4消防救援機(jī)器人主要結(jié)構(gòu)

消防救援機(jī)器人主要由行走系、機(jī)械手、救援拖斗和電液控制系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)組成。

4.1行走系

行走系一般分為履帶行走系和輪胎行走系兩種，本文就履帶行走系作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。履帶行走系包括機(jī)架、行走裝置和懸掛三大部分。

機(jī)架是整機(jī)的骨架，用來安裝所有的總成和部件，使整機(jī)成為一個(gè)整體。行走裝置是用來支撐機(jī)體，把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳到驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為消防救援機(jī)器人工作與行駛所需的驅(qū)動(dòng)力和前、后運(yùn)動(dòng)。懸架是機(jī)架和行走裝置之間互相傳力的連接裝置。履帶行走裝置由履帶、驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、托輪、引導(dǎo)輪和履帶張緊裝置等組成，驅(qū)動(dòng)輪通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪被最終傳動(dòng)二級(jí)被動(dòng)齒輪帶動(dòng)時(shí)，其輪齒拉緊履帶，地面立即產(chǎn)生了作用在履帶上的反作用力，使整機(jī)對(duì)地面產(chǎn)生前或向后的運(yùn)動(dòng)，整機(jī)也隨之運(yùn)動(dòng)。履帶行走裝置比輪胎的接地面積大，接地比壓小。履帶所支撐的整機(jī)重量都是附著重量，而且在履帶的支撐面上大多制有履刺，可增加摩擦力，因此比輪胎式行走裝置的附著牽引性能和通過性能都有所提高，具有良好的越野性能。

4.2機(jī)械手

機(jī)械手作為消防救援機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要起到抓取可疑物，開啟閥門，起吊受傷人員的作用。根據(jù)人手臂運(yùn)動(dòng)的原理以及目前機(jī)械手應(yīng)用的資料，三節(jié)臂桿6個(gè)自由度的機(jī)械手工作裝置是最有前途的。

　　圖2

如圖2機(jī)械手自由度示意圖所示，機(jī)械手，自由度為本身旋轉(zhuǎn)的自由度，b自由度為臂桿1上下轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，c自由度指的是臂桿2以臂桿1的縱向軸線為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，d自由度指的是臂桿3以臂桿2的縱向軸線為中心轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，e自由度為伸縮臂桿3的平移自由度，f為機(jī)械手爪以臂桿3縱向軸線為中心旋轉(zhuǎn)的自由度。

機(jī)械手爪需要模擬人手的特征，在抓握的過程中知道獲得應(yīng)有的抓握力。所以考慮在手爪的指或者內(nèi)部安裝觸覺傳感器。手爪產(chǎn)生的抓握力在垂直方向上產(chǎn)生摩擦力，摩擦力阻止被抓取物由于重力的下落，當(dāng)手爪與被抓取物之間產(chǎn)生滑動(dòng)，觸覺傳感器傳送信號(hào)使控制系統(tǒng)增加抓握力，直到滑動(dòng)停止，同時(shí)手爪還有彌補(bǔ)滑動(dòng)位移的措施。

救援機(jī)器人需要將受傷人員舉起送到救援拖斗上，機(jī)械手設(shè)計(jì)最小的抓舉力一般為90kg，采用液壓控制技術(shù)，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)精度通過液壓伺服系統(tǒng)來控制。

4.3救援拖斗

救援拖斗在消防救援機(jī)器人中是不可缺少的一部分，它類似于火場(chǎng)救援時(shí)使用的擔(dān)架，在火場(chǎng)中，消防救援機(jī)器人利用機(jī)械手將受傷人員轉(zhuǎn)移到救援拖斗上，通過電液控制將拖斗移動(dòng)到機(jī)器人機(jī)體內(nèi)，然后消防救援機(jī)器人返回后方以便受傷人員得到及時(shí)的救助。同時(shí)救援拖斗在微小空間內(nèi)還集成了供氣系統(tǒng)，為受傷人員提供新鮮的空氣。在救援拖斗的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮以下方面：

(1)根據(jù)擔(dān)架資料，一般的擔(dān)架展開后外型尺寸(長(zhǎng)*寬*高)為2200mm*550mm*l50mm，考慮到機(jī)器人為違程遙控工作以及受傷人員需移動(dòng)到機(jī)器人機(jī)體內(nèi)，因此救援拖斗的尺寸應(yīng)該適當(dāng)?shù)姆糯?，必須保證受傷人員在機(jī)體內(nèi)的寬度和高度，救援拖斗設(shè)計(jì)時(shí)，拖斗尺寸一般為(長(zhǎng)*寬*高)2200mm*700mm*300mm左右;

(2)考慮行走過程中救援拖斗的平穩(wěn)性，消防救援機(jī)器人在行進(jìn)過程中上下顛簸和機(jī)器人啟動(dòng)剎車、加速減速產(chǎn)生的震動(dòng)作用于被受傷人員，給受傷人員特別是骨折病人或外傷病人造成痛苦，并帶來種種不安全因素，拖斗必須有一定的減震裝置，來減少救援機(jī)器人行走時(shí)的震動(dòng);

(3)救援拖斗的防滑性能，救援拖斗在空間呈一定角度放置，沒有安裝綁帶裝置，考慮到有些受傷人員處于昏迷狀態(tài)，無法控制自己身體的滑移，必須有一定的防滑性能，以確保轉(zhuǎn)送安全。