坍塌现场高压水射流破拆机器人系统研究.pdf

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1、第6期机械设计与制造2013年6月MachineryDesign&Manufacture坍塌现场高压水射流破拆机器人系统研究祁宇明，邓三鹏，王仲民，张兴会(天津职业技术师范大学机械工程学院，天津300222)摘要：自然灾害或安全事故造成的坍塌现场救援通常亟需混凝土破碎，传统切割工具易造成二次危害。高压水射流破拆机器人系统结合超高压水射流点割技术；自主设计履带式机器人越障涉险等机械结构；分析破拆机械臂运动机理与切割精度自适应调整策略；研究信息融合技术与基于GPS的设备定位追踪管理技术，以实现救生通道的快

2、速开辟与障碍物的定点水切割，避免或减少人员伤亡。关键词：坍塌现场；高压水射流；破拆机器人系统；混凝土破碎；定点切割；信息融合技术中图分类号：THI6文献标识码：A文章编号：lO01—3997(2013)06—0209—03ResearchonHigh-PressureWaterJetRescueRobotforCollapseSiteQTYu—ming，DENGSan—peng，WANGZhong-min，ZHANGXing-hui(SchoolofMechanicalEngineering，Tian

3、jinUniversityofTechnologyandEducation，Tianjin300222，China)Abstract：Theconcretecrushingisusuallyrequirementofrescuesireinthecollapseaccident，coM~ebyNaturaldisastersorsecurityincidents．Theconventionalcuttingtoolscouldeasilyleadtosecondarydisaster．Combined

4、withhigh-pressurewaterjetpointcuttingtechnologyinthecomplexdisastersiteenvironment,therescuerobotisdesigned．Thetrackedrobotobstaclenegotiationmechanicalstructureisindigenol2sdesigned．TherescuerobotalTnmovementmechanismandcuttingprecisionadaptiveadjustme

5、ntstrategyisanalyzed．ThenformationfusiontechnologyandGPS-basedequipmentrescuerobotsystemslocationtrackingmanagementtechnologyisresearched．ItCanefectivelyimprovereSCueefficiency,quicklyopeneduprescuechannelandavoidorreducecasualties．KeyWords：TheCollapseS

6、ite；High-PressureWaterJet；RescueRobotSystem；ConcreteCrushing；Fixed-PointCut；TheInformationFusionTechnologyl坍塌现场破拆救援现状塌，造成二次危害I21。对于易燃易爆的灾害环境，传统破拆工具易产生火花，可能造成更大的危害，而高压水射流具有高能、冷态、近年来，事故和灾害在全球范围内频发，人类社会所面临的点割等技术特点，不会产生火花，利用超高压水射流技术进行破事故和灾害种类越来越复杂，坍塌现场救援的难度

7、也越来越大。拆作业，可实现环保无污染、不产生有毒气体及粉尘，特别适宜于目前，虽然已研制出各种救援机器人，但其功能主要集中在坍塌易燃易爆灾害环境下的破拆救援工作。因此，有针对性地研究基现场探测与搜救方面，此类搜救机器人一般体积较小，只能代替于超高压水射流技术的大型破拆机器人装备及其配套设施以应救援人员进入废墟狭小的空间或危险的环境中，执行坍塌现场的对多种灾害环境、有效提高救援效率，实现救生通道的快速开辟，侦查与人员搜救任务，其本身并不具备对灾后危险建筑物或废墟避免或减少人员伤亡，变得十分迫切[31。的破

8、拆能力，而对于高层或超高层建筑的突发灾害，易燃易爆环在国内外近20年救援机器人研究的发展中，已成功应用于境的应急救援更是无能为力【l1。坍塌现场的探测和救援。经大量资料查阅表明：随着现代社会高由于坍塌现场环境下进行破拆救援工作的特殊性，机器人层建筑物的日益增多，目前尚未发现能实施高层破拆和救援作业的工作对象中可能有幸存者的存在，而传统的工程破拆机械研究的大型破拆机器人装备。具有自主知识产权的大型破拆机械人装主要集中在高效方面，液压冲击器无法实现冲击频率和