確識(shí)別火場中遺留人員和火源位置,使得救援更有效、滅火更迅速。其自身裝有自噴淋降溫系統(tǒng),可在火場中保持長時(shí)間作業(yè)的能力,甚至可穿越火帶。 此外,這種機(jī)器人還具有“排爆”功能。它的機(jī)械臂靈活輕巧、自由度大、性能穩(wěn)定,整體適應(yīng)性強(qiáng)。其可在泥濘路面、城市廢墟、煤礦及油田等多種地形快速移動(dòng),對(duì)危險(xiǎn)物進(jìn)行探測、抓取、轉(zhuǎn)移、搬運(yùn)、銷毀,可代替安檢人員到化工類易燃易爆場所對(duì)可疑物進(jìn)行實(shí)地勘察。 管道檢測機(jī)器人 地下管網(wǎng)猶如城市的“血管”和“神經(jīng)系統(tǒng)”,關(guān)乎電力、排水、通信等安全,甚至關(guān)系到社會(huì)民生的發(fā)展。但當(dāng)前我國城市管道系統(tǒng)尚無定期巡檢制度,而且工作環(huán)境惡劣、檢測難度大。 管道檢測機(jī)器人“身材”小巧,可鉆入直徑小于80厘米的地下管道,具有防水、抗高溫和重量輕等特點(diǎn),可以超過0.5米/秒的速度在-30℃到50℃的環(huán)境中連續(xù)工作。 據(jù)了解,參照軍用標(biāo)準(zhǔn),管道檢測機(jī)器人能通過多傳感器融合技術(shù)準(zhǔn)確判斷管道泄漏點(diǎn),檢測管道內(nèi)部是否存在破裂、變形、腐蝕、異物侵入、沉積、結(jié)垢和樹根障礙物等病害,在施工、維護(hù)保養(yǎng)、定期檢驗(yàn)中發(fā)揮重要作用。 在技術(shù)上,這種機(jī)器人包含履帶式爬行器、控制系統(tǒng)以及電動(dòng)收線車系統(tǒng)3部分。爬行器配備前置多維度旋轉(zhuǎn)云臺(tái)攝像頭、470線分辨率、10倍光學(xué)變焦及白光高功率鹵素?zé)粽彰鳎稍诠艿纼?nèi)直視和側(cè)視,靈活觀察,提供清晰的成像效果。同時(shí),在高分辨率彩色監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示管道內(nèi)視頻畫面信息,以及聲吶分析圖像,并將所探測到的狀況實(shí)時(shí)提供給檢測工作人員,從而形成準(zhǔn)確、專業(yè)的檢測報(bào)告,為后期管道修復(fù)工作提供可靠依據(jù)。 水下機(jī)器人 水下機(jī)器人也稱無人遙控潛水器,主要分兩類,一類為觀測級(jí),主要用于海洋科考等,功率相對(duì)較小;另一類則為作業(yè)級(jí),主要用于海洋救撈、海底施工作業(yè)等,功率相對(duì)較大。 水下機(jī)器人的厲害之處在于,它所處的水下環(huán)境要比水上環(huán)境更為復(fù)雜,所以其需要更加過硬的本領(lǐng)才能完成正常的工作。復(fù)雜的智能控制系統(tǒng)和監(jiān)測識(shí)別系統(tǒng)是水下機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù),保證了水下機(jī)器人可以正常穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)和看清周圍環(huán)境。 目前全球范圍內(nèi)功率最大的無人遙控潛水器(ROV)。這臺(tái)水下機(jī)器人主要用于對(duì)深海水下沉船沉物等進(jìn)行應(yīng)急救險(xiǎn)、搜尋和打撈等作業(yè),也能應(yīng)用到海洋深水工程輔助作業(yè)等方面。它憑借其強(qiáng)大動(dòng)力,能深入3000米海底,輕松提起4噸的重物。同時(shí),該機(jī)器人的操作精度非常高,能達(dá)到幾毫米,可在水下?lián)炱鹨桓槨? 農(nóng)林機(jī)器人 農(nóng)林機(jī)器人可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,解決勞動(dòng)力的不足;改善農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境,防止農(nóng)藥、化肥等對(duì)人體的傷害;提高作業(yè)質(zhì)量等。 農(nóng)業(yè)機(jī)器人有如下的特點(diǎn): 1、農(nóng)業(yè)機(jī)器人一般要求邊作業(yè)邊移動(dòng); 2、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的行走不是連接出發(fā)點(diǎn)和終點(diǎn)的最短距離,而是具有狹窄的范圍,較長的距離及遍及整個(gè)田間表面的特點(diǎn); 3、使用條件變化較大,如氣候影響,道路的不平坦和在傾斜的地面上作業(yè),還須考慮左右搖擺的問題; 4、農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用者是農(nóng)民,不是具有機(jī)械電子知識(shí)的工程師,因此要求農(nóng)業(yè)機(jī)器人必須具有高可靠性和操作簡單的特點(diǎn)。 農(nóng)林嫁接機(jī)器人 嫁接機(jī)器人技術(shù),是近年在國際上出現(xiàn)的一種集機(jī)械、自動(dòng)控制與園藝技術(shù)于一體的高新技術(shù),它可在極短的時(shí)間內(nèi),把蔬菜苗莖桿直徑為幾毫米的砧木、穗木的切口嫁接為一體,使嫁接速度大幅度提高;同時(shí)由于砧、穗木接合迅速,避免了切口長時(shí)間氧化和苗內(nèi)液體的流失,從而又可大大提高嫁接成活率。因此,嫁接機(jī)器人技術(shù)被稱為嫁接育苗的一場革命。 林木球果采集機(jī)器人 球果采集機(jī)器人,可以在較短的林木球果成熟期大量采摘種子,對(duì)森林的生態(tài)保護(hù)、森林的更新以及森林的可持續(xù)發(fā)展等方面都有重要的意義。 林木球果采集機(jī)器人由機(jī)械手、行走機(jī)構(gòu)、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。 娛樂機(jī)器人--機(jī)器人“演奏家” 上海交通大學(xué)機(jī)器人所最近培育了一位“長笛演奏家”,只見它用10個(gè)金屬手指靈活地按動(dòng)發(fā)音孔,吹出一曲悠揚(yáng)的《春江花月夜》。除了模擬手指,這位“演奏家”還有一個(gè)人工肺,吸氣、吐氣都受過“專門訓(xùn)練”,音域圓潤而寬廣。 編輯:lyn

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