RU2762052C1 - Method for carrying out rescue operations and an unmanned aircraft for the implementation of the method - Google Patents
Method for carrying out rescue operations and an unmanned aircraft for the implementation of the method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762052C1 RU2762052C1 RU2020143872A RU2020143872A RU2762052C1 RU 2762052 C1 RU2762052 C1 RU 2762052C1 RU 2020143872 A RU2020143872 A RU 2020143872A RU 2020143872 A RU2020143872 A RU 2020143872A RU 2762052 C1 RU2762052 C1 RU 2762052C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manipulator
- cassette
- tool
- link
- cells
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Данное техническое решение относится к области применения беспилотных воздушных судов (БВС) и механических манипуляторов, в частности к способам проведения спасательных работ (СР) в условиях чрезвычайной ситуации (ЧС) c помощью БВС.This technical solution relates to the field of application of unmanned aerial vehicles (UAVs) and mechanical manipulators, in particular to the methods of carrying out rescue operations (RS) in an emergency situation (ES) using UAVs.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
При происхождении ряда ЧС возникают условия, нахождение в которых личного состава, направленного на проведение поиска пострадавших и проведения спасательных работ (далее - поисково-спасательная команда, ПСК), без средств индивидуальной защиты (СИЗ) и/или специального оборудования является опасным. Такие условия возникают, например, при авариях, сопровождающихся выбросами опасных веществ в окружающую среду, при пожарах, стихийных бедствиях. В данных условиях весьма оправданным является применение беспилотных машин, управляемых дистанционно, способных выполнять операции СР.When a number of emergencies occur, conditions arise in which the presence of personnel aimed at searching for victims and carrying out rescue operations (hereinafter referred to as the search and rescue team, SSC), without personal protective equipment (PPE) and / or special equipment, is dangerous. Such conditions arise, for example, in accidents accompanied by the release of hazardous substances into the environment, in case of fires, natural disasters. Under these conditions, the use of remotely controlled unmanned vehicles capable of performing SR operations is highly justified.
Кроме того, следует учитывать, что при проведении СР существенную роль играет дефицит времени. Прибытие ПСК к месту проведения СР может быть затруднено вследствие значительного расстояния от места постоянной дислокации ПСК до зоны ЧС, наличия на путях сообщения дорожных заторов, возникающих в результате ЧС препятствий. Использование БВС, упрощает решение этой задачи.In addition, it should be borne in mind that the lack of time plays a significant role in the SR. Arrival of the CPC to the place of the SR may be difficult due to the considerable distance from the place of permanent deployment of the CPC to the emergency zone, the presence of road congestion on the communication routes resulting from the emergency of obstacles. The use of BVS simplifies the solution of this problem.
Известны способы и системы, обеспечивающие проведение СР при помощи различных устройств без непосредственного участия человека.Methods and systems are known that provide SR using various devices without direct human participation.
В частности, известен медицинский робот Bloodhound, разработанный американской корпорацией iRobot в сотрудничестве с Acer Technology Ventures для оказания помощи раненым солдатам на поле боя [1]. Данный медицинский робот оснащен GPS, видеокамерами, стетоскопом, системой, обеспечивающей двустороннюю связь пострадавшего с оператором, а также манипулятором, способным производить некоторые операции по оказанию медицинской помощи пострадавшему. Недостатком медицинского робота Bloodhound является то, что он представляет собой наземную машину, пусть и способную самостоятельно объезжать препятствия, но при передвижении значительно зависящую от характера местности и затрачивающую значительное время на прибытие к месту проведения работ.In particular, the known medical robot Bloodhound, developed by the American corporation iRobot in collaboration with Acer Technology Ventures to help wounded soldiers on the battlefield [1]. This medical robot is equipped with GPS, video cameras, a stethoscope, a system that provides two-way communication between the victim and the operator, as well as a manipulator capable of performing some operations to provide medical assistance to the victim. The disadvantage of the Bloodhound medical robot is that it is a ground vehicle, although it is capable of independently avoiding obstacles, but when moving, it significantly depends on the nature of the terrain and spends a significant amount of time to arrive at the work site.
Известен беспилотный летательный комплекс первой помощи [2], представляющий собой беспилотный летательный аппарат с модульными системами медицинского оборудования и средств оказания первой помощи. Недостатком данного беспилотного летательного комплекса является отсутствие манипулятора: поблизости обязательно должно быть лицо, способное оказать медицинскую помощь пострадавшему, или сам пострадавший должен быть в состоянии оказать медицинскую помощь самому себе.Known unmanned aerial first aid complex [2], which is an unmanned aerial vehicle with modular systems of medical equipment and first aid equipment. The disadvantage of this unmanned aerial vehicle is the absence of a manipulator: there must be a person nearby who can provide medical assistance to the victim, or the victim himself must be able to provide medical assistance to himself.
В [3] описан робот-манипулятор, имеющий семь степеней подвижности и предназначенный для робоассистенции в хирургии. Управление данным роботом-манипулятором осуществляется хирургом-оператором в полуавтоматическом или автоматическом режимах. Установка такого устройства на БВС значительно расширила бы спектр проводимых операций СР без непосредственного участия человека. Тем не менее, длина звеньев манипулятора играет существенную роль: в отличие от операционной, где имеется возможность расположения робота-манипулятора в непосредственной близости от операционного стола, корпус приземлившегося БВС рядом с пострадавшим находится на относительно большем удалении от тела последнего (в особенности, если используется крупногабаритное БВС с большой грузоподъемностью на высоких опорах-шасси). Изготовление звеньев манипулятора большей длины лишает его компактности: такой манипулятор затруднительно расположить даже в сложенном состоянии на корпусе БВС так, чтобы он не оказывал влияния на маневренность последнего. In [3], a robotic arm is described that has seven degrees of mobility and is designed for robotic assistance in surgery. The control of this robotic arm is carried out by the operator-surgeon in semi-automatic or automatic modes. The installation of such a device on a BVS would significantly expand the range of SR operations performed without direct human participation. Nevertheless, the length of the manipulator links plays a significant role: in contrast to the operating room, where it is possible to locate the robotic manipulator in the immediate vicinity of the operating table, the body of the landed UAV next to the victim is located at a relatively greater distance from the body of the latter (especially if large-sized UAV with a large carrying capacity on high chassis-supports). The manufacture of manipulator links of greater length deprives it of its compactness: it is difficult to position such a manipulator even in the folded state on the BVS body so that it does not affect the maneuverability of the latter.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Данное техническое решение направлено на устранение недостатков, свойственных решениям, известным из уровня техники. This technical solution is aimed at eliminating the disadvantages inherent in solutions known from the prior art.
Технической задачей, решаемой в данном техническом решении, является реализация способа проведения спасательных работ и беспилотного воздушного судна для осуществления способа.The technical problem solved in this technical solution is the implementation of a method for carrying out rescue operations and an unmanned aircraft to implement the method.
Технический результат, достигаемый при решении вышеуказанной технической задачи, заключается в повышении скорости проведения СР и расширении спектра проводимых операций СР без непосредственного участия человека, повышение эффективности оказания медицинской помощи.The technical result achieved by solving the above technical problem is to increase the speed of SR and expand the range of SR operations performed without direct human participation, increase the efficiency of medical care.
Указанный технический результат достигается благодаря осуществлению способа проведения СР с использованием БВС вертикальных взлета и посадки, работающего на электрическом аккумуляторе, оснащенного манипулятором и кассетой, ячейки которой укомплектованы инструментом и картриджами с расходными материалами. Способ проведения СР с использованием БВС включает следующие шаги:The specified technical result is achieved due to the implementation of the SR method using a vertical take-off and landing UAV operating on an electric battery, equipped with a manipulator and a cassette, the cells of which are equipped with a tool and cartridges with consumables. The method of carrying out SR with the use of BVS includes the following steps:
- комплектуют ячейки кассеты картриджами с расходными материалами и/или инструментом в соответствии с возлагаемыми на беспилотное воздушное судно задачами по проведению спасательных работ, причем одна из ячеек комплектуется захватом зажимного типа;- the cells of the cassette are completed with cartridges with consumables and / or tools in accordance with the tasks assigned to the unmanned aerial vehicle for carrying out rescue operations, and one of the cells is equipped with a clamp-type gripper;
- оснащают беспилотное воздушное судно кассетой, укомплектованной на предыдущем шаге;- equip the unmanned aerial vehicle with the cassette completed in the previous step;
- осуществляют запуск беспилотного воздушного судна к месту выполнения задачи;- launch an unmanned aerial vehicle to the location of the task;
- осуществляют посадку беспилотного воздушного судна по прибытии к месту выполнения задачи;- carry out the landing of the unmanned aircraft upon arrival at the place of the task;
- подсоединяют к свободному концу манипулятора и извлекают из ячейки кассеты необходимый картридж с расходными материалами и/или инструмент;- connect to the free end of the manipulator and remove the required cartridge with consumables and / or tool from the cassette cell;
- увеличивают рабочую зону манипулятора путем выдвижения внутренних выдвижных секций из наружных секций телескопических звеньев манипулятора;- increase the working area of the manipulator by extending the inner pull-out sections from the outer sections of the telescopic links of the manipulator;
- осуществляют соответствующую операцию, относящуюся к спасательным работам, управляя при этом посредством манипулятора пространственным положением присоединенного к нему картриджа с расходными материалами и/или инструмента;- carry out the appropriate operation related to rescue operations, while controlling by means of the manipulator the spatial position of the cartridge with consumables and / or the tool connected to it;
- возвращают внутренние выдвижные секции телескопических звеньев манипулятора в исходное положение внутрь наружных секций;- return the inner sliding sections of the telescopic links of the manipulator to their original position inside the outer sections;
- возвращают в ячейку кассеты и отсоединяют от манипулятора использованный картридж с расходными материалами и/или инструмент;- the used cartridge with consumables and / or the tool is returned to the cassette cell and disconnected from the manipulator;
- при необходимости выполняют другие операции, относящиеся к спасательным работам, посредством манипулятора и соответствующих картриджей с расходными материалами и/или инструмента, повторяя действия, описанные на предыдущих пяти шагах;- if necessary, perform other operations related to rescue work, using the manipulator and appropriate cartridges with consumables and / or tools, repeating the actions described in the previous five steps;
- осуществляют возврат беспилотного воздушного судна на исходную позицию по окончании выполнения возложенных на него задач.- carry out the return of the unmanned aircraft to its original position upon completion of the tasks assigned to it.
В некоторых вариантах осуществления изобретения БВС, оснащенное манипулятором и кассетой, укомплектованной необходимыми инструментом и картриджами с расходными материалами, выполняет задачи по оказанию медицинской помощи пострадавшим в ЧС.In some embodiments of the invention, the UAV, equipped with a manipulator and a cassette complete with the necessary tools and cartridges with consumables, performs the tasks of providing medical assistance to victims in an emergency.
В некоторых вариантах осуществления изобретения БВС, оснащенное манипулятором и кассетой, укомплектованной необходимыми инструментом и картриджами с расходными материалами, выполняет задачи по обнаружению, и/или локализации, и/или ликвидации источников ЧС.In some embodiments of the invention, the UAV, equipped with a manipulator and a cassette complete with the necessary tools and cartridges with consumables, performs the tasks of detecting and / or localizing and / or eliminating emergency sources.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
На фигуре 1 показан пример осуществления способа проведения СР за счет использования БВС, оснащенного манипулятором.The figure 1 shows an example of the implementation of the method for carrying out CP by using a BVS equipped with a manipulator.
На фигуре 2 показан вариант осуществления одного из инструментов, подсоединяемых к свободному концу манипулятора, в виде захвата зажимного типа.Figure 2 shows an embodiment of one of the tools connected to the free end of the arm, in the form of a gripper type.
На фигуре 3 показан вариант осуществления одного из устройств, подсоединяемых к свободному концу манипулятора, в виде устройства для проведения инъекций.Figure 3 shows an embodiment of one of the devices connected to the free end of the arm as an injection device.
На фигуре 4 показан вариант осуществления БВС.Figure 4 shows an embodiment of a BVS.
На фигуре 5 показан вариант осуществления кассеты с оборудованием.Figure 5 shows an embodiment of an equipment cassette.
На фигуре 6 показан вариант осуществления манипулятора, находящемся в грузовом отсеке БВС в походном положении.Figure 6 shows an embodiment of the manipulator located in the cargo compartment of the UAV in the stowed position.
На фигуре 7 показан вариант осуществления манипулятора.Figure 7 shows an embodiment of a manipulator.
На фигуре 8 показан вариант осуществления манипулятора, находящегося в рабочем положении, причем выдвижные секции его плеча и предплечья: а) находятся внутри своих наружных секций, б) выдвинуты из своих наружных секций.Figure 8 shows an embodiment of a manipulator in a working position, with the extendable sections of its shoulder and forearm: a) located inside their outer sections, b) extended from their outer sections.
На фигуре 9 показан вариант осуществления вилки и розетки, находящихся соответственно на: а) рабочем конце манипулятора, б) съемном оборудовании.Figure 9 shows an embodiment of a plug and socket located, respectively, at: a) the working end of the manipulator, b) removable equipment.
На фигуре 10 показан вариант осуществления электропривода, обеспечивающего движение выдвижных звеньев плеча и предплечья манипулятора.Figure 10 shows an embodiment of an electric actuator providing movement of the extendable links of the arm and forearm of the manipulator.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION
В данном техническом решении под БВС понимается беспилотное воздушное судно вертикальных взлета и посадки, работающее на электрическом аккумуляторе. При этом в рамках предлагаемого технического решения БВС оснащено бортовым компьютером, манипулятором, а также содержит грузовой отсек, где размещается кассета с оборудованием, необходимым для проведения СР.In this technical solution, UAV means an unmanned aerial vehicle with vertical take-off and landing, operating on an electric battery. At the same time, within the framework of the proposed technical solution, the BVS is equipped with an on-board computer, a manipulator, and also contains a cargo compartment where a cassette with equipment necessary for carrying out SR is located.
Бортовой компьютер - компьютер, находящийся на борту БВС и управляющий его работой. Бортовой компьютер БВС обеспечивает выдачу управляющих воздействий БВС, манипулятору, оборудованию, подсоединяемому к свободному концу манипулятора, а также осуществляет обмен информацией с автоматизированным рабочим местом (АРМ) оператора БВС.On-board computer is a computer on board the UAV and controls its operation. The on-board computer of the BVS provides the issuance of control actions to the BVS, the manipulator, equipment connected to the free end of the manipulator, and also exchanges information with the automated workstation (AWP) of the BVS operator.
Манипулятор - механизм для управления пространственным положением инструмента и картриджей с расходными материалами для выполнения СР, размещаемый на БВС.Manipulator - a mechanism for controlling the spatial position of the instrument and cartridges with consumables for performing SR, placed on the BVS.
Кассета БВС - конструкция, содержащая ячейки, которые в зависимости от возлагаемых на БВС задач комплектуются инструментом и/или картриджами с расходными материалами.BVS cassette is a structure containing cells, which, depending on the tasks assigned to the BVS, are completed with tools and / or cartridges with consumables.
Под оператором в данном техническом решении понимается лицо, управляющее БВС, в частности, его полетом, работой манипулятора, выполнением операций СР, а также обеспечивающее взаимодействие БВС с ПСК. Оператор может определять качественный и количественный состав оборудования, которым комплектуется кассета БВС (в зависимости от поставленных задач), комплектовать данную кассету и оснащать ею БВС после комплектования. Оператор осуществляет управление БВС, взаимодействуя с бортовым компьютером БВС, со своего АРМ.In this technical solution, an operator means a person who controls the UAV, in particular, its flight, the operation of the manipulator, the execution of SR operations, and also ensures the interaction of the UAV with the PSK. The operator can determine the qualitative and quantitative composition of the equipment with which the BVS cassette is completed (depending on the tasks assigned), complete this cassette and equip the BVS with it after completing. The operator controls the UAV by interacting with the UAV on-board computer from his AWP.
Способ проведения СР с использованием БВС, оснащенного манипулятором, показанный на фигуре 1, включает следующие шаги.The method of performing CP using a BVS equipped with a manipulator, shown in figure 1, includes the following steps.
Шаг 1: комплектуют ячейки кассеты картриджами с расходными материалами и/или инструментом в соответствии с возлагаемыми на беспилотное воздушное судно задачами по проведению спасательных работ, причем одна из ячеек комплектуется захватом зажимного типа.Step 1: the cells of the cassette are completed with cartridges with consumables and / or tools in accordance with the tasks assigned to the unmanned aerial vehicle for carrying out rescue operations, and one of the cells is equipped with a clamp-type gripper.
При получении сигнала о возникновении ЧС оператор БВС определяет перечень оборудования, необходимого для осуществления тех или иных операций СР.Upon receipt of a signal about the occurrence of an emergency, the operator of the UAV determines the list of equipment necessary for the implementation of certain operations of the SR.
В некоторых вариантах осуществления изобретения кассеты могут быть заранее укомплектованы оборудованием для выполнения тех или иных задач: медицинскими средствами и оборудованием, аварийно-спасательным инструментом, пожарно-техническими средствами, специальными приборами (радиационной и химической разведки и мониторинга окружающей среды).In some embodiments of the invention, the cassettes can be pre-equipped with equipment for performing certain tasks: medical supplies and equipment, rescue tools, fire-fighting equipment, special devices (radiation and chemical reconnaissance and environmental monitoring).
Тем не менее, одна из ячеек кассеты всегда комплектуется захватом зажимного типа (см. фигуру 2). Такой вид захвата имеет широкую область применения, и при подсоединении его к свободному концу манипулятора может использоваться для удержания, перемещения каких-либо предметов, в том числе для устранения препятствий с путей эвакуации пострадавших.However, one of the cassette cells is always equipped with a clamp-type gripper (see figure 2). This type of grip has a wide range of applications, and when connected to the free end of the manipulator, it can be used to hold, move any objects, including to remove obstacles from the escape routes of victims.
В рамках предлагаемого решения предусматривается возможность выполнения следующих операций, касающихся оказания медицинской помощи, и оснащения БВС дефибриллятором и кассетой, комплектуемой медицинскими средствами и оборудованием.The proposed solution provides for the possibility of performing the following operations related to the provision of medical care, and equipping the UAV with a defibrillator and a cassette complete with medical devices and equipment.
Проведение инъекций пострадавшему.Injection to the victim.
Для этого одна из ячеек кассеты комплектуется инструментом (см. фигуру 3), содержащим:For this, one of the cells of the cassette is completed with a tool (see figure 3), containing:
- вращающийся барабан, вмещающий в себя набор шприцев с ампулами, содержащими готовые к применению инъекции препараты, из расчета один шприц с ампулой на одну камеру барабана;- a rotating drum containing a set of syringes with ampoules containing ready-to-use injections, one syringe with an ampoule per chamber of the drum;
- корпус, вмещающий в себя барабан, вращающую данный барабан платформу, поршень для ввода иглы шприца и содержимого ампулы в тело пострадавшего; причем сторона корпуса, противоположная платформе, имеет одно инъекционное отверстие, центр которого расположен на одной линии с линией движения поршня.- a housing containing a drum, a platform that rotates this drum, a piston for inserting the syringe needle and the contents of the ampoule into the victim's body; moreover, the side of the body, opposite the platform, has one injection hole, the center of which is located in line with the line of movement of the piston.
Путем вращения платформой барабана выбранный шприц устанавливается напротив инъекционного отверстия, после чего поступательным движения поршня игла шприца, а затем содержимое ампулы вводятся в тело пострадавшего.By rotating the drum platform, the selected syringe is installed opposite the injection hole, after which the syringe needle is moved by translational movement of the piston, and then the contents of the ampoule are introduced into the victim's body.
В некоторых вариантах осуществления данного изобретения барабан может вмещать ампулы, содержащие обезболивающие препараты, и/или препараты-спазмолитики, и/или антигистаминные препараты.In some embodiments of the present invention, the drum can accommodate ampoules containing pain relievers and / or antispasmodic drugs and / or antihistamines.
Для извлечения данного инструмента из ячейки кассеты и последующего его применения оно подсоединяется к свободному концу манипулятора. Кроме того, предусматривается возможность извлечения шприцев с ампулами с тыльной стороны барабана (с предварительным отсоединением барабана от платформы, подсоединенной к манипулятору) пострадавшим или лицом, оказывающим медицинскую помощь пострадавшему, для самостоятельного (без помощи манипулятора) проведения инъекции.To remove this tool from the cassette cell and its subsequent use, it is connected to the free end of the manipulator. In addition, it is possible to remove the syringes with ampoules from the back of the drum (with preliminary disconnection of the drum from the platform connected to the manipulator) by the victim or a person providing medical assistance to the victim for self-injection (without the help of the manipulator).
Подача пострадавшему перорального препарата. Для этого одна из ячеек кассеты комплектуется емкостью с дозатором, содержащей порцию разбавленного питьевой жидкостью и готового к приему перорального препарата. Для извлечения емкости с пероральным препаратом из ячейки кассеты данная емкость подсоединяется к свободному концу манипулятора. В некоторых вариантах осуществления данного изобретения емкостями с препаратами могут комплектоваться несколько ячеек из расчета одна емкость на одну ячейку кассеты. Емкость, или емкости, могут содержать обезболивающие препараты, и/или препараты-спазмолитики, и/или антигистаминные препараты. Кроме того, предусматривается возможность снятия с манипулятора емкостей с препаратами пострадавшим или лицом, оказывающим медицинскую помощь пострадавшему, для приема препарата.Providing the victim with an oral drug. For this, one of the cells of the cassette is completed with a container with a dispenser containing a portion of the diluted drinking liquid and ready-to-take oral preparation. To remove a container with an oral preparation from the cassette compartment, this container is connected to the free end of the manipulator. In some embodiments of the present invention, containers with preparations can be completed with several cells at the rate of one container per one cell of the cassette. The container, or containers, may contain pain relievers and / or antispasmodic drugs and / or antihistamines. In addition, it is possible to remove containers with drugs from the manipulator to the victim or the person providing medical assistance to the victim to take the drug.
Размещение портативного регистратора электрокардиосигналов на теле пострадавшего.Placement of a portable recorder of electrocardiosignals on the victim's body.
Для этого одна из ячеек кассеты комплектуется контейнером, вмещающим в себя портативные регистраторы электрокардиосигналов. При этом портативные регистраторы электрокардиосигналов располагаются внутри контейнера один за другим, в порядке, подобном порядку размещения патронов в коробчатом магазине огнестрельного оружия: после размещения регистратора на теле пострадавшего очередной регистратор подается к выходному отверстию контейнера посредством находящегося в задней, противоположной выходному отверстию, части контейнера пружины. Поверхность портативных регистраторов электрокардиосигналов обработана самоклеящимся составом, что обеспечивает их размещение на теле пострадавшего и более плотный контакт регистратора с кожей.For this, one of the cassette cells is completed with a container that can accommodate portable electrocardiosignal recorders. In this case, portable recorders of electrocardiosignals are located inside the container one after another, in an order similar to the order of placing cartridges in a box magazine of firearms: after placing the recorder on the victim's body, the next recorder is fed to the outlet of the container by means of a spring located in the rear, opposite to the outlet, part of the container ... The surface of the portable recorders of electrocardiosignals is treated with a self-adhesive compound, which ensures their placement on the victim's body and a tighter contact of the recorder with the skin.
В качестве портативных регистраторов электрокардиосигналов могут быть использованы устройства для регистрации электрокардиосигналов в условиях свободной двигательной активности, предложенные в [4]. В некоторых вариантах осуществления изобретения электрокардиосигналы, регистрируемые таким устройством, могут передаваться посредством цифрового модема, входящего в его состав, на ПЭВМ ПСК или врача, находящегося удаленно. Для извлечения контейнера из ячейки кассеты и последующего применения портативных регистраторов электрокардиосигналов контейнер подсоединяется к свободному концу манипулятора. Кроме того, предусматривается возможность извлечения портативного регистратора электрокардиосигналов из контейнера пострадавшим или лицом, оказывающим медицинскую помощь пострадавшему, для самостоятельного (без помощи манипулятора) приложения к телу пострадавшего данного регистратора.Devices for recording electrocardiosignals in conditions of free motor activity, proposed in [4], can be used as portable recorders of electrocardiosignals. In some embodiments of the invention, the electrocardiographic signals recorded by such a device can be transmitted through a digital modem included in its composition to a PSK PC or a physician located remotely. To remove the container from the cassette cell and the subsequent use of portable recorders of electrocardiosignals, the container is connected to the free end of the manipulator. In addition, it is possible to remove the portable recorder of electrocardiosignals from the container by the victim or a person providing medical assistance to the victim for independent (without the help of a manipulator) application of this recorder to the victim's body.
Освобождение от одежды участков тела пострадавшего. Для этого одна из ячеек кассеты комплектуется режущим инструментом, лезвия которого имеют форму лезвий медицинских ножниц (тактических изогнутых тупоконечных). Изогнутая форма лезвий данного инструмента позволяет избежать травмирования кожи пострадавших; материал данного инструмента способен разрезать одежду, перевязочный материал, а также некоторые разновидности мягкого металла.Removing the victim's body parts from clothing. For this, one of the cells of the cassette is equipped with a cutting tool, the blades of which are shaped like the blades of medical scissors (tactical curved blunt-pointed). The curved shape of the blades of this tool avoids injury to the skin of the victim; the material of this tool is capable of cutting through clothing, dressings, and some types of soft metal.
Данная операция может проводиться в целях подготовки пострадавшего к проведению дефибрилляции (электроды дефибриллятора необходимо прикладывать к оголенной грудной клетке), а также в случае запутывания пострадавшего в одежде.This operation can be performed in order to prepare the victim for defibrillation (defibrillator electrodes must be applied to the bare chest), as well as in case of entanglement of the victim in clothing.
Для извлечения данного инструмента из ячейки кассеты и последующего его применения оно подсоединяется к свободному концу манипулятора. Кроме того, предусматривается возможность снятия данного инструмента с манипулятора пострадавшим или лицом, оказывающим медицинскую помощь пострадавшему, для самостоятельного (без помощи манипулятора) освобождения тела пострадавшего от одежды или иных предметов.To remove this tool from the cassette cell and its subsequent use, it is connected to the free end of the manipulator. In addition, it is possible to remove this tool from the manipulator to the victim or a person providing medical assistance to the victim for independent (without the help of the manipulator) freeing the victim's body from clothing or other items.
Проведение дефибрилляции сердца пострадавшего. Для этого БВС комплектуется дефибриллятором, а одна из ячеек кассеты - единой накладкой с электродами. Перед проведением дефибрилляции накладка с электродами подсоединяется к свободному концу манипулятора и извлекается из ячейки кассеты; затем посредством манипулятора накладка с электродами подключается к дефибриллятору; после чего посредством манипулятора данная накладка с электродами прикладывается к телу пострадавшего. В некоторых вариантах осуществления изобретения несколько ячеек кассеты могут комплектоваться накладками с электродами из расчета одна накладка с двумя электродами на одну ячейку; причем накладки могут иметь отличные друг от друга размеры, а также электроды, размещенные в одной накладке, могут отличаться размерами и взаимным расположением от электродов, размещенных в других накладках: та или иная накладка с электродами может выбираться в зависимости от размеров грудной клетки пострадавшего. Накладка изготавливается из самоклеящегося материала, обеспечивающего плотный контакт электродов с кожей пострадавшего при их приложении. В качестве дефибриллятора может быть использован портативный дефибриллятор компании Zoll AED Plus (США) [5], который оборудован единой электродной накладкой, что упрощает процедуру правильного расположения электродов на теле пострадавшего (в отличие от дефибрилляторов, имеющих две раздельные накладки с электродами); кроме того, бифазный импульс данного дефибриллятора использует максимальную энергию 200 Дж, что позволяет ему быть столь же эффективным, как и его аналоги, использующие 360 Дж, но при этом данное устройство является более безопасным. Кроме того, предусматривается возможность снятия накладки с электродами дефибриллятора с манипулятора лицом, оказывающим медицинскую помощь пострадавшему, для самостоятельного (без помощи манипулятора) проведения дефибрилляции желудочков сердца пострадавшего.Defibrillation of the victim's heart. For this, the BVS is equipped with a defibrillator, and one of the cassette cells is equipped with a single pad with electrodes. Before defibrillation, the pad with electrodes is connected to the free end of the manipulator and removed from the cassette compartment; then, using the manipulator, the pad with electrodes is connected to the defibrillator; after which, by means of a manipulator, this pad with electrodes is applied to the victim's body. In some embodiments of the invention, several cells of the cassette can be completed with pads with electrodes at the rate of one patch with two electrodes per cell; Moreover, the pads may have different sizes from each other, and the electrodes placed in one patch may differ in size and relative position from the electrodes located in other pads: one or another patch with electrodes can be selected depending on the size of the victim's chest. The cover is made of a self-adhesive material that ensures tight contact of the electrodes with the victim's skin when they are applied. A portable defibrillator from Zoll AED Plus (USA) [5] can be used as a defibrillator, which is equipped with a single electrode pad, which simplifies the procedure for correct positioning of electrodes on the victim's body (in contrast to defibrillators that have two separate pads with electrodes); In addition, this defibrillator's biphasic pulse uses a maximum energy of 200 Joules, making it as effective as its 360 Joules counterparts, but at the same time being safer. In addition, it is possible to remove the pads with defibrillator electrodes from the manipulator by the person providing medical assistance to the victim, for independent (without the help of the manipulator) defibrillation of the victim's ventricles.
Остановка кровотечения у пострадавшего. Для этого одна из ячеек кассеты комплектуется картриджем с компонентами, образующими при смешивании быстросохнущую полиуретановую пену, способную остановить кровотечение, а также инструментом, содержащим камеру для смешивания данных компонентов и иглу для нанесения получаемой пены, как на открытую рану, так и введения пены внутрь тела пострадавшего (в зависимости от характера кровотечения). Для извлечения данных инструмента и картриджа из ячейки кассеты и последующего их применения они подсоединяются к свободному концу манипулятора. Для остановки кровотечения может быть использовано средство, разработанное компанией Arsenal Medical (США) [6], состоящее из двух жидких компонентов, которые при смешивании образуют состав, увеличивающийся в размере, подобно монтажной пене, обволакивающий внутренние органы (при инъекции) и останавливающий кровотечение.Stopping bleeding in the victim. To do this, one of the cells of the cassette is equipped with a cartridge with components that, when mixed, form a fast-drying polyurethane foam that can stop bleeding, as well as a tool containing a chamber for mixing these components and a needle for applying the resulting foam, both to an open wound and the introduction of foam into the body. the victim (depending on the nature of the bleeding). To retrieve the tool and cartridge data from the cassette cell and then use them, they are connected to the free end of the manipulator. To stop bleeding, a tool developed by Arsenal Medical (USA) [6] can be used, consisting of two liquid components, which, when mixed, form a composition that increases in size, like a polyurethane foam, envelops internal organs (when injected) and stops bleeding.
Для извлечения данных инструмента и картриджа из ячейки кассеты и последующего их применения они подсоединяются к свободному концу манипулятора. Кроме того, предусматривается возможность снятия картриджа инструмента с манипулятора пострадавшим или лицом, оказывающим медицинскую помощь пострадавшему, для самостоятельного (без помощи манипулятора) применения образуемого состава для остановки кровотечения.To retrieve the tool and cartridge data from the cassette cell and then use them, they are connected to the free end of the manipulator. In addition, it is possible to remove the tool cartridge from the manipulator to the victim or a person providing medical assistance to the victim, for independent (without the help of the manipulator) use of the formed composition to stop bleeding.
Маркировка пострадавшего краской, выбираемой в соответствии с результатами проведенной медицинской сортировки. Для этого ячейка кассеты комплектуется картриджами с красками определенных цветов, каждый из которых соответствует одному из результатов медицинской сортировки, и инструментом, распыляющим такие краски в виде аэрозоля на тело и/или одежду пострадавшего. Картриджи с красками и инструмент для их нанесения подсоединяются к свободному концу манипулятора для извлечения данных картриджей и инструмента из ячейки кассеты и последующего применения. Кроме того, предусматривается возможность снятия с манипулятора картриджей с красками и инструмента для их нанесения лицом, оказывающим медицинскую помощь пострадавшему, для самостоятельной (без помощи манипулятора) маркировки пострадавшего.Marking the victim with paint, selected in accordance with the results of the triage performed. For this, the cell of the cassette is equipped with cartridges with paints of certain colors, each of which corresponds to one of the results of medical triage, and a tool that sprays such paints in the form of an aerosol onto the body and / or clothing of the victim. Cartridges with paints and a tool for their application are connected to the free end of the manipulator for removing these cartridges and tools from the cassette compartment and subsequent use. In addition, it is possible to remove paint cartridges and a tool from the manipulator for their application by the person providing medical assistance to the victim, for independent (without the help of the manipulator) marking the victim.
Кроме того, в рамках предлагаемого решения предусматривается возможность выполнения следующих операций, касающихся обнаружения, и/или локализации, и/или ликвидации источников ЧС, и оснащения БВС набором датчиков-газоанализаторов, тепловизором и кассетой, комплектуемой аварийно-спасательным инструментом, пожарно-техническими средствами, специальными приборами (радиационной и химической разведки и мониторинга окружающей среды).In addition, within the framework of the proposed solution, it is possible to perform the following operations related to the detection and / or localization and / or elimination of emergency sources, and equipping the UAV with a set of gas analyzers, a thermal imager and a cassette equipped with an emergency rescue tool, fire-technical means , special devices (radiation and chemical reconnaissance and environmental monitoring).
Проведение анализа воздушной среды на предмет качественного и количественного состава опасных веществ. Для этого БВС оснащается набором датчиков-газоанализаторов. Могут быть использованы продукты китайской компании Zhengzhou Winsen Electronics Technology Corp., Ltd, производящей широкий спектр полупроводниковых газоанализаторов, отличающихся малыми массой, размерами, энергопотреблением [7] и позволяющих определять концентрацию различных газов, в том числе метана, водорода, угарного газа, этанола, аммиака.Analysis of the air environment for the qualitative and quantitative composition of hazardous substances. For this, the BVS is equipped with a set of gas analyzers. The products of the Chinese company Zhengzhou Winsen Electronics Technology Corp., Ltd, which produces a wide range of semiconductor gas analyzers, characterized by low weight, size, energy consumption [7] and allowing to determine the concentration of various gases, including methane, hydrogen, carbon monoxide, ethanol, can be used. ammonia.
Поиск очагов горения. Для этого БВС оснащается тепловизором. Использование данного устройства позволяет осуществлять поиск в том числе и скрытых очагов горения, что способствует более быстрой локализации пожаров, сокращает время поиска возгораний и демонтажа строительных конструкций.Search for hotbeds of combustion. For this, the BVS is equipped with a thermal imager. The use of this device makes it possible to search, including hidden foci of combustion, which contributes to a faster localization of fires, reduces the time to search for fires and dismantle building structures.
Устранение аварийно образовавшихся отверстий в технологических емкостях и трубопроводах. Для этого одна из ячеек кассеты комплектуется картриджем с герметизирующим составом и инструментом для фиксации в области аварийно образовавшегося отверстия данного состава. Так, например, известны способ устранения аварийно образовавшихся отверстий в емкостях, корпусах судов и устройство для его реализации [8]; суть упомянутого способа состоит в размещении по обе стороны от стенки, имеющей пробоину, двух зонтов, последующего прижатия к данной стенке зонтов вокруг образовавшейся пробоины и введении герметика в пространство между зонтами.Elimination of accidentally formed holes in process tanks and pipelines. For this, one of the cells of the cassette is equipped with a cartridge with a sealing compound and a tool for fixing the compound in the area of the accidentally formed hole. So, for example, there is a known method for eliminating accidentally formed holes in containers, hulls of ships and a device for its implementation [8]; The essence of the above method consists in placing two umbrellas on both sides of the wall having a hole, then pressing the umbrellas around the hole formed against this wall, and introducing a sealant into the space between the umbrellas.
Обезвреживание свободно распространяющихся химически и/или биологически опасных веществ и/или дезактивация радиоактивных веществ. Для этого ячейка кассеты комплектуется инструментом, содержащим картридж с составом, обезвреживающим вышеупомянутые вещества, и устройство для распыления данного состава. В некоторых вариантах осуществления изобретения несколько ячеек кассеты могут комплектоваться инструментами, содержащими картриджи с различными составами, каждый из которых (составов) обезвреживает какой-либо определенный вид вышеупомянутых опасных веществ, из расчета один инструмент, содержащий один картридж с обезвреживающим составом и устройством для его распыления, на одну ячейку кассеты.Neutralization of freely spreading chemically and / or biologically hazardous substances and / or decontamination of radioactive substances. For this, the cell of the cassette is completed with a tool containing a cartridge with a composition that neutralizes the aforementioned substances, and a device for spraying this composition. In some embodiments of the invention, several cells of the cassette can be equipped with tools containing cartridges with different compositions, each of which (compositions) neutralizes a certain type of the aforementioned hazardous substances, at the rate of one tool containing one cartridge with a neutralizing composition and a device for spraying it , per one cell of the cassette.
Тушение огня. Для этого ячейка кассеты комплектуется инструментом, содержащим картридж с огнетушащим составом и устройство для распыления такого состава. В некоторых вариантах осуществления данного изобретения несколько ячеек кассеты могут комплектоваться данным инструментом из расчета один инструмент на одну ячейку кассеты, причем картридж, или картриджи, с огнетушащим составом могут выбираться в зависимости от класса пожара.Putting out the fire. For this, the cell of the cassette is completed with a tool containing a cartridge with a fire extinguishing composition and a device for spraying such a composition. In some embodiments of the present invention, several cells of the cassette can be equipped with this tool at the rate of one tool per one cell of the cassette, and the cartridge, or cartridges, with a fire extinguishing composition can be selected depending on the class of fire.
Поиск металлических предметов, в том числе скрытой электропроводки. Для этого ячейка кассеты комплектуется металлоискателем, что позволяет осуществлять поиск находящихся в стенах и перекрытиях, грунте, воде металлические предметы.Search for metal objects, including hidden electrical wiring. For this, the cassette cell is equipped with a metal detector, which allows you to search for metal objects in walls and ceilings, soil, water.
Обрыв электрической цепи, перекусывание арматуры, перерезывание листовой обшивки. Для этого ячейка кассеты комплектуется гидравлическими ножницами.Opening the electrical circuit, biting the fittings, cutting the sheathing. For this, the cassette cell is equipped with hydraulic shears.
Измерение уровней радиации на местности и радиоактивной зараженности различных предметов по ионизирующему излучению. Для этого ячейка кассеты комплектуется блоком детектирования ионизирующего излучения.Measurement of radiation levels on the ground and radioactive contamination of various objects by ionizing radiation. For this, the cassette cell is equipped with an ionizing radiation detection unit.
Предусматривается возможность съема личным составом ПСК с манипулятора аварийно-спасательного инструмента, пожарно-технических средств, которыми комплектуется кассета, для их самостоятельного (без помощи манипулятора) применения.It provides for the possibility of removal by the personnel of the PSK from the manipulator of the rescue tool, the fire-fighting equipment with which the cassette is completed, for their independent (without the help of the manipulator) use.
Шаг 2: оснащают БВС кассетой, укомплектованной на предыдущем шаге.Step 2: equip the BVS with the cassette completed in the previous step.
В данном техническом решении БВС реализовано в виде мультикоптера повышенной грузоподъемности, на котором установлен манипулятор и оборудован грузовой отсек.In this technical solution, the UAV is implemented in the form of a multicopter of increased carrying capacity, on which a manipulator is installed and a cargo compartment is equipped.
В качестве такого мультикоптера может использоваться мультикоптер Volodrone, разработанный Volocopter GmbH (Германия) [9]. Данный мультикоптер оснащен восемнадцатью роторами, имеет общую грузоподъемность 200 кг и способен перемещать данный вес на расстояние 40 км. Мультикоптер с такой схемой размещения роторов изображен на фигуре 4.The Volodrone multicopter developed by Volocopter GmbH (Germany) [9] can be used as such a multicopter. This multicopter is equipped with eighteen rotors, has a total lifting capacity of 200 kg and is capable of moving this weight over a distance of 40 km. A multicopter with such a rotor arrangement is shown in figure 4.
По окончании комплектования кассеты ее помещают в корпус БВС. Для этого кассета оснащается каретками, обеспечивающими движение кассеты по направляющим, размещенным в грузовом отсеке БВС. В некоторых вариантах осуществления изобретения для помещения кассеты в грузовой отсек могут использоваться элементы конструкции метабокса. Вариант осуществления кассеты изображен на фигуре 5.After completing the assembly, the cassette is placed in the BVS case. For this, the cassette is equipped with carriages that ensure the movement of the cassette along the guides located in the cargo compartment of the BVS. In some embodiments of the invention, metabox structural elements may be used to place the cassette in the cargo hold. An embodiment of the cassette is shown in Figure 5.
Шаг 3: осуществляют запуск беспилотного воздушного судна к месту выполнения задачи.Step 3: launch the unmanned aircraft to the task location.
Запуск БВС осуществляется после размещения в его грузовом отсеке кассеты с оборудованием и ввода координат места проведения работ (полетного задания) в его бортовой компьютер.The UAV is launched after placing a cassette with equipment in its cargo compartment and entering the coordinates of the work site (flight task) into its on-board computer.
Следование БВС в пункт назначения может осуществляться как в ручном (посредством управления оператором), так и в автоматическом режиме (под управлением бортового компьютера).Following the UAV to the destination can be carried out both manually (by means of operator control) and in automatic mode (under the control of the on-board computer).
Поскольку вылет БВС в зону ЧС осуществляется через незначительное время после получения сигнала о возникновении ЧС, данное БВС прибывает к месту проведения работ раньше ПСК, передвигающейся наземным транспортом.Since the flight of the UAV to the emergency zone is carried out a short time after receiving the signal about the occurrence of an emergency, this UAV arrives at the work site before the UCS moving by ground transport.
В случае оснащения БВС датчиками-газоанализаторами осуществляется, при необходимости, анализ воздушной среды на предмет качественного и количественного состава опасных веществ.If the BVS is equipped with gas analyzers, the analysis of the air environment for the qualitative and quantitative composition of hazardous substances is carried out, if necessary.
В случае оснащения БВС тепловизором осуществляется, при необходимости, поиск очагов горения посредством анализа получаемой данным тепловизором информации.If the BVS is equipped with a thermal imager, if necessary, the search for combustion foci is carried out by analyzing the information received by this thermal imager.
Шаг 4: осуществляют посадку беспилотного воздушного судна по прибытии к месту выполнения задачи.Step 4: land the unmanned aircraft upon arrival at the mission location.
Перед проведением большинства операций СР требуется посадка БВС. Это обусловлено необходимостью придания устойчивого положения БВС при работе с манипулятором.Before carrying out most of the operations of the SR, the landing of the UAV is required. This is due to the need to give a stable position of the UAV when working with a manipulator.
Поскольку в рамках данного технического решения используется БВС вертикальных взлета и посадки, имеется возможность непосредственного приближения к месту проведения работ; возможность зависания БВС в воздухе. Кроме того, такое БВС обладает высокой маневренностью.Since within the framework of this technical solution, UAVs of vertical take-off and landing are used, there is a possibility of direct approach to the work site; the possibility of UAV hovering in the air. In addition, such a UAV has high maneuverability.
Шаг 5: подсоединяют к свободному концу манипулятора и извлекают из ячейки кассеты необходимый картридж с расходными материалами и/или инструмент.Step 5: connect to the free end of the manipulator and remove the required cartridge with consumables and / or tool from the cassette cell.
Перед проведением какой-либо операции СР оператор выбирает ячейку кассеты, содержащую соответствующий картридж с расходными материалами и/или инструмент. Люк грузового отсека открывается, манипулятор переводится из походного положения в рабочее, при этом его свободный конец направляется к нужной ячейке, после чего осуществляется подсоединение содержимого данной ячейки к свободному концу манипулятора.Before carrying out any CP operation, the operator selects the cassette cell containing the corresponding consumable cartridge and / or tool. The hatch of the cargo compartment is opened, the manipulator is transferred from the stowed position to the working one, while its free end is directed to the desired cell, after which the contents of this cell are connected to the free end of the manipulator.
Затем извлекают из ячейки кассеты ее содержимое, подсоединенное к свободному концу манипулятора. При этом оператор управляет пространственным положением манипулятора, наблюдая на экране своего АРМ изображение, передаваемое камерами, размещенными на БВС.Then, the contents of the cassette are removed from the compartment and connected to the free end of the manipulator. In this case, the operator controls the spatial position of the manipulator, observing on the screen of his workstation the image transmitted by the cameras located on the BVS.
Манипулятор может находиться в одном из двух положений: походном или рабочем. В походном положении манипулятор находится в закрытом грузовом отсеке, рядом с кассетой с оборудованием; в данное положение манипулятор переводят перед полетом БВС (см. фигуру 6). В рабочем положении значительная часть манипулятора находится вне грузового отсека БВС, к нему подсоединено оборудование, извлеченное из ячейки кассеты, положение его звеньев является оптимальным для проведения требуемой операции.The manipulator can be in one of two positions: traveling or working. In the stowed position, the manipulator is in a closed cargo compartment, next to the equipment cassette; in this position, the manipulator is transferred before the flight of the UAV (see figure 6). In the working position, a significant part of the manipulator is outside the cargo compartment of the UAV, the equipment removed from the cassette cell is connected to it, the position of its links is optimal for the required operation.
Манипулятор выполнен на основе [3], содержит устройство очувствления, выполненное на основе силомоментных датчиков, позволяющее определять усилие, действующее на инструмент во время проведения операции, и представляет собой последовательно соединенные с помощью вращательных кинематических пар подвижные звенья: звено ротации инструмента, звено качания инструмента, запястье, звено предплечья, звено плеча, звено качания плеча, поворотное звено, подсоединенное через неподвижное звено к платформе, находящейся внутри грузового отсека БВС; причем отличительной чертой предлагаемого изобретения является то, что звено плеча и звено предплечья манипулятора являются телескопическими: каждое из данных звеньев состоит из наружной секции и внутренней выдвижной секции, расположенной (в походном положении манипулятора) внутри наружной секции своего звена. Наружная секция каждого телескопического плеча с помощью кинематической пары соединена соответственно с предыдущим звеном: наружная секция плеча соединена со звеном качания плеча, наружная секция предплечья соединена с внутренней выдвижной секцией звена плеча (см. фигуру 7). Каждое из телескопических звеньев имеет электропривод поступательного движения, обеспечивающий выдвижение внутренней выдвижной секции из своей наружной секции.The manipulator is made on the basis of [3], contains a sensing device made on the basis of force-torque sensors, which allows to determine the force acting on the tool during the operation, and represents the moving links connected in series using rotary kinematic pairs: tool rotation link, tool swing link , wrist, forearm link, shoulder link, shoulder swing link, pivot link connected through a fixed link to the platform located inside the cargo compartment of the UAV; Moreover, a distinctive feature of the invention is that the link of the shoulder and the link of the forearm of the manipulator are telescopic: each of these links consists of an outer section and an inner retractable section located (in the stowed position of the manipulator) inside the outer section of its link. The outer section of each telescopic arm is connected by a kinematic pair to the previous link, respectively: the outer section of the shoulder is connected to the swinging arm of the arm, the outer section of the forearm is connected to the inner retractable section of the arm link (see figure 7). Each of the telescopic links has an electric drive of the translational movement, which ensures the extension of the inner sliding section from its outer section.
Достоинством предлагаемого манипулятора является наличие телескопических звеньев: в рабочем положении выдвижение их внутренних выдвижных секций обеспечивает заметное увеличение длины манипулятора, что способствует увеличению рабочей зоны последнего (см. фигуру 8 а и б). И, наоборот, при переводе в походное положение обратное движение частей телескопических звеньев обеспечивает компактное размещение манипулятора в грузовом отсеке БВС, а также равномерное распределение нагрузки на борту последнего (в совокупности с кассетой БВС).The advantage of the proposed manipulator is the presence of telescopic links: in the working position, the extension of their internal retractable sections provides a noticeable increase in the length of the manipulator, which increases the working area of the latter (see figure 8 a and b). And, conversely, when transferred to the stowed position, the reverse movement of parts of the telescopic links provides a compact placement of the manipulator in the cargo compartment of the UAV, as well as an even distribution of the load on board the latter (in conjunction with the UAV cassette).
Такое устройство телескопических звеньев манипулятора ведет к увеличению числа степеней свободы по сравнению с прототипом [3] и их количество определяется согласно структурной формуле кинематической цепи Сомова-Малышева [10]:Such a device of the telescopic links of the manipulator leads to an increase in the number of degrees of freedom in comparison with the prototype [3] and their number is determined according to the structural formula of the Somov-Malyshev kinematic chain [10]:
где 
Для вычисления числа степеней свободы механизма требуется из их общего числа 
Для обеспечения электропитания подсоединяемого к свободному концу манипулятора устройства (располагающемуся в ячейках кассеты инструмента и/или картриджей с расходными материалами), выдачи данному устройству управляющих воздействий, обмена информацией бортового компьютера БВС с данным устройством свободный конец манипулятора и подсоединяемое к нему устройство оснащаются электрическим соединителем. При этом обмен информацией между бортовым компьютером БВС и устройством, подсоединенным к манипулятору, осуществляется посредством использования PowerLine-технологии [11].To provide power supply to the device connected to the free end of the manipulator (located in the cells of the tool cassette and / or cartridges with consumables), to issue control actions to this device, to exchange information from the on-board computer of the BVS with this device, the free end of the manipulator and the device connected to it are equipped with an electrical connector. In this case, the exchange of information between the on-board computer of the UAV and the device connected to the manipulator is carried out using the PowerLine technology [11].
В некоторых вариантах осуществления изобретения электрический соединитель выполнен в виде двух частей: вилки (расположена на свободном конце манипулятора) и розетки (расположена на подсоединяемом к манипулятору картриджу с расходными материалами и/или инструменту); кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения свободный конец манипулятора для фиксации подсоединяемого к нему оборудования оснащен выдвигающимися захватами (см. фигуру 9 а и б).In some embodiments of the invention, the electrical connector is made in the form of two parts: a plug (located at the free end of the manipulator) and a socket (located on a cartridge with consumables and / or a tool connected to the manipulator); in addition, in some embodiments of the invention, the free end of the manipulator for fixing the equipment connected to it is equipped with retractable grips (see figure 9 a and b).
Кроме того, некоторый инструмент и/или картриджи, о которых говорилось выше, могут отсоединяться от манипулятора для самостоятельного проведения некоторых операций пострадавшим или лицом, выполняющим некоторые операции СР.In addition, some of the tools and / or cartridges mentioned above can be detached from the manipulator for the injured person or a person performing some SR operations to independently carry out certain operations.
Шаг 6: увеличивают рабочую зону манипулятора путем выдвижения внутренних выдвижных секций из наружных секций телескопических звеньев манипулятора.Step 6: increase the working area of the manipulator by extending the inner pull-out sections from the outer sections of the telescopic links of the manipulator.
После подсоединения инструмента и/или картриджа с расходными материалами к свободному концу манипулятора увеличивается рабочая зона последнего за счет выдвижения внутренних выдвижных секций из наружных секций телескопических звеньев плеча и предплечья на необходимую длину.After connecting the tool and / or cartridge with consumables to the free end of the manipulator, the working area of the latter is increased due to the extension of the inner pull-out sections from the outer sections of the telescopic links of the shoulder and forearm to the required length.
В каждом телескопическом звене содержится электропривод поступательного движения (см. фигуру 10), электродвигательное устройство которого закреплено на внутренней поверхности корпуса наружной секции. После получения управляющих воздействий электродвигательное устройство, преобразуя электрическую энергию в механическую, вращает винт, закрепленный внутри исполнительного органа - внутренней выдвижной секции, в результате чего последняя выдвигается из наружной секции.Each telescopic link contains an electric drive of the translational movement (see figure 10), the electric motor device of which is fixed on the inner surface of the outer section body. After receiving control actions, the electric motor device, converting electrical energy into mechanical energy, rotates the screw fixed inside the executive body - the inner sliding section, as a result of which the latter is pulled out from the outer section.
Шаг 7: осуществляют соответствующую операцию, относящуюся к спасательным работам, управляя при этом посредством манипулятора пространственным положением присоединенного к нему картриджа с расходными материалами и/или инструмента.Step 7: carry out the corresponding operation related to rescue operations, while controlling by means of the manipulator the spatial position of the cartridge with consumables and / or the tool attached to it.
Посредством наблюдения через видеокамеры, размещенные на БВС, управления пространственным положением устройства, подсоединенного к манипулятору, а также передачи данному устройству управляющих сигналов оператор осуществляет операцию СР.By observing through video cameras located on the BVS, controlling the spatial position of the device connected to the manipulator, as well as transmitting control signals to this device, the operator performs the SR operation.
Шаг 8: возвращают внутренние выдвижные секции телескопических звеньев манипулятора в исходное положение внутрь наружных секций.Step 8: Return the inner extensions of the telescopic arms of the manipulator to their original position inside the outer sections.
По завершении проведения операции электроприводы телескопических звеньев манипулятора возвращают внутренние выдвижные секции в исходное положение (задвигают их), что способствует последующему возвращению инструмента и/или картриджей с расходными материалами в ячейку кассеты.Upon completion of the operation, the electric drives of the telescopic links of the manipulator return the inner sliding sections to their original position (push them in), which facilitates the subsequent return of the tool and / or cartridges with consumables to the cassette cell.
Шаг 9: возвращают в ячейку кассеты и отсоединяют от манипулятора использованный картридж с расходными материалами и/или инструмент.Step 9: Return the used consumable cartridge and / or tool to the cassette compartment and disconnect from the manipulator.
После отсоединения использованного картриджа и/или инструмента освободившийся конец манипулятора направляется в другую ячейку для подсоединения содержащегося в ней устройства или, в том случае, если возлагаемый на данное БВС объем СР выполнен, осуществляется перевод манипулятора из рабочего положения в походное.After disconnecting the used cartridge and / or tool, the released end of the manipulator is directed to another cell to connect the device contained in it, or, if the volume of the SR assigned to this BVS is completed, the manipulator is transferred from the working position to the stowed one.
Шаг 10: при необходимости выполняют другие операции, относящиеся к спасательным работам, посредством манипулятора и соответствующих картриджей с расходными материалами и/или инструмента, повторяя действия, описанные на предыдущих пяти шагах.Step 10: If necessary, perform other rescue-related operations using the manipulator and appropriate consumable cartridges and / or tools, repeating the steps described in the previous five steps.
В зависимости от объема поставленных задач БВС приступает к выполнению новой операции СР, повторяя действия с манипулятором и оборудованием, описанные на предыдущих пяти шагах (при необходимости - БВС меняет свое местоположение, направляясь к месту выполнения очередной задачи), или возвращается на исходную позицию.Depending on the scope of the assigned tasks, the UAV starts a new SR operation, repeating the actions with the manipulator and equipment described in the previous five steps (if necessary, the UAV changes its location, heading to the place of the next task), or returns to its original position.
Шаг 11: осуществляют возврат беспилотного воздушного судна на исходную позицию по окончании выполнения возложенных на него задач.Step 11: carry out the return of the unmanned aircraft to its original position upon completion of the tasks assigned to it.
При этом БВС возвращается на исходную позицию под управлением оператора или бортового компьютера.In this case, the UAV returns to its original position under the control of the operator or the on-board computer.
В некоторых вариантах осуществления изобретения по возвращении БВС осуществляется восполнение израсходованных материалов, кассета БВС доукомплектовывается и приводится в готовность к следующему применению БВС (в целях сокращения времени, необходимого для вылета БВС к зоне ЧС с момента получения сигнала о ней).In some embodiments of the invention, upon the return of the UAV, the spent materials are replenished, the UAV cassette is replenished and made ready for the next use of the UAV (in order to reduce the time required for the UAV to take off to the emergency zone from the moment of receiving the signal about it).
Таким образом, к числу достоинств предлагаемого технического решения можно отнести проведение широкого спектра операций СР без непосредственного участия человека и с использованием медицинских средств и оборудования, аварийно-спасательного инструмента, пожарно-технических средств, специальных приборов (радиационной и химической разведки и мониторинга окружающей среды) за счет использования манипулятора с девятью степенями свободы, из числа звеньев которого два звена являются телескопическими, установленного на БВС, оснащенном кассетой, укомплектованной оборудованием.Thus, the advantages of the proposed technical solution include carrying out a wide range of SR operations without direct human participation and using medical devices and equipment, rescue tools, fire-fighting equipment, special devices (radiation and chemical reconnaissance and environmental monitoring) due to the use of a manipulator with nine degrees of freedom, of the number of links of which two links are telescopic, installed on a UAV equipped with a cassette complete with equipment.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВLIST OF SOURCES
1. Newsru.com: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.newsru.com/world/05jul2004/newrobot.html/, свободный - (28.07.2020).1. Newsru.com: [Electronic resource]. - Access mode: https://www.newsru.com/world/05jul2004/newrobot.html/, free - (28.07.2020).
2. Беспилотный летательный комплекс первой помощи : полезн. мод. к пат. 139238 Рос. Федерация : МПК A62B 99/00 / Богомолов А.В., Алёхин М.Д., Русскин А.В. ; заявители и патентообладатели Богомолов А.В., Алёхин М.Д., Русскин А.В. - № 2013151121/12 ; заявл. 18.11.2013 ; опубл. 10.04.2014 Бюл. № 10.2. Unmanned aerial first aid system: useful. Maud. to US Pat. 139238 Rus. Federation: IPC A62B 99/00 / Bogomolov A.V., Alekhin M.D., Russkin A.V. ; applicants and patentees Bogomolov A.V., Alekhin M.D., Russkin A.The. - No. 2013151121/12; declared 11/18/2013; publ. 04/10/2014 Bul. No. 10.
3. Описание полезной модели к патенту 135957 Российская Федерация, МПК B25J 11/00, A61B 17/062. Робот-манипулятор / Батанов А.Ф. и др., заявители и патентообладатели Министерство образования и науки, Закрытое акционерное общество «ЭКОИНВЕНТ». - №2013124984/02; заявл. 30.05.2013; опубл. 27.12.2013 Бюл. № 36. - 2 с.3. Description of the utility model to the patent 135957 Russian Federation, IPC B25J 11/00, A61B 17/062. Robot manipulator / Batanov A.F. and others, applicants and patent holders of the Ministry of Education and Science, Closed Joint Stock Company "EKOINVENT". - No. 2013124984/02; declared 05/30/2013; publ. 12/27/2013 Bul. No. 36. - 2 p.
4. Пат. 2540528 Российская Федерация, МПКA61B 5/0402. Устройство для регистрации электрокардиосигналов в условиях свободной двигательной активности / Бодин О.Н. и др., заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью (ООО) «Кардиовид». - №2013132637/14; заявл. 16.07.2013; опубл. 10.02.2015 Бюл. № 4. - 2 с.4. Pat. 2540528 Russian Federation, MPKA61B 5/0402. Device for recording electrocardiosignals in conditions of free motor activity / Bodin O.N. and others, applicant and patent holder Limited Liability Company (LLC) "Cardiovid". - No. 2013132637/14; declared 07.16.2013; publ. 02/10/2015 Bul. No. 4. - 2 p.
5. Наилучшая помощь для спасения жизни [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.medplant.ru/otziv/russian_aed_plus_brochure.PDF, свободный - (28.07.2020).5. The best help for saving life [Electronic resource]. - Access mode: https://www.medplant.ru/otziv/russian_aed_plus_brochure.PDF, free - (28.07.2020).
6. MSiter.ru: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://msiter.ru/news/razrabotana-pena-dlya-ostanovki-vnutrennih-krovotecheniy1, свободный - (28.07.2020).6. MSiter.ru: [Electronic resource]. - Access mode: https://msiter.ru/news/razrabotana-pena-dlya-ostanovki-vnutrennih-krovotecheniy1, free - (28.07.2020).
7. Компэл: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.compel.ru/lib/84967, свободный - (28.07.2020).7. Kompel: [Electronic resource]. - Access mode: https://www.compel.ru/lib/84967, free - (28.07.2020).
8. Пат. 2453467 Российская Федерация, МПКB63B 43/16. Способ устранения аварийно образовавшихся отверстий и устройство для его реализации / Парамошко В.А., заявитель и патентообладатель Парамошко В.А.. - №2008102029/11; заявл. 18.01.2008; опубл. 20.06.2012Бюл.№17.- 8 с.8. Pat. 2453467 Russian Federation, MPKB63B 43/16. Method for eliminating accidentally formed holes and a device for its implementation / Paramoshko VA, applicant and patentee Paramoshko VA .. - No. 2008102029/11; declared 01/18/2008; publ. 20.06.2012 Bulletin No. 17.- 8 p.
9. Robroy.ru: [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://robroy.ru/volocopter-debyutiruet-s-gigantskim-dronom-volodrone.html, свободный - (28.07.2020).9. Robroy.ru: [Electronic resource]. - Access mode: https://robroy.ru/volocopter-debyutiruet-s-gigantskim-dronom-volodrone.html, free - (28.07.
10. Эльяш Н.Н. Теоретическая и прикладная механика: Электронное учебное пособие (курс лекций). В 2-х частях. / ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т». Екатеринбург,2015. Часть 1. Теоретическая механика. 72 с.10. Elyash N.N. Theoretical and Applied Mechanics: Electronic study guide (course of lectures). In 2 parts. / FGAOU VPO "Ros. state prof.-ped. un-t ". Yekaterinburg, 2015. Part 1. Theoretical mechanics. 72 s.
11. Охрименко, В. PLC- технологии [Текст] / В. Охрименко // Электронные компоненты. - 2009. - №10. - С. 58-62.11. Okhrimenko, V. PLC technologies [Text] / V. Okhrimenko // Electronic components. - 2009. - No. 10. - S. 58-62.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143872A RU2762052C1 (en) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | Method for carrying out rescue operations and an unmanned aircraft for the implementation of the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143872A RU2762052C1 (en) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | Method for carrying out rescue operations and an unmanned aircraft for the implementation of the method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2762052C1 true RU2762052C1 (en) | 2021-12-15 |
Family
ID=79175216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020143872A RU2762052C1 (en) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | Method for carrying out rescue operations and an unmanned aircraft for the implementation of the method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2762052C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2350368C2 (en) * | 2004-03-25 | 2009-03-27 | ОАО "Научно-производственная корпорация "ИРКУТ" | Method and system of devices for detecting emergencies and containment of its consequences |
| RU2453467C2 (en) * | 2008-01-18 | 2012-06-20 | Владимир Александрович Парамошко | Method of eliminating openings formed under abnormal conditions and device to this end |
| RU135957U1 (en) * | 2013-05-30 | 2013-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки | ROBOT MANIPULATOR |
| RU139238U1 (en) * | 2013-11-18 | 2014-04-10 | Алексей Валерьевич Богомолов | FIRST AID Unmanned Aircraft Complex |
| RU2540528C1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Electric cardiosignal recorder in free motion activity |
| RU2612754C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-03-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий | Mobile system for unmanned aerial monitoring |
| RU2622505C1 (en) * | 2016-05-26 | 2017-06-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method of carrying out search and rescue works |
| US9915945B2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-03-13 | International Business Machines Corporation | Lost person rescue drone |
-
2020
- 2020-12-30 RU RU2020143872A patent/RU2762052C1/en active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2350368C2 (en) * | 2004-03-25 | 2009-03-27 | ОАО "Научно-производственная корпорация "ИРКУТ" | Method and system of devices for detecting emergencies and containment of its consequences |
| RU2453467C2 (en) * | 2008-01-18 | 2012-06-20 | Владимир Александрович Парамошко | Method of eliminating openings formed under abnormal conditions and device to this end |
| RU135957U1 (en) * | 2013-05-30 | 2013-12-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки | ROBOT MANIPULATOR |
| RU2540528C1 (en) * | 2013-07-16 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" | Electric cardiosignal recorder in free motion activity |
| RU139238U1 (en) * | 2013-11-18 | 2014-04-10 | Алексей Валерьевич Богомолов | FIRST AID Unmanned Aircraft Complex |
| RU2612754C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-03-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий | Mobile system for unmanned aerial monitoring |
| RU2622505C1 (en) * | 2016-05-26 | 2017-06-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method of carrying out search and rescue works |
| US9915945B2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-03-13 | International Business Machines Corporation | Lost person rescue drone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230166841A1 (en) | Unmanned Aerial Vehicle | |
| CN107352022B (en) | Collision-resistant quadrotor spherical unmanned aerial vehicle system | |
| Diftler et al. | Robonaut 2—Initial activities on-board the ISS | |
| RU2762052C1 (en) | Method for carrying out rescue operations and an unmanned aircraft for the implementation of the method | |
| CN109229378A (en) | A kind of mine disaster search and rescue based on avoidance unmanned plane and toxic and harmful gas monitoring system and its working method | |
| Schneider et al. | Using robots for firefighters and first responders: Scenario specification and exemplary system description | |
| RU139238U1 (en) | FIRST AID Unmanned Aircraft Complex | |
| Martinic | Glimpses of future battlefield medicine-the proliferation of robotic surgeons and unmanned vehicles and technologies | |
| Lum et al. | Teleoperation of a surgical robot via airborne wireless radio and transatlantic internet links | |
| EP1382528B1 (en) | Device for entering a protective suit | |
| Stuster et al. | Human exploration of Mars: Preliminary lists of crew tasks | |
| Gilbert et al. | United States Department of Defense research in robotic unmanned systems for combat casualty care | |
| CN110420424B (en) | Fire rescue method and device for super high-rise building based on missile fire engine | |
| CN201815015U (en) | Fire-extinguishing teleoperator | |
| CN114735093A (en) | High-temperature-resistant explosion-proof disaster relief robot and system | |
| US20220347835A1 (en) | Remote-controlled vehicle for operations in the extreme conditions | |
| Turner et al. | Critical care air support teams and deployed intensive care | |
| Berdibayeva et al. | Bionic Method for Controlling Robotic Mechanisms during Search and Rescue Operations | |
| CN106178352A (en) | Fire-fighting loading robot | |
| Duddy | The simulation of weightlessness using water immersion techniques: an annotated bibliography | |
| Mutke | Equipment for surgical interventions and childbirth in weightlessness | |
| RU2694528C1 (en) | Search and rescue method | |
| EP4082630A1 (en) | A remote-controlled vehicle for operations in extreme conditions | |
| MOLINA et al. | A grasping-climbing mechanism for pruning tree-branches using a multirotor helicopter | |
| Hodgson et al. | What does it take to work on Mars? A new direction in spacesuit systems |