Rescue robots are expected to carry out reconnaissance and dexterity operations in unknown environments comprising unstructured obstacles. Although a wide variety of designs and implementations have been presented within the field of rescue robotics, embedding all mobility, dexterity, and reconnaissance capabilities in a single robot remains a challenging problem. This paper explains the design and implementation of Karo, a mobile robot that exhibits a high degree of mobility at the side of maintaining required dexterity and exploration capabilities for urban search and rescue (USAR) missions. We first elicit the system requirements of a standard rescue robot from the frameworks of Rescue Robot League (RRL) of RoboCup and then, propose the conceptual design of Karo by drafting a locomotion and manipulation system. Considering that, this work presents comprehensive design processes along with detail mechanical design of the robot's platform and its 7-DOF manipulator. Further, we present the design and implementation of the command and control system by discussing the robot's power system, sensors, and hardware systems. In conjunction with this, we elucidate the way that Karo's software system and human-robot interface are implemented and employed. Furthermore, we undertake extensive evaluations of Karo's field performance to investigate whether the principal objective of this work has been satisfied. We demonstrate that Karo has effectively accomplished assigned standardized rescue operations by evaluating all aspects of its capabilities in both RRL's test suites and training suites of a fire department. Finally, the comprehensiveness of Karo's capabilities has been verified by drawing quantitative comparisons between Karo's performance and other leading robots participating in RRL.


翻译:预计救援机器人将在无结构障碍的未知环境中开展侦察和伸缩行动。虽然在救援机器人领域提出了各种各样的设计和实施,但将所有流动性、灵活性和侦察能力嵌入一个单一机器人领域,这仍然是一个具有挑战性的问题。本文解释了Karo的设计和实施,Karo是一个移动机器人,在维持城市搜索和救援任务所需的伸缩性和勘探能力方面表现出高度机动性。我们首先从RoboCup的救援机器人机器人联盟(RRRL)的框架中获取标准救援机器人的系统质量比较要求,然后通过起草移动和操作系统,提出Karo的概念设计。考虑到这项工作提出了全面的设计流程,同时介绍了机器人平台及其7-DOF操纵器的详细机械设计。此外,我们通过讨论机器人的动力系统、传感器和硬件系统,介绍了指挥和控制系统的设计和实施。与此同时,我们从Karo软件系统和人类机器人界面界面界面界面界面中,通过起草一个参与概念设计设计系统设计系统。此外,我们通过对Karo的标准化测试能力进行了广泛的评估,我们通过对Karo的测试能力进行了广泛的实地评估,并完成了对Karo系统的所有标准测试,我们还完成了对Kara的测试,从而完成了对Kara的进度评估。

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