华北科技大学-多功能组合式升降救援机器人设计说明书.doc

实用标准 PAGE 文档 实用标准 文档 多功能组合式升降救援机器人 设计说明书 参赛单位：华北科技学院 作 者：李大鹏、刘春平、刘江玉、李雷 指导教师：田忠友 罗建国 目录 1 研究背景及意义 ………………………………………………………1 2 创新构思及方案设计 …………………………………………………1 2.1 升降方式的独特性 ……………………………………………1 2.2 升降系统的稳定性 ……………………………………………2 2.3 救援方式的新颖性 ……………………………………………3 3 主要功能及工作原理 ……………………………………………4 3.1救援系统 ………………………………………………………4 3.2灭火系统 ………………………………………………………5 3.3运输系统 ………………………………………………………6 4 机器人的运动和动力分析 …………………………………8 4.1车体的动力 ……………………………………………………8 4.2升降系统的动力 ………………………………………………8 4.3救援系统的动力 ………………………………………………10 5 部分参数计算 …………………………………………………11 6 主要创新点 ……………………………………………………12 7 市场前景 ………………………………………………………14 8 作品外形照片 …………………………………………………………17 9 参考文献……………………………………………………………………20 1 研究背景及意义 当前，高空救援已成为一个世界性的难题。在人类快速发展的今天，高层建筑不计其数，防火安全十分重要。虽然人们对高空火灾警觉和反应能力有所提高，但救援工作还是准备不够充分，不专业、不及时，造成很多不必要的人员伤亡和财产损失。每年，我国因火灾而导致的直接经济损失就数以亿计，许多人的生命都葬身火海之中，每一场高层建筑火灾都让我们痛心。一旦失火，凶猛的火势和烟雾直接威胁着人们的安全疏散，影响着火灾的及时施救工作。然而大多高空救援消防车升高高度有限、稳定性差、救援迟缓，很难达到理想的救援工作目的。我们设想并制造了一个多功能的升降救援机器人，能够安全快速的把高层被困人员送到地面，同时我们的机器人装有消防水管系统，在救援的同时便于消防员进行高层外围救火。 2 创新构思及方案设计 目前，最行之有效的灭火方法是内外救火，以内为主，外为辅，然而这主要应用于低层建筑。对于高层建筑而言，“外”围工作则效果甚微，主要原因就是目前的消防云梯无法达到救援所需高度。因此，我们设计的多功能组合式升降救援机器人：①能够稳定的上升到普通高层建筑物的高度；②能够安全快速地进行救援工作；③具有必要的防火材料制成、人工智能控制等。以下为我们的创新构思： 2.1 升降方式的独特性 由于此机器人必须有能力升高到一般高层建筑的高度，因此，如何实现稳定安全的升高到目标高度是一个必须解决的问题，我们的升降系统采取三级升降： ⑴曲臂式升高。两节车体前后移动，支撑机构把升降支架推起 文档 到合适位置。此方法是为了保证救援机器人正常行驶时能够应变不同的交通环境，支撑机构采用丝杠结构。 ⑵伸缩式升高。此升降方式就是采用了传统的云梯式升降方式,主要是为了尽量减小机器人行驶时所占空间体积。基于升降系统越高则应用越轻便的原理和装置所占空间体积较小、材料总重较轻等特点，我们将此升降方式应用于曲臂升降方式之上。 ⑶滚珠丝杠式升高。运用滚珠丝杠优点突出： ①可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑； ②两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构； ③丝杠传动相当于螺旋传动，故传动平稳、噪音很小； ④传动功率大。 另外我们还采用交叉式微调。剪叉式机械结构，使升降方式起升后有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大，并适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，更安全。可加伸缩平台，在平台长度不足时可延伸至所需位置。 我们采取三级升降的目的是： ⑴大大减小在道路上行驶时占用的空间。我们的升降系统可以收缩在较小的空间内，采用四角机构，固定在两节车体上以应对不同的交通环境； ⑵升降方式的多样性、合理性，使其升降功能多变，应对不同环 境、不同高度的工作。经试验此系统稳定性高，能够达到所需工作高度； ⑶可根据所需高度增加升降级数，即可采取多级升降达到目标高度。 2.2 升降系统的稳定性 升降救援机器人，顾名思义必须在高空作业，其安全性、稳定性是我们研究的难点。机器人上升的高度过高会出现升降的不稳定、承载能力逐渐减小等一系列问题