机器人概论 教学课件 作者 李云江 第5章 特种机器人应用.ppt

3．空中机器人实例 以色列“苍鹭”无人侦察机的翼展为16.6米，每次升空能以225公里的时速在9000米高空持续飞行30个小时，已被用于搜寻真主党武装和指引空中打击。“苍鹭”无人机侦察精度超过了以往的侦察机，它能分辨出地面上的人，并且确定这个人是军人还是平民。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 3．空中机器人实例 中国“翔龙”无人侦察机全机长14.33米，翼展24.86米，机高5.413米，正常起飞重量6800公斤，任务载荷600公斤，机体寿命暂定为2500Fh。该机巡航高度为18000米～20000米，巡航速度大于700公里/小时；作战半径2000～2500公里，续航时间最大10小时，起飞滑跑距离350米，着陆滑跑距离500米。中国使用这种无人机，从大陆起飞可直达关岛的西太平洋一线进行侦察。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 3．空中机器人实例 （2）旋翼式无人直升机 与固定翼无人机相比，旋翼无人直升机可垂直起降、空中悬停，朝任意方向飞行，其起飞着陆场地小，不必配备像固定翼无人机那样复杂、大体积的发射回收系统。在军用方面，旋翼无人直升机既能执行各种非杀伤性任务，又能执行各种软硬杀伤性任务，包括侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击、通信中继等。在民用方面，旋翼无人直升机在警用侦察、大气监测、交通监控、资源勘探、电力线路检测、森林防火等方面具有广泛的应用前景。旋翼无人直升机大致分成三类：一是常规单旋翼式；二是共轴反转双旋翼式；三是非常规双旋翼式或其他形式。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 6．水下机器人实例 作为我国“863”计划重大专项，由中国船舶重工集团公司702研究所研制成功的7000米潜水器长8米、高3.4米、宽3米，如图5-13所示。该潜水器由特殊的钛合金材料制成，在7000米的深海能承受710吨的重压，运用了当前世界上最先进的高新技术，实现载体性能和作业要求的一体化；与世界上现有的载人深潜器相比，具有7000米的最大工作深度和悬停定位能力，可到达世界99.8％的洋底。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 5.3.2 地面移动机器人 地面移动机器人是脱离人的直接控制，采用遥控、自主或半自主等方式在地面运动的物体。地面移动机器人的研究最早可追溯到二十世纪五十年代初，美国Barrett Electronics公司研究开发出世界第一台自动引导车辆系统。由于当时电子领域尚处于晶体管时代，该车功能有限，仅在特定小范围运动，目的是提高运输自动化水平。到了六、七十年代，美国仙童公司研制出集成电路，随后出现集成微处理器，为控制电路小型化奠定了硬件基础。到了八十年代，国外掀起了智能机器人研究热潮，其中具有广阔应用前景和军事价值的移动机器人受到西方各国的普遍关注。在移动机器人的发展中，出现两个机器人大国，一个是日本，另一个是美国。时至今日，各种类型的地面移动机器人纷纷研制出来，其应用范围从民用、工业用到警用、军用。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 5.3.2 地面移动机器人 1．地面移动机器人的概念、结构形式 针对不同的应用领域、不同的操作需要,移动机器人系统的结构形式也大相径庭。但基本上,可以分为轮式移动机器人、履带式移动机器人、仿生足式移动机器人和蠕动爬行移动机器人几种结构形式。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 轮式 履带式 仿生足式 蛇形 5.3.2 地面移动机器人 在轮式地面移动机器人中，车轮的形状或结构形式取决于地面的性质和车辆的承载能力。在轨道上运行的多采用实心钢轮，室外路面行驶的采用充气轮胎，室内平坦地面上的可采用实心轮胎。车轮形状如图所示。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 5.3.2 地面移动机器人 履带机构的常见形状如图所示。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 5.3.2 地面移动机器人 根据实际使用场合的要求，履带也有采取其他形状的，如形状可变履带。所谓形状可变履带，是指该机器人所用履带的构形可以根据地形条件和作业要求进行适当变化。 第5章 特种机器人应用 5.3 特种机器人应用实例 2. 地面机器人关键技术 地面移动机器人系统一般包括机构环节、驱动控制环节、全局反馈环节。其中高性能驱动控制器、多传感器数据融合、运动学动力学求解理论等已成为地面移动机器人系统的研究热点。 （1）离线驱动控制 实现离线驱动控制存在两个关键问题。 1) 研制功重比高的动力源； 2) 研制小型、大功率、集成化的新型电机驱动控制单元。 在解决动力源方面,研究人员一般采用聚合物锂离子动力电池,取得了一定成效。在驱动控制单