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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 深水井救援機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本項(xiàng)目旨在制造一個(gè)應(yīng)用于深水井救援領(lǐng)域的救援機(jī)器人，以彌補(bǔ)該領(lǐng)域內(nèi)專業(yè)救援設(shè)備的空白。 該機(jī)器人由六個(gè)模塊組成，分別是無線控制模塊、快速移動(dòng)固定模塊、定位模塊、救援執(zhí)行模塊、時(shí)時(shí)通信及生命支持模塊。本機(jī)器人體積小，活動(dòng)靈活，能在狹窄的井中進(jìn)行多種操作，完成在狹窄空間內(nèi)人所很難或不可能完成的任務(wù)。在使用本裝置實(shí)施救援時(shí)，消防員只需在地面上進(jìn)行遠(yuǎn)程控制便能快速完成救援任務(wù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 1．作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，國家為了保障農(nóng)業(yè)灌溉，在各地興建了大量的灌溉機(jī)井。這種灌溉機(jī)井?dāng)?shù)量眾多，井深、井口細(xì)小。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅一般的縣城內(nèi)就有1000余口深機(jī)井，全國可謂不計(jì)其數(shù)，大部分機(jī)井直徑只有30-40厘米，少數(shù)機(jī)井直徑在40-60厘米之間。 在一些農(nóng)村，田中的廢棄機(jī)井疏于管理，致使那些廢棄的機(jī)井成為當(dāng)?shù)氐囊环N潛在危險(xiǎn)，這些“陷阱”讓人防不勝防。 尤其是夏秋兩季，草木瘋長，井口隱蔽，到處都是吃人的黑洞。經(jīng)常會有人不慎落入井內(nèi)，不少機(jī)井直徑只有30-40厘米，而正常人的肩膀?yàn)?0-60厘米寬，這種情況給救援帶來了極大的麻煩。因?yàn)闆]有專業(yè)的救援設(shè)備，落井者不能得到及時(shí)的救援，又由于井下缺氧，環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常會導(dǎo)致受害人由于解救不及時(shí)而死亡，這樣的慘劇屢見不鮮，給親人帶來了極大的痛苦，給社會帶來了巨大的損失。 目前國內(nèi)還沒有針對此類事故的專業(yè)救援設(shè)備，最普遍救援方式都是“倒掛金鐘”，即將救援人員頭朝下用救生繩吊到井下救人，由于井下缺氧，環(huán)境復(fù)雜，人長時(shí)間倒掛呼吸不暢，血脈逆行，這種方法很危險(xiǎn)。此外就是用大型機(jī)械在機(jī)井旁挖坑施救，弊端是費(fèi)時(shí)耗力，等一切到位了，墜井者往往兇多吉少。 誰都知道，早一分鐘把人救出來，被救人員就多一份生還的可能，因?yàn)榫掠兴?、缺氧、害怕…? 若在救援時(shí)使用這個(gè)深井救援機(jī)器人，搶救人員到來以后，只需要幾分鐘的時(shí)間，就可以完成救人的任務(wù)！本救援設(shè)備的運(yùn)用大大降低了救援難度提高了救援成功率，其意義是重大的。 2．作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的基本思路 本救援機(jī)器人是為了適應(yīng)井下的復(fù)雜的環(huán)境，滿足實(shí)際救援需要而發(fā)明的一種救援裝置。經(jīng)過對近百起落井事故進(jìn)行系統(tǒng)地分析之后，我們結(jié)合本裝置擬定了一套能夠應(yīng)對井下復(fù)雜情況的深井救援方案。 本機(jī)器人以機(jī)械化與數(shù)字化相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)純?nèi)斯ぞ仍蛡鹘y(tǒng)機(jī)械救援方式，體現(xiàn)了人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)思想。在獨(dú)立設(shè)計(jì)制造出機(jī)械主體的基礎(chǔ)上，整合了一套無線數(shù)字化救援控制方案，加入無線攝像頭和無限通訊設(shè)備，設(shè)計(jì)制造了集成控制電路并實(shí)現(xiàn)了可視化的救援操作。 本機(jī)器人的運(yùn)用大大降低了救援難度，在縮短救援時(shí)間的同時(shí)還有力地保障了被救者和救援人員的人身安全，有著巨大的使用價(jià)值和廣闊的市場空間。 該機(jī)器人按照模塊化的思想設(shè)計(jì)了其六大功能模塊： (1）無線控制模塊 (2）快速移動(dòng)固定模塊 (3）定位模塊 (4）救援執(zhí)行模塊 (5）時(shí)時(shí)通信?？? (6）生命支持模塊 模塊化的設(shè)計(jì)思路應(yīng)用，提高了機(jī)器人運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，也降低了機(jī)器人的維修難度。 3．作品的創(chuàng)新之處 本項(xiàng)目率先設(shè)計(jì)制造機(jī)械化救援的機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)了整體機(jī)械的數(shù)字化控制，符合人機(jī)一體化的創(chuàng)新方向。本作品主要有六大創(chuàng)新點(diǎn)。 （1）可擴(kuò)展定位卡盤的設(shè)計(jì) 定位卡盤位于救援機(jī)器人的頂部。該卡盤只需一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)便能實(shí)現(xiàn)定位卡盤三個(gè)方向上的頂出桿的擴(kuò)展和收縮動(dòng)作。該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，高效地解決了機(jī)器人主體在井下難以固定的問題。 （2）救援機(jī)械手臂的定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 手臂的定位機(jī)構(gòu)運(yùn)用絲桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了徑向上的定位，運(yùn)用同步帶傳動(dòng)又實(shí)現(xiàn)了手臂在圓周方向上的定位，同時(shí)手臂還能夠伸縮調(diào)整長度。圓周方向、徑向、軸向這三位方位上位置定位的實(shí)現(xiàn)，使得救援手臂在井下能到達(dá)各種空間位置，能應(yīng)對實(shí)際救援中復(fù)雜的救援需要。 （3）單電機(jī)三節(jié)電動(dòng)伸縮臂的設(shè)計(jì) 該機(jī)構(gòu)通過對絲桿傳動(dòng)、定滑輪、動(dòng)滑輪、鋼絲繩及拉伸彈簧的組合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了只需一個(gè)電機(jī)就能完成三節(jié)手臂的伸縮，增強(qiáng)了救援手臂在工作時(shí)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，提高了救援效率。 （4）可變形托舉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 該機(jī)構(gòu)位于三節(jié)電動(dòng)伸縮臂的端部。運(yùn)用連桿，彈簧，滑輪及鋼絲繩實(shí)現(xiàn)其功能。當(dāng)三節(jié)電動(dòng)伸縮臂伸展至極限位置時(shí)，托舉桿能夠自動(dòng)打開并自鎖，從而實(shí)現(xiàn)了從底部對落井者實(shí)施托舉的功能。 （5）救援過程的無線化、數(shù)字化 無線控制的運(yùn)用使得機(jī)器人能更好地適應(yīng)不同的救援環(huán)境。無線攝像頭及無線音頻的運(yùn)用使得救援人員能及時(shí)了解井下實(shí)際狀況，為救援的順利進(jìn)行提供了保障。 4．主要技術(shù)指標(biāo)性能 適用井口范圍:30cm~60cm 救援深度:2m~40m 無線操作范圍:0m~50m 抬升重量:0N~10KN 抬升速度:0.05m/s~0.5m/s 功率:0W~800W 5．作品的技術(shù)特點(diǎn) 經(jīng)過對近百起落井事故進(jìn)行系統(tǒng)的分析擬定了一套能夠應(yīng)對井下各種復(fù)雜情況的深井救援方案。為實(shí)現(xiàn)上述救援方案，該針對于小直徑深井救援機(jī)器人采用機(jī)械化與數(shù)字化相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)純?nèi)斯ぞ仍蛡鹘y(tǒng)機(jī)械救援，體現(xiàn)了人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)思想。 在獨(dú)立設(shè)計(jì)制造出機(jī)械主體的基礎(chǔ)上，整合了一套無線數(shù)字化救援控制方案，加入無線攝像頭和無限通訊設(shè)備，設(shè)計(jì)制造了集成控制電路并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)可視化操作。 6．適用及推廣范圍 目前在國內(nèi)，農(nóng)用機(jī)井的機(jī)械化井下救援還是一片空白。傳統(tǒng)的幾種井下救援的方法救援效果不理想，落井事故一旦發(fā)生，落井者死亡率很高。目前落井事故的頻發(fā)也引起了相關(guān)部門的高度重視，社會各方力量也在積極尋求解決辦法，我們的救援機(jī)器人就是在這么一個(gè)大環(huán)境下誕生的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國大約有400~500萬口機(jī)井，全國每年發(fā)生400~500起機(jī)井吃人傷人事件，造成直接經(jīng)濟(jì)損失3600萬元。按30年計(jì)算，直接損失10.8億元，這些還不包括公安、消防、武警、醫(yī)護(hù)人員付出的汗水心血。而每年發(fā)生的機(jī)井“吃人,傷人”事件所造成的間接損失更是無法計(jì)算的。機(jī)井吃人傷人讓社會付出了生命和財(cái)產(chǎn)的沉重代價(jià)。各地的消防隊(duì)經(jīng)常執(zhí)行井下救援的任務(wù)，但目前他們救援手段十分有限，他們對機(jī)械化的救援機(jī)械有著迫切的需求。我們的救援機(jī)器人正滿足了這個(gè)需求?？紤]到國內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)展處于起步階段，市場潛力極大，若市場啟動(dòng)，其經(jīng)濟(jì)規(guī)模很可能會可快達(dá)到上億。
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.作品發(fā)明目的 本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)制造針對小直徑深水井的救人機(jī)器人，以填補(bǔ)該種救援設(shè)備的真空狀態(tài)。 2．作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的基本思路 本救援機(jī)器人是為了適應(yīng)井下的復(fù)雜的環(huán)境，滿足實(shí)際救援需要而發(fā)明的一種救援裝置。經(jīng)過對近百起落井事故進(jìn)行系統(tǒng)地分析之后，我們結(jié)合本裝置擬定了一套能夠應(yīng)對井下復(fù)雜情況的深井救援方案。 本機(jī)器人以機(jī)械化與數(shù)字化相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)純?nèi)斯ぞ仍蛡鹘y(tǒng)機(jī)械救援方式，體現(xiàn)了人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)思想。在獨(dú)立設(shè)計(jì)制造出機(jī)械主體的基礎(chǔ)上，整合了一套無線數(shù)字化救援控制方案，加入無線攝像頭和無限通訊設(shè)備，設(shè)計(jì)制造了集成控制電路并實(shí)現(xiàn)了可視化的救援操作。 3.作品創(chuàng)新點(diǎn) （1）可擴(kuò)展定位卡盤的設(shè)計(jì) （2）救援機(jī)械手臂的定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （3）單電機(jī)三節(jié)電動(dòng)伸縮臂的設(shè)計(jì) （4）可變形托舉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （5）救援過程的無線化、數(shù)字化 4．作品的技術(shù)特點(diǎn) 經(jīng)過對近百起落井事故進(jìn)行系統(tǒng)的分析擬定了一套能夠應(yīng)對井下各種復(fù)雜情況的深井救援方案。為實(shí)現(xiàn)上述救援方案，該救援機(jī)器人采用機(jī)械化與數(shù)字化相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)純?nèi)斯ぞ仍蛡鹘y(tǒng)機(jī)械救援，體現(xiàn)了人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)思想。 5．主要技術(shù)指標(biāo)性能 適用井口范圍:30cm~60cm 救援深度:2m~40m 無線操作范圍:0m~50m 抬升重量:0N~10KN 抬升速度:0.05m/s~0.5m/s 功率:0W~800W
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該救援機(jī)器人是針對井下的環(huán)境特點(diǎn)為滿足實(shí)際救援需要而發(fā)明的一種數(shù)字化控制救援機(jī)器人。 本項(xiàng)目在經(jīng)過對近百起落井事故進(jìn)行系統(tǒng)的分析后，擬定了一套能夠應(yīng)對井下各種復(fù)雜情況的深井救援方案。本機(jī)器人采用機(jī)械化與數(shù)字化相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)純?nèi)斯ぞ仍蛡鹘y(tǒng)機(jī)械救援，體現(xiàn)了人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)思想。在獨(dú)立設(shè)計(jì)制造出機(jī)械主體的基礎(chǔ)上，整合了一套無線數(shù)字化救援控制方案，加入無線攝像頭和無線通訊設(shè)備，設(shè)計(jì)集成控制電路并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)可視化救援操作。 本機(jī)器人的運(yùn)用大大減小了救援難度，在縮短了救援時(shí)間的同時(shí)還有力地保障了被救者和救援人員的人身安全，有著巨大的使用價(jià)值和廣闊的市場空間。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- （1）獲得省第十二屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)競賽特等獎(jiǎng) （2）在校第22屆“運(yùn)河杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品科技競賽中獲特等獎(jiǎng)。 （3）以該作品為主打產(chǎn)品的大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目“興宇器械有限公司”，已經(jīng)在兩千多個(gè)參賽項(xiàng)目中成功晉級為決賽的前一百強(qiáng)隊(duì)之一。 （4）本項(xiàng)目為2010年省新苗人才大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 1、樣機(jī)2、現(xiàn)場視頻3、圖片
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
- 1.技術(shù)特點(diǎn) 該針對于小直徑深井救援機(jī)器人采用機(jī)械化與數(shù)字化相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)純?nèi)斯ぞ仍蛡鹘y(tǒng)機(jī)械救援，體現(xiàn)了人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)思想。在獨(dú)立設(shè)計(jì)制造出機(jī)械主體的基礎(chǔ)上，整合了一套無線數(shù)字化救援控制方案，加入無線攝像頭和無限通訊設(shè)備，設(shè)計(jì)制造了集成控制電路并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)可視化救援操作。 2.市場分析 目前在國內(nèi)，農(nóng)用機(jī)井的機(jī)械化井下救援還是一片空白。傳統(tǒng)的幾種井下救援的方法救援效果不理想，每年發(fā)生的機(jī)井“吃人,傷人”事件所造成的間接損失更是無法計(jì)算的。機(jī)井吃人傷人讓社會付出了生命和財(cái)產(chǎn)的沉重代價(jià)。各地的消防隊(duì)經(jīng)常執(zhí)行井下救援的任務(wù)，但目前他們救援手段十分有限，他們對機(jī)械化的救援機(jī)械有著迫切的需求。我們的救援機(jī)器人正滿足了這個(gè)需求?？紤]到國內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)展處于起步階段，市場潛力極大，若市場啟動(dòng)，其經(jīng)濟(jì)規(guī)模很可能會可快達(dá)到上億。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)外雖然已有相對于該種落井事故救援設(shè)備的專利共18項(xiàng)，相關(guān)論文0篇；但由于所有專利所能實(shí)現(xiàn)的功能單一，不能有效地應(yīng)對井下各種復(fù)雜的情況且功能不過穩(wěn)定，只能用于比較簡單的救援，而針對于在井下數(shù)十米完全黑暗，空間狹窄的情況則只能望洋興嘆，推廣及實(shí)戰(zhàn)性不強(qiáng)。 目前最普遍救援方式都是“倒掛金鐘”，把救援人員頭朝下用救生繩吊到井下救人，由于井下缺氧，環(huán)境復(fù)雜，人長時(shí)間倒掛呼吸不暢，血脈逆行，這種方法也很危險(xiǎn)。此外就是用大型機(jī)械在機(jī)井旁挖坑施救，弊端是費(fèi)時(shí)耗力，等一切到位了，墜井者往往兇多吉少。 誰都知道，早一分鐘把人救出來，被救人員就多一份生還的可能，因?yàn)榫掠兴⑷毖?、害怕…?基于IDEF0的功能模型設(shè)計(jì)理念，我們經(jīng)過對近百起落井事故進(jìn)行系統(tǒng)的分析擬定了一套能夠應(yīng)對井下各種復(fù)雜情況的深井救援方案。為實(shí)現(xiàn)上述救援方案，該針對于小直徑深井救援機(jī)器人集可擴(kuò)展定位卡盤、新型抓肩、夾持腳踝、三節(jié)電動(dòng)伸縮臂、可變形托舉等新型機(jī)構(gòu)為一體，采用機(jī)械化與數(shù)字化相結(jié)合的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)純?nèi)斯ぞ仍蛡鹘y(tǒng)機(jī)械救援，體現(xiàn)了人機(jī)一體化的設(shè)計(jì)思想。在獨(dú)立設(shè)計(jì)制造出機(jī)械主體的基礎(chǔ)上，整合了一套無線數(shù)字化救援控制方案，加入無線攝像頭和無限通訊設(shè)備，設(shè)計(jì)制造了集成控制電路并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)可視化操作。因此該深井救援機(jī)器人能夠在擬定的救援方案操作下在各種復(fù)雜的環(huán)境下快速、有效地完成救援任務(wù)。
