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(yè)機器人之外的、用于非制造業(yè)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(yè)機器人等。

特種機器人工作環(huán)境的多樣性和復雜性，它不可能像工業(yè)領域的機器人那樣總是具有良好結構化的或抑制的環(huán)境，其使用環(huán)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(fā)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(yī)療、海洋探測、太空、娛樂、醫(yī)療衛(wèi)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(yī)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(zhàn)場機器人、掃雷機器人、空中機器人、水下機器人，有些分支發(fā)展很快，如空中機器人，即無人機。

消防（滅火）機器人

當發(fā)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(huán)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(xù)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(zhàn)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(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(wěn)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(tǒng)”，關乎電力、排水、通信等安全，甚至關系到社會民生的發(fā)展。但當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(yǎng)、定期檢驗中發(fā)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(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(jiān)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(yè)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(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(tǒng)和監(jiān)測識別系統(tǒng)是水下機器人的關鍵技術，保證了水下機器人可以正常穩(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(yè)，也能應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，該機器人的操作精度非常高，能達到幾毫米，可在水下?lián)炱鹨桓槨?/p>

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(yè)的生產環(huán)境，防止農藥、化肥等對人體的傷害;提高作業(yè)質量等。

農業(yè)機器人有如下的特點：

1、農業(yè)機器人一般要求邊作業(yè)邊移動;

2、農業(yè)領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、農業(yè)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(yè)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(xiàn)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(tài)保護、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。

林木球果采集機器人由機械手、行走機構、液壓驅動系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)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(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“專門訓練”，音域圓潤而寬廣。

編輯：lyn