震后救援机器人结构设计

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全世界每年都遭受着大量自然灾害和人为灾害的破坏。巨大的灾害会造成大面积的建筑物坍塌和人员伤亡，灾害发生之后最紧急的事情就是搜救那些被困在废墟中的幸存者。然而，复杂危险的灾害现场给救援人员及幸存者带来了巨大的安全威胁，也会阻碍救援工作快速有效地进行。使用救援机器人进行辅助搜救是解决这-难题的有效手段nq。

为提高救援效率，-方面要求救援机器人有能力穿越震后废墟的复杂环境搜寻幸存者，并获取幸存者所处环境相关信息，因而其行走机构需具备可靠的越障能力和狭窄空间通过能力；另-方面要求救援机器人可以携带少量救援物资送达幸存者身边，从而赢得宝贵救援时间。因此，研究震后救援机器人行走机构及物资供给机构，可以提高救援的效率和可靠性，具有重要的现实意义。

1 机器人车体部分的设计机器人在不平地面状况下行走时，为确保车身不发生侧翻，左右轮距需要保持足够间距。但救援机器人在行进过程中通常会遇到狭窄地形，车身宽度往往会限制机器人正常通过。因此，如果在机器人上安装-个变距装置，其左右轮间距可根据需要随时调整，可以提高机器人的复杂地面通过能力。

1.1变距结构的设计变距装置的主要结构是螺套螺杆副，其结构简图如图1所示。

图1 螺纹螺杆变距结构简图从图1中可以看出，该变距结构包括左右两个对称安装的螺套结构，左右两个螺套中螺纹旋向相反，中间的螺杆可在电机驱动下转动。轴上安装感应装置，以确保变距的精确性。其结构如图2所示。

图2 行走系统结构简图变距时，左右轮同步等速撑开，使得左右轮关于车体纵向中心线时刻保持对称，可以确保左右轮撑开时机器人重心不会发生偏移，从而实现机器人复杂环境的稳定行进。变距结构中驱动电收稿日期：2013-01-17基金项目：浙江省大学生科技创新项目：灾后救援机器人行走机构及物资供给机构研制 (2012R42201 1)作者简介：刘建君 (1992-)，山东人，本科生，研究方向为机械制造及其自动化。。

第35卷 第8期 2013-08(上) 1 l 訇 化别为左脚第-趾骨部位、第五趾骨部位和左脚跟部位处的压力传感器压力值变化变量；right1、right- 2和right-3分别为右脚第-趾骨部位、第五趾骨部位和右脚跟部位处的压力传感器压力值变化变量。在表中1-6列中，变量输出 0表示压力值减小； 1表示压力值增大； Nu11表示该部位压力值无明显变化。第7列中， leg-angle代表左髋关节与右髋关节运动状态， 1表示左大腿在右大腿前方或处于两腿平行； 0表示左大腿在右大腿后方。Gait变量为当前程序检测步态的返回编码值；第9列为各个编码代表的行走步态。

表2 步态识别程序运行结果leftl left2 left 3 rightl right2 dght 3 legangle Gait 步态Nul Nul 1 0 0 Nul 1 12 右双支撑l 1 0 Nul Nul Nul 1 20 左单支撑1 1 0 Nul Nul Nul 0 21 左单支撑0 0 Nul Nul Nul l 0 22 左双支撑Nul Nul Nul 1 1 0 0 t0 右单支撑Nul Nul Nul 1 1 0 1 11 右单支撑Nul Nu1 1 0 0 Nul 1 12 右双支撑4 结束语文中针对下肢外骨骼机器人系统中的人，设计了-种人体运动信号实时检测系统。该系统以微处理器C805 1F040为中心，通过分析处理人体行走中脚底压力和关节角度信号变化，确定当前人体行走状态。通过试验证明该系统可以实时检测到人体行走中体行走中脚底压力和关节角度信息，并能识别人体当前行走步态，为下肢外骨骼机器人行走控制系统分析设计提供参考，进而为今后下肢外骨骼机器人的研究打下基矗