《水上救助机器人》－第五届－中国宋庆龄基金会少年儿童发明奖

《水上救助机器人》

来源：发布时间：2007-12-30 浏览次数：1308

金奖

作品名称：《水上救助机器人》
广东钟浩源

作品说明

一、选题发现
仍记得在2004年的12月，在东南亚发生了一场百年不遇的特大海啸，在这次导致无数人遇难，到处破败不堪。从电视中我看到如此的一幕：一名妇女被大浪打到远处，处在高地的众人见状，都向她伸出援救之手，但当他们放下船只正要上前营救之时，只见妇女已被大浪卷走，不知所踪。
这一幕深深地触动了我，不禁使我想起以前曾在报章，电视等看到的有关溺水的报道。报道中，很多遇溺者最终不能获救。归结起来主要有两种情况。1.溺水者即使是被发现，但由于救援人员与溺水者相距较远，当救援人员接近溺水者时，为时已晚，无法救助；2.不少救援人员由于空身游到水中进行救助，当接近溺水者时，不少已力气不足，难以实施救助的同时很多更是与溺水者一同遇溺，实是令人痛心。
二、研究思路及过程
我想，人的生命是最宝贵的，如何才能使在水上遇溺的人得到及时和有效的救助呢？我认为这个问题相当有意义，十分值得探讨，于是便展开了研究。
首先，我在网上利用网络资源对目前常用的水上救助方法进行了调查。了解到目前主要的救助方式主要有两种。1. 快艇救援。这种方式主要是应用在一些大船上，当在海上发现有人溺水时，便从船上放下快艇，快速驶到溺水者身边实施救援；2. 人手实行救助。在一些沙滩，海滨泳场等场所，水上救助的方法多是如此。当发现遇溺时救生员便马上纵身下水，游到溺水者身边实施救援。
而这两种方式正正存在着我们所忧虑的问题。首先，快艇救人。需放下快艇，快艇体积较大，重量也不轻，虽能起到很好的救助作用，但由于放艇过程太长，浪费了不少宝贵的时间，使救助时效大大降低；其次，救生员纵水救人，这方法机动性强，反应快，但由于人游泳的速度有限，不但使救助效率低，而且救生员自身的人生安全也受到了威胁。
我想，如果能把两者的优点都集中起来，制作出一种既高效，又安全的水上救助设备那该多好啊。联想到目前在各个领域广泛使用的遥控技术，能实现远距离控制，何不把现时先进的遥控技术应用到快速水上救助呢？
我把这个想法告诉了我的指导老师陈老师，与他共同探讨。他认为这个想法不错，鼓励并支持我继续研究。
一开始我想到，水上常用的救生设施是救生圈，如果能在救生圈上加装遥控及动力设备，控制救生圈实施救援那不就可以把问题解决了吗？
但仔细一想，救生的阻力太大，难以快速的在水上移动，这不能起到高效救助的作用。再细想，当快艇启动，实施救援时，能快速接近溺水者，能否把快艇的这种优势与救生圈相互结合呢？
我再次把这个想法与陈老师进行交流。经过再三思考后，我决定利用在物理课上，学到的浮力的原理，将遥控船的体积增大，以产生更大的浮力。这样一来便把遥控船与救生圈有机地结合起来，同时注意改进船身的流线型设计，使得该设备在实施救援时既具有高效性的又能保障救助人员的安全。
于是我把想法变为了行动，制作了"水上救助机器人"。
经过多次的设计改良，我把强力电动机、螺旋桨、方向舵、大灯、救生绳等有机结合在船上。其主要优点如下：
1.	能以3m/s的速度在水中前进，快速接近溺水者，起到高效救援的作用；
2.	考虑到可能有多人同时溺水，船身经过密封处理，在船内有相当的体积，能产生足以承受六人之力的浮力，这样便可成为六人的临时救生圈，为救助工作争取更多的时间；
3.	在机器人的前方加装了一盏大灯，使机器人即使在光线不足的环境下也能正常进行工作；
4.	机器人还有一个旋钮，可实现手动、遥控两种控制方式的切换，在紧急情况下，救援人员可以伏在机器人上控制机器人，快速接近溺水者，进行即时的救助；
5.	在条件允许的情况下，救援人员可通过遥控控制机器人将溺水者带到安全的地方，但同时溺水者也可以抓住机器人身上的绳圈，暂时把其作为救生圈，这样一来，救助人员便可以有更多的时间进行下一步的救助工作；
6.	机器人身上能架设小量的救生设备，如救生圈等，增加其救援效率；
7.	机器人重量较轻，约在18kg左右，相对于快艇轻巧的多，因此具有机动性和灵活性，能应用在不同的场合当中。
三、发明点
对比起现有的水上救助设备，该作品的主要突出特点主要有一下两点：
1．	在发生紧急情况时，水上救助机器人由于十分轻便，投到水里便能工作，这样便可以最短的时间接近溺水者，充当其临时救生圈，为救援工作争取了宝贵的时间；
2． 由于机器人是通过遥控操作的，因此救援人员无需亲自下水也能进行拯救行动，因此救援人员的生命安全也得到保障。
四、科学性、实用性、先进性
1．科学性：运用了遥控技术，使机器人能实现远距离救援工作；
2．实用性：能高效、安全地对溺水者实施救援；
3．先进型：目前市场上尚未有类似的产品。
五、运用的发明技法
该作品应用了联想法、移植法、组合法等发明技法及无线电遥控技术。
六、进一步改进的设想
当然任何事物都会存在其不足的地方，只有不断地改善才能尽善尽美。该发明作品目前尚在不断地改进和完善当中，其改进及发展的方向主要有以下几点：
1．	在水上救助机器人上加装无线视频摄像系统，实现实时监控，使救援人员能更加准确地了解溺水者的情况，为救援工作提供更大地可靠性；
2．	可在机器人身上加装无线电语音系统，使救援人员能与溺水者通话了解最新的情况（可防水式）；
3．	在机器人身上加装红外线热能探测器，以便在夜间搜救过程中提高行动的成功率；
4．	设定程序使机器人在搜索时能自动在一定范围内进行，增加遇险人员的获救率；
5．	经过一定地改进后机器人能应用到军事，科学考察等方面。
世上最宝贵的莫过于人的生命，希望我的作品，能为水上救援工作尽一份力，在紧要关头能起到高效安全的救助作用，拯救更多不幸的溺水者，提高救活率，更有效地保障人们的生命安全。

发明小故事

仍记得在2004年的12月，在东南亚发生了一场百年不遇的特大海啸，在这次导致无数人遇难，到处破败不堪。从电视中我看到如此的一幕：一名妇女被大浪打到远处，处在高地的众人见状，都向她伸出援救之手，但当他们放下船只正要上前营救之时，只见妇女已被大浪卷走，不知所踪。
这一幕深深地触动了我，不禁使我想起以前曾在报章，电视等看到的有关溺水的报道。报道中，很多遇溺者最终不能获救。归结起来主要有两种情况。1.溺水者即使是被发现，但由于救援人员与溺水者相距较远，当救援人员接近溺水者时，为时已晚，无法救助；2.不少救援人员由于空身游到水中进行救助，当接近溺水者时，不少已力气不足，难以实施救助的同时很多更是与溺水者一同遇溺，实是令人痛心。
我想，人的生命是最宝贵的，如何才能使在水上遇溺的人得到及时和有效的救助呢？我认为这个问题相当有意义，十分值得探讨，于是便展开了研究。
首先，我在网上利用网络资源对目前常用的水上救助方法进行了调查。了解到目前主要的救助方式主要有两种。1. 快艇救援。这种方式主要是应用在一些大船上，当在海上发现有人溺水时，便从船上放下快艇，快速驶到溺水者身边实施救援；2. 人手实行救助。在一些沙滩，海滨泳场等场所，水上救助的方法多是如此。当发现遇溺时救生员便马上纵身下水，游到溺水者身边实施救援。
而这两种方式正正存在着我们所忧虑的问题。首先，快艇救人。需放下快艇，快艇体积较大，重量也不轻，虽能起到很好的救助作用，但由于放艇过程太长，浪费了不少宝贵的时间，使救助时效大大降低；其次，救生员纵水救人，这方法机动性强，反应快，但由于人游泳的速度有限，不但使救助效率低，而且救生员自身的人生安全也受到了威胁。
我想，如果能把两者的优点都集中起来，制作出一种既高效，又安全的水上救助设备那该多好啊。联想到目前在各个领域广泛使用的遥控技术，能实现远距离控制，何不把现时先进的遥控技术应用到快速水上救助呢？
我把这个想法告诉了我的指导老师陈老师，与他共同探讨。他认为这个想法不错，鼓励并支持我继续研究。
一开始我想到，水上常用的救生设施是救生圈，如果能在救生圈上加装遥控及动力设备，控制救生圈实施救援那不就可以把问题解决了吗？
但仔细一想，救生的阻力太大，难以快速的在水上移动，这不能起到高效救助的作用。再细想，当快艇启动，实施救援时，能快速接近溺水者，能否把快艇的这种优势与救生圈相互结合呢？
我再次把这个想法与陈老师进行交流。经过再三思考后，我决定利用在物理课上，学到的浮力的原理，将遥控船的体积增大，以产生更大的浮力。这样一来便把遥控船与救生圈有机地结合起来，同时注意改进船身的流线型设计，使得该设备在实施救援时既具有高效性的又能保障救助人员的安全。
于是我把想法变为了行动，制作了"水上救助机器人"。
经过多次的设计改良，我把强力电动机、螺旋桨、方向舵、大灯、救生绳等有机结合在船上。其主要优点如下：
1.	能以3m/s的速度在水中前进，快速接近溺水者，起到高效救援的作用；
2.	考虑到可能有多人同时溺水，船身经过密封处理，在船内有相当的体积，能产生足以承受六人之力的浮力，这样便可成为六人的临时救生圈，为救助工作争取更多的时间；
3.	在机器人的前方加装了一盏大灯，使机器人即使在光线不足的环境下也能正常进行工作；
4.	机器人还有一个旋钮，可实现手动、遥控两种控制方式的切换，在紧急情况下，救援人员可以伏在机器人上控制机器人，快速接近溺水者，进行即时的救助；
5.	在条件允许的情况下，救援人员可通过遥控控制机器人将溺水者带到安全的地方，但同时溺水者也可以抓住机器人身上的绳圈，暂时把其作为救生圈，这样一来，救助人员便可以有更多的时间进行下一步的救助工作；
6.	机器人身上能架设小量的救生设备，如救生圈等，增加其救援效率；
7.	机器人重量较轻，约在18kg左右，相对于快艇轻巧的多，因此具有机动性和灵活性，能应用在不同的场合当中。
对比起现有的水上救助设备，该作品的主要突出特点主要有一下两点：
1．	在发生紧急情况时，水上救助机器人由于十分轻便，投到水里便能工作，这样便可以最短的时间接近溺水者，充当其临时救生圈，为救援工作争取了宝贵的时间；
2． 由于机器人是通过遥控操作的，因此救援人员无需亲自下水也能进行拯救行动，因此救援人员的生命安全也得到保障。
当然任何事物都会存在其不足的地方，只有不断地改善才能尽善尽美。该发明作品目前尚在不断地改进和完善当中，其改进及发展的方向主要有以下几点：
1．	在水上救助机器人上加装无线视频摄像系统，实现实时监控，使救援人员能更加准确地了解溺水者的情况，为救援工作提供更大地可靠性；
2．	可在机器人身上加装无线电语音系统，使救援人员能与溺水者通话了解最新的情况（可防水式）；
3．	在机器人身上加装红外线热能探测器，以便在夜间搜救过程中提高行动的成功率；
4．	设定程序使机器人在搜索时能自动在一定范围内进行，增加遇险人员的获救率；
5．	经过一定地改进后机器人能应用到军事，科学考察等方面。
世上最宝贵的莫过于人的生命，希望我的作品，能为水上救援工作尽一份力，在紧要关头能起到高效安全的救助作用，拯救更多不幸的溺水者，提高救活率，更有效地保障人们的生命安全。