基本信息
- 项目名称：
- 自动高效救生艇
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 自动高效救生艇包括三大系统：红外探测系统、充气筏自动充气系统、四自由度机械臂机构系统，其工作原理是：救生船上搭载多条未充气的救生筏, 船在水上行使过程中，通过红外探测器对被困人员定位，当救生船靠近目标后，自动充气系统将未充气救生筏充气，完成后由机械臂递送充气筏与被困人员处。本救生艇可完全实现自动救援，对被救个体的平均救援时间明显简短，降低救援难度，从而大大提高救援效率。
- 详细介绍：
- 本作品组成主要包括三大系统：红外探测系统、充气筏自动充气系统、四自由度机械臂机构系统。三大系统相互配合即可实现高效的生命救援。其具体构件机械原理有：升降机构主要由螺纹传动、链条传动、齿轮传动和限位开关组成。各种传动方式相互配合实现平台的升降，亦即实现了充气筏进气嘴的升降。充气筏充气机构主要由斜槽挡板(漏斗形状)、定位杆+丝杠+滑块（作用是固定船筏）、气门芯、橡皮管等组成，为保证其气密性，我们还用到了橡胶密封圈。四自由度机械臂机构系统包含齿轮变速，曲柄连杆结构,蜗杆传动等。 自动高效救生艇的主要工作原理是，救生船上搭载多条未充气的救生筏, 船在水上行使过程中，通过红外探测器对被困人员的距离与角度测量反馈信号锁定人员位置，当救生船靠近目标后，充气筏进气嘴升降台开始上升,托起进气嘴碰触到限位开关后停止至充气位置，充气定位装置向充气橡皮筏的进气口处移动，（这部分为了使充气泵充气嘴和充气筏进气嘴能良好结合,采用了漏斗式的设计,此装置利用斜面原理，自动导向，将进气嘴插入充气泵充气嘴。在实际应用时，可采用更为方便的手段，因为充气筏的进气嘴可以设置为单向导通，并且实际的气压要远远大于模型气压）。在充气泵充气嘴与进气嘴结合完毕后，充气嘴内的顶杆将气门芯密封垫顶起，再由充气泵向筏体充气，我们考虑到橡皮筏的容积大致相同，采用模拟的方法，测试出充满一个橡皮筏所需的时间，再应用到自动充气过程中。在实际的应用中可以考虑采用电子气压计进行检测，达到更为安全，方便的效果。充气完成后，充气定位装置逆向移动，与充气筏的进气嘴脱离，整个充气过程完成。充气筏的充气由预先写入PLC的程序自动运行完成，操作人员只要按下启动按钮，整个机构便可自行运行，实现了完全意义上的自动化操作。 本救生艇可完全实现自动救援，对被救个体的平均救援时间明显简短，降低救援难度，从而大大提高救援效率。
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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
- 1、设计背景及目的 我国近年来洪水频发，严重危害着人们的生产、生活安全。建立快速救援机制、开发高效救援产品已经到了十分紧迫的地步。 2、基本思路 设想利用两栖救援船携带大量的未充气的橡皮充气筏，在遇到受困人员时，利用充气装置给橡皮充气筏快速充气，提供给受灾人员，以扩大一次救援人数上限。同时被救上橡皮充气筏的人员还可对其他受困者实施二次救援，进一步提高救援效率。 3、主要创新点： （1）、高效救援，自动救援 （2）、四自由度机械臂工作灵活度高 （3）、对较复杂救援环境应对从容 （4）、船载机械手臂用途广泛 （5）、双体双栖船提高航行稳定性 4、技术关键 船在水上行使过程中，通过红外探测器对被困人员的距离与角度测量反馈信号锁定人员位置，触发西门子S7--200PLC控制充气系统对筏充气。机械臂完成一次递送动作后，自动回位等待下次动作信号。整体动作过程由预先写入PLC的程序自动运行完成，操作人员只要按下启动按钮，整个机构便可自行运行，实现了完全意义上的自动化操作。 5、plc主要技术指标： cpu224；数字量I/O 14入10出；扩展模块数量7；脉冲捕捉输入个数14；实时时钟内置；通行口1RS485；定时器个数256个，4个1ms，16个10ms，236个100ms；计数器个数256个。
科学性、先进性
- 自动高效救生艇相比现有救生艇先进性体现在： （1）人体红外捕捉系统有效提高救援船搜救被困人员效率 （2）自动控制的引入提高救援船实施救援效率 （3）机械臂动作代替人工投递保证施救人员在救援过程中的自身安全 自动高效救生艇相比现有救生艇科学性体现在： （1）长跨度多自由度机械臂强化救援设备面对多变救援环境的应变能力 （2）双体双栖船体保证救援船的行驶与救援稳定性
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2010年获“北京汽车”杯首都高校第五届机械创新设计大赛二等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 非专利技术转让
作品可展示的形式
- 图片、录像、样品
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
- 1、技术特点优势 自动高效救生艇具有水陆两用、自动抓取、自动充气、灵活递送救生物资等主要功能。 自动高效救生艇由红外探测系统、充气筏自动充气系统、四自由度机械臂机构系统三大系统相互配合实现高效的生命救援。 自动高效救生艇上的所有设备都由PLC实现自动控制，实现高效救援、自动救援，其中多自由度机械臂工作灵活度高，对较复杂救援环境应对从容，船载机械手臂用途广泛， 船体设计为双体双栖结构提高航行稳定性。 2、应用前景： （1）发展前景良好 目前，在国内此类救生装置应用很少，依靠人力救援较多，救援效率低，甚至还有一定的危险性。自动高效救生艇的发展前景良好，尤其在洪水多发区，可以把此项设备应用于救灾抢险设备之中。 （2）使用方便高效 该救援船采用现代的科学技术，进行自动的搜救、定位，救援全过程基本上都实现了自动化，整个系统操作方法简便。并且自动高效救生艇设计坚持高效自动，在洪灾爆发时，极具应用价值。
同类课题研究水平概述
- 目前，在国内此类救生装置应用很少，多为冲锋舟或依靠人力救援方法较多，救援效率低，甚至还有一定的危险性。若能应用本救援船，其救生效率会提高数十倍。
