挑战杯-科技发明类-全国特等奖作品汇编.docVIP

PAGE PAGE 19 轮履两用救援灭火小车 来源： \o 第十二届\“挑战杯\”作品 第十二届“挑战杯”作品 小类： \o 机械与控制 机械与控制 大类： \o 科技发明制作A类 科技发明制作A类 简介： 轮履两用救援灭火小车，用于现场有毒、易燃、易爆、高温、高辐射等工业危险环境。 电力驱动，节能环保；轮履两用，全地形通过能力强；网络化智能控制，灭火效率高，克服了现有设备机身沉重、机动能力差、适应环境差等弱点。针对不同的灾难特点及救援要求，依托该小车底盘装备不同的设备可执行多种救援任务。 详细介绍： 继日本地震及福岛核泄漏之后，各种安全事故越来越多，如何安全且快速有效地开展各种救援工作成为社会关注的话题。但现代主要消防设备比较沉重，机动能力较差且在易爆、有毒、高温、高辐射等危险环境下的适应能力较差，对救援人员的人身安全不能提供有效的保障。虽然现有较成熟的消防及救援机器人，但多为内燃机驱动，价格昂贵、体积庞大、结构复杂、功能比较单一且控制系统的遥控范围、控制精度远远不能满足救援 要求。 为了弥补当前救援设备的主要缺点，特设计了一种轮履两用救援灭火小车。在火灾时，以小车为载体带动消防炮进入火场进行灭火；在发生灾害时，小车可以充当探测工具，深入危险环境进行探测。该小车的主体设计为消防炮、车架、行走系统、探测灭火系统和控制及保护系统五部分，并采用电力驱动。行走系统由履带行走系统、轮式行走系统和轮履转换系统组成，实现了轮履两用、相互转换，具有全地形通过能力；探测灭火系统由探测系统和消防炮驱动系统组成，用以实现对火场内部情况的探测及消防炮的相关动作，如通过温度传感器、红外成像仪等将现场情况传输给控制系统，驱动消防炮对准着火点高效灭火；控制系统实现了网络化智能控制，用手机、电脑、控制器等设备远距离无线控制各电机、制动器、离合器的运动，精确实现小车的各项运动；保护系统设有水幕保护装置，保证小车在火场的安全。针对不同的灾难特点及救援要求，依托该小车底盘装备不同的设备可执行多种救援任务。 小车结构简单、价格便宜、绿色环保、智能控制，能很好地满足消防救灾及环境探测的需要，应用前景广泛。 作品图片 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： 目的：随着石化和核电等工业的高速发展，其防火防灾形势异常严峻。消防炮是关键的辅助消防设备，目前，对于地形复杂、高危环境的灭火，仍靠消防队员先将消防炮搬到接近火场处，再实施手工操作灭火。为了提高有毒、易爆、高温、高辐射环境下的灭火及救援效率，保障消防队员和被救人员的安全，特设计轮履两用消防小车。基本思路：作品采用电力驱动，同内燃机模式比较，绿色环保，且成本低；有轮式和履带两套独立的 行走系统，根据不同地形，可采用不同的行进方式，实现了全地形通过能力；两侧履带分别采用两台电机独立驱动，增加了小车的机动性。在控制方面采用网络化智能控制，实现了远距离无线遥控。小车装有消防炮、温度传感器、红外成像仪等设备用于危险环境的消防灭火、环境探测等，增设的水幕装置，保护小车在火场的安全。作品力求实用性更强，造价低，维护便捷。创新点：1）小车实现轮履两用，轮履有机结合相互转换，具全地形通过能力。 2）通过红外成像仪将现场情况传输给控制系统，驱动消防炮对准着火点，进行高效灭火。 3）小车实现了网络化智能控制。技术关键：作品的网络智能控制系统、机械传动系统的设计及其整车的技术集成。技术指标：体积（长×宽×高）1600mm×1300mm×900mm、重量250kg、遥控距离空旷10km，复杂环境2km、牵引力1500N、转弯半径0.6m、履带行驶速度0.5m/s、轮式行驶速度5m/s、消防炮旋转角度-75°～+75°、炮筒俯仰角度15°～75°、消防炮俯仰/旋转速度可调节。 科学性、先进性： 针对目前消防炮使用中的安全隐患，提出并设计了一种新型智能化的远程遥控、电力驱动的轮履两用救援灭火小车，完成了作品制造。在消防队进行的现场测试结果表明，在保障人员安全的前提，该小车能满足消防炮特定场合灭火的各项要求。 该作品有机地集成了机械、控制和信息等学科的相关技术,具有以下优势：远程遥控，安全性高；轮履两用，通过性强；网络化智能控制，灭火效率高；电力驱动，节能环保；结构简单，成 本低。 针对不同灾难的救援要求，依托该小车的底盘，可执行多种救援任务。参考文献 [1]丁哲勇.四轮消防灭火机器人总体设计[D].上海交通大学:上海交通大学,2005 [2]曹庆峰、李琪、王立志、仪维、秦峰.智能消防机器人的研究与开发[J].机电一体化,2008:14(9):43-46 [3]李海涛，王敏，史凌斌等．消防机器人的发展和应用前景[J]．中国公共安全（综合版），2007，(1)：161-164 获奖情