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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 小型集成救援裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 以在復(fù)雜、惡劣災(zāi)難環(huán)境下承擔(dān)救助、救生任務(wù)為目標(biāo)，綜合運(yùn)用機(jī)械傳動(dòng)、氣動(dòng)控制、電氣控制、數(shù)字控制技術(shù)，應(yīng)用仿生知識(shí)，基于德國(guó)慧魚(yú)（fischer）公司工程創(chuàng)意組合模型構(gòu)件設(shè)計(jì)的集成配裝小型救援裝置，適用于多類型災(zāi)后場(chǎng)域輔助、替代人工實(shí)施救援任務(wù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)主要由行車(chē)部分、升降機(jī)構(gòu)、探索部分和破障機(jī)構(gòu)組成，各部分之間能夠自由的分離和組合，以達(dá)到在不同的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)不同方式的搜索救援。行車(chē)部分設(shè)計(jì)了平行輪式、六足輪式、履帶式三種方案，能適應(yīng)不同的路況，主要用于搭載其它模塊或是進(jìn)行緊急運(yùn)輸；升降救援機(jī)構(gòu)以模擬人體攀爬過(guò)程為基本創(chuàng)意，采用機(jī)械構(gòu)件、氣動(dòng)構(gòu)件、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)合成控制方案，能在缺乏外部輔助吊裝裝置時(shí)實(shí)現(xiàn)在狹縫內(nèi)進(jìn)行的縱向移動(dòng)；探索部分在可控制旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上搭載攝像頭等傳感器，能夠在行車(chē)部分的輔助下進(jìn)入救援人員不易進(jìn)入災(zāi)難環(huán)境進(jìn)行實(shí)地的搜索；破障機(jī)構(gòu)能夠在探索的基礎(chǔ)上輔助救援。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 礦難、橋難、路難、樓難……這些災(zāi)害在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)活動(dòng)中很難完全避免，當(dāng)搜救人員在危險(xiǎn)、復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)施搜救任務(wù)時(shí)，惡劣的條件常常給搜救工作造成重重障礙，甚至錯(cuò)過(guò)對(duì)生者的最佳救助時(shí)機(jī)。設(shè)計(jì)救援機(jī)器人系統(tǒng)能夠進(jìn)入救援人員不易進(jìn)入災(zāi)難環(huán)境進(jìn)行實(shí)地的搜索救援，協(xié)助、代替人力工作，既可保證救援人員安全又可提高救援工作效率，為環(huán)境復(fù)雜、人力物力緊張的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)帶去更多生的希望。 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)主要由行車(chē)部分、升降機(jī)構(gòu)、探索部分和破障機(jī)構(gòu)組成，各部分之間能夠自由的分離和組合，以達(dá)到在不同的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)不同方式的搜索救援。行車(chē)部分設(shè)計(jì)了平行輪式、六足輪式、履帶式三種方案，能適應(yīng)不同的路況，主要用于搭載其它模塊或是進(jìn)行緊急運(yùn)輸；升降救援機(jī)構(gòu)以模擬人體攀爬過(guò)程為基本創(chuàng)意，采用機(jī)械構(gòu)件、氣動(dòng)構(gòu)件、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)合成控制方案，能在缺乏外部輔助吊裝裝置時(shí)實(shí)現(xiàn)在狹縫內(nèi)進(jìn)行的縱向移動(dòng)；探索部分在可控制旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上搭載攝像頭等傳感器，能夠在行車(chē)部分的輔助下進(jìn)入救援人員不易進(jìn)入災(zāi)難環(huán)境進(jìn)行實(shí)地的搜索；破障機(jī)構(gòu)能夠在探索的基礎(chǔ)上輔助救援。 本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)如下： 1.硬件設(shè)計(jì)按功能需求采用模塊化設(shè)計(jì)； 2.采用有一定自適應(yīng)能力的六足輪式結(jié)構(gòu)； 3.采用雙驅(qū)動(dòng)（電動(dòng)、氣動(dòng)）； 4.利用了仿生技術(shù)（升降機(jī)構(gòu)、六足輪式）；
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)硬件部分按功能需求采用了模塊化設(shè)計(jì)，綜合利用了機(jī)、電、氣和仿生知識(shí)，系統(tǒng)完整，各部分之間能夠自由的分離和組合，以實(shí)現(xiàn)不同的環(huán)境下不同方式的搜索救援。 行車(chē)部分針對(duì)不同的路況進(jìn)行了不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中六足輪式行車(chē)結(jié)構(gòu)應(yīng)用了生物仿生知識(shí)，對(duì)于復(fù)雜的路況有一定的自適應(yīng)能力。 攀爬結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)方案中應(yīng)用仿生知識(shí)，巧妙結(jié)合氣動(dòng)活塞工作原理和工作特性，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)輔助吊裝設(shè)備條件下在光滑、陡峭、狹窄空間內(nèi)自主升降攀爬。 系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)采用電動(dòng)與氣動(dòng)協(xié)同的雙動(dòng)力源協(xié)同驅(qū)動(dòng)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本系統(tǒng)原型設(shè)計(jì)作品——具有自動(dòng)升降功能的救援車(chē)——于2010年4月參加教育部高等學(xué)校機(jī)械學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦的“第四屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽慧魚(yú)組（2010）競(jìng)賽”，獲得競(jìng)賽三等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作研制
作品可展示的形式
- 模型、現(xiàn)場(chǎng)演示 、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 根據(jù)基本設(shè)計(jì)要求，經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查并考慮實(shí)際設(shè)計(jì)制作條件，本項(xiàng)設(shè)計(jì)采用通用、標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械構(gòu)件及傳動(dòng)方案，整體設(shè)計(jì)緊湊，零件、部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝實(shí)現(xiàn)方便，電氣控制靈活可靠，同時(shí)為加裝輔助探測(cè)、搜救及控制設(shè)備預(yù)留了相應(yīng)接口，為功能擴(kuò)展與性能提升奠定了基礎(chǔ)。 救援系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)裝、易操控，在災(zāi)害或事故救援現(xiàn)場(chǎng)，搜救人員配備該設(shè)備可大大提升搜索、施救工作效率，特別是在環(huán)境惡劣、條件復(fù)雜、人力救援遇阻的情況下，該設(shè)備更可發(fā)揮出其靈巧、快捷的優(yōu)勢(shì)。 本項(xiàng)設(shè)計(jì)加工成本易于控制，功能擴(kuò)展余地大、實(shí)用性強(qiáng)，系列化生產(chǎn)后可用于不同的實(shí)際救援場(chǎng)合。
同類課題研究水平概述
- 在不同類型的事故、災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用機(jī)器人輔助救援人員實(shí)施救助是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展中一個(gè)特別活躍的領(lǐng)域，其成功、有效的應(yīng)用對(duì)于人類社會(huì)活動(dòng)有著非常特殊的現(xiàn)實(shí)意義。有鑒于此，在許多國(guó)際、國(guó)內(nèi)機(jī)器人技術(shù)競(jìng)賽活動(dòng)中，救援機(jī)器人常常是最受關(guān)注的一個(gè)項(xiàng)目。 比較有代表性的救援機(jī)器人研究項(xiàng)目和制作產(chǎn)品中，裝配多履帶結(jié)構(gòu)、越障破障、生命探測(cè)的機(jī)器人種類最豐富，例如：國(guó)防科技大學(xué)用兩年時(shí)間研制、參加國(guó)際機(jī)器人比賽的作品設(shè)計(jì)有6副履帶的行車(chē)結(jié)構(gòu)，具備很強(qiáng)的復(fù)雜地形穿越能力；日本科研人員研制的救援機(jī)器人不僅能爬上82度的斜坡，裝配有遙控?cái)z像頭以及紅外傳感器、二氧化碳傳感器等生命跡象探測(cè)裝置，還能繪制出受困人員周?chē)娜S地圖，并以無(wú)線通信方式傳回控制端。上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院承擔(dān)的國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)資助項(xiàng)目，面向地震災(zāi)難應(yīng)用，開(kāi)發(fā)研制的廢墟狹縫搜救機(jī)器人，采用了“前拉后推”的雙驅(qū)動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)在廢墟縫隙中運(yùn)動(dòng)與探測(cè)、并可對(duì)廢墟中的幸存者實(shí)施輔助救援；還有一批由中科院國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的“救災(zāi)救援危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人”，或能空中搜索探測(cè)，或能鉆入廢墟洞穴搜救，或能在外部偵測(cè)廢墟內(nèi)情況……這批特殊的“搜救隊(duì)員” 將進(jìn)入到示范應(yīng)用階段，并有望在“十二五”期間作為地震應(yīng)急搜救裝備投入實(shí)際使用。 從已經(jīng)檢索到的資料看，專門(mén)用于災(zāi)難事故現(xiàn)場(chǎng)搜救的小型設(shè)備雖種類不同、樣式各異，但可實(shí)現(xiàn)陡峭、狹窄空間內(nèi)自主移動(dòng)搜索探測(cè)的裝置很少，一些專用于井下救援的機(jī)器人，也多依賴吊裝設(shè)備升降，工作部分的移動(dòng)范圍受到較大限制。 我們采用慧魚(yú)（fischer）公司生產(chǎn)的創(chuàng)意組合模型構(gòu)件完成的作品創(chuàng)意設(shè)計(jì)，在資源方面有較多限制，重點(diǎn)是盡力體現(xiàn)主體構(gòu)思。本作品中的縱向攀爬機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)思獨(dú)到，有效利用氣動(dòng)元件工作特點(diǎn)，升降控制實(shí)現(xiàn)方案精巧、可靠，是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中特別突出點(diǎn)，也是我們著力較多之處。該救援系統(tǒng)若自備壓縮氣源并采用遙控方式，則工作范圍及工作方式還可有更大擴(kuò)展余地。
