多功能智能救援小車的總體與方案研究

余乾

摘要：本文主要闡述了一種多功能智能救援小車的功能和應用范圍，并對該小車的整體設計和功能方案做了研究。

關鍵詞：多功能；智能；救援小車；設計

1、前言

結合我國2008年的汶川特大地震和南方的特大雪災，以及2010年的玉樹地震和舟曲的泥石流等一些列的自然災害。近幾年我國的自然災害越演越烈，給人民的財產、生活、交通安全帶來重大的安全隱患。據統(tǒng)計自2008年起，罕見的冰雪天氣卷席南方致使黔東南大地遭受1984年以來最大的冰雪災害。致使其下轄的多個市縣供電系統(tǒng)出現嚴重故障，并且致使受災戶數累計多達12.98萬戶之多。2008年汶川發(fā)生的8級特大地震，致使四川遇難和失蹤人數高達87000人，直接經濟損失8451億之多，經濟狀態(tài)倒退五年之多。除此以外，每年雨季到來時我國部分山區(qū)泥石流不斷，因為救援工作無法及時展開導致的人數傷亡和損失無法估量。可見自然災害對于交通安全產生和人民財產安全的嚴重影響，因此最大程度的降低自然災害對人民財產安全造成的危害是迫在眉睫的。結合我國現在的國民經濟和社會發(fā)展情況，開展多功能智能救援車技術的研究，研究開發(fā)有針對性的智能救援工具，已成為時下一個重要而緊迫的課題。

2、多功能智能救援車的技術概況

多功能智能救援車的用途主要是用于在救援人員無法施展救援工作或救援人員參入工作危險性較大的條件下，保證搶險工作的順利進行，從而保障人民生命財產安全的設備。近幾十年，國外對于智能救援車的研究發(fā)展非常迅速，并且研發(fā)種類越來越多，研究各類的救援車基本能夠適合所有的救災場合。此外，各大生產廠商也在實際需求的要求下采用全新技術和新工藝的同時，不斷提高產品競爭力和研發(fā)新一代的多功能智能救援車。目前，國外智能救援車的主要發(fā)展趨勢有一下幾大方向：（1）全自動電液雙控制系統(tǒng)，可使智能救援車在作業(yè)時實現自動調節(jié)動力的功能，使救援速度自動適應救援環(huán)境變化，由此也保證了在救援時候高效率的要求。（2）向可以參加多種復雜環(huán)境的救援車方向發(fā)展，提高了救援車的使用效率以及拓寬了機器的使用范圍。（3）研制具有仿形能力的多功能智能救援車，加強保護救援過程中的傷員，提高智能救援車的適應能力，并逐步向高速度、智能、多學科融合一體化方向發(fā)展。

于發(fā)達國家相比較，我國對于多功能智能救援車技術研究起步較晚，始于近十幾年，相關研究單位主要集中在消防救援部門、高校創(chuàng)新實驗室。并且近幾年先后有幾種救援車的研究和投入適用的救援車。伴隨著2008年汶川地震、南方特大雪災等重大的自然災害現象的頻繁出現，無人救援工作越來越引起國家的高度重視，國內一些廠家也參照國外的先進技術工藝，研制出適合我國救援工作的救援工具，如生命跡象檢測儀和完成特殊工作的儀器，例如2013年為了完成月球檢測的玉兔號。但相對于世界先進國家智能救援車的發(fā)展狀況相比，產品的數量以及性能差距較大。基于此種現狀，國內先后開展了各種關于多功能智能救援車方面的電子設計大賽，除此以外國內像清華大學此類的高校開展了關于智能車的研究，并且有越來越多的機構和學者也加入到這一新興學科中。

3 多功能智能救援小車基本方案與功能

本課題研究目的就是本著實用的設計思想，充分考慮到了生產需求、使用需求、環(huán)境需求、經濟需求等一系列的因素，追求實現合理設計的多功能智能救援小車。本次設計涉及到的領域有電子、機械原理、信息科學、設計等領域，是一個綜合性的應用研究課題。設計以高效實用、最大限度保護傷員為目的的多功能智能救援車，設計過程中通過了較長時間的市場調查，根據現有的資料，工藝，設備及發(fā)展趨勢，從而較為完整的完成了多功能智能救援車的驗證和設計，并將通過試驗和修正保證整個系統(tǒng)的可靠性。使其成為易于維護和進一步進行功能擴展，盡筆者的思想理念推動產生一種全新的多功能智能救援車設計理念和設計模式，進而推動多功能救援車的設計進步及革命。

3.1方案的比較與選擇

根據本設計要滿足的基本要求，結合本設計任務主要完成智能救援小車的自動避障、循跡、檢測金屬、撿取金屬并且轉移到安全位置、顯示行駛時間等一系列的工作，同時對行駛過程中的有關數據進行實時處理。根據以上要完成的相應功能，本設計系統(tǒng)整體最終劃分為以下的幾個基本模塊：電源模塊、直流減速電動機驅動模塊、尋跡探測模塊、避障模塊、金屬檢測與轉移模塊、行駛時間顯示模塊。本設計中小車主要模塊結構圖如圖1所示：

3.2小車的車體選擇

方案一 購買標準智能車模型

標準的智能車模型具有組裝完整的車輪和轉向結構、電機和驅動模塊以及搭載各種控制器的合適位置，此外標準車模還有減震裝置，對小車行駛過程中的顛簸有一定的緩沖作用，從而減輕對傳感器精確度的影響。標準的智能車模型還具有以下的優(yōu)點：標準智能車模型空間優(yōu)化合理，可以在合適的位置安放自己設計的PCB板子安裝起來比較方便。標準的智能車模型也有相應的缺點，如搭載的減速電機都是塑料齒輪，這一來在較為惡劣的工作環(huán)境時候很可能會出現齒輪因為扭矩過大而扭斷的情況。其次，標準智能車模型雖然是空間優(yōu)化合理，但是對不同的設計者布置線路的喜好不同也會出現不好的結果從而影響信號精度。

方案二 自行訂制智能車

根據自己實際設計的搶險車的尺寸，自己手工制作車的底盤和搭載線路板的支架。并且可以根據智能車的工作情況自行選擇減速電機的型號，從而解決在工作過程中可能出現的齒輪斷裂的情況。自行設計救援小車的車模，能更好的滿足本設計功能實現的一些列要求。

綜上所述，在本設計基本要求可以滿足的前提下，考慮到智能救援車復雜多變的工作環(huán)境等因素，本設計系統(tǒng)采用方案二中自制救援小車模型的方法。