大学生科技创新竞赛：机械机电控制类获奖作品研究总结

1.救援平台整体设计

边缘救援平台系统组成框图如图7-2所示。根据设计要求加工制作出平台实物样机，如图7-3所示，并完成了测试。

图7-2 边缘救援平台系统组成框图

图7-3 边缘救援平台实物样机图

平台整体由拖拽系统和救援担架系统两部分组成，并考虑到针对边缘救援复杂的地形环境，救援装置的支撑固定是实施救援必不可少的前提条件，因此救援平台拖拽系统包括角度和长度均可调的救援三脚架，以保证整套装置在复杂地形中有可靠的固定连接。

2.救援平台拖拽系统设计

救援平台的拖拽系统是通过对救援现场地形进行分析，在救援三脚架和绞盘的基础上搭建的一套具备拖拽功能并起到支撑保护作用的系统。该系统主要由三脚架、绞盘与绳索、拖拽电动机与传动系统组成。(www.xing528.com)

系统中使用三脚架的设计目的是为避免在救援过程中由于绳索无法固定而造成平台在救援过程中大幅度摆动所带来救援过程不畅和可能造成二次伤害的危险。考虑到为了减少绳索与崖边突棱的磨损，需要将绳索在崖边利用支架支撑以远离崖边。

为实现救援担架系统快速安全的牵引拖拽，绞盘与绳索系统具有很高的安全性设计要求。项目组设计出包含三套拖拽绳索的绳索装置，即一套主绳和两套副绳。主绳承受主要的拉力，起着拖拽的作用；副绳将作为冗余安全性设置，并为救援担架系统提供导向功能防止出现担架翻滚的情况。

3.救援担架系统设计

边缘救援平台的救援担架系统又称为救援舱，作用是保护和运载伤员，在拖拽系统的牵引下，将伤者安全快速地从山崖底部运送至安全施救地带。

救援舱将采用特殊的外形设计，能够快速、平稳、安全地在山体表面运动。同时充分考虑到被救援人身体状况的特殊性，救援舱在设计时就着重考虑了减震系统和自平衡系统，使被救援人员能够尽可能舒适、安全、快速地运输到地面。

救援舱工作在陡峭崎岖的山体表面，要想将伤者从山崖下安全快速运送到地面面临若干难题。在山体表面运行时必然会使一般的救援工具产生翻滚运动，因此，在纵横两个方向上设计了一套双自由度调节的自平衡系统。在横向上，从滚动轴承的结构形式得到启发，将救援舱设计为内外两层可相对转动的结构，同时配合具有角位置测量装置的伺服控制系统（类似于飞机、导弹等的滚转角位置稳定系统），可使内层在横向上始终保持在一个预定的稳定位置。在纵向上，为了改善伤者在上升过程中的受力情况，减轻伤者在被拖拽过程中的痛苦，同时避免伤者头部朝下造成脑充血，设计出一套曲柄滑块机构，将担架作为曲柄滑块机构的连杆，以丝杠螺母作为传动件，控制步进电动机，通过运动传递，使担架绕一支点转动，对其俯仰角进行调节。

在山体表面运动面临的另外一个难题就是救援物体可能在横向上产生大范围的移动，采用三绳牵引机制以解决此问题。其中一根钢绳作为主要的拉伸动力来源，拉动救援舱向上运动，两根辅助钢丝绳作为辅助定位作用，辅助钢丝绳将直接穿过救援舱，一端固定于山崖底部，使救援舱的运动轨迹接近从山体上面的施救点到山崖底部的被救点的一条直线上。为了避免救援舱在山体表面运动时产生的剧烈震动对被救伤员的影响，设计出比较完善的减震系统，利用两级减震环节使最终传递到伤者的震动减弱为最低。