基本信息
- 項目名稱：
- 自動高效救生艇
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 自動高效救生艇包括三大系統(tǒng)：紅外探測系統(tǒng)、充氣筏自動充氣系統(tǒng)、四自由度機械臂機構(gòu)系統(tǒng)，其工作原理是：救生船上搭載多條未充氣的救生筏, 船在水上行使過程中，通過紅外探測器對被困人員定位，當救生船靠近目標后，自動充氣系統(tǒng)將未充氣救生筏充氣，完成后由機械臂遞送充氣筏與被困人員處。本救生艇可完全實現(xiàn)自動救援，對被救個體的平均救援時間明顯簡短，降低救援難度，從而大大提高救援效率。
- 詳細介紹：
- 本作品組成主要包括三大系統(tǒng)：紅外探測系統(tǒng)、充氣筏自動充氣系統(tǒng)、四自由度機械臂機構(gòu)系統(tǒng)。三大系統(tǒng)相互配合即可實現(xiàn)高效的生命救援。其具體構(gòu)件機械原理有：升降機構(gòu)主要由螺紋傳動、鏈條傳動、齒輪傳動和限位開關(guān)組成。各種傳動方式相互配合實現(xiàn)平臺的升降，亦即實現(xiàn)了充氣筏進氣嘴的升降。充氣筏充氣機構(gòu)主要由斜槽擋板(漏斗形狀)、定位桿+絲杠+滑塊（作用是固定船筏）、氣門芯、橡皮管等組成，為保證其氣密性，我們還用到了橡膠密封圈。四自由度機械臂機構(gòu)系統(tǒng)包含齒輪變速，曲柄連桿結(jié)構(gòu),蝸桿傳動等。 自動高效救生艇的主要工作原理是，救生船上搭載多條未充氣的救生筏, 船在水上行使過程中，通過紅外探測器對被困人員的距離與角度測量反饋信號鎖定人員位置，當救生船靠近目標后，充氣筏進氣嘴升降臺開始上升,托起進氣嘴碰觸到限位開關(guān)后停止至充氣位置，充氣定位裝置向充氣橡皮筏的進氣口處移動，（這部分為了使充氣泵充氣嘴和充氣筏進氣嘴能良好結(jié)合,采用了漏斗式的設(shè)計,此裝置利用斜面原理，自動導向，將進氣嘴插入充氣泵充氣嘴。在實際應(yīng)用時，可采用更為方便的手段，因為充氣筏的進氣嘴可以設(shè)置為單向?qū)?，并且實際的氣壓要遠遠大于模型氣壓）。在充氣泵充氣嘴與進氣嘴結(jié)合完畢后，充氣嘴內(nèi)的頂桿將氣門芯密封墊頂起，再由充氣泵向筏體充氣，我們考慮到橡皮筏的容積大致相同，采用模擬的方法，測試出充滿一個橡皮筏所需的時間，再應(yīng)用到自動充氣過程中。在實際的應(yīng)用中可以考慮采用電子氣壓計進行檢測，達到更為安全，方便的效果。充氣完成后，充氣定位裝置逆向移動，與充氣筏的進氣嘴脫離，整個充氣過程完成。充氣筏的充氣由預(yù)先寫入PLC的程序自動運行完成，操作人員只要按下啟動按鈕，整個機構(gòu)便可自行運行，實現(xiàn)了完全意義上的自動化操作。 本救生艇可完全實現(xiàn)自動救援，對被救個體的平均救援時間明顯簡短，降低救援難度，從而大大提高救援效率。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1、設(shè)計背景及目的 我國近年來洪水頻發(fā)，嚴重危害著人們的生產(chǎn)、生活安全。建立快速救援機制、開發(fā)高效救援產(chǎn)品已經(jīng)到了十分緊迫的地步。 2、基本思路 設(shè)想利用兩棲救援船攜帶大量的未充氣的橡皮充氣筏，在遇到受困人員時，利用充氣裝置給橡皮充氣筏快速充氣，提供給受災(zāi)人員，以擴大一次救援人數(shù)上限。同時被救上橡皮充氣筏的人員還可對其他受困者實施二次救援，進一步提高救援效率。 3、主要創(chuàng)新點： （1）、高效救援，自動救援 （2）、四自由度機械臂工作靈活度高 （3）、對較復雜救援環(huán)境應(yīng)對從容 （4）、船載機械手臂用途廣泛 （5）、雙體雙棲船提高航行穩(wěn)定性 4、技術(shù)關(guān)鍵 船在水上行使過程中，通過紅外探測器對被困人員的距離與角度測量反饋信號鎖定人員位置，觸發(fā)西門子S7--200PLC控制充氣系統(tǒng)對筏充氣。機械臂完成一次遞送動作后，自動回位等待下次動作信號。整體動作過程由預(yù)先寫入PLC的程序自動運行完成，操作人員只要按下啟動按鈕，整個機構(gòu)便可自行運行，實現(xiàn)了完全意義上的自動化操作。 5、plc主要技術(shù)指標： cpu224；數(shù)字量I/O 14入10出；擴展模塊數(shù)量7；脈沖捕捉輸入個數(shù)14；實時時鐘內(nèi)置；通行口1RS485；定時器個數(shù)256個，4個1ms，16個10ms，236個100ms；計數(shù)器個數(shù)256個。
科學性、先進性
- 自動高效救生艇相比現(xiàn)有救生艇先進性體現(xiàn)在： （1）人體紅外捕捉系統(tǒng)有效提高救援船搜救被困人員效率 （2）自動控制的引入提高救援船實施救援效率 （3）機械臂動作代替人工投遞保證施救人員在救援過程中的自身安全 自動高效救生艇相比現(xiàn)有救生艇科學性體現(xiàn)在： （1）長跨度多自由度機械臂強化救援設(shè)備面對多變救援環(huán)境的應(yīng)變能力 （2）雙體雙棲船體保證救援船的行駛與救援穩(wěn)定性
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2010年獲“北京汽車”杯首都高校第五屆機械創(chuàng)新設(shè)計大賽二等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 非專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 圖片、錄像、樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1、技術(shù)特點優(yōu)勢 自動高效救生艇具有水陸兩用、自動抓取、自動充氣、靈活遞送救生物資等主要功能。 自動高效救生艇由紅外探測系統(tǒng)、充氣筏自動充氣系統(tǒng)、四自由度機械臂機構(gòu)系統(tǒng)三大系統(tǒng)相互配合實現(xiàn)高效的生命救援。 自動高效救生艇上的所有設(shè)備都由PLC實現(xiàn)自動控制，實現(xiàn)高效救援、自動救援，其中多自由度機械臂工作靈活度高，對較復雜救援環(huán)境應(yīng)對從容，船載機械手臂用途廣泛， 船體設(shè)計為雙體雙棲結(jié)構(gòu)提高航行穩(wěn)定性。 2、應(yīng)用前景： （1）發(fā)展前景良好 目前，在國內(nèi)此類救生裝置應(yīng)用很少，依靠人力救援較多，救援效率低，甚至還有一定的危險性。自動高效救生艇的發(fā)展前景良好，尤其在洪水多發(fā)區(qū)，可以把此項設(shè)備應(yīng)用于救災(zāi)搶險設(shè)備之中。 （2）使用方便高效 該救援船采用現(xiàn)代的科學技術(shù)，進行自動的搜救、定位，救援全過程基本上都實現(xiàn)了自動化，整個系統(tǒng)操作方法簡便。并且自動高效救生艇設(shè)計堅持高效自動，在洪災(zāi)爆發(fā)時，極具應(yīng)用價值。
同類課題研究水平概述
- 目前，在國內(nèi)此類救生裝置應(yīng)用很少，多為沖鋒舟或依靠人力救援方法較多，救援效率低，甚至還有一定的危險性。若能應(yīng)用本救援船，其救生效率會提高數(shù)十倍。
