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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:多功能仿生救援破障机甲
学校名称:厦门大学嘉庚学院
参赛队伍:黑曜砺刃队
队伍编号:222058
参赛学生:刘诗音 聂慧婷 肖俊豪 雷友杭  
指导老师:杨海锋  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

全球地质灾害、建筑坍塌等突发灾害频发,我国年均各类灾害事故超10万起,传统救援模式面临诸多局限。救援人员在立体堆叠的废墟中易遭遇二次坍塌风险,浓烟、高温等恶劣环境还会压缩作业时间,72小时黄金救援期内因环境阻碍导致救援无法推进的案例占比达45%。传统救援机器人同样存在明显短板,环境适应性弱,复杂地形通过率不足30%;感知决策滞后,动态环境中决策延迟超10秒。在此背景下多功能仿生救援破障机甲顺势而生,致力于破解极端场景救援难题。

        该机甲以“破障高效、搜救精准、绝境驰援”为核心定位,产品特色鲜明。结构采用模块化拼接设计,移动系统创新采用分布式多履带拓扑结构,搭配自适应液压悬挂,主履带保障常规地形平稳行驶,辅助履带可独立抬升,实现垂直越障、沟壑跨越与35°爬坡,复杂地形通过率较传统设备提升40%。核心功能模块高度集成,前部液压破障臂最大破碎力达100kN,中部四自由度仿生机械臂与Ni-Ti合金机械钻头协同作业,后部救援抓夹具备可调夹持力,真正实现“破障-搜救-救援”无缝衔接,无需人工切换设备。

        技术融合多领域核心成果。控制端以STC89C52单片机为核心,通过PWM模块驱动履带电机与机械臂舵机,配合编码器实现转速闭环控制,误差控制在合理范围;ADC模块采集破障臂压力信号,精准调节破碎力;同时通过SPI、I2C接口适配GPS、红外热像仪等传感器,每秒采集多组环境数据,为自主决策提供数据支撑。机械钳与钻头功能精准适配救援需求,机械钳采用铝合金材质,具备较强承重能力,能稳固夹取钢筋、石块等障碍物清理通道,也可轻柔抓取救援物资或辅助转移受困人员,避免造成二次伤害;机械钻头采用45#钢材质,硬度高、抗冲击性强,可高效钻穿混凝土与钢板,遇到大块障碍物时,先破碎再由机械钳清理,大幅提升障碍清除效率。感知端集成“红外热成像+穿透式雷达+环境传感”矩阵,搭载AI生命特征识别芯片与YOLOv8轻量化算法,可穿透混凝土探测人体热源,定位准确率超95%,检测距离达50m。通信端采用铜合金天线,支持5G NR与Mesh自组网,复杂废墟环境中通信距离与延迟表现优异,确保指令实时传达。

      工作特点突出高效与安全,接到救援指令后,10秒内完成全系统自检,通过后根据指令规划初始行进路径,借助GPS定位实时校正方位,以复合移动模式奔赴现场。抵达现场后自动切换侦察模式,感知云台全方位扫描环境,快速识别风险源与疑似生命信号区域,数据实时回传指挥中心。随后根据障碍类型切换破障执行头,精准破除障碍开辟通道,破障过程中环境传感器实时监测安全状态,超标即调整路径。通道开辟后切换救援模式,机械臂与抓夹协同开展救援作业,同步回传受困人员状态数据。

       适用场景广泛,涵盖地震、洪水、矿山坍塌等复杂灾害现场救援,可深入传统设备难以抵达的区域开展搜救与破障;也适用于核泄漏、有毒有害气体泄漏等高危环境,替代人员执行危险作业;还能拓展至隧道事故、建筑物倒塌、地铁管廊故障等应急场景,模块化设计支持功能快速切换,适配不同场景需求,同时契合国家政策导向,顺应市场增长趋势,应用前景广阔。

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