水上智能无人救援装备设计与工程验证研究

刘泽华 韩志勇 苏博宇 霍昱冰 章润霖

山东英才学院，山东济南，250104；

摘要：针对复杂水域救援中“抛投不准、够不着、进不去”和救援人员近身作业风险高等问题，本文面向小型化、快速部署与复杂环境适应需求，设计并研制了一种水陆两栖智能无人救援装备。系统采用分层模块化思路，将运动驱动、控制通信与任务执行解耦设计，集成矢量推进、轮式两栖机构、折叠式快速充气救生单元与远程视频操控功能。为避免概念化论证，本文以样机为对象开展工程验证：在人工静水水域与浅滩环境下完成航速、转向、制动、跨介质切换、充气展开与连续运行测试，并在水草与漂浮物干扰条件下评估通过性与故障模式。结果显示，样机最大航速3.1m/s、稳定巡航2.3m/s；原地姿态调整约1.4s；救生单元平均展开2.5s，额定承载100kg；累计连续运行超过30h未出现壳体渗水与结构性损伤。受限于推进器防护与能量密度，高密度漂浮物区域仍存在短时阻滞与能耗上升现象。研究表明，该装备可在保障操作者安全的前提下提升水域救援响应效率，为小型无人救援装备工程化应用提供设计参考与验证依据。

关键词：水域应急救援；无人救援装备；水陆两栖；矢量推进；快速充气；工程验证

参考文献

[1]应急管理部.水域救援装备技术规范[S].2023.

[2]李明,王强.水面无人救援机器人的关键技术研究与发展趋势[J].船舶工程,2022,44(5):12-18.

[3]张伟,刘洋.基于太阳能供电的长续航无人船系统设计[J].电源技术,2021,45(8):980-983.

[4]陈军,赵伟.水陆两栖移动机器人的步态规划与控制策略[J].机械设计,2023,40(3):45-50.

[5]中华人民共和国交通运输部.水上搜救应急管理办法[Z].2020.

[6]王磊,刘畅.面向复杂水域的应急救援无人平台设计与试验研究[J].水下无人系统学报,2024,32(2):210-218.

[7]刘建国,王鹏.复杂水域无人救援艇系统设计与性能分析[J].中国舰船研究,2023,18(4):45-52.

[8]张磊,王强.基于矢量推进的无人艇姿态控制研究[J].控制工程,2023,30(2):275-282.

[9]韩超,赵斌.水面无人艇差速与推力矢量协同控制方法[J].自动化学报,2022,48(10):2485-2496.