阿克苏地区公安局治安支队治安管理大队 新疆阿克苏 843000
摘要：随着社会不稳定因素的出现，地面排爆机器人可代替排爆人员进行处置或销毁爆炸物品。面对日趋复杂的社会环境，排爆机器人的功能、结构也日趋完善。从行走装置，作业装置到其它装置，不断完善其结构设计，使其各项指标和适应能力满足使用需求，确保完成地面排爆排险作业。
关键词：地面排爆 机器人 结构设计 行走装置
引言：近年来，由于政治、宗教等关系的复杂性，恐怖主义活动频繁，已成为地区不稳定的主要因素之一。排爆机器人可代替排爆人员到复杂、危险环境中处置或销毁爆炸可疑物，避免不必要的人员伤亡。随着现代炸药技术的发展，对爆炸物处理的机器要求越来越高，并且向小型化、轻型化、多功能的方向发展。因此，对地面排爆机器人的应用研究具有重要实际意义。
1 排爆机器人
（1）排爆机器人主要由远程控制端，它主要包括，图形显示，信息显示，运动参数设定，远程能源传输网络平台几个部分，见图1。还有一大部分是微电脑智能控制系统，它主要由移动平台，机械手臂，武器平台，传感器系统等组成。排爆机器人需要达到的技术指标是：移动平台的自重不能超过50kg移动平台的载重不小于30kg。，爬坡能力不小于30°，续航时间至少要在三小时等。除此之外还需要原地回转的运动特性。在保证所有这些功能的前提下，还要尽量使减小结构尺寸。武器平台搭载武器架体，俯仰角度也有极高的要求，平台主体水平方向左右偏转大约在180度。控制方式采用完全自主控制，半自主控制和远程控制。供电方式采用的是高性能锂离子电池。根据最大需求电压和电流的设置，还要采取过载保护装置。
图1 排爆机器人
（2）机器人移动平台面对的作业环境是极其复杂的。这个环境包括自然环境和人工环境。这种组合型的结构机器人形成运动简化程序，有通过各类复杂环境的运动，例如：在满足各种技术要求的前提下，排爆机器人要尽量减少体积和质量，使自身的结构更加简单，方便操作。则是兼有变形和变位的特种履带，作为机器人的主要运动形式。还用于机械手臂，形同的法兰盘与移动平台上的回转平台连接，这样就实现了，回转180度。俯仰运动，采用电动推杆，带动平台，小范围精确俯仰，在结构保证实现最简单情况下，实现了平台的稳定性。
（3）排爆机器人的机械手，系统由机体运输代理、供电和控制装置组成。结构是它的执行系统。例如：机械手进行操作，抓持工件进行各种运动的部件，包括他的手臂以及伸缩部分，上下升降部分等都是主要的结构。机械手是排爆机器人最主要的装置。所有的指令都由机械手操作完成。对他的设计要求很高，首先要保证重量轻，结构简单。而且要兼顾强度，还要灵活。在设计的时候，设计者主要根据排爆机器人，要实现的主要功能，以及自由活动的程度，综合两方面因素，选择最佳的结构设计。首先就要确定大臂和小臂的长度，要形成正常的比例，如果两者的长度不相同，在控制系统中就要采用按比例放大或者缩小的方法。这样才能使两者的运动速度和加速度的差异减小。避免操作失误，导致事故的发生。排爆机器人发展到现在，多关节驱动的机械手已经比较成熟。在设计手抓时，主要应该考虑的是手抓的多样性，快速性，而且根据可疑物品的结构特征和具体形状，可以把机械手设计成各种不同的手型。为了实现机械手，简单灵活的特性。它的负载能力不能过大。应该在5到20kg左右。
2 排爆机器人的应用
（1）排爆机器人主要应用于排除爆炸物、消防解救、人质、搬运、射击、摧毁、爬楼梯等功能。完成这些任务时，都必须使用小型排爆机器人。排爆机器人一般装有很多台相机，能够自主的对爆炸物进行观察。还有自由度很高，灵敏度很强的机械手，他们一般有多个转动伸缩关节组成。利用有针对性的手爪夹钳，可将爆炸物的引信雷管拧下，并且运走爆炸物。
（2）排爆机器人是机器人中的很特殊的一种，他是为特殊的任务，特殊的工作场合而设计的。排爆机器人能在极度危险，对人体有害，人工很难操作的情况下发挥作用。恐怖活动让人防不胜防，很多国家的人民经常受到爆炸物的威胁，一些犯罪分子反党反社会，他们铤而走险，有一些具一定专业技能的犯罪分子能够自制炸药，设计定时爆炸的装置，远程遥控的装置。排爆机器人，在这种情况下具有相当重要的作用。
（3）在工作装置中所设计的臂杆六自由度的运动范围，具有联动功能设计完成的，可以各自保持不同的位置、姿态、方向、角度。他们可以为了到达同一个具体地点，连续协调的按照所设计的程序，配合动作。在联动时，机械手臂的各个关节可以像人的手臂一样向爆炸物运动。当工作装置处于地面水平状态的时候，可以使机器人的机械臂，深入到汽车底部或者其他物体的底部，进行摄相侦察，或者抓取可疑的物品。机器人的大臂向上，中臂接近水平，小臂垂直于地面的时候。机器人可以从桶状容器中抓起爆炸物，或者将爆炸物抓取后放入防爆罐和车载防爆球罐中。当大臂中臂小臂都向下的时候，防爆机器人可以在沟中坑中进行排爆工作。
（4）墙壁上的洞中，或者地面的坑中，汽车的后备箱，汽车底盘下等一些特别狭窄的活动范围，特别小的空间当中，如果发现了可疑的爆炸物品。一控制机械手在小范围内做各种活动不会产生限制，这时可以使用机械手，他不需要上下左右的摆动，就可以直线伸缩来完成这种特定环境当中的抓取工作。可以直接让臂杆对准孔的位置，机械手就可以伸缩进洞中，将物品抓出来。
（5）机器人中的武器装备在极短的时间内射向爆炸物，这时爆炸物的外包装以及内部组件就会受到破坏，失去了爆炸的可能性。这样既保证了排爆人员的人身安全，机器人自身也保证了安全，还能排偶排除爆炸物。排爆机器人，安装了摄像头，视频监控系统，能够全方位的、立体摄像。并且通过无线或有线，将观察到的画面传输到操作系统的显示屏上。显示屏上画面切换技术可以单幅画面显示也可以四幅画面同时显示，现在在排爆机器人上，还采用了录像设备，能够将整个排爆过程录制下来。并且保存下来。可以供专业技术人员进行案例分析，教学存档总结经验。
3 结束语
排爆机器人每一次的工作环境不同，对其工作要求也不同。因此，未来排爆机器人的发展方向应聚焦于以下几个方面：（1）通用化、模块化；（2）多传感器融合的高度智能化；（3）人机交互及多机器人自主协同作业。
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论文作者:罗强,赵雷
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/17
标签：机器人论文; 爆炸物论文; 机械手论文; 装置论文; 地面论文; 平台论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第16期论文;