焊接机器人毕业设计说明书精品4篇

焊接技术及自动化毕业设计说明书

一.前言

weldox系列钢板是瑞典ssab钢铁公司开发生产的超高强度钢,集高强度与可焊性、长寿命于一身,在国内得到了较快的发展应用. 主要应用范围：压力钢管、采矿设备、矿用自卸车体和汽车起重机、帆船龙骨、大的拱梁、斗铲的顶边的框架和主要的高韧性部件等领域。产品改造后工作出色，重量的减轻减少了产品的总重量，从而减少了设备的维修费用和维修的时间，因此提高了生产率。焊接是影响低合金调质高强钢应用至关重要的因素,本课题就是针对于高强钢weldox900钢进行焊接工艺设计。

二.weldox900钢的性能及应用概述

1.weldox900钢的化学成分（见表1）

表1 材料的化学成分(质量分数)(％)

化学成分 c si mn p s cr0 ni mo cu ti n

质量分数 0.17 0.21 1.39 0.009 0.001 0.23 0.05 0.496 0.01 0.04 0.003

由于其合金元素总含量低于5%，weldox为低合金高强钢。

2.weldox900钢的力学性能

weldox900钢的抗拉强度≥1015mpa,屈服强度≥940mpa，断后伸长率≥13％。

3.weldox900钢的焊接性能

weldox900钢的合金含量低，碳当量低，从而可用任何普通的电弧焊方法，就可将其焊在普通结构钢板上。在焊接时，我们所要求的目标是在焊接接头处获得较好的强度和良好的韧性。根据国际焊接学会推荐的碳当量公式 ce(iiw)=c+mn/6+（cu+ni）/15+（cr+mo+v）/5(质量分数)(%)，我们可以知道，随着碳当量的增加,钢材的焊接性回变差,当ce值大于0.4%～0.6%时,冷裂纹的敏感性将增大,焊接时需采取预热施焊后保温缓冷，并进行消除应力热处理。考虑到产品的结构特点和生产实际情况，我们采用焊条电弧焊打底，药芯焊丝 co2焊盖面。与焊条电弧焊相比，药芯焊丝 co2焊具有电弧的热输入集中、焊接电 流密度大、焊接热变形小、生产效率高及焊缝成形好等明显优势。

4. weldox900钢的用途

weldox900钢产品改造后工作出色，重量的减轻减少了产品的总重量，从而减少了设备的维修费用和维修的时间。主要应用于矿山机械、桥梁、铁路、汽车起重机等重载领域，如压力钢管、采矿设备、矿用自卸车体和汽车起重机、帆船龙骨、大的拱梁、斗铲的顶边的框架和主要的高韧性部件等领域。

三.weldox900钢焊接试验及试验方法

1.碳当量法

根据国际焊学会(iiw)推荐的碳当量公式：

ce(iiw)=c+mn/6+（cu+ni）/15+（cr+mo+v）/5(质量分数)(%)

我们可以了解到weldox900的ce=0.554％，当碳当量大于0.45％时，则热影响区热影响区粹硬倾向性大，焊接时易产生冷裂纹。因此在焊接之前应采取预热措施，焊后保温缓冷，并进行消除应力热处理。

2.t形接头抗裂性试验

（1）试件及试验参数

参照gb/t4675，1-1984《斜y坡口焊接裂纹试验方法》自行设计了t形接头试件进行裂纹敏感性试验。15mm厚weldox900钢板抗冷裂试验件组合形状及尺寸，腹板两侧各75mm长，加工成k形60°破口，中间100mm长加工60°斜y形坡口。翼板与腹板间隙为2mm，用方形拘束快固定，焊接方法为mag焊，焊接工艺见表2，保护气体为80％ar+20co2，试验环境温度25℃，相对湿度为65％。

表2焊缝焊接工艺参数

焊接电流

i/a 电弧电压

u/v 焊丝伸出长度

l/mm 焊接速度

v/(mm•s)

260 28 20 5

（2）试验结果

试件经过48小时后进行裂纹的检验和解剖，采用着色探伤法进行表面裂纹检查。试验焊缝横面经研磨、化学试剂侵蚀、冲洗干燥后置于体式金相显微镜下放大10倍进行金相价差，在室温25℃裂纹率为10％及13％，在余下三种试验温度下，试件的表面裂纹率均为0，金相检查结果表明，室温条件下试验焊缝底部有疑似裂纹存在，未见进步一扩展倾向，预热50℃、75℃及100℃，试件没有冷裂纹产生。

四.weldox900钢焊接工艺

在产品的实际焊接过程中，由于产品的结构复杂，焊接方法多种多样。焊接接头存在较大的拘束度，局部应力集中，因此在焊接操作时必须制定严格的工艺规程。以焊接板厚5-7mm，不开坡口的weldox900钢，其工艺如下。

1.焊接方法

weldox900钢碳含量为0.17%，属于低碳调质钢，mag焊是最

合适的焊接方法，并且ar与co2的联合保护可防止合金元素烧损，有利于得到性能良好的焊接接头。

2.焊接材料

超高强度钢由于强度提高，钢材塑性、韧性相应下降。如果

仍采用等强原则，选用高组配的焊接接头，焊缝的韧性不容易保证，将可能导致由于焊缝金属韧性不足引起低应力脆性破坏。因此高强钢焊接应采用等韧性原则，选择焊缝韧性不低于基体金属的低组配焊接接头比较合理。采用低强的焊缝金属并不总是意味着焊接接头的强度一定低于母材。根据多年来的焊接接头力学性能试验经验，只要焊缝金属的强度不低于母材的87%，仍可保证接头与母材等强。

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毕业论文（设计说明书）撰写基本要求

一篇完整的毕业论文或设计说明书通常由题目(标题)、摘要、目次页(目录)、引言(前言)、正文、结论、参考文献、致谢、附录等几部分构成。

(一)毕业论文的结构

1.题目

题目即标题，它的主要作用是概括整个论文的中心内容。因此，题目要确切、简短、精炼、传神。

2.目录

反映论文的纲要。目录应列出通篇论文各组成部分的大小标题，分别层次，逐项标注页码，并包括注明参考文献、致谢、附录、图纸、索引等附属部分的页次，以便读者查找。

3.摘要

摘要是论文的高度概括，是全文的缩影，是长篇论文不可缺少的组成部分。要求用中、英文分别书写，一篇中文摘要不宜超过200～300字，外文摘要不宜超过250个实词。结尾要注明3～5个关键词。

4.前言

前言相当于论文的开头，是三段式论文的第一段(后二段是本论和结论)。前言与摘要写法不完全相同，摘要要写得高度概括、简略，前言可以稍加具体一些，文字以1000字左右为宜。前言一般应包括以下几个内容：

① 为什么要写这篇论文，要解决什么问题，主要观点是什么。

② 对本论文研究主题范围内已有的评述(包括与课题相关的历史的回顾，资料来源，性质及运用情况等)。

③ 说明本论文所要解决的问题，所采用的研究手段、方式、方法。明确研究工作的界限和规模。

④ 概括本课题研究所取得的成果及意义。

5.正文

论文的正文是作者对自己的研究工作详细的表述。应包括以下内容：

(1)理论分析部分

详细说明所用的分析方法和计算方法、实验方法等基本情况，指出所应用的分析方法、计算方法、实验方法等哪些是已有的，哪些是经过自己改进的，哪些是自己创造的，以便指导教师审查和纠正，这一部分所占篇幅不宜过多，应以简练、明了的文字概括表述。

(2)课题研究的方法与手段

分别以下面几种方法说明：

A.用实验方法研究课题，应具体说明实验用的装置、仪器、原材料的性能等是否标准，并应将所有装置、仪器、原材料做出检验和标定。对实验的过程和操作方法，力求叙述得简明扼要，对实验结果的记录、分析，对人所共知的或细节性的内容不必过分详述。

B.用理论推导的手段和方法达到研究目的的，这方面内容要精心组织，做到概念准确，判断推理符合客观事物的发展规律，要做到言之有序，言之有理，以论点为中枢，组织成完整而严谨的内容整体。

C.用调查研究的方法达到研究目的、对象、范围、时间、地点、调查的过程和方法等，这些内容与研究的最终结果有关系，但不是结果本身，所以一定要简述;但对调查所提的标本、数据、新的发现等应详细说明，这是结论产生的依据。

(3)结果与讨论

是全文的心脏，一般要占较多篇幅。在写作时，应对研究成果精心筛选，把那些必要而充分的数据、现象、样品、认识等写进去，作为分析的依据，应尽量避免事无巨细，把所得结果和盘托出。在对结果做定性和定量分析时，应说明数据的处理方法及误差分析，说明现象出现的条件及其可证性，交待清楚理论推导由来和发展，以便以此为根据，进行核实验证。对结果进行分析后所得到的结论和推论，也应说明其适用的条件和范围。恰当运用表和图作结果与分析，是科技论文通用的一种表达方式。

6.结论

结论包括对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，所得结果与已有结果的比较;联系实际结果，指导出它的学术意义或应用价值和在实际中推广应用的可能性;在本课题研究中尚存在的问题，对进一步开展研究的见解与建议。结论应集中反映作者的成果，表达作者对所研究课题的见解和主张，是全文的思想精髓，是全文的思想体现，一般写的概括，篇幅较短。撰写时应注意下列事项：

①结构要简单、明确，在措词上应严密，但又容易被人领会。结论应反映个人的研究工作，属于他人和前人已有的结论可少提。

②要实事求是地介绍自己的研究成果，切忌言过其实，在无充分把握时应留有余地。

7.致谢

对于毕业设计(论文)的指导教师对毕业设计(论文)提过有益的建议或给与过帮助的同学、同事与集体，都应在论文的结尾部分书面致谢，其言辞应恳切，实事求是。

8.参考文献

对那些重要的学术性强的、在论文中引用过的文献，一般都应列出来。

9.论文小结

主要内容是写本人对论文这个教学环节的认识，以及自己有哪些心得体会和见解。

10.附录

在论文之后附上不便放进正文的重要数据、表格、公式、图纸、程序的资料，供读者阅读论文时参考。

(二)毕业设计说明书的结构

解决某一工程具体问题的题目属毕业设计。毕业设计的内容包括完成设计说明书和图纸两部分。毕业设计说明书是对毕业设计进行解释与说明的书面材料，在写法上应注意与论文的区别是：

1. 前言由下面三部分组成：

设计的目的和意义，设计项目发展情况简介，设计原理及规模介绍。

2. 正文包括方案的论证和主要参数的计算两大部分。

(三)毕业论文写作中应注意的一些问题

1. 要求按书稿的规格撰写毕业论文。

① 撰写的字迹要工整，文字要规范，不可潦草马虎，滥用和误用简化字、异体字、或生造文字;中文的标点要准确，标点符号写在行内。

② 文稿要完整，要用学校统一印制的毕业论文稿纸书写。

③ 文章标题层次及同级标题序码，必须段落分明前后一致。

2. 论文中有关实验数据的表格、图、照片的表达一定要规范化。

① 图的纵横坐标比例的选择和原点的位置，即图的高度比和曲线所占图的位置与形状应该适合。

② 凡是通过实验判断是自变量，应画在横轴上，参变量应画在纵轴上，不具有误差的量纲在横轴上。

③ 图必须有简明的图题，纵横坐标必须标明标度即坐标轴所表达的物理量名称，符号和量纲单位。除方框图等外，图内尽可能不标注文字解释和说明。必要时，可在图内标注代号(如A、B……)，说明文字则作为脚注列在图题下。

④ 验结果已用图表示了一般不在列表。表中内容不必在正文中再作说明，尽量避免重复。

⑤ 每个表要有序号和表的名称。

⑥ 表头各项目一般要有名称、代号和量纲单位。表内数据的数字后不在附注单位，如果有要说明的细节，可用脚注列于表下，脚注序号用(1)、(2)……标于相关词的右上方。

3. 列举参考文献资料必须注意

① 所列举的参考文献应是正式出版物，包括期刊、书籍、论文集和会议文集。

② 在论文结束处，要罗列主要的参考文献，格式为：序号、作者姓名、书或文章名称、出版单位、出版时间、章节与页码等。

③ 应按论文参考或引证的文献资料的先后顺序，依次列出，不宜以文献的重要程度或名家的顺序排列。

④ 在论文中应用参考文献处，应注明文献的序号。

4. 论文的引文

论文的引文一般要摘要引自经典著作，科学的公理、定义。要注意内容的正确性，引文的内容要完整、准确，切忌断章取义、贴标签。

① 引用经典著作中的名句，要按作者姓名、书名(或篇名)、集名、卷数、版本(出版社名、出版年份)、页码的先后顺序说明。

② 引用报刊文章的名字应依次注明作者姓名、篇名、报刊名称、年月日或期数、页码。凡是排在同一页上接在一起的几个引文，如果引自同一本书，而页码不同，第一个引文按规定格式作注，以下可依次简写：“同上书，第页”。如果页码也一样，则写“同上”即可。

③ 引文注释分为页末注(脚注)，文末注(段落末或篇后)和文内注(夹注)三类。我校学生论文规定用文内注，用小号字体，穿插在引文后面。

(四)论文格式及装订应规范

毕业设计说明书、论文可用我校统一制作的专用纸打印。

1.中文摘要

① 居中打印“摘要”二字(三号黑体)，字间空一字符。

② “摘要”二字下空一行打印摘要内容(小四号宋体)。

③ 摘要内容后下空一行打印“关键词”三个字(小四号黑体)，其后为关键词(小四号宋体)，每一关键词之间用逗号隔开，最后一个关键词后不打标点符号。

2.英文摘要

① 居中打印“ABSTRACT”，再下空两行打印英文摘要内容。

② 摘要内容每段开头留四个空字符。

③ 摘要内容后下空一行打印“KEY WORDS”，其后为关键词用小写字母，每一关键词之间用逗号隔开，最后一个关键词后不打标点符号。

3.目录

目录二字为小二号黑体，居中打印;下空一行为章、节、小节及其开始页码(小四号宋体)。章、节、小节分别以第1章、1.1、1.1.1等数字依次标出。

4.前言

“前言”二字为三号黑体，居中打印;二字之间空一字符。

5.正文

页面设置为：自定义纸型，宽度19.5cm，高度27cm;页边距上为3.3cm，下为2cm，左为2.5cm，右为1.8cm。

主体部分层次格式：

1 X X X――章级层次

三号黑体居中排，段前段后各0.5行;

1.1 X X X――节级层次

四号黑体左起排，段前段后各0.5行;

1.1.1 ――小节级层次

四号楷体左起排，段前0.5行;

1.1.1.1 或1.――条款层次

小四号宋体左起;

(1) (小四号宋体，接排)

毕业论文、设计说明书正文用小四号宋体，行间距设置为22磅固定值，标准字距。

6.图

图题采用中文，中文字体为五号宋体。引用图应在图题右上角标出文献来源。图号以章为单位顺序编号。

7.表格

表格按章顺序编号，表内必须按规定的符号标注单位。

8.公式

公式书写应在文中另起一行，居中排列。公式序号按章顺序排列。

9.参考文献

参考文献按论文中参考文献出现的先后顺序用阿拉伯数字连续编号;参考文献中每条项目应齐全。

(五)其他

1. 毕业设计绘图要求

工程设计类绘图量不少于折合图幅为0#号图纸3张，工程技术研究类绘图量不少于折合图幅为0#号图纸1张;所绘图纸必须反映出论文的内容。绘图方式自行选择，图纸绘制要符合国家标准。图纸经审核后审核人要签字。

2. 外语文献译文要求

外语文献译文字数5000汉字，要求译文与原文相符并与论文内容有关。

3. 毕业论文装订次序及要求

装订后规格为190mm×265mm。

装订顺序为：封皮、任务书、指导教师评阅意见书、评阅教师评阅意见书、答辩成绩及综合成绩表、中(英)文摘要及关键词、目录、正文、参考文献、附图和附表。

设计图件及附图折叠成A4纸大小(露出图签)，与论文、开题报告一并装入专用资料袋。

煤矿救灾机器人毕业设计开题报告

1、立论依据(包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析)

1、项目的研究意义

在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。 在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为0。 在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。 因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下“搜索和营救” ( sar)幸存者，是机器人学中的1个新兴而富有挑战性的领域。

我国煤矿大多数为矿工开采，不安全因素很多，瓦斯煤尘和火灾等灾害事故频繁发生，灾害事故危害严重，伤害人员多，中断生产时间长，损毁井巷工程或生产设备。 然而，煤矿事故发生的原因极为复杂，是偶然性和必然性的结合，各类灾害事故存在突发性、灾难性、破坏性和继发性特点] 。 因此，研究煤矿救灾新装备是1项紧迫任务。目前，救灾方式只是根据事故的类型确定救灾的方案，1般救护人员无法进入危险区域，只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。 这种方式危险性大，伤亡人数多，救灾周期长，往往效率低。 随着科技的发展，机器人将被应用到煤矿救灾领域。 救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降低事故危害性，对提高救灾效率具有重大意义，具体表现为:

(1)机器人具有灵活性好、机动性强的特点，有较好的爬坡和越障能力，能适应现场各种各样的地理环境。 比如，蛇形救灾机器人能适应任何的复杂环境，在井下能自由运动。

(2)机器人的探测技术发展迅速，能迅速找到井下遇险矿工的位置。 机器人利用传感器通过探测井下遇险矿工的呻吟声、体温的变化及心脏跳动的频率的信息能找到他们的位置。 其次，机器人的视频探测器(ccd摄像头)具有信息直观、能实现计算机辅助控制等特点，可以将现场环境的图像返回到救灾中心，为进1步控制机器人的运动方向，制定下1步救灾的方案提供决策依据。 最后，机器人还能进入井下区域，监测事故现场(如温度、瓦斯以及有害气体的浓度)的变化，防止事故的2次发生。

(3)机器人具有为井下遇险矿工投放小包食品、药物和通讯装置等辅助功能，能有效地减少遇险矿工的伤亡人数。

世界上许多国家都在研制军用机器人、扫雷机器人、排爆机器人和消防机器人等危险作业机器人。救灾机器人是机器人的1个新兴发展领域，属于危险作业机器人的1个分支，具有危险作业机器人的特点。

2、国内外的研究现状

国外的研究现状

在国外，救灾机器人发展迅速，技术日益成熟，并进入实用化阶段，日本、美国、英国等已开始装备使用。在灾难现场中，救灾机器人应能迅速找到幸存者的位置。 日本大阪大学研制出蛇形机器人，能在高低不平的模拟废墟上前进，其顶端带有1部小型监视器，身体部位安装传感器，可以在地震后的废墟里寻找幸存者。 美国irobot公司研制了packbot系列机器人，能适应崎岖不平的地形环境和爬楼梯，主要执行侦察任务、寻找幸存者、勘探化学品泄漏等任务。 inuktun公司研制了机器人microvgtv ，机身可变位，采用电缆控制，含有直视的彩色摄像头，并带有微型话筒和扬声器，可用于与压在废墟中的幸存者通话，适用于在小的孔洞和空间中执行任务。 除了前面的中小型救灾机器人，微型救灾机器人也正在研究中，美国加州大学伯克利分校研制出世界第1个苍蝇机器人，通过装在它脑袋上的微型传感器与微型摄像机，可以到倒塌的建筑物废墟底下或其他灾难场所寻找幸存者。

国内的研究现状

在国内，救灾机器人的研究刚刚起步，但进展很快。 中科院沈阳自动化所在XX年研制了1种蛇形机器人，由16个单自由度关节模块和蛇头、蛇尾组成，在监控系统的无线控制下可实现蜿蜒前进、后退、侧移、翻滚等多种动作，并能通过安装在蛇头上的微型摄像头将现场图像传回监控系统。 国防科技大学在XX年也研制了1种蛇形机器人。中国矿业大学在“211工程”的支持下，已开始研制煤矿救灾机器人。

2、设计产品的用途和应用领域

根据灾难发生的时间，灾难救援可以分为灾前救援、灾时救援与灾后救援3个阶段。灾前救援指的是对己经预先知道的，即将要发生的灾难采取防范与梢除灾难、人员琉散和物资转移的工作;灾时救级是针对火灾、水灾、毒气、放射性物质等有1定发生时间的灾难过程，采取的扑救和补救工作;灾后救援指的是地震、爆炸等突发性和短时性灾难，事后的搜寻和营救工作。3个阶段在灾难发生时通常没有明确的界限，但是各个阶段救援工作都面临着两个问题:环境的复杂性和环境的危险性。以城市环境为例，人口城市化和城市人口密集现象加剧，高层建筑、地下工程、大型商贸场所、文化娱乐场所迅猛发展，城市建筑物不断增加，使得城市建筑环境中的搜救作业10分复杂。在1些危险性大的灾难中，如随时会引发爆炸的火灾现场，有易燃、易爆或剧毒气体存在的现场，地震后存在易2次倒塌建筑物的现场，施救人员无法深入进行侦察或施救，人们急于探知灾难现场的内部险情，但又不敢或无法接近或进入灾难现场。此时，救援机器人的参与可以有效地提高救援的效率和减少施救人员的伤亡，它们不但能够帮助工作人员执行救援工作，而且能够代替工作人员执行搜救任务，在灾难救援中起着越来越重要的作用。

3、设计方案

1、设计目标、研究内容和拟解决的关键问题

设计目标：本移动平台主要用于煤矿火区的现场探察工作，机械结构是该平台的基础和重要组成部分。

研究内容：在设计救灾机器人时，应从系统总体要求出发，考虑救灾机器人的环境适应性，协调各分系统的技术关联，开展顶层设计，研究综合集成关键技术。

拟解决的关键问题：救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降低事故的危害性。

2、设计方案

移动机构作为救灾机器人的移动载体，必须具备以下特点:1定的移动速度和低能耗;良好的姿态稳定性和高运动精度;能够适应各种各样的地理环境，有1定的爬坡和越障能力。 现有的救灾机器人移动机构主要有:无肢运动(以蛇形机器人为主) 、轮式、腿式、轮腿式和履带式等。 蛇形机器人具有运动稳定性好、适应地形能力强和高的牵引力等特点，但多自由度的控制困难，运动速度低;轮式机器人具有结构简单、重量轻、轮式滚动摩擦阻力小和机械效率高等特点，但越过壕沟、台阶的能力差;腿式机器人具有适应地形能力强的特点，能越过大的壕沟和台阶，其缺点是速度慢;轮腿式机器人融合腿式机构的地形适应能力和轮式机构的高速高效性能，其缺点是结构相对复杂;履带式机器人地形适应能力强，动载荷小，设计紧凑，其缺点是重量大，能耗大。根据本题目的设计要求及技术特点，本次设计拟选择履带式移动机构。

图1 张力分布图

3、题目的可行性分析

履带式机器人地形适应能力强，动载荷小，设计紧凑，其缺点是重量大，能耗大。本次设计拟选择履带式移动机构。原因有:

1。 相对于轮式移动机构

1)支承面积大，接地比压小

2)越野机动性能好，爬坡、越障、跨沟能力强

3)履带的牵引附着性能好，不易打滑，有利于发挥较大的牵引力

2.相对于步行式行走机构:

1)技术成熟

2)控制简单

参考文献 ( references)

[l]李元宗。机器人学讲义，太原工业大学。

[2]蹼良贵，纪各刚。机械设计。高等教育出版社。1996

[3]余达太，马香峰。工业机器人应用。冶金工业出版社。

[4]秦曾煌，电子技术。高等教育出版社。1996

[5]刘鸿文，材料力学。高等教育出版社。

[6]蔡白兴。机器人学。清华大学出版社。

[7]蔡白兴，张钟俊。机器人技术的发展机器人。1987， 3: 58-62

[8]徐元吕，工业机器人。中国轻工业出版社。1999

[9]吴1玉，姜复光。机器人工程导论。哈尔滨工业大学出版社。1999

[10]周伯英，工业机器人设计。北京机械土业出版社。

煤矿救灾机器人毕业设计开题报告范文

1、立论依据(包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析)

1、项目的研究意义

在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。 在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为0。 在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。 因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下搜索和营救 ( sar)幸存者，是机器人学中的1个新兴而富有挑战性的领域。

我国煤矿大多数为矿工开采，不安全因素很多，瓦斯煤尘和火灾等灾害事故频繁发生，灾害事故危害严重，伤害人员多，中断生产时间长，损毁井巷工程或生产设备。 然而，煤矿事故发生的原因极为复杂，是偶然性和必然性的结合，各类灾害事故存在突发性、灾难性、破坏性和继发性特点] 。 因此，研究煤矿救灾新装备是1项紧迫任务。目前，救灾方式只是根据事故的类型确定救灾的方案，1般救护人员无法进入危险区域，只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。 这种方式危险性大，伤亡人数多，救灾周期长，往往效率低。 随着科技的发展，机器人将被应用到煤矿救灾领域。 救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降低事故危害性，对提高救灾效率具有重大意义，具体表现为:

(1)机器人具有灵活性好、机动性强的特点，有较好的爬坡和越障能力，能适应现场各种各样的地理环境。 比如，蛇形救灾机器人能适应任何的复杂环境，在井下能自由运动。

(2)机器人的探测技术发展迅速，能迅速找到井下遇险矿工的位置。 机器人利用传感器通过探测井下遇险矿工的呻吟声、体温的变化及心脏跳动的频率的信息能找到他们的位置。 其次，机器人的视频探测器(ccd摄像头)具有信息直观、能实现计算机辅助控制等特点，可以将现场环境的图像返回到救灾中心，为进1步控制机器人的运动方向，制定下1步救灾的方案提供决策依据。 最后，机器人还能进入井下区域，监测事故现场(如温度、瓦斯以及有害气体的浓度)的变化，防止事故的2次发生。

(3)机器人具有为井下遇险矿工投放小包食品、药物和通讯装置等辅助功能，能有效地减少遇险矿工的伤亡人数。

世界上许多国家都在研制军用机器人、扫雷机器人、排爆机器人和消防机器人等危险作业机器人。救灾机器人是机器人的1个新兴发展领域，属于危险作业机器人的1个分支，具有危险作业机器人的特点。

2、国内外的研究现状

国外的研究现状

在国外，救灾机器人发展迅速，技术日益成熟，并进入实用化阶段，日本、美国、英国等已开始装备使用。在灾难现场中，救灾机器人应能迅速找到幸存者的位置。 日本大阪大学研制出蛇形机器人，能在高低不平的模拟废墟上前进，其顶端带有1部小型监视器，身体部位安装传感器，可以在地震后的废墟里寻找幸存者。 美国irobot公司研制了packbot系列机器人，能适应崎岖不平的地形环境和爬楼梯，主要执行侦察任务、寻找幸存者、勘探化学品泄漏等任务。 inuktun公司研制了机器人microvgtv ，机身可变位，采用电缆控制，含有直视的彩色摄像头，并带有微型话筒和扬声器，可用于与压在废墟中的幸存者通话，适用于在小的孔洞和空间中执行任务。 除了前面的中小型救灾机器人，微型救灾机器人也正在研究中，美国加州大学伯克利分校研制出世界第1个苍蝇机器人，通过装在它脑袋上的微型传感器与微型摄像机，可以到倒塌的建筑物废墟底下或其他灾难场所寻找幸存者。

国内的研究现状

在国内，救灾机器人的研究刚刚起步，但进展很快。 中科院沈阳自动化所在XX年研制了1种蛇形机器人，由16个单自由度关节模块和蛇头、蛇尾组成，在监控系统的无线控制下可实现蜿蜒前进、后退、侧移、翻滚等多种动作，并能通过安装在蛇头上的微型摄像头将现场图像传回监控系统。 国防科技大学在XX年也研制了1种蛇形机器人。中国矿业大学在211工程的支持下，已开始研制煤矿救灾机器人。

2、设计产品的用途和应用领域

根据灾难发生的时间，灾难救援可以分为灾前救援、灾时救援与灾后救援3个阶段。灾前救援指的是对己经预先知道的，即将要发生的灾难采取防范与梢除灾难、人员琉散和物资转移的工作;灾时救级是针对火灾、水灾、毒气、放射性物质等有1定发生时间的灾难过程，采取的扑救和补救工作;灾后救援指的是地震、爆炸等突发性和短时性灾难，事后的搜寻和营救工作。3个阶段在灾难发生时通常没有明确的界限，但是各个阶段救援工作都面临着两个问题:环境的复杂性和环境的危险性。以城市环境为例，人口城市化和城市人口密集现象加剧，高层建筑、地下工程、大型商贸场所、文化娱乐场所迅猛发展，城市建筑物不断增加，使得城市建筑环境中的搜救作业10分复杂。在1些危险性大的灾难中，如随时会引发爆炸的火灾现场，有易燃、易爆或剧毒气体存在的现场，地震后存在易2次倒塌建筑物的现场，施救人员无法深入进行侦察或施救，人们急于探知灾难现场的内部险情，但又不敢或无法接近或进入灾难现场。此时，救援机器人的参与可以有效地提高救援的效率和减少施救人员的伤亡，它们不但能够帮助工作人员执行救援工作，而且能够代替工作人员执行搜救任务，在灾难救援中起着越来越重要的作用。

3、设计方案

设计目标、研究内容和拟解决的关键问题

设计目标：本移动平台主要用于煤矿火区的现场探察工作，机械结构是该平台的基础和重要组成部分。

研究内容：在设计救灾机器人时，应从系统总体要求出发，考虑救灾机器人的环境适应性，协调各分系统的技术关联，开展顶层设计，研究综合集成关键技术。

拟解决的关键问题：救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降低事故的危害性。