面向灾害场景下的救援机器人集约化设计
发布时间：2021-01-13 06:00
近年来,全球地质灾害频发,救援现场的复杂性和潜在危险因素给救援人员带来极大安全隐患,因此很多国家都对灾害救援场景下的救援机器人开展了大量研究。然而,目前救援机器人在使用过程中仍旧存在诸多痛点,缺乏完善的工业设计研究。本文从集约化理念入手,研究灾害场景中人、机、环境各要素之间的关系,提出面向灾害场景下的救援机器人集约化设计策略,以满足灾害场景下的救援作业需求。首先,对当前灾害救援场景中的救援机器人现状进行研究,总结归纳当前多功能救援机器人产品设计趋势与问题,对集约化设计理念进行概述,并列举集约化在产品设计中的应用,总结产品集约化设计原则,提出灾害场景下救援机器人集约化设计目标。其次,以消防救援人员为目标用户,对灾害救援场景和用户进行研究分析。以救援情景体验地图分析的方式,深入了解救援场景中的隐性需求,并且对典型救援场景进行特征描摹,在经问卷调查及用户访谈等用户研究之后,分析用户救援过程中对设备的使用痛点与功能点期待。进行用户需求总结与分析,为下一步设计流程开展提供参考。最后,对用户需求转化为产品的功能点列表并进行优先级划分,获取救援机器人功能设定,同时对救援机器人造型结构以及CMF设计要...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４日本研发的援龙系列救援机器人??
第２章救援机器人调研与集约化设计目标??的ＴＯＰＴＥＣ公司、芬兰的ＡＶＡＮＴ及美国的Ｓｔａｎｌｅｙ?Ｂｌａｃｋ?＆?Ｄｅｃｋｅｒ公司［３３］。??如图１－３所示，瑞典的ＢＲＯＫＫ公司是救援机器人最大的生产商［３１］。??丨??图１－３瑞典ＢＲＯＫＫ３００破拆型救援机器人??ＢＲＯＫＫ?３００具有优秀的的技术性能和可靠性，采用远程无线遥控操作，大??大降低了操作人员安全风险，能够非常好的代替人工进入到高危环境执行救援任??务，紧凑机身设计能够穿梭于灾害现场各种狭小空间。快换装置的应用能够手动??对作业属具进行更换，以适应不同作业属具需求下的救援任务。??日本ＴＭＳＵＫ公司设计研发的“援龙Ｔ－５３”是一种智能化程度较高，擅长??于物料搬运的双动臂履带式救援机器人，图１－４，单个动臂能够举起一百公斤的??重量。援龙救援机器人采用双臂设计，能够一只手臂在救援现场负责支撑倒塌建??筑物框架，另外一只负责切割、搬运物料，紧凑型机身可以在非常局限环境下进??行转弯和平台回转，是一种较为灵活的救援机器人［３４］。??＿ｎｒ繼??图１－４日本研发的援龙系列救援机器人??我国在上世纪末引进救援机器人产品，一直以来在救援机器人技术上与国外??发达国家存在较大差距。??９??
山东大学硕士学位论文??山东大学学者梁西昌通过校企合作设计出一款双臂救援机器人，图１－７。该??机器人主要有三个特点，首先机身采用轻量化设计以满足我国大面积装备的米??１７１和直８直升机的运输要求，在灾害场景下道路受到破坏且地面运输难以满??足快速部署需求时，可采用空中运输进行投放。其次该设备可以满足多功能作??业，采用双动臂以及高空作业平台，配备多种作业属具，具备大范围生命探测??以及满足各种工况需求的挖掘、破碎、剪切、扩张、吊运等功能。该设备还采??用模块化设计，为实现设备轻量化目标，满足直升机空运以及实现多功能快速??转换，设备采用多处模块化设计。??图１－７山东大学梁西昌设计的多功能救援机器人??欧美等发达国家在救援机器人领域起步较早，研究体系相对成熟先进，研发??出多款应用于灾害救援场景的救援机器人产品，并取得了较好应用效果反溃通??过产品的数代更迭，己经研发出性能稳定且应用广泛的救援机器人产品，应用于??诸多高危作业领域，在特种作业环境下扮演了至关重要的角色［１２］。我国在上世纪??末引进救援机器人产品，在历次地震灾害、泥石流灾害的救援作业中发挥了重要??作用，对我国救援机器人产业发展也起到了重要促进作用，通过学习国外先进技??术的应用，特种作业机器人的研发，使我国救援机器人技术取得了长足快速发展，??并逐步缩小与发达国家的差距。我国经历了改革开放的快速发展以及国家对科技??研发的关注，本土企业在与国外进行频繁交流的同时努力研制自己的产品。近年??来，安徽惊天智能公司设计幵发了一系列救援机器人，并且拥有自主知识产权，??标志着我国救援机器人研发进入新阶段［３火??当前国际上救援机器人产品层出不穷，多种结
【参考文献】：
期刊论文
[1]产品设计中色彩的运用探究[J]. 王乙婷. 中国市场. 2019(32)
[2]基于用户体验地图的产品创新设计方法研究与应用[J]. 李晓英,黄楚,周大涛,孙淑娴. 包装工程. 2019(10)
[3]基于情境的产品交互设计思维研究[J]. 谭浩,徐迪. 包装工程. 2018(22)
[4]集约化理念在婴幼儿学步车设计中的应用[J]. 李婷婷,刘馨淼. 工业设计. 2018(10)
[5]液压拆除机器人发展现状研究[J]. 李炯,王瑜,刘宝林,王志乔. 机械工程与自动化. 2018(04)
[6]“多元建构”视角对问卷调查的方法论意义[J]. 王晓晖,风笑天. 南京社会科学. 2017(05)
[7]群策群力 协同推进 加快发展我国应急产业[J]. 冯飞. 中国应急管理. 2015(11)
[8]新型农业经营主体发展研究综述[J]. 谢玉梅,孟奕伶. 江南大学学报(人文社会科学版). 2015(05)
[9]工业设计“集约化”发展的探索[J]. 张福昌,黄河. 美与时代(上). 2015(09)
[10]救援机器人技术综述[J]. 于振中,蔡楷倜,刘伟,郑为凑. 江南大学学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]当代职教园区空间集约化设计研究[D]. 郝秋实.哈尔滨工业大学 2018
[2]救援机器人冗余液压机械臂运动学分析及轨迹跟踪控制方法研究[D]. 梁西昌.山东大学 2018
[3]高集约化农区投入减量化与低环境风险的土地利用系统设计--理论与模式[D]. 付永虎.中国农业大学 2016
[4]基于软集合理论的不确定性多属性决策方法研究[D]. 缪彬.昆明理工大学 2014
硕士论文
[1]基于模块化设计的马铃薯收获机设计研究[D]. 殷彦强.贵州大学 2019
[2]城市中学体育场馆集约化设计策略研究[D]. 张灯.华南理工大学 2019
[3]用地集约化背景下小学建筑设计研究[D]. 于曜诚.西安建筑科技大学 2019
[4]基于产品族DNA理论的产品设计应用[D]. 朱贵慧.山东大学 2019
[5]集约型商业综合体外部空间的景观设计研究[D]. 杨颖.西北农林科技大学 2019
[6]基于TRIZ进化理论的救援机器人产品设计[D]. 潘雅璇.中国矿业大学 2019
[7]集约化理念下的医疗检测设备设计研究[D]. 何少豪.西南交通大学 2019
[8]电动挖掘机方案设计及动力电池匹配优化研究[D]. 李波.西南交通大学 2018
[9]救援机器人结构设计优化及其运动学与动力学研究[D]. 寇彦芸.山东大学 2017
[10]灾害环境下担架集约化设计研究[D]. 朱慧森.河北科技大学 2017
本文编号：2974353
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－４日本研发的援龙系列救援机器人??
第２章救援机器人调研与集约化设计目标??的ＴＯＰＴＥＣ公司、芬兰的ＡＶＡＮＴ及美国的Ｓｔａｎｌｅｙ?Ｂｌａｃｋ?＆?Ｄｅｃｋｅｒ公司［３３］。??如图１－３所示，瑞典的ＢＲＯＫＫ公司是救援机器人最大的生产商［３１］。??丨??图１－３瑞典ＢＲＯＫＫ３００破拆型救援机器人??ＢＲＯＫＫ?３００具有优秀的的技术性能和可靠性，采用远程无线遥控操作，大??大降低了操作人员安全风险，能够非常好的代替人工进入到高危环境执行救援任??务，紧凑机身设计能够穿梭于灾害现场各种狭小空间。快换装置的应用能够手动??对作业属具进行更换，以适应不同作业属具需求下的救援任务。??日本ＴＭＳＵＫ公司设计研发的“援龙Ｔ－５３”是一种智能化程度较高，擅长??于物料搬运的双动臂履带式救援机器人，图１－４，单个动臂能够举起一百公斤的??重量。援龙救援机器人采用双臂设计，能够一只手臂在救援现场负责支撑倒塌建??筑物框架，另外一只负责切割、搬运物料，紧凑型机身可以在非常局限环境下进??行转弯和平台回转，是一种较为灵活的救援机器人［３４］。??＿ｎｒ繼??图１－４日本研发的援龙系列救援机器人??我国在上世纪末引进救援机器人产品，一直以来在救援机器人技术上与国外??发达国家存在较大差距。??９??
山东大学硕士学位论文??山东大学学者梁西昌通过校企合作设计出一款双臂救援机器人，图１－７。该??机器人主要有三个特点，首先机身采用轻量化设计以满足我国大面积装备的米??１７１和直８直升机的运输要求，在灾害场景下道路受到破坏且地面运输难以满??足快速部署需求时，可采用空中运输进行投放。其次该设备可以满足多功能作??业，采用双动臂以及高空作业平台，配备多种作业属具，具备大范围生命探测??以及满足各种工况需求的挖掘、破碎、剪切、扩张、吊运等功能。该设备还采??用模块化设计，为实现设备轻量化目标，满足直升机空运以及实现多功能快速??转换，设备采用多处模块化设计。??图１－７山东大学梁西昌设计的多功能救援机器人??欧美等发达国家在救援机器人领域起步较早，研究体系相对成熟先进，研发??出多款应用于灾害救援场景的救援机器人产品，并取得了较好应用效果反溃通??过产品的数代更迭，己经研发出性能稳定且应用广泛的救援机器人产品，应用于??诸多高危作业领域，在特种作业环境下扮演了至关重要的角色［１２］。我国在上世纪??末引进救援机器人产品，在历次地震灾害、泥石流灾害的救援作业中发挥了重要??作用，对我国救援机器人产业发展也起到了重要促进作用，通过学习国外先进技??术的应用，特种作业机器人的研发，使我国救援机器人技术取得了长足快速发展，??并逐步缩小与发达国家的差距。我国经历了改革开放的快速发展以及国家对科技??研发的关注，本土企业在与国外进行频繁交流的同时努力研制自己的产品。近年??来，安徽惊天智能公司设计幵发了一系列救援机器人，并且拥有自主知识产权，??标志着我国救援机器人研发进入新阶段［３火??当前国际上救援机器人产品层出不穷，多种结
【参考文献】：
期刊论文
[1]产品设计中色彩的运用探究[J]. 王乙婷. 中国市场. 2019(32)
[2]基于用户体验地图的产品创新设计方法研究与应用[J]. 李晓英,黄楚,周大涛,孙淑娴. 包装工程. 2019(10)
[3]基于情境的产品交互设计思维研究[J]. 谭浩,徐迪. 包装工程. 2018(22)
[4]集约化理念在婴幼儿学步车设计中的应用[J]. 李婷婷,刘馨淼. 工业设计. 2018(10)
[5]液压拆除机器人发展现状研究[J]. 李炯,王瑜,刘宝林,王志乔. 机械工程与自动化. 2018(04)
[6]“多元建构”视角对问卷调查的方法论意义[J]. 王晓晖,风笑天. 南京社会科学. 2017(05)
[7]群策群力 协同推进 加快发展我国应急产业[J]. 冯飞. 中国应急管理. 2015(11)
[8]新型农业经营主体发展研究综述[J]. 谢玉梅,孟奕伶. 江南大学学报(人文社会科学版). 2015(05)
[9]工业设计“集约化”发展的探索[J]. 张福昌,黄河. 美与时代(上). 2015(09)
[10]救援机器人技术综述[J]. 于振中,蔡楷倜,刘伟,郑为凑. 江南大学学报(自然科学版). 2015(04)
博士论文
[1]当代职教园区空间集约化设计研究[D]. 郝秋实.哈尔滨工业大学 2018
[2]救援机器人冗余液压机械臂运动学分析及轨迹跟踪控制方法研究[D]. 梁西昌.山东大学 2018
[3]高集约化农区投入减量化与低环境风险的土地利用系统设计--理论与模式[D]. 付永虎.中国农业大学 2016
[4]基于软集合理论的不确定性多属性决策方法研究[D]. 缪彬.昆明理工大学 2014
硕士论文
[1]基于模块化设计的马铃薯收获机设计研究[D]. 殷彦强.贵州大学 2019
[2]城市中学体育场馆集约化设计策略研究[D]. 张灯.华南理工大学 2019
[3]用地集约化背景下小学建筑设计研究[D]. 于曜诚.西安建筑科技大学 2019
[4]基于产品族DNA理论的产品设计应用[D]. 朱贵慧.山东大学 2019
[5]集约型商业综合体外部空间的景观设计研究[D]. 杨颖.西北农林科技大学 2019
[6]基于TRIZ进化理论的救援机器人产品设计[D]. 潘雅璇.中国矿业大学 2019
[7]集约化理念下的医疗检测设备设计研究[D]. 何少豪.西南交通大学 2019
[8]电动挖掘机方案设计及动力电池匹配优化研究[D]. 李波.西南交通大学 2018
[9]救援机器人结构设计优化及其运动学与动力学研究[D]. 寇彦芸.山东大学 2017
[10]灾害环境下担架集约化设计研究[D]. 朱慧森.河北科技大学 2017
本文编号：2974353
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