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基本信息
- 項目名稱：
- 小型集成救援裝置
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 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、氣動控制、電氣控制、數(shù)字控制技術(shù)，應(yīng)用仿生知識，基于德國慧魚（fischer）公司工程創(chuàng)意組合模型構(gòu)件設(shè)計的集成配裝小型救援裝置，適用于多類型災(zāi)后場域輔助、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)計方案。系統(tǒng)主要由行車部分、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。行車部分設(shè)計了平行輪式、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)以模擬人體攀爬過程為基本創(chuàng)意，采用機(jī)械構(gòu)件、氣動構(gòu)件、直流電機(jī)驅(qū)動合成控制方案，能在缺乏外部輔助吊裝裝置時實(shí)現(xiàn)在狹縫內(nèi)進(jìn)行的縱向移動；探索部分在可控制旋轉(zhuǎn)的平臺上搭載攝像頭等傳感器，能夠在行車部分的輔助下進(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、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)與社會活動中很難完全避免，當(dāng)搜救人員在危險、復(fù)雜的環(huán)境下實(shí)施搜救任務(wù)時，惡劣的條件常常給搜救工作造成重重障礙，甚至錯過對生者的最佳救助時機(jī)。設(shè)計救援機(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)場帶去更多生的希望。 本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方案。系統(tǒng)主要由行車部分、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。行車部分設(shè)計了平行輪式、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)以模擬人體攀爬過程為基本創(chuàng)意，采用機(jī)械構(gòu)件、氣動構(gòu)件、直流電機(jī)驅(qū)動合成控制方案，能在缺乏外部輔助吊裝裝置時實(shí)現(xiàn)在狹縫內(nèi)進(jìn)行的縱向移動；探索部分在可控制旋轉(zhuǎn)的平臺上搭載攝像頭等傳感器，能夠在行車部分的輔助下進(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)計按功能需求采用模塊化設(shè)計； 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（電動、氣動）； 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，綜合利用了機(jī)、電、氣和仿生知識，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。 行車部分針對不同的路況進(jìn)行了不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中六足輪式行車結(jié)構(gòu)應(yīng)用了生物仿生知識，對于復(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)計方案中應(yīng)用仿生知識，巧妙結(jié)合氣動活塞工作原理和工作特性，能夠?qū)崿F(xiàn)無輔助吊裝設(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)采用電動與氣動協(xié)同的雙動力源協(xié)同驅(qū)動。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本系統(tǒng)原型設(shè)計作品——具有自動升降功能的救援車——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)委員會主辦的“第四屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽慧魚組（2010）競賽”，獲得競賽三等獎。
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)場演示 、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)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(jì)效益預(yù)測
- 根據(jù)基本設(shè)計要求，經(jīng)市場調(diào)查并考慮實(shí)際設(shè)計制作條件，本項設(shè)計采用通用、標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械構(gòu)件及傳動方案，整體設(shè)計緊湊，零件、部件結(jié)構(gòu)簡單，工藝實(shí)現(xiàn)方便，電氣控制靈活可靠，同時為加裝輔助探測、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)計方案簡裝、易操控，在災(zāi)害或事故救援現(xiàn)場，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。 本項設(shè)計加工成本易于控制，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)展中一個特別活躍的領(lǐng)域，其成功、有效的應(yīng)用對于人類社會活動有著非常特殊的現(xiàn)實(shí)意義。有鑒于此，在許多國際、國內(nèi)機(jī)器人技術(shù)競賽活動中，救援機(jī)器人常常是最受關(guān)注的一個項目。 比較有代表性的救援機(jī)器人研究項目和制作產(chǎn)品中，裝配多履帶結(jié)構(gòu)、越障破障、生命探測的機(jī)器人種類最豐富，例如：國防科技大學(xué)用兩年時間研制、參加國際機(jī)器人比賽的作品設(shè)計有6副履帶的行車結(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，裝配有遙控攝像頭以及紅外傳感器、二氧化碳傳感器等生命跡象探測裝置，還能繪制出受困人員周圍的三維地圖，并以無線通信方式傳回控制端。上海大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院承擔(dān)的國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(“863”計劃)資助項目，面向地震災(zāi)難應(yīng)用，開發(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)動方式，可實(shí)現(xiàn)在廢墟縫隙中運(yùn)動與探測、并可對廢墟中的幸存者實(shí)施輔助救援；還有一批由中科院國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的“救災(zāi)救援危險作業(yè)機(jī)器人”，或能空中搜索探測，或能鉆入廢墟洞穴搜救，或能在外部偵測廢墟內(nèi)情況……這批特殊的“搜救隊員” 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，專門用于災(zāi)難事故現(xiàn)場搜救的小型設(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)自主移動搜索探測的裝置很少，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，工作部分的移動范圍受到較大限制。 我們采用慧魚（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，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)計構(gòu)思獨(dú)到，有效利用氣動元件工作特點(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。
