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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 自動(dòng)高效救生艇
- 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A類
- 簡(jiǎn)介：
- 自動(dòng)高效救生艇包括三大系統(tǒng)：紅外探測(cè)系統(tǒng)、充氣筏自動(dòng)充氣系統(tǒng)、四自由度機(jī)械臂機(jī)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(guò)程中，通過(guò)紅外探測(cè)器對(duì)被困人員定位，當(dāng)救生船靠近目標(biāo)后，自動(dòng)充氣系統(tǒng)將未充氣救生筏充氣，完成后由機(jī)械臂遞送充氣筏與被困人員處。本救生艇可完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)救援，對(duì)被救個(gè)體的平均救援時(shí)間明顯簡(jiǎn)短，降低救援難度，從而大大提高救援效率。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品組成主要包括三大系統(tǒng)：紅外探測(cè)系統(tǒng)、充氣筏自動(dòng)充氣系統(tǒng)、四自由度機(jī)械臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。三大系統(tǒng)相互配合即可實(shí)現(xiàn)高效的生命救援。其具體構(gòu)件機(jī)械原理有：升降機(jī)構(gòu)主要由螺紋傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和限位開(kāi)關(guān)組成。各種傳動(dòng)方式相互配合實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的升降，亦即實(shí)現(xiàn)了充氣筏進(jìn)氣嘴的升降。充氣筏充氣機(jī)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(jī)械臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)包含齒輪變速，曲柄連桿結(jié)構(gòu),蝸桿傳動(dòng)等。 自動(dòng)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(guò)程中，通過(guò)紅外探測(cè)器對(duì)被困人員的距離與角度測(cè)量反饋信號(hào)鎖定人員位置，當(dāng)救生船靠近目標(biāo)后，充氣筏進(jìn)氣嘴升降臺(tái)開(kāi)始上升,托起進(jìn)氣嘴碰觸到限位開(kāi)關(guān)后停止至充氣位置，充氣定位裝置向充氣橡皮筏的進(jìn)氣口處移動(dòng)，（這部分為了使充氣泵充氣嘴和充氣筏進(jìn)氣嘴能良好結(jié)合,采用了漏斗式的設(shè)計(jì),此裝置利用斜面原理，自動(dòng)導(dǎo)向，將進(jìn)氣嘴插入充氣泵充氣嘴。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可采用更為方便的手段，因?yàn)槌錃夥さ倪M(jìn)氣嘴可以設(shè)置為單向?qū)?，并且?shí)際的氣壓要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模型氣壓）。在充氣泵充氣嘴與進(jìn)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(cè)試出充滿一個(gè)橡皮筏所需的時(shí)間，再應(yīng)用到自動(dòng)充氣過(guò)程中。在實(shí)際的應(yīng)用中可以考慮采用電子氣壓計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)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(dòng)，與充氣筏的進(jìn)氣嘴脫離，整個(gè)充氣過(guò)程完成。充氣筏的充氣由預(yù)先寫入PLC的程序自動(dòng)運(yùn)行完成，操作人員只要按下啟動(dòng)按鈕，整個(gè)機(jī)構(gòu)便可自行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了完全意義上的自動(dòng)化操作。 本救生艇可完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)救援，對(duì)被救個(gè)體的平均救援時(shí)間明顯簡(jiǎn)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(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)
- 1、設(shè)計(jì)背景及目的 我國(guó)近年來(lái)洪水頻發(fā)，嚴(yán)重危害著人們的生產(chǎn)、生活安全。建立快速救援機(jī)制、開(kāi)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(shí)，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(kuò)大一次救援人數(shù)上限。同時(shí)被救上橡皮充氣筏的人員還可對(duì)其他受困者實(shí)施二次救援，進(jìn)一步提高救援效率。 3、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： （1）、高效救援，自動(dòng)救援 （2）、四自由度機(jī)械臂工作靈活度高 （3）、對(duì)較復(fù)雜救援環(huán)境應(yīng)對(duì)從容 （4）、船載機(jī)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(guò)程中，通過(guò)紅外探測(cè)器對(duì)被困人員的距離與角度測(cè)量反饋信號(hào)鎖定人員位置，觸發(fā)西門子S7--200PLC控制充氣系統(tǒng)對(duì)筏充氣。機(jī)械臂完成一次遞送動(dòng)作后，自動(dòng)回位等待下次動(dòng)作信號(hào)。整體動(dòng)作過(guò)程由預(yù)先寫入PLC的程序自動(dòng)運(yùn)行完成，操作人員只要按下啟動(dòng)按鈕，整個(gè)機(jī)構(gòu)便可自行運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了完全意義上的自動(dòng)化操作。 5、plc主要技術(shù)指標(biāo)： cpu224；數(shù)字量I/O 14入10出；擴(kuò)展模塊數(shù)量7；脈沖捕捉輸入個(gè)數(shù)14；實(shí)時(shí)時(shí)鐘內(nèi)置；通行口1RS485；定時(shí)器個(gè)數(shù)256個(gè)，4個(gè)1ms，16個(gè)10ms，236個(gè)100ms；計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)256個(gè)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 自動(dòng)高效救生艇相比現(xiàn)有救生艇先進(jìn)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(dòng)控制的引入提高救援船實(shí)施救援效率 （3）機(jī)械臂動(dòng)作代替人工投遞保證施救人員在救援過(guò)程中的自身安全 自動(dòng)高效救生艇相比現(xiàn)有救生艇科學(xué)性體現(xiàn)在： （1）長(zhǎng)跨度多自由度機(jī)械臂強(qiáng)化救援設(shè)備面對(duì)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(jiǎng)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(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)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(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)
- 1、技術(shù)特點(diǎn)優(yōu)勢(shì) 自動(dòng)高效救生艇具有水陸兩用、自動(dòng)抓取、自動(dòng)充氣、靈活遞送救生物資等主要功能。 自動(dòng)高效救生艇由紅外探測(cè)系統(tǒng)、充氣筏自動(dòng)充氣系統(tǒng)、四自由度機(jī)械臂機(jī)構(gòu)系統(tǒng)三大系統(tǒng)相互配合實(shí)現(xiàn)高效的生命救援。 自動(dòng)高效救生艇上的所有設(shè)備都由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)高效救援、自動(dòng)救援，其中多自由度機(jī)械臂工作靈活度高，對(duì)較復(fù)雜救援環(huán)境應(yīng)對(duì)從容，船載機(jī)械手臂用途廣泛， 船體設(shè)計(jì)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(guó)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(xiǎn)性。自動(dòng)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(xiàng)設(shè)備應(yīng)用于救災(zāi)搶險(xiǎn)設(shè)備之中。 （2）使用方便高效 該救援船采用現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行自動(dòng)的搜救、定位，救援全過(guò)程基本上都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，整個(gè)系統(tǒng)操作方法簡(jiǎn)便。并且自動(dòng)高效救生艇設(shè)計(jì)堅(jiān)持高效自動(dòng)，在洪災(zāi)爆發(fā)時(shí)，極具應(yīng)用價(jià)值。
同類課題研究水平概述
- 目前，在國(guó)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(xiǎn)性。若能應(yīng)用本救援船，其救生效率會(huì)提高數(shù)十倍。
