本项目面向国家“深地探测”与“资源开发”战略需求,旨在研发一款能够适应极端复杂地形的智能地质勘测六足机器人。传统轮式或履带式设备在崎岖山地、陡坡、矿坑、沙漠及狭窄缝隙等环境中移动能力受限、稳定性不足,难以满足高效、安全的勘测要求。本机器人通过仿生设计与智能传感技术的深度融合,有效突破了这些瓶颈。
项目的核心创新在于跨生物仿生结构设计与多功能集成。机器人腿部结构融合了蜘蛛的多关节分布式驱动优势与沙漠甲虫爪刺的强抓地特性,采用拓扑优化算法设计仿生爪刺,并创新性地应用碳纤维肌腱与记忆合金复合关节,实现了足端0°至120°的主动弯曲。腿部表面涂覆类金刚石涂层,极大提升了耐磨性,使其在松散沙地、湿滑岩壁等多种极端地形中均能保持稳定移动与高效攀爬。
为赋予机器人全面的环境感知能力,本项目集成并优化了多模态传感器检测系统。系统囊括了高精度电化学传感器(检测CO、CH4等)、红外传感器、温湿度传感器及大气压传感器等。通过LSTM时序预测模型动态修正传感器漂移,显著降低了检测误差,并利用大气压数据实时计算海拔,修正气体扩散模型,确保了勘测数据的准确性与可靠性。此外,机器人创新性地采用了可快速更换的机械腿部模块,能根据任务需求灵活切换为机械抓夹、钻头等工具,实现地质样本采集、气体测量等多功能作业。
技术实施上,项目遵循严谨的研发路线:从深入的国内外文献与技术调研入手,经由详细的可行性分析、总体方案与图形设计,运用NX UG进行机械结构设计,通过Keil 4进行单片机程序开发,并利用嘉立创EDA完成检测系统PCB绘制,最终完成整机组装与多环境实地测试。测试场景覆盖陡坡、碎石堆、狭窄缝隙等,验证了其卓越的地形适应性与作业鲁棒性。