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關于特種機器人的結構與運用領域淺析

所謂特種機器人，是指除工業機器人之外的、用于非制造業并服務于人類的各種先進機器人，包括服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人等。特種機器人工作環境的多樣性和復雜性，它不可能像工業領域的機器人那樣總是具有良好結構化的或抑制的環境，其使用環境的有關信息往往是多義、不完全或不準確的，而且可能隨著時間改變。特種機器人的可移動性特種機器的移動機構主要有：輪式、足式、履帶式、混合式。輪式機構足式機構履帶機構混合機構近年來，特種機器人的發展非常迅速，新的機型不斷問世;整機性能不斷提高;應用領域越來越廣泛，已經涉及到醫療、海洋探測、太空、娛樂、醫療衛生等很多領域。按照服務范圍和用途的不同，特種機器人可以分為民用和軍用兩大類。其中，民用機器人又可分為家務機器人、醫用機器人、娛樂機器人、機器人化機器等;軍用機器人又可分為排爆機器人、偵察機器人、戰場機器人、掃雷機器人、空中機器人、水下機器人，有些分支發展很快，如空中機器人，即無人機。消防（滅火）機器人當發生火災時，消防（滅火）機器人可以噴射60米至80米長的水柱，覆蓋到三四層樓高。它的履帶采用特殊材質加工而成，最高可承受750℃高溫;可通過遠程遙控行走、爬坡、登梯及跨越障礙物;適應多種環境，耐高溫、抗熱輻射、防雨淋、防化學腐蝕、防電磁干擾等，能夠全天候持續工作。消防（滅火）機器人獨有的透霧及精準識別功能，可作為消防作戰中的先遣兵，準確識別火場中遺留人員和火源位置，使得救援更有效、滅火更迅速。其自身裝有自噴淋降溫系統，可在火場中保持長時間作業的能力，甚至可穿越火帶。此外，這種機器人還具有“排爆”功能。它的機械臂靈活輕巧、自由度大、性能穩定，整體適應性強。其可在泥濘路面、城市廢墟、煤礦及油田等多種地形快速移動，對危險物進行探測、抓取、轉移、搬運、銷毀，可代替安檢人員到化工類易燃易爆場所對可疑物進行實地勘察。管道檢測機器人地下管網猶如城市的“血管”和“神經系統”，關乎電力、排水、通信等安全，甚至關系到社會民生的發展。但當前我國城市管道系統尚無定期巡檢制度，而且工作環境惡劣、檢測難度大。管道檢測機器人“身材”小巧，可鉆入直徑小于80厘米的地下管道，具有防水、抗高溫和重量輕等特點，可以超過0.5米/秒的速度在-30℃到50℃的環境中連續工作。據了解，參照軍用標準，管道檢測機器人能通過多傳感器融合技術準確判斷管道泄漏點，檢測管道內部是否存在破裂、變形、腐蝕、異物侵入、沉積、結垢和樹根障礙物等病害，在施工、維護保養、定期檢驗中發揮重要作用。在技術上，這種機器人包含履帶式爬行器、控制系統以及電動收線車系統3部分。爬行器配備前置多維度旋轉云臺攝像頭、470線分辨率、10倍光學變焦及白光高功率鹵素燈照明，可在管道內直視和側視，靈活觀察，提供清晰的成像效果。同時，在高分辨率彩色監視器上實時顯示管道內視頻畫面信息，以及聲吶分析圖像，并將所探測到的狀況實時提供給檢測工作人員，從而形成準確、專業的檢測報告，為后期管道修復工作提供可靠依據。水下機器人水下機器人也稱無人遙控潛水器，主要分兩類，一類為觀測級，主要用于海洋科考等，功率相對較小;另一類則為作業級，主要用于海洋救撈、海底施工作業等，功率相對較大。水下機器人的厲害之處在于，它所處的水下環境要比水上環境更為復雜，所以其需要更加過硬的本領才能完成正常的工作。復雜的智能控制系統和監測識別系統是水下機器人的關鍵技術，保證了水下機器人可以正常穩定運動和看清周圍環境。目前全球范圍內功率最大的無人遙控潛水器（ROV）。這臺水下機器人主要用于對深海水下沉船沉物等進行應急救險、搜尋和打撈等作業，也能應用到海洋深水工程輔助作業等方面。它憑借其強大動力，能深入3000米海底，輕松提起4噸的重物。同時，該機器人的操作精度非常高，能達到幾毫米，可在水下撿起一根針。農林機器人農林機器人可以提高勞動生產率，解決勞動力的不足;改善農業的生產環境，防止農藥、化肥等對人體的傷害;提高作業質量等。農業機器人有如下的特點： 1、農業機器人一般要求邊作業邊移動; 2、農業領域的行走不是連接出發點和終點的最短距離，而是具有狹窄的范圍，較長的距離及遍及整個田間表面的特點; 3、使用條件變化較大，如氣候影響，道路的不平坦和在傾斜的地面上作業，還須考慮左右搖擺的問題; 4、農業機器人的使用者是農民，不是具有機械電子知識的工程師，因此要求農業機器人必須具有高可靠性和操作簡單的特點。農林嫁接機器人嫁接機器人技術，是近年在國際上出現的一種集機械、自動控制與園藝技術于一體的高新技術，它可在極短的時間內，把蔬菜苗莖桿直徑為幾毫米的砧木、穗木的切口嫁接為一體，使嫁接速度大幅度提高;同時由于砧、穗木接合迅速，避免了切口長時間氧化和苗內液體的流失，從而又可大大提高嫁接成活率。因此，嫁接機器人技術被稱為嫁接育苗的一場革命。林木球果采集機器人球果采集機器人，可以在較短的林木球果成熟期大量采摘種子，對森林的生態保護、森林的更新以及森林的可持續發展等方面都有重要的意義。林木球果采集機器人由機械手、行走機構、液壓驅動系統和單片機控制系統組成。娛樂機器人--機器人“演奏家” 上海交通大學機器人所最近培育了一位“長笛演奏家”，只見它用10個金屬手指靈活地按動發音孔，吹出一曲悠揚的《春江花月夜》。除了模擬手指，這位“演奏家”還有一個人工肺，吸氣、吐氣都受過“專門訓練”，音域圓潤而寬廣。編輯：lyn

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