關(guān)于特種機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與運用領(lǐng)域淺析

所謂特種機(jī)器人，是指除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等。

特種機(jī)器人工作環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性，它不可能像工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人那樣總是具有良好結(jié)構(gòu)化的或抑制的環(huán)境，其使用環(huán)境的有關(guān)信息往往是多義、不完全或不準(zhǔn)確的，而且可能隨著時間改變。

特種機(jī)器人的可移動性

特種機(jī)器的移動機(jī)構(gòu)主要有：輪式、足式、履帶式、混合式。

輪式機(jī)構(gòu)

足式機(jī)構(gòu)

履帶機(jī)構(gòu)

混合機(jī)構(gòu)

近年來，特種機(jī)器人的發(fā)展非常迅速，新的機(jī)型不斷問世;整機(jī)性能不斷提高;應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，已經(jīng)涉及到醫(yī)療、海洋探測、太空、娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生等很多領(lǐng)域。

按照服務(wù)范圍和用途的不同，特種機(jī)器人可以分為民用和軍用兩大類。其中，民用機(jī)器人又可分為家務(wù)機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等;軍用機(jī)器人又可分為排爆機(jī)器人、偵察機(jī)器人、戰(zhàn)場機(jī)器人、掃雷機(jī)器人、空中機(jī)器人、水下機(jī)器人，有些分支發(fā)展很快，如空中機(jī)器人，即無人機(jī)。

消防（滅火）機(jī)器人

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，消防（滅火）機(jī)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(zhì)加工而成，最高可承受750℃高溫;可通過遠(yuǎn)程遙控行走、爬坡、登梯及跨越障礙物;適應(yīng)多種環(huán)境，耐高溫、抗熱輻射、防雨淋、防化學(xué)腐蝕、防電磁干擾等，能夠全天候持續(xù)工作。

消防（滅火）機(jī)器人獨有的透霧及精準(zhǔn)識別功能，可作為消防作戰(zhàn)中的先遣兵，準(zhǔn)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(tǒng)，可在火場中保持長時間作業(yè)的能力，甚至可穿越火帶。

此外，這種機(jī)器人還具有“排爆”功能。它的機(jī)械臂靈活輕巧、自由度大、性能穩(wěn)定，整體適應(yīng)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(jìn)行探測、抓取、轉(zhuǎn)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(jìn)行實地勘察。

管道檢測機(jī)器人

地下管網(wǎng)猶如城市的“血管”和“神經(jīng)系統(tǒng)”，關(guān)乎電力、排水、通信等安全，甚至關(guān)系到社會民生的發(fā)展。但當(dāng)前我國城市管道系統(tǒng)尚無定期巡檢制度，而且工作環(huán)境惡劣、檢測難度大。

管道檢測機(jī)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(huán)境中連續(xù)工作。

據(jù)了解，參照軍用標(biāo)準(zhǔn)，管道檢測機(jī)器人能通過多傳感器融合技術(shù)準(zhǔn)確判斷管道泄漏點，檢測管道內(nèi)部是否存在破裂、變形、腐蝕、異物侵入、沉積、結(jié)垢和樹根障礙物等病害，在施工、維護(hù)保養(yǎng)、定期檢驗中發(fā)揮重要作用。

在技術(shù)上，這種機(jī)器人包含履帶式爬行器、控制系統(tǒng)以及電動收線車系統(tǒng)3部分。爬行器配備前置多維度旋轉(zhuǎn)云臺攝像頭、470線分辨率、10倍光學(xué)變焦及白光高功率鹵素?zé)粽彰鳎稍诠艿纼?nèi)直視和側(cè)視，靈活觀察，提供清晰的成像效果。同時，在高分辨率彩色監(jiān)視器上實時顯示管道內(nèi)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(zhǔn)確、專業(yè)的檢測報告，為后期管道修復(fù)工作提供可靠依據(jù)。

水下機(jī)器人

水下機(jī)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(yè)級，主要用于海洋救撈、海底施工作業(yè)等，功率相對較大。

水下機(jī)器人的厲害之處在于，它所處的水下環(huán)境要比水上環(huán)境更為復(fù)雜，所以其需要更加過硬的本領(lǐng)才能完成正常的工作。復(fù)雜的智能控制系統(tǒng)和監(jiān)測識別系統(tǒng)是水下機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，保證了水下機(jī)器人可以正常穩(wěn)定運動和看清周圍環(huán)境。

目前全球范圍內(nèi)功率最大的無人遙控潛水器（ROV）。這臺水下機(jī)器人主要用于對深海水下沉船沉物等進(jìn)行應(yīng)急救險、搜尋和打撈等作業(yè)，也能應(yīng)用到海洋深水工程輔助作業(yè)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(jī)器人的操作精度非常高，能達(dá)到幾毫米，可在水下?lián)炱鹨桓槨?/p>

農(nóng)林機(jī)器人

農(nóng)林機(jī)器人可以提高勞動生產(chǎn)率，解決勞動力的不足;改善農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境，防止農(nóng)藥、化肥等對人體的傷害;提高作業(yè)質(zhì)量等。

農(nóng)業(yè)機(jī)器人有如下的特點：

1、農(nóng)業(yè)機(jī)器人一般要求邊作業(yè)邊移動;

2、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的行走不是連接出發(fā)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(yè)，還須考慮左右搖擺的問題;

4、農(nóng)業(yè)機(jī)器人的使用者是農(nóng)民，不是具有機(jī)械電子知識的工程師，因此要求農(nóng)業(yè)機(jī)器人必須具有高可靠性和操作簡單的特點。

農(nóng)林嫁接機(jī)器人

嫁接機(jī)器人技術(shù)，是近年在國際上出現(xiàn)的一種集機(jī)械、自動控制與園藝技術(shù)于一體的高新技術(shù)，它可在極短的時間內(nèi)，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(nèi)液體的流失，從而又可大大提高嫁接成活率。因此，嫁接機(jī)器人技術(shù)被稱為嫁接育苗的一場革命。

林木球果采集機(jī)器人

球果采集機(jī)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(tài)保護(hù)、森林的更新以及森林的可持續(xù)發(fā)展等方面都有重要的意義。

林木球果采集機(jī)器人由機(jī)械手、行走機(jī)構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。

娛樂機(jī)器人--機(jī)器人“演奏家”

上海交通大學(xué)機(jī)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(fā)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(xùn)練”，音域圓潤而寬廣。

編輯：lyn