เลือกภาษา เมื่อเกิดภัยพิบัติ ไม่ว่าจะเป็นแผ่นดินไหว การพังทลายของโครงสร้าง หรือการรั่วไหลของสารเคมีอันตราย สภาพแวดล้อมจะกลายเป็นเขาวงกตที่ไม่อาจคาดเดาได้ซึ่งเต็มไปด้วยเศษซากที่ขรุขระ ความลาดเอียงที่ไม่มั่นคง และพื้นผิวที่ลื่น ในสถานการณ์ที่มีความเสี่ยงสูงเหล่านี้ การเคลื่อนย้ายของผู้เผชิญเหตุเบื้องต้นมักถูกจำกัดด้วยอันตรายทางกายภาพ ซึ่งเป็นที่ที่ช่างกลเฉพาะทางของ รอยตีนตะขาบสำหรับหุ่นยนต์ กลายเป็นรากฐานที่แท้จริงของการปฏิบัติการค้นหาและกู้ภัยสมัยใหม่ ต่างจากรถที่มีล้อซึ่งต้องดิ้นรนกับการตั้งศูนย์กลางสูงหรือการจมลงในตะกอนที่อ่อนนุ่ม a ติดตามหุ่นยนต์ ระบบให้พื้นที่ผิวต่อเนื่องที่จำเป็นในการเปลี่ยนแท่นเครื่องจักรกลให้เป็นผู้รอดชีวิตจากทุกพื้นที่
ฟิสิกส์พื้นฐานของรอยทางรถถังหุ่นยนต์ต่อเนื่อง
เพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมก หุ่นยนต์ตรวจสอบแบบติดตาม เป็นมาตรฐานทองสำหรับการตอบสนองต่อภัยพิบัติ จะต้องดูที่การกระจายแรงดันภาคพื้นดิน ในภารกิจกู้ภัย "พื้นดิน" ไม่ค่อยมั่นคง มักเป็นส่วนผสมของกรวดที่หลุดร่อน กระจกที่แตกกระจาย และฉนวนเปียก หุ่นยนต์มีล้อจะรวมมวลทั้งหมดไว้บนแผ่นสัมผัสขนาดเล็กสี่แผ่น สำหรับเศษที่อ่อนนุ่มหรือไม่สม่ำเสมอ แรงดันสูงนี้จะทำให้ล้อขุดเข้าไป และยึดหุ่นยนต์ให้เข้าที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
รางรถถังหุ่นยนต์ แก้ปัญหานี้โดยใช้หลักการกระจายโหลด ด้วยการใช้วงวนต่อเนื่องที่ขับเคลื่อนด้วยเฟืองภายใน น้ำหนักของหุ่นยนต์จะกระจายไปตามความยาวทั้งหมดของรอยเท้าของราง แรงดันดินที่ต่ำนี้ช่วยให้เครื่องจักร "ลอย" เหนือสิ่งกีดขวางที่อาจกลืนยางแบบเดิมได้ นอกจากนี้ข้อได้เปรียบทางกลของ ติดตามหุ่นยนต์ อยู่ในแรงฉุดตามยาวของมัน เนื่องจาก "ร่อง" หรือดอกยางหลายอันสัมผัสกับพื้นผิวพร้อมกัน หุ่นยนต์จึงสามารถออกแรงดึงคานอย่างมาก ทำให้มันปีนข้ามบล็อกคอนกรีตหรือลากเซ็นเซอร์ที่หนักและสายโยงการสื่อสารผ่านช่องแคบ
วัสดุศาสตร์และการเปลี่ยนไปใช้รางยางสำหรับหุ่นยนต์
ในยุคแรก ๆ ของวิทยาการหุ่นยนต์ การออกแบบจำนวนมากยืมมาจากรถถังทหารอย่างหนัก โดยใช้ตัวต่อเหล็กที่มีน้ำหนักมาก อย่างไรก็ตาม สำหรับการค้นหาและกู้ภัย น้ำหนักและแรงสั่นสะเทือนถือเป็นศัตรูตัวฉกาจ การเกิดขึ้นของความแข็งแกร่งสูง รางยางสำหรับหุ่นยนต์ ได้ปฏิวัติวงการ โดยทั่วไปรางเหล่านี้ประกอบด้วยสารประกอบสังเคราะห์เสริมแรง ซึ่งมักฝังด้วยเหล็กภายในหรือสายเคฟล่าร์เพื่อป้องกันการยืดตัวในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่น
การเลือกใช้ยางไม่ได้เป็นเพียงการลดน้ำหนักเท่านั้น ในสภาพแวดล้อมการค้นหาและช่วยเหลือในเมือง (USAR) หุ่นยนต์มักจะต้องเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวที่บอบบางหรือลื่น เช่น หินอ่อนขัดเงาในล็อบบี้ที่พังทลาย หรือการชุบโลหะเปียกในโรงงาน แม้ว่ารางโลหะอาจลื่นหรือสร้างความเสียหายต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่เหลืออยู่ของพื้น รางยางสำหรับหุ่นยนต์ ให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสูง ความยืดหยุ่นของยางทำให้สนามแข่ง "สอดคล้อง" กับรูปทรงไมโครของเศษหินเล็กน้อย โดยสามารถ "ยึด" ขอบอิฐและท่อได้อย่างมีประสิทธิภาพ "การคีย์แบบกลไก" นี้เป็นสิ่งที่ช่วยให้ หุ่นยนต์ตรวจสอบแบบติดตาม เพื่อขึ้นบันไดหรือเดินตามเศษหินที่หลุดร่อน 45 องศาโดยไม่เลื่อนถอยหลัง
เรขาคณิตการนำทางในหุ่นยนต์ตรวจสอบแบบติดตาม
A หุ่นยนต์ตรวจสอบแบบติดตาม ไม่ค่อยมีกล่องใส่เข็มขัดสองเส้น กลไกที่ซับซ้อนนั้นเกี่ยวข้องกับ "ฟลิปเปอร์" หรือโมดูลรางย่อยที่ช่วยให้หุ่นยนต์เปลี่ยนรูปร่างแบบไดนามิกได้ นี่เป็นก้าวสำคัญของวิวัฒนาการ รอยตีนตะขาบสำหรับหุ่นยนต์ . ด้วยการเชื่อมต่อส่วนด้านหน้าหรือด้านหลังของแทร็ก หุ่นยนต์สามารถเอื้อมขึ้นไปเพื่อคว้าขอบของขอบสูงหรือขยายฐานล้อเพื่อสร้างสะพานเชื่อมช่องว่างกว้างระหว่างพื้นสองชิ้นที่พังทลาย
ความสามารถในการปรับตัวทางเรขาคณิตนี้ช่วยให้แน่ใจว่าจุดศูนย์ถ่วงยังคงอยู่ภายในรอยเท้าของรางรถไฟแม้ในระหว่างการหลบหลีกที่รุนแรง ในการค้นหาและช่วยเหลือ เป้าหมายมักจะอยู่ที่การส่งกล้องหรือเซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปใน "พื้นที่ว่าง" ซึ่งผู้รอดชีวิตอาจติดอยู่ หากหุ่นยนต์พลิกคว่ำ ภารกิจจะสิ้นสุดลง ท่าทางกว้างและโปรไฟล์ต่ำมีอยู่ในตัว รางรถถังหุ่นยนต์ เป็นแพลตฟอร์มที่มั่นคงตามธรรมชาติซึ่งต้านทานการพลิกคว่ำ แม้ว่าหุ่นยนต์จะบรรทุกอุปกรณ์ LIDAR หนักหรือแขนหุ่นยนต์บนดาดฟ้าด้านบนก็ตาม
เอาชนะแรงเสียดทานจากการลื่นไถลและการบังคับเลี้ยว ใน รอยทางรถถังหุ่นยนต์
ลักษณะทางกลที่ซับซ้อนที่สุดประการหนึ่งของ รางรถถังหุ่นยนต์ คือวิธีการบังคับเลี้ยว หุ่นยนต์ที่ถูกติดตามส่วนใหญ่ต่างจากรถยนต์ที่ใช้พวงมาลัยแบบแรคแอนด์พีเนียนเพื่อหมุนล้อ หุ่นยนต์ที่ถูกติดตามส่วนใหญ่ใช้ "พวงมาลัยลื่นไถล" สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการขับแทร็กหนึ่งเร็วกว่าอีกแทร็กหนึ่งหรือการย้อนกลับแทร็กหนึ่งในขณะที่อีกแทร็กเคลื่อนที่ไปข้างหน้า แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้รัศมีการหมุนเป็นศูนย์—จำเป็นในขอบเขตที่คับแคบและอึดอัดของอาคารที่พังทลาย—แต่ก็สร้างแรงกดดันด้านข้างมหาศาลให้กับ ติดตามหุ่นยนต์ ตัวมันเอง
กลไกภายในจะต้องแข็งแกร่งพอที่จะรับแรงเฉือนเหล่านี้ได้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมอินเทอร์เฟซระหว่างเฟืองขับและตัวเชื่อมของรางจึงได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างแม่นยำ ในก หุ่นยนต์ตรวจสอบแบบติดตาม "ระยะห่าง" ของสนามแข่งจะต้องคงเส้นคงวาแม้อยู่ภายใต้ความตึงเครียดสูง เพื่อป้องกันไม่ให้ "หลุดจากล้อ" (สนามแข่งหลุดออกจากล้อ) หุ่นยนต์กู้ภัยยุคใหม่มักมีระบบปรับความตึงได้เองซึ่งใช้สปริงหรือตัวกระตุ้นแบบไฮดรอลิกเพื่อรักษาไว้ รอยตีนตะขาบสำหรับหุ่นยนต์ ตึง เพื่อให้มั่นใจว่าถึงแม้หินจะติดอยู่ในชุดขับเคลื่อน แทร็กก็ยังคงอยู่ในสภาพเดิมและใช้งานได้
ความทนทานและการบำรุงรักษา ของ รอยทางรถถังหุ่นยนต์ ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตร
สภาพแวดล้อมของภารกิจกู้ภัยมีการกัดกร่อนทั้งทางเคมีและกายภาพ ฝุ่นจากคอนกรีตบดทำหน้าที่เหมือนกระดาษทรายบนชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว และน้ำนิ่งสามารถกัดกร่อนตลับลูกปืนภายในได้ การออกแบบของ รางยางสำหรับหุ่นยนต์ มักมีรูปแบบดอกยางแบบ "ทำความสะอาดตัวเอง" สิ่งเหล่านี้คือร่องที่ทำมุมซึ่งใช้การงอตามธรรมชาติของยางขณะที่มันหมุนรอบเฟืองเพื่อขับโคลนและหินขนาดเล็กที่อาจจะทำให้กลไกติดขัด
นอกจากนี้ ลักษณะการปิดผนึกของลูกกลิ้งภายในของรางก็มีความสำคัญเช่นกัน เพราะก หุ่นยนต์ตรวจสอบแบบติดตาม อาจจำเป็นต้องเข้าไปในห้องใต้ดินที่มีน้ำท่วมหรือเคลื่อนที่ผ่านโฟมดับเพลิง โดยแกนหมุนเชิงกลภายในโครงรางมักจะถูกห่อหุ้มด้วยซีลโอริง ที่ ติดตามหุ่นยนต์ ทำหน้าที่เป็นแนวป้องกันด่านแรก โดยดูดซับแรงกระแทกของเหล็กเส้นหยักและกระจกที่แตก เพื่อให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งอยู่ภายในแชสซียังคงได้รับการปกป้องจากการสั่นสะเทือนที่รุนแรงของการเดินทาง
เมื่อเกิดภัยพิบัติ ไม่ว่าจะเป็นแผ่นดินไหว การพังทลายของโครงสร้าง หรือการรั่วไหลของสารเคมีอันตราย สภาพแวดล้อมจะกลายเป็นเขาวงกตที่ไม่อาจคาดเดาได้ซึ่งเต็มไปด้วยเศษซากที่ขรุขระ ความลาดเอียงที่ไม่มั่นคง และพื้นผิวที่ลื่น
