多功能遥控搬运机器人的开发与研制.docx

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1、多功能遥控搬运机器人的开发与研制摘要：为了解决高危环境下机器人实现远距离抓取、搬运、负重上下坡及遥控行走等功能需求，提高工作效率，设计了一种集多种技术于一体的多功能遥控搬运机器人。本文主要阐述多功能遥控搬运机器人的总体构造、技术原理以及系统组成，目前该机器人已交付使用，测试结果说明该机器人系统牢靠，各项性能能够满足设计要求，对提高工作效率有较高的应用价值。关键词：搬运机器人，远程遥控，无线视频随着工业生产的进展和科学技术的进 步，机器人的应用领域渐渐扩展到海洋资源探测、核能利用、航天、军事以及抢险救灾等非构造化环境与领域1-3。将机器人技术、工程技术、灾难营救技术等多学科学问有机融合，研制与开

2、发用于高危环境下的营救和智能搬运机器人，代替人类在危急、恶劣的条件下完成检测、侦察、搬运等任务，是机器人学争论中富有挑战性的领域，引起了 世界各国的重视4。GTRC-80 多功能遥控搬运机器人是在吸取国内外同类产品优点的根底上，自主争论、开发、制造的专用设备，旨在解决高危环境下机器人实现远距离抓取最大抓取有效距离为 6m、搬运、最大负重500kg)， 上下坡25及遥控行走遥控最大距离为 2Km等功能需求。通过将负载反响式电液比例系统、基于 CAN 总线的数字式双向无线遥控系统、无线全向视频监控系统、以及多参数传感系统有机融合，可以在易燃、易爆、易坍塌的危急区域中敏捷地、准确地进展全方位、远距离

3、掌握作业。整机具有体积小，敏捷性强，多学科集成、智能化程度高等特点，作为国内首台套，到达国际同类产品的先进水平，是机器人技术从纯粹运动学领域向工程机械领域的进展和跨越。1. 机器人总体构造GTRC-80 多功能遥控搬运机器人与一般的工程机械有本质的不同，它集仿生技 术、通信技术、掌握技术、传感技术、机电液一体化技术于一体，是机器人技术从纯粹运动学领域向工程动力学领域的进展和跨 越，属于特定领域的技术集成。同时具备远距离遥控抓取，负重上下坡及行走功能，对其构造形式、掌握精度及整机稳定性要求很高。主要构造如以下图 1 所示，由平台、履带行走机构、回转机构、工作机构、大臂回转机构、动力系统、液压系统

4、、电气掌握系统、无线遥控系统、遥控摄像远程监视系统及照明系统等组成。车体分为上、下车身两局部。上车内部安装动力系统柴油机、掌握系统、无线通信系统、冷却系统和液压系统、摄像机全景相机+云台摄像机及无线视 频放射系统等，下车由履带运动底盘含四轮一带、行走马达、液压支腿组成，上下车之间的液压通道经过中心回转接头连通。考虑到远距离抓取并实现负重移动，工作装置承受伸缩臂构造，构造形式为三角 式，包括一臂、二臂，并配自润滑的导轮和托轮，伸缩油缸内置于臂架内，前端工具安装可承受螺栓连接连接座 3或承受快换装置，实现与不同工作机具的连接。整个工作装置由机构8 驱动可作连续正反360 度旋转速度可控，抓具在工具

5、油缸4 的驱动下可上下摇摆，结合平台回转调整抓具的姿态，可实现物件的准确抓取。图 1 搬运机器人构造图由于机器人的工作半径较大，为保证机器人的工作稳定性，在图1 抓取作业时，前端增加液压支腿，支腿油路中装有双向液压锁，防止回落。在伸缩臂伸展前通过支腿油缸使支腿与地面严密接触，确保整机远距离抓取不发生倾覆，工作安全。工作装置与平台 12 通过支座 14 连接，整个工作装置在支座油缸 15 的作用下，可上下转动，大臂上举至 30 度、下倾至 35 度，从而可实现高度和深度方向作业。2. 系统组成2.1 液压驱动系统承受恒功率负载敏感泵为液压系统动 力源，并带有压力切断保护功能，提高系统安全性。应用

6、负载传感和与负载压力无关的独立流量安排系统相结合的掌握技术，选用片式高压负荷传感比例多路阀和 LUDV 比例多路阀为系统的掌握核心元件，使泵的输出流量始终与负载需要相适应，而且具有良好的执行启动性能与操作性能、节能和系统发热小等优点。系统承受负载敏感阀后补偿方式LUDV，当几个执行元件同时工作时不必担忧因泵供油缺乏而消灭低负载动 作，而高负载不动的状况发生这种现象又称“系统饱和”现象，即便消灭系统饱和现象，仍能保证这几个动作同时进展，只是这几个动作的速度要按比例降低，即具有抗饱和特性。行走机构承受履带式构造，通过两个自身带有制动器的液压回转马达分别 驱动。当两条履带的速度一样时，机器人实现前进

7、或后退移动；当两条履带的速度不同时，机器人实现转向运动。在机器人非行走或发动机熄火状态下，制动器自动抱紧回转马达，使其处于静止状态，保证机器人在上、下坡时的行走安全性。2.2 传感与电液比例掌握系统机器人液压系统承受基于脉宽调制的 电液比例系统进展掌握，组成电液比例掌握系统的根本元件有掌握手柄、掌握器、脉宽调制(PWM)驱动电路、电液比例阀及执行机构等局部，通过遥控手柄产生掌握信号，掌握电液比例先导阀的输出压力，从而掌握主换向阀阀芯的位置，实现掌握工作液压缸的工作速度。遥控手柄主要由双遥杆万向无线 / 有线信号放射系统遥控器、无线 /有线信号接收转换系统组成。遥控器是便携式拴在操作人员的腰部，

8、接收器安装在机架内， 接收天线通过磁座放在机体外部，遥控器掌握面板如以下图 2 所示。图 2 遥控手柄掌握面板2.3 通信系统考虑到作业环境的简单性，机器人承受局部自治+人工遥控相结合的掌握方式，在检测到障碍物后机器人会自动减速、避让。在通信方式选择上，可承受有线和无线相结合的方式，依据作业要求在有线和无线通信方式之间进展合理选择。为保证机器人掌握系统具有良好的响应特性和模块扩展性，机器人的通信系统承受 CAN 总线通信模式， 利用红外遥控技术、蓝牙通信技术建立集成了机器人的整个通信系统。包括机器人通信接口、CAN 总线掌握器、遥控放射器、遥控接收器、蓝牙模块、状态监控器等模块组成，从而满足设

9、计要求。2.4 状态监控与全向无线视频系统机器人通过远程状态监控器和无线通 信系统，并承受虚拟仪表技术组成机器人的状态监控系统，对机器人工作状态进展实时监控。在机器人工作臂的前端装有 1 台云台摄相机，该相机在云台的作用下可自由升降、翻转、俯仰，动态地扑捉工具头抱爪 的工作状况。设备四周装有一套专用全景相机，通过它将工作区域的全景显示在远程端，操作人员在远程端结合视频图像，掌握遥控器给机器人发送指令，实现所需动作， 掌握距离在 2km 左右。视频信号承受COFDM正交频分复用调制无线传输技术构建，具有传输的图像质量好、抗干扰力量强、连接便利、自建传输网络，不受公网的影响等特点。本机在设备端四周

10、分别安装四个摄像头，视频信号接入全景掌握器，从而实现设备环场监控。设备端同时安装 1 台云台摄像机，完成工作装置前端机具液压剪、抱夹等运动的局部监控，掌握指令由掌握室的云台掌握键盘完 成。通过设备端的拾音器将现场音频信号无线传输回掌握室内。全向无线视频系统由云台摄像机、云台升降机构、视频效劳器、放射天线、全向接收天线、视频解码器、显示器和掌握软件构成，系统原理如图 3 所示。图 3 全向无线视频监控原理图a) 云台摄像机在机器人机身的前端装有1 台云台摄相机，该相机在云台的作用下可自由旋转、俯仰，动态地捕获工具头抱爪的工作状况并通过无线传输显示在操作台的显示屏上。摄像头使用广角高清摄像头，便利

11、机器在进行抓取、放下等动作时操作。图 6 全景相机c) 操作台图 4 云台摄像机图 5 操作台的显示屏b) 全景相机设备装有一套专用全景相机，如图 6 所示，四个固定的广角摄像头装在车身的四 周，即时的将工作区域的全景显示在操作台的显示屏上，操作人员在远程端结合视频图像，可以掌握遥控器给机器人发送指令，实现所需动作。主要在机器人行驶过程中使 用。云台摄像机和全景相机的远程终端是 一个操作台，主要由显示屏和三维掌握键盘等组成。显示屏承受高清工业液晶屏，用来有效即时的显示云台摄像机和全景相机传 输回来的图像。三维掌握键盘可以掌握云台上下左右转动，使云台摄像头可以动态地捕获操作人员想要观看的图像，并

12、且可以让显示屏在云台摄像机传输图像和全景相机传 输图像之间切换。图 7 操作台图 8 人机界面2.5 人机界面依据设计要求，机器人上配备油温、油压、液位、转速等传感器，在设备端动态显示，监控器承受文本和图形显示方式，通过翻页显示机器人的全部工作状态、传感器数据、故障代码、错误报警，提示消灭故障的元件和位置，并可通过人机接口对机器人的各个执行机构进展动作调试和参数标定，便于操作人员对设备性能准时掌控，人机界面如图 8 所示。3. 总结GTRC-80 型遥搬运机器人的开发和研制解决了高危环境下作业的难题，大幅度提高了工作效率，为我国自行设计和制造遥控搬运机器人供给了设计思路，样机经过反复测试，测试

13、结果说明该机器人系统牢靠，各项性能能够满足设计要求，完全满足设计要求，具有较高的工业有用价值和推广价值。参考文献1 徐必勇,罗铭. GTRC-45型多功能遥控撤除机器人的研制J.工程机械.2023,(4):2-7.2 徐必勇,罗铭.型多功能撤除机器人的研制J.建筑机械.2023,(3):100-107.3 罗铭,郝其昌,钱国忠. GTC-45型撤除机器人J.建筑机械.2023,(23):99-103.4 刘金国,王越超等.灾难救援机器人争论现状、关键性能及展望J.机械工程学报,2023,42(12):1-12The research and development of Multi-funct

14、ional Remote-Controlled Transfer RobotHuayu-Jiang 1 ，Lisheng-Zuo1,2 ， Biyong-Xu 1(1.Giant Hydraulic Tech Co., Ltd .Anhui2.Anhui University of Technology, Maanshan, 243002)Abstract: the multifunctional remote-controlled transfer robot, being designed by integrating withvarioustechnologies,canrealizet

15、helongdistancepick,transportation,loading uphill/downhill, walk by remote control and other functions so as to enhance the work efficiency. This paper mainly elaborates the overall structure, technical principle and system configuration of the multi-functional remote-controlled transfer Robot. This type of Robot has been put to use. The testing result shows that its system is reliable, the performance satisfies the design requirement, and its application value is high for enhancing the work efficiency.Key Words: Transfer Robot, Remote Control, wireless video