单兵履带机器人（伟大的人道主义）
单兵履带机器人（伟大的人道主义）但是再专业的排雷人员也会有失手的时候，为此我们需要一款具备人道主义精神的排雷工具。很显然，我们需要立刻在受影响国家清理土地和排雷的方法和机械装置，地雷的探测和排雷通常由人类操作员或专门的排雷部队进行。根据联合国排雷行动处估计，在100多个国家仍有大约70亿枚地雷埋藏，根据联合国地雷行动处的报告，在2016年至2021年期间，杀伤人员地雷和战争遗留爆炸物在哥伦比亚就造成至少689人受伤。其中380名幸存者部分或全部听力损失，140人永久性视力丧失，139人截肢，至少86人死于杀伤人员地雷或战争遗留爆炸物事件。在一些地区，今年一年就报告了239名平民因为简易爆炸装置而受害，其中有72人死亡，167人受伤。
文|芝士派讲解员
编辑|芝士派讲解员
受战争影响地区清除爆炸性地雷，已成为众多国家的头等大事，因为它们可能造成无辜平民的严重伤害甚至死亡，影响公民的日常，日常活动，阻碍经济和社会发展。
从而导致国家或受影响地区的孤立，甚至可能会影响这些国家的人民，让他们离开自己的故乡。
根据联合国排雷行动处估计，在100多个国家仍有大约70亿枚地雷埋藏，根据联合国地雷行动处的报告，在2016年至2021年期间，杀伤人员地雷和战争遗留爆炸物在哥伦比亚就造成至少689人受伤。
其中380名幸存者部分或全部听力损失，140人永久性视力丧失，139人截肢，至少86人死于杀伤人员地雷或战争遗留爆炸物事件。
在一些地区，今年一年就报告了239名平民因为简易爆炸装置而受害，其中有72人死亡，167人受伤。
很显然，我们需要立刻在受影响国家清理土地和排雷的方法和机械装置，地雷的探测和排雷通常由人类操作员或专门的排雷部队进行。
但是再专业的排雷人员也会有失手的时候，为此我们需要一款具备人道主义精神的排雷工具。
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●○排雷履带机器人○●
在过去几十年中，我们为此目的开发了车辆和机器人系统，为了使EOD部队能够实现其目标，他们具有某些基本的作战能力，大多数时候需要使用机器人技术产品。
这意味着将它们分类为一类并识别该弹药，即弹药的类型、类型和状况、使用目的， 它如何达到目标，操作机制和启动方法。
这一步骤可由爆炸物处理专业人员或非爆炸物处理人员清除常规爆炸性弹药区域，消除这些弹药造成的任何威胁，方法是根据爆炸物处理人员测试和应用的某些具体程序消除和销毁这些弹药。
拆除和销毁简易爆炸装置，这种能力在军事冲突地区最常通过定位、识别、确保安全和销毁来获得。
中和和销毁化学、生物、放射性和核弹药，这种能力需要在化学制剂及其处置方法方面进行全面培训，而不会造成损害。
机器人结构的设计分别考虑了这种排雷机器人必须满足的标准，以消除先前机器人中发现的一些缺点。
对相关的动态模型进行开发、数值分析和验证，一种基于拉格朗日形式主义和机械设计方程的新方法已被用于机器人驱动电机的微积分和选择。
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●○曾经的工作○●
在过去的几十年中，为探测和排雷过程提出并开发了几种机器人结构和车辆，例如有人提出的tEODor平台，该平台将用作人道主义排雷和搜索救援的环境监测机器人。
还有一些用于排雷的无人驾驶车辆，它还介绍了末端执行器的概念设计以及规划策略和指挥软件。
描述了两辆具有相似机制但用途不同的越野车：Gryphon-I已被改装成一种全自动车辆，在顶层安装了机械手系统，并由简化的侧护罩覆盖。
Gryphon-II具有原始形状，配备车把和飞行员座椅，由人类飞行员驾驶，但也由无线电控制。
已经对带有Field Arm的Gryphon-I平台进行了实验，以评估其移动性，功耗和动态特性，野战臂也在现场条件下进行了测试，其末端执行器上装有金属探测器。
还有人发明了了SR Husky，这是一个在欧盟FP7提拉米苏项目框架内开发的全地形排雷平台。
这个机器人系统的实现、功能和模块化集成，特别关注其转向底座、硬件和传感器、机器人运动学和约束、能源消耗、用于地雷覆盖的扫臂、软件和测试工具。
此外，它还提供了有关其当前功能的详细信息，例如户外定位、导航、环境感知和地雷探测。
曾经还有一个一个受标准农用车辆启发的地雷机器人RAMS，它的结构的排雷末端执行器是改良的马铃薯挖掘机，保证了无人扫雷的安全。
改良的马铃薯挖掘机用作土壤挖掘机工具，用于在振动筛机上轻柔地提升未爆炸的地雷和土壤分离。
为了排雷，曾经还出现过一个自动步行机器人，它有六条腿，带有一个配备金属探测器和一组红外传感器的扫描机械手。
SILO6机器人的主要目标是作为一个移动平台，将机载传感器携带到地雷出没的地区执行排雷任务。
此外不同的机器人和扫描系统以纸张形式呈现，可用于扫描和人道主义排雷。
前面介绍的机器人是带有履带或轮子平台的机械结构，其上安装了地雷探测系统或平行四边形机器人手臂，其中以探雷器作为末端执行器或仅安装了排雷系统。
用于探测地雷的其他机器人系统是“行走或绑腿”型和电缆悬挂机器人系统，如果机器人系统是远程控制的，那么它们被称为“无人驾驶地面车辆”（UGV），并且具有在不危及任务飞行员的情况下执行危险任务的优势。
还有一类平台源自农用车辆，如拖拉机和挖掘机类型，这些类型的排雷平台通过在车辆前部安装一些排雷系统，适应人道主义排雷任务。
这些机器人的主要缺点是它们中的大多数使用化石燃料，并且隐含地，运行时间有限，能耗高，它们被开发为使用特定的机械结构进行未爆炸地雷的探测或排雷操作，其中大多数具有复杂的机械结构和大尺寸，一些机器人系统不稳定，不能在任何地形上使用。
如今人道主义排雷行动的履带式机器人，被列入履带式机器人类别，这些机器人能够在健康和生命高风险地区取代人为因素，通过避免意外激发地雷。
来避免在发生军事冲突的国家探测和排雷杀伤人员和反装甲雷区， 目的是根据联合国组织（UNO）的标准重新融入社会和经济生活。
与之前展示的机器人相比，获得专利的履带式机器人带来了技术改进，例如通过同一机器人平台执行特定于人道主义排雷的多项操作（地雷探测、排雷、排除爆炸地雷、清理土地）。
大幅度的减少了维护时间以及在发生故障时更换机械部件的时间，这是通过模块化确保的， 和机器人的紧凑结构（每个模块都有独立的电气驱动）。
机器人可以执行的各种任务是由其模块化、紧凑的结构提供的，因为末端执行器可以用另一种类型的末端执行器代替，并且可以添加其他旋转或平移模块。
从这个角度来看，拟议的履带式机器人可以被认为是预算友好的。
此外使用由太阳能电池板供电的电动机保护环境，通过机器人的遥控器确保军事操作员的生命保护，使用特定于军事应用的材料确保机器人机械部件的保护。
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●○串轨式排雷机器人机械结构设计○●
履带式底座，这种类型的移动机器人更适合崎岖的地形，保证了机器人在军事行动中的稳定性，机器人系统是具有 5 个自由度（3 个平移和 2 个旋转模量）的 TRTTR 串行模块化机器人。
该机器人配备了末端执行器来执行排雷任务，分别清除土地上的爆炸地雷，安装在履带底座底部的带有平移系统的未爆炸地雷探测装置。
该机器人的设计分别考虑了这种排雷机器人必须满足的标准，以消除先前机器人中发现的一些缺点。
就比如机器人必须自主执行现场清理过程所需的全部活动：勘测、现场扫描、标记雷区中的走廊以及在不同的天气条件和地表下摧毁地雷。
该机器人应以低预算建造，缩小整体尺寸，提高扫描能力，在稍微崎岖的地形中排雷速度至少为1.5米/秒。
以便可用于人道主义排雷;机器人必须在执行排雷任务的整个过程中标记雷场中的走廊，它还必须具有坚固的结构，以确保良好的抗爆炸性，并且易于维修或更换故障部件。
为了保护串行机器人的水平和垂直臂结构的暴露机械部件，设置有柔性不易燃盖，机器人应使用节能光伏电池基于太阳能运行，以确保在机器人的正常参数下不间断运行，无论是白天还是晚上。
分别选择能耗最低、质量和尺寸更小的驱动电机，为了人类操作员或爆炸物处理安全，必须远程（无线）处理。
在人道主义行动的情况下，所设计的机器人的模块化结构代表了优化地雷探测和排雷过程的重要作用。
因此通过在所展示的机器人的构造中引入翻译模块，获得了宽敞的工作空间，减少了排雷过程中的振动，运动的灵活性，并分别提高了排雷行动的生产率。
TRTTR结构的每个模块都由光伏板驱动的电动机驱动，因此为了确保了它们的独立运行，并且在模块发生故障的情况下，可以在短时间内分别轻松更换，并且不会影响军事任务。
并且在履带式底座上还设置了未爆地雷、收集的爆炸地雷部件或机器人排雷的特定装置的存储。
由于安装，平移、旋转模块或末端执行器可以很容易地替换为其他模块或末端执行器，以实现人道主义清除和排雷或其他军事任务所需的机器人结构的不同架构。
其实这是一个优势，因为机器人可以适应其他军事或民用任务，例如：受害者搜索、攻击、地形监视等。
开发用于军事目的的结构和机器人，如人道主义排雷，对于保护平民和爆炸物处理部队的生命是必要的。
履带式机器人旨在解决技术问题，例如由于其模块化结构而通过执行多项军事行动的灵活性，通过使用太阳能电池板和光伏电池供电的电动机来减少环境污染和能源消耗的自主性，由于其紧凑的机械结构和模块化结构而减少了组装和维护时间。
其他重要优势包括使用能够抵抗危险环境的材料和部件，防止部分或全部破坏操作中的重要机械元件，人道主义排雷所需的炸药储藏室，以及人类操作员和机器人之间的无线通信。
利用被跟踪机器人TRTTR序列结构的拉格朗日形式化进行动力学建模，分别得到机器人各模量和微分运动方程的动能，提出了一种两步法对动力学模型进行数值验证。
在人道主义的道路上，未来的工作还将涉及串行履带机器人在排雷行动中的实际实施和陆地测试。
参考文献：
卡布里塔.古维亚，桑托斯.普拉多：用于野外排雷任务的自主全地形机器人系统。2015
拉奇科夫.马克斯：多传感器排雷机器人。2005
东条广濑：人道主义排雷的新方法第1部分：在非结构化地形上作业的移动平台。2005
张华，李燕：EOD机器人目标识别与路径规划研究。2018
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