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基本信息

项目名称:
全地形救援车
小类:
机械与控制
简介:
通过理论研究及实验我们设计并制作了一台带有全地形救援车,应用于矿难,地震、隧道塌方等事故灾害的搜索救援工作当中。机器人主要由以下几个模块构成:被动式越障模块,导航模块,机械手模块。通过以上三个模块的组合,机器人可自主在矿难,地震之后的复杂地形中进行搜索并救援。
详细介绍:
1)以六组行星轮为基本行进方式,采用前后铰接复合式底盘,底盘和行星轮之间通过被动式垂直悬挂系统连接。较小障碍物通过行星轮三角机构翻转而轻松翻越;遇到较大障碍时,行星轮配合铰接部分,自动调节车体姿态,柔性攀爬上障碍。使之具有良好的越障能力。 2)底盘独创设计了垂直悬挂系统,能自动调节车轮高度,使6组行星轮全部紧贴路面,不会造成在崎岖路面行驶时车轮出现悬空现象,保证了行驶时的动力。具有全地形搜救能力。 3)具有自主导航功能,能自主选择道路,规避越不过的障碍物,在恶劣或危险救援情况下,救援车可结合本身携带的红外传感器,摄像头等生命探测装置,自主搜寻幸存者;该救援车同时支持远程遥控操作,可以配合搜救人员搜寻幸存者使用。 4)机器人救灾平台可附加多种模块以适应不同救灾需求,如现在开发的这一代中,就具有红外生命探测传感器,可以探测幸存者,并进行定位,机械手可以遇险人员投放小包食品、药物和通讯装置等辅助功能,能有效地减少伤亡。 5)机器人搜救平台上加装视频探测器(CCD摄像头),将现场环境的图像返回到救灾中心,为进一步控制机器人的运动方向,制定下一步救灾的方案提供决策依据。加装相应探测传感器,机器人还能进入井下区域,监测事故现场(如温度、瓦斯以及有害气体的浓度)的变化,防止事故的二次发生。

作品图片

  • 全地形救援车
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  • 全地形救援车

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

在灾难救援中,救援人员只有非常短的时间(约72小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者,否则发现幸存者的几率几乎为零。救灾机器人利用自身的优点,能迅速找到地震、塌方、和矿井下幸存者的位置,降低事故危害性,对提高救灾效率具有重大意义。针对救援现场对机器人的实际要求。我们设计了一款全地形救援车。考虑到矿难或地震之后地形的复杂性,救援车首先应具备全地形通过能力。我们以六组行星轮为基本行进方式,采用了前后铰接复合式底盘,底盘和行星轮之间通过被动式垂直悬挂系统连接。较小障碍物通过行星轮三角机构翻转而轻松翻越;遇到较大障碍时,行星轮配合铰接部分,自动调节车体姿态,柔性攀爬上障碍。垂直悬挂系统能自动调节车轮高度,使六组行星轮全部紧贴路面,保证了行驶时的动力。由于越障方式全部为被动式,即通过机械结构来实现,所以可靠性高,适应能力强。在控制方面,救援车具备自动导航和遥控导航双模式,可自由切换。救援车还具备人体红外识别和机械手功能,可对伤员进行定位和投送救援物资。除此之外救援车还具备了无线视频传输功能,可以实时传输视频信息。 4.1作品总体技术指标如下: 尺寸:625mm x 370mm x 30mm(机械手未展开) 重量: 15KG 工作电压: 12V 总功率: 200W 最大速度: 8km/h 最大垂直越障高度:345mm 最大侧倾角:30度 最大正面爬坡角度: 45度 最小转弯半径: 0 续航力: 4小时

科学性、先进性

独特的三角行星轮驱动系统,在路况良好的情况下,运动子轮平稳行驶,遇到小型障碍三角机构自动翻转轻松翻越障碍;铰接式车体,当遇到大型障碍时自动及时地调整整车重心,有效防止了车体的倾覆。三角轮链接式地盘能够快速适应不断变化的地面特性,攀越楼梯等复杂障碍,具有极强的机动性、灵活性和地面适应性。 恶劣条件或危险环境下,该救援车具有自主导航功能,能自主选择道路,规避越不过的障碍物,可结合本身携带的红外传感器,摄像头等生命探测装置,自主搜寻幸存者;该救援车同时支持遥控操作,可以配合搜救人员搜寻幸存者使用。 救援车平台支持多种扩展,可通过加装不同搜救仪器,配合相应传感器,实现更多救援功能,如,排雷、排爆、危险化学物品监测、有毒药剂喷洒等,并可针对不同灾难事故情况,进行灵活改装。

获奖情况及鉴定结果

2010年10月 在南京 由教育部机械基础课程教学指导分委会、全国大学生机械创新设计大赛组委会举办的 第四届全国大学生机械创新设计大赛中获得二等奖。

作品所处阶段

正在制作实物,设计基本完成

技术转让方式

暂无

作品可展示的形式

实物模型、三维动画、实物功能展示录像

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

相比已有产品,该机器人具备更强的越障能力和复杂地形适应能力,可在矿难,地震等事故灾害救援工作中独立或配合搜救人员展开搜寻、救援工作,为营救赢得宝贵的时间,具有很高的社会价值。

同类课题研究水平概述

查阅相关搜救机器人的资料,我们发现:现有的救灾机器人,主要有轮式、履带式、无肢运动(以蛇形机器人为主)、腿式、轮腿式等。蛇形机器人具有运动稳定性好、适应地形能力强和高的牵引力等特点,但多自由度的控制困难,运动速度低;轮式机器人具有结构简单、重量轻、轮式滚动摩擦阻力小和机械效率高等特点,但越过壕沟、台阶的能力差;腿式机器人具有适应地形能力强的特点,能越过大的壕沟和台阶,其缺点是速度慢;轮腿式机器人融合腿式机构的地形适应能力和轮式机构的高速高效性能,其缺点是结构相对复杂;履带式机器人地形适应能力强,动载荷小,设计紧凑,其缺点是重量大,能耗大。 针对现有搜救机器人的短板。我们设计了一款全地形自主救援车,可自主搜救被困人员,进行物资补给及时向外反馈信息,帮助搜救人员给好更快的进行救援。
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