亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        蛇形微型探測(cè)器探究

        2018-09-22 04:33:50
        機(jī)電信息 2018年27期
        關(guān)鍵詞:蛇形探測(cè)器救援

        章 程

        (江蘇省海安高級(jí)中學(xué),江蘇南通226600)

        0 引言

        傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境,特別是自然災(zāi)害造成的廢墟罅隙空間。近年來(lái),有學(xué)者研究了蛇形機(jī)器人,利用其身體纖細(xì)、橫截面小的特點(diǎn),能夠進(jìn)入一般機(jī)器人無(wú)法到達(dá)的地方,甚至是人類不宜工作的某些區(qū)域,深入探測(cè),配合外圍人員了解災(zāi)情,對(duì)解救傷員起到積極作用。因此,小巧的結(jié)構(gòu)和靈活的運(yùn)動(dòng)方式成為此類機(jī)器人研究的重要方向。

        國(guó)外學(xué)者對(duì)蛇形機(jī)器人的三維步態(tài)動(dòng)力學(xué)模型有所研究,G.Chirikjian[1]、R.Hatton[2]分別建立了螺旋側(cè)移運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型以及軀體與地面接觸點(diǎn)與側(cè)移運(yùn)動(dòng)橢圓曲線之間的幾何關(guān)系,H.Yamada[3]提出了弧形連桿結(jié)構(gòu),使蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)曲線更為平滑。國(guó)內(nèi)學(xué)者孫洪建立了攀爬蛇形機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型[4]。本文側(cè)重研究蛇形探測(cè)器的三維運(yùn)動(dòng)方式及其前進(jìn)與后退原理,使其能適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境。

        1 蛇形探測(cè)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        蛇形探測(cè)器采用模塊式結(jié)構(gòu),具有較好的靈活性。每個(gè)軀塊安裝有兩個(gè)可正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),實(shí)現(xiàn)探測(cè)器的三維空間運(yùn)動(dòng)。所設(shè)計(jì)的蛇形探測(cè)器結(jié)構(gòu)如圖1所示,電機(jī)安裝方式如圖2所示。

        圖1 蛇形探測(cè)器結(jié)構(gòu)

        圖2 電機(jī)安裝圖

        該探測(cè)器具有雙向行進(jìn)的功能,兩端都可作為主動(dòng)力,若一端被卡住,不能正常前進(jìn),另一端擔(dān)負(fù)起提供動(dòng)力的責(zé)任,反方向解救出探測(cè)器。雙向動(dòng)力設(shè)計(jì)使探測(cè)器運(yùn)動(dòng)更加靈活,可以避免其在復(fù)雜地形下出現(xiàn)纏繞的情況。

        2 蛇形探測(cè)器運(yùn)動(dòng)分析

        蛇形探測(cè)器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)主要?dú)w結(jié)為4種形態(tài):未驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、拱起狀態(tài)、推進(jìn)狀態(tài)和扭動(dòng)狀態(tài)。蛇形探測(cè)器每個(gè)軀塊的周身外表(前后兩面除外)設(shè)計(jì)有8個(gè)可以前后擺動(dòng)的小爪,模仿蛇的剛毛。蛇形探測(cè)器的行進(jìn)主要依靠摩擦阻力矩,當(dāng)所有小爪置為后傾狀態(tài)時(shí),在各電機(jī)的協(xié)同作用下,蛇形探測(cè)器可以前進(jìn),反之,蛇形探測(cè)器可以后退。以7個(gè)活動(dòng)軀塊,其中3個(gè)軀塊拱起為例,分析蛇形探測(cè)器爬行運(yùn)動(dòng)受力情況。

        2.1 未驅(qū)動(dòng)狀態(tài)

        蛇形探測(cè)器未驅(qū)動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即初始狀態(tài))呈直線排列,如圖3所示。

        圖3 蛇形探測(cè)器未驅(qū)動(dòng)狀態(tài)示意圖

        設(shè)每個(gè)軀塊質(zhì)量相同為m,摩擦力為f,軀塊長(zhǎng)度為L(zhǎng),小爪后傾時(shí)軀塊與地面摩擦系數(shù)為μ,軀塊間間隙忽略不計(jì)。要使蛇形探測(cè)器運(yùn)動(dòng),必須滿足下列條件:

        2.2 拱起狀態(tài)

        將各軀塊小爪置為后傾狀態(tài),前進(jìn)摩擦阻力則小于后退摩擦阻力。軀塊1和軀塊2保持不動(dòng),同時(shí)控制軀塊3、軀塊4和軀塊6上的外殼旋轉(zhuǎn)電機(jī),使軀塊3以軀塊2和軀塊3的鏈接點(diǎn)為支點(diǎn),產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩,此時(shí)軀塊3、軀塊4和軀塊5呈拱起狀態(tài),拖動(dòng)軀塊6、軀塊7前進(jìn)。蛇形探測(cè)器拱起狀態(tài)受力分析如圖4所示。

        圖4 蛇形探測(cè)器拱起狀態(tài)受力示意圖

        要使蛇形探測(cè)器前進(jìn),軀塊3上端必須產(chǎn)生拖動(dòng)力F,所以軀塊3中的電機(jī)必須產(chǎn)生摩擦阻力矩T1:

        2.3 向前推進(jìn)狀態(tài)

        與拱起狀態(tài)原理類似,同時(shí)控制軀塊3、軀塊4和軀塊6上的外殼旋轉(zhuǎn)電機(jī)反方向旋轉(zhuǎn),由于各小爪處于后傾狀態(tài),軀塊1和軀塊2向前的阻力小于軀塊6和軀塊7向前的阻力,所以當(dāng)軀塊3、軀塊4和軀塊5回位時(shí),可以推動(dòng)軀塊1、軀塊2前進(jìn),如圖5所示。

        圖5 蛇形探測(cè)器推進(jìn)狀態(tài)受力示意圖

        回位力矩T2的計(jì)算公式如下:

        2.4 扭動(dòng)狀態(tài)

        拱起狀態(tài)是蛇形軀體垂直于水平面上下彎曲,而扭動(dòng)狀態(tài)是蛇形軀體在水平面彎曲。扭動(dòng)狀態(tài)時(shí),各小爪也必須處于后傾狀態(tài),同時(shí)控制軀塊3外殼旋轉(zhuǎn)電機(jī)和外殼擺動(dòng)電機(jī)以及軀塊4和軀塊6的外殼旋轉(zhuǎn)電機(jī),此時(shí)軀塊1和軀塊2向前的阻力小于軀塊6和軀塊7向前的阻力,所以當(dāng)軀塊3、軀塊4和軀塊5左右扭動(dòng)時(shí),實(shí)現(xiàn)2次前進(jìn)動(dòng)作。

        上述4種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的有機(jī)組合,結(jié)合小爪的前傾與后傾狀態(tài),可以實(shí)現(xiàn)蛇形探測(cè)器三維空間靈活進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。

        3 蛇形探測(cè)器工作原理

        3.1 探測(cè)功能

        蛇形探測(cè)器除了具有三維運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)外,還具有多項(xiàng)探測(cè)功能??稍谏咝翁綔y(cè)器上安裝多種傳感器,如北斗定位模塊、光敏傳感器、聲波傳感器、紅外傳感器、微型攝像頭等。探測(cè)器工作時(shí)以聲波傳感為主,在地下救援中若紅外和聲波信號(hào)同時(shí)顯現(xiàn)時(shí),探測(cè)器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行主輔選擇,優(yōu)先以聲波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。另外,其裝有生命探測(cè)裝置,可感應(yīng)人體所發(fā)出的超低頻電場(chǎng),找到被困人員的位置,可防錯(cuò)誤識(shí)別其他生物發(fā)出的聲音,影響救援速度。探測(cè)器上的紅外測(cè)距傳感器協(xié)助探測(cè)器躲避障礙,提高救援效率。探測(cè)器上的微型攝像頭可以將廢墟下的情況拍攝記錄。探測(cè)器采用2.4 GHz無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與搜尋人員手持式終端進(jìn)行通信,將救援情況傳遞給外部工作人員,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,制定相應(yīng)救援措施。

        3.2 雙向行進(jìn)功能

        廢墟之中就像一個(gè)迷宮,蛇形探測(cè)器前行時(shí)容易把自己繞進(jìn)去,所以采用雙向行進(jìn)方式,自動(dòng)調(diào)節(jié)前行的角度,通過算法控制,蛇身拱起與回位,結(jié)合小爪前傾或后傾結(jié)構(gòu),完成向前推進(jìn)或向后行進(jìn)動(dòng)作,避免了碰上死路而無(wú)法回頭的狀況。

        蛇形探測(cè)器結(jié)合光敏傳感器,在探測(cè)結(jié)束時(shí)可以根據(jù)微弱的光芒找到出口,無(wú)需擔(dān)心探測(cè)器丟失。在漆黑的礦井,或者較深的廢墟中沒有光源指引時(shí),探測(cè)器會(huì)根據(jù)自動(dòng)記憶所有路線、雙向移動(dòng)功能引導(dǎo)設(shè)備安全返回。整個(gè)行進(jìn)過程由蛇尾的電池模塊帶動(dòng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力。

        4 應(yīng)用前景

        在“以人為本、科技強(qiáng)警”的現(xiàn)代化時(shí)代,救援過程就是與時(shí)間的競(jìng)賽。近年來(lái)多發(fā)的自然災(zāi)害,如地震、火災(zāi)、洪水,人為的恐怖活動(dòng)、武力沖突,由生化病毒和有毒物質(zhì)、輻射性物質(zhì)等帶來(lái)的災(zāi)害,威脅著人們的安全,如果僅靠人工救援,不僅延誤了最佳的救援時(shí)間,還會(huì)造成無(wú)謂的人員傷亡。

        本文設(shè)計(jì)的蛇形微型探測(cè)器,可以在災(zāi)難發(fā)生后,廢墟下存在多種不確定因素,救援工作難以展開時(shí),快速進(jìn)入廢墟罅隙進(jìn)行生命體征和傷亡情況探測(cè),不僅給救援人員爭(zhēng)取了更多的時(shí)間,還使得被困人員多了一線生機(jī)。該蛇形微型探測(cè)器,具有較強(qiáng)的靈活性,能夠適應(yīng)多種復(fù)雜環(huán)境,可以在災(zāi)難救援工作中發(fā)揮重要作用。

        猜你喜歡
        蛇形探測(cè)器救援
        緊急救援
        能鉆過柔軟沙地的蛇形機(jī)器人
        軍事文摘(2021年18期)2021-12-02 01:27:58
        3D打印大救援
        第二章 探測(cè)器有反應(yīng)
        EN菌的引力波探測(cè)器
        第二章 探測(cè)器有反應(yīng)
        TP347不銹鋼蛇形管制造工藝
        蛇形管高壓加熱器在高效寬負(fù)荷機(jī)組中的應(yīng)用
        古希臘的符號(hào)蛇形珠寶的誘惑
        金色年華(2017年13期)2017-04-04 02:55:52
        救援行動(dòng)
        国产一区二区精品久久| 白色白在线观看免费2| 在线观看免费不卡网站| 国产高清一区二区三区四区色 | 久久精品国产亚洲av影院| 亚洲国产长腿丝袜av天堂 | 欧美性videos高清精品| 99精品国产第一福利网站| 天堂av一区二区麻豆| 亚洲av毛片在线免费观看| 日韩精品真人荷官无码| 无遮无挡爽爽免费视频| 国产av专区一区二区三区| 人妻精品久久久一区二区| 国产偷国产偷亚洲综合av| 轻点好疼好大好爽视频| 丰满少妇在线观看网站| 午夜爽毛片| 亚洲av毛片在线播放| 国产亚洲一区二区在线观看| 伊人久久大香线蕉综合影院首页| 亚洲av无码一区二区三区在线| 国产AV高清精品久久| 一区二区三区亚洲免费| 精品无码av无码专区| 无码免费一区二区三区| 亚州AV无码乱码精品国产| 亚洲一区二区三区国产精品视频| 漂亮人妻被强了中文字幕| 青青草国产精品一区二区| 夜爽8888视频在线观看| 无码天堂在线视频| 日韩美女av一区二区三区四区| 玩弄少妇人妻中文字幕| 男受被做哭激烈娇喘gv视频| 亚洲欧美在线视频| 午夜视频在线观看国产| 一本色道无码不卡在线观看| 国产精品ⅴ无码大片在线看| 久久精品爱国产免费久久| 中文字幕有码手机视频|