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基本信息

项目名称:
小型集成救援装置
小类:
机械与控制
简介:
以在复杂、恶劣灾难环境下承担救助、救生任务为目标,综合运用机械传动、气动控制、电气控制、数字控制技术,应用仿生知识,基于德国慧鱼(fischer)公司工程创意组合模型构件设计的集成配装小型救援装置,适用于多类型灾后场域辅助、替代人工实施救援任务。
详细介绍:
本系统采用模块化设计方案。系统主要由行车部分、升降机构、探索部分和破障机构组成,各部分之间能够自由的分离和组合,以达到在不同的环境下实现不同方式的搜索救援。行车部分设计了平行轮式、六足轮式、履带式三种方案,能适应不同的路况,主要用于搭载其它模块或是进行紧急运输;升降救援机构以模拟人体攀爬过程为基本创意,采用机械构件、气动构件、直流电机驱动合成控制方案,能在缺乏外部辅助吊装装置时实现在狭缝内进行的纵向移动;探索部分在可控制旋转的平台上搭载摄像头等传感器,能够在行车部分的辅助下进入救援人员不易进入灾难环境进行实地的搜索;破障机构能够在探索的基础上辅助救援。

作品图片

  • 小型集成救援装置
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

矿难、桥难、路难、楼难……这些灾害在现代经济建设与社会活动中很难完全避免,当搜救人员在危险、复杂的环境下实施搜救任务时,恶劣的条件常常给搜救工作造成重重障碍,甚至错过对生者的最佳救助时机。设计救援机器人系统能够进入救援人员不易进入灾难环境进行实地的搜索救援,协助、代替人力工作,既可保证救援人员安全又可提高救援工作效率,为环境复杂、人力物力紧张的灾难现场带去更多生的希望。 本系统采用模块化设计方案。系统主要由行车部分、升降机构、探索部分和破障机构组成,各部分之间能够自由的分离和组合,以达到在不同的环境下实现不同方式的搜索救援。行车部分设计了平行轮式、六足轮式、履带式三种方案,能适应不同的路况,主要用于搭载其它模块或是进行紧急运输;升降救援机构以模拟人体攀爬过程为基本创意,采用机械构件、气动构件、直流电机驱动合成控制方案,能在缺乏外部辅助吊装装置时实现在狭缝内进行的纵向移动;探索部分在可控制旋转的平台上搭载摄像头等传感器,能够在行车部分的辅助下进入救援人员不易进入灾难环境进行实地的搜索;破障机构能够在探索的基础上辅助救援。 本系统的关键技术如下: 1.硬件设计按功能需求采用模块化设计; 2.采用有一定自适应能力的六足轮式结构; 3.采用双驱动(电动、气动); 4.利用了仿生技术(升降机构、六足轮式);

科学性、先进性

本系统硬件部分按功能需求采用了模块化设计,综合利用了机、电、气和仿生知识,系统完整,各部分之间能够自由的分离和组合,以实现不同的环境下不同方式的搜索救援。 行车部分针对不同的路况进行了不同的结构设计,其中六足轮式行车结构应用了生物仿生知识,对于复杂的路况有一定的自适应能力。 攀爬结构工艺设计方案中应用仿生知识,巧妙结合气动活塞工作原理和工作特性,能够实现无辅助吊装设备条件下在光滑、陡峭、狭窄空间内自主升降攀爬。 系统部分结构采用电动与气动协同的双动力源协同驱动。

获奖情况及鉴定结果

本系统原型设计作品——具有自动升降功能的救援车——于2010年4月参加教育部高等学校机械学科教学指导委员会主办的“第四届全国大学生机械创新设计大赛慧鱼组(2010)竞赛”,获得竞赛三等奖。

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

合作研制

作品可展示的形式

模型、现场演示 、图片、录像

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

根据基本设计要求,经市场调查并考虑实际设计制作条件,本项设计采用通用、标准的机械构件及传动方案,整体设计紧凑,零件、部件结构简单,工艺实现方便,电气控制灵活可靠,同时为加装辅助探测、搜救及控制设备预留了相应接口,为功能扩展与性能提升奠定了基础。 救援系统设计方案简装、易操控,在灾害或事故救援现场,搜救人员配备该设备可大大提升搜索、施救工作效率,特别是在环境恶劣、条件复杂、人力救援遇阻的情况下,该设备更可发挥出其灵巧、快捷的优势。 本项设计加工成本易于控制,功能扩展余地大、实用性强,系列化生产后可用于不同的实际救援场合。

同类课题研究水平概述

在不同类型的事故、灾难现场应用机器人辅助救援人员实施救助是机器人技术发展中一个特别活跃的领域,其成功、有效的应用对于人类社会活动有着非常特殊的现实意义。有鉴于此,在许多国际、国内机器人技术竞赛活动中,救援机器人常常是最受关注的一个项目。 比较有代表性的救援机器人研究项目和制作产品中,装配多履带结构、越障破障、生命探测的机器人种类最丰富,例如:国防科技大学用两年时间研制、参加国际机器人比赛的作品设计有6副履带的行车结构,具备很强的复杂地形穿越能力;日本科研人员研制的救援机器人不仅能爬上82度的斜坡,装配有遥控摄像头以及红外传感器、二氧化碳传感器等生命迹象探测装置,还能绘制出受困人员周围的三维地图,并以无线通信方式传回控制端。上海大学机电工程与自动化学院承担的国家高技术研究发展计划(“863”计划)资助项目,面向地震灾难应用,开发研制的废墟狭缝搜救机器人,采用了“前拉后推”的双驱动方式,可实现在废墟缝隙中运动与探测、并可对废墟中的幸存者实施辅助救援;还有一批由中科院国家重点实验室研制的“救灾救援危险作业机器人”,或能空中搜索探测,或能钻入废墟洞穴搜救,或能在外部侦测废墟内情况……这批特殊的“搜救队员” 将进入到示范应用阶段,并有望在“十二五”期间作为地震应急搜救装备投入实际使用。 从已经检索到的资料看,专门用于灾难事故现场搜救的小型设备虽种类不同、样式各异,但可实现陡峭、狭窄空间内自主移动搜索探测的装置很少,一些专用于井下救援的机器人,也多依赖吊装设备升降,工作部分的移动范围受到较大限制。 我们采用慧鱼(fischer)公司生产的创意组合模型构件完成的作品创意设计,在资源方面有较多限制,重点是尽力体现主体构思。本作品中的纵向攀爬机构设计构思独到,有效利用气动元件工作特点,升降控制实现方案精巧、可靠,是本系统设计中特别突出点,也是我们着力较多之处。该救援系统若自备压缩气源并采用遥控方式,则工作范围及工作方式还可有更大扩展余地。
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