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(yīng)用范圍，并對該小車的整體設(shè)計(jì)和功能方案做了研究。

關(guān)鍵詞：多功能；智能；救援小車；設(shè)計(jì)

1、前言

結(jié)合我國2008年的汶川特大地震和南方的特大雪災(zāi)，以及2010年的玉樹地震和舟曲的泥石流等一些列的自然災(zāi)害。近幾年我國的自然災(zāi)害越演越烈，給人民的財(cái)產(chǎn)、生活、交通安全帶來重大的安全隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì)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(zāi)害。致使其下轄的多個市縣供電系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，并且致使受災(zāi)戶數(shù)累計(jì)多達(dá)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(shù)高達(dá)87000人，直接經(jīng)濟(jì)損失8451億之多，經(jīng)濟(jì)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?yàn)榫仍ぷ鳠o法及時展開導(dǎo)致的人數(shù)傷亡和損失無法估量。可見自然災(zāi)害對于交通安全產(chǎn)生和人民財(cái)產(chǎn)安全的嚴(yán)重影響，因此最大程度的降低自然災(zāi)害對人民財(cái)產(chǎn)安全造成的危害是迫在眉睫的。結(jié)合我國現(xiàn)在的國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展情況，開展多功能智能救援車技術(shù)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(shù)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(xiǎn)性較大的條件下，保證搶險(xiǎn)工作的順利進(jìn)行，從而保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的設(shè)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(zāi)場合。此外，各大生產(chǎn)廠商也在實(shí)際需求的要求下采用全新技術(shù)和新工藝的同時，不斷提高產(chǎn)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(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)動力的功能，使救援速度自動適應(yīng)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(fù)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(jī)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(qiáng)保護(hù)救援過程中的傷員，提高智能救援車的適應(yīng)能力，并逐步向高速度、智能、多學(xué)科融合一體化方向發(fā)展。

于發(fā)達(dá)國家相比較，我國對于多功能智能救援車技術(shù)研究起步較晚，始于近十幾年，相關(guān)研究單位主要集中在消防救援部門、高校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)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(zāi)等重大的自然災(zāi)害現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)，無人救援工作越來越引起國家的高度重視，國內(nèi)一些廠家也參照國外的先進(jìn)技術(shù)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(jìn)國家智能救援車的發(fā)展?fàn)顩r相比，產(chǎn)品的數(shù)量以及性能差距較大?；诖朔N現(xiàn)狀，國內(nèi)先后開展了各種關(guān)于多功能智能救援車方面的電子設(shè)計(jì)大賽，除此以外國內(nèi)像清華大學(xué)此類的高校開展了關(guān)于智能車的研究，并且有越來越多的機(jī)構(gòu)和學(xué)者也加入到這一新興學(xué)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(shí)用的設(shè)計(jì)思想，充分考慮到了生產(chǎn)需求、使用需求、環(huán)境需求、經(jīng)濟(jì)需求等一系列的因素，追求實(shí)現(xiàn)合理設(shè)計(jì)的多功能智能救援小車。本次設(shè)計(jì)涉及到的領(lǐng)域有電子、機(jī)械原理、信息科學(xué)、設(shè)計(jì)等領(lǐng)域，是一個綜合性的應(yīng)用研究課題。設(shè)計(jì)以高效實(shí)用、最大限度保護(hù)傷員為目的的多功能智能救援車，設(shè)計(jì)過程中通過了較長時間的市場調(diào)查，根據(jù)現(xiàn)有的資料，工藝，設(shè)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(yàn)證和設(shè)計(jì)，并將通過試驗(yàn)和修正保證整個系統(tǒng)的可靠性。使其成為易于維護(hù)和進(jìn)一步進(jìn)行功能擴(kuò)展，盡筆者的思想理念推動產(chǎn)生一種全新的多功能智能救援車設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)模式，進(jìn)而推動多功能救援車的設(shè)計(jì)進(jìn)步及革命。

3.1方案的比較與選擇

根據(jù)本設(shè)計(jì)要滿足的基本要求，結(jié)合本設(shè)計(jì)任務(wù)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(zhuǎn)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(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理。根據(jù)以上要完成的相應(yīng)功能，本設(shè)計(jì)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(jī)驅(qū)動模塊、尋跡探測模塊、避障模塊、金屬檢測與轉(zhuǎn)移模塊、行駛時間顯示模塊。本設(shè)計(jì)中小車主要模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

3.2小車的車體選擇

方案一 購買標(biāo)準(zhǔn)智能車模型

標(biāo)準(zhǔn)的智能車模型具有組裝完整的車輪和轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)、電機(jī)和驅(qū)動模塊以及搭載各種控制器的合適位置，此外標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的智能車模型還具有以下的優(yōu)點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)的PCB板子安裝起來比較方便。標(biāo)準(zhǔn)的智能車模型也有相應(yīng)的缺點(diǎn)，如搭載的減速電機(jī)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(xiàn)齒輪因?yàn)榕ぞ剡^大而扭斷的情況。其次，標(biāo)準(zhǔn)智能車模型雖然是空間優(yōu)化合理，但是對不同的設(shè)計(jì)者布置線路的喜好不同也會出現(xiàn)不好的結(jié)果從而影響信號精度。

方案二 自行訂制智能車

根據(jù)自己實(shí)際設(shè)計(jì)的搶險(xiǎn)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(jù)智能車的工作情況自行選擇減速電機(jī)的型號，從而解決在工作過程中可能出現(xiàn)的齒輪斷裂的情況。自行設(shè)計(jì)救援小車的車模，能更好的滿足本設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)的一些列要求。

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