多功能智能救援小车的总体与方案研究

余乾

摘要：本文主要阐述了一种多功能智能救援小车的功能和应用范围，并对该小车的整体设计和功能方案做了研究。

关键词：多功能；智能；救援小车；设计

1、前言

结合我国2008年的汶川特大地震和南方的特大雪灾，以及2010年的玉树地震和舟曲的泥石流等一些列的自然灾害。近几年我国的自然灾害越演越烈，给人民的财产、生活、交通安全带来重大的安全隐患。据统计自2008年起，罕见的冰雪天气卷席南方致使黔东南大地遭受1984年以来最大的冰雪灾害。致使其下辖的多个市县供电系统出现严重故障，并且致使受灾户数累计多达12.98万户之多。2008年汶川发生的8级特大地震，致使四川遇难和失踪人数高达87000人，直接经济损失8451亿之多，经济状态倒退五年之多。除此以外，每年雨季到来时我国部分山区泥石流不断，因为救援工作无法及时展开导致的人数伤亡和损失无法估量。可見自然灾害对于交通安全产生和人民财产安全的严重影响，因此最大程度的降低自然灾害对人民财产安全造成的危害是迫在眉睫的。结合我国现在的国民经济和社会发展情况，开展多功能智能救援车技术的研究，研究开发有针对性的智能救援工具，已成为时下一个重要而紧迫的课题。

2、多功能智能救援车的技术概况

多功能智能救援车的用途主要是用于在救援人员无法施展救援工作或救援人员参入工作危险性较大的条件下，保证抢险工作的顺利进行，从而保障人民生命财产安全的设备。近几十年，国外对于智能救援车的研究发展非常迅速，并且研发种类越来越多，研究各类的救援车基本能够适合所有的救灾场合。此外，各大生产厂商也在实际需求的要求下采用全新技术和新工艺的同时，不断提高产品竞争力和研发新一代的多功能智能救援车。目前，国外智能救援车的主要发展趋势有一下几大方向：（1）全自动电液双控制系统，可使智能救援车在作业时实现自动调节动力的功能，使救援速度自动适应救援环境变化，由此也保证了在救援时候高效率的要求。（2）向可以参加多种复杂环境的救援车方向发展，提高了救援车的使用效率以及拓宽了机器的使用范围。（3）研制具有仿形能力的多功能智能救援车，加强保护救援过程中的伤员，提高智能救援车的适应能力，并逐步向高速度、智能、多学科融合一体化方向发展。

于发达国家相比较，我国对于多功能智能救援车技术研究起步较晚，始于近十几年，相关研究单位主要集中在消防救援部门、高校创新实验室。并且近几年先后有几种救援车的研究和投入适用的救援车。伴随着2008年汶川地震、南方特大雪灾等重大的自然灾害现象的频繁出现，无人救援工作越来越引起国家的高度重视，国内一些厂家也参照国外的先进技术工艺，研制出适合我国救援工作的救援工具，如生命迹象检测仪和完成特殊工作的仪器，例如2013年为了完成月球检测的玉兔号。但相对于世界先进国家智能救援车的发展状况相比，产品的数量以及性能差距较大。基于此种现状，国内先后开展了各种关于多功能智能救援车方面的电子设计大赛，除此以外国内像清华大学此类的高校开展了关于智能车的研究，并且有越来越多的机构和学者也加入到这一新兴学科中。

3 多功能智能救援小车基本方案与功能

本课题研究目的就是本着实用的设计思想，充分考虑到了生产需求、使用需求、环境需求、经济需求等一系列的因素，追求实现合理设计的多功能智能救援小车。本次设计涉及到的领域有电子、机械原理、信息科学、设计等领域，是一个综合性的应用研究课题。设计以高效实用、最大限度保护伤员为目的的多功能智能救援车，设计过程中通过了较长时间的市场调查，根据现有的资料，工艺，设备及发展趋势，从而较为完整的完成了多功能智能救援车的验证和设计，并将通过试验和修正保证整个系统的可靠性。使其成为易于维护和进一步进行功能扩展，尽笔者的思想理念推动产生一种全新的多功能智能救援车设计理念和设计模式，进而推动多功能救援车的设计进步及革命。

3.1方案的比较与选择

根据本设计要满足的基本要求，结合本设计任务主要完成智能救援小车的自动避障、循迹、检测金属、捡取金属并且转移到安全位置、显示行驶时间等一系列的工作，同时对行驶过程中的有关数据进行实时处理。根据以上要完成的相应功能，本设计系统整体最终划分为以下的几个基本模块：电源模块、直流减速电动机驱动模块、寻迹探测模块、避障模块、金属检测与转移模块、行驶时间显示模块。本设计中小车主要模块结构图如图1所示：

3.2小车的车体选择

方案一 购买标准智能车模型

标准的智能车模型具有组装完整的车轮和转向结构、电机和驱动模块以及搭载各种控制器的合适位置，此外标准车模还有减震装置，对小车行驶过程中的颠簸有一定的缓冲作用，从而减轻对传感器精确度的影响。标准的智能车模型还具有以下的优点：标准智能车模型空间优化合理，可以在合适的位置安放自己设计的PCB板子安装起来比较方便。标准的智能车模型也有相应的缺点，如搭载的减速电机都是塑料齿轮，这一来在较为恶劣的工作环境时候很可能会出现齿轮因为扭矩过大而扭断的情况。其次，标准智能车模型虽然是空间优化合理，但是对不同的设计者布置线路的喜好不同也会出现不好的结果从而影响信号精度。

方案二 自行订制智能车

根据自己实际设计的抢险车的尺寸，自己手工制作车的底盘和搭载线路板的支架。并且可以根据智能车的工作情况自行选择减速电机的型号，从而解决在工作过程中可能出现的齿轮断裂的情况。自行设计救援小车的车模，能更好的满足本设计功能实现的一些列要求。

综上所述，在本设计基本要求可以满足的前提下，考虑到智能救援车复杂多变的工作环境等因素，本设计系统采用方案二中自制救援小车模型的方法。