救援设计-01

C-LRR——岩溶洞穴生命救援机器人设计

DESING OF A LIFE RESCUE ROBOT FOR KARST CAVES

院校：广州大学美术与设计学院

设计者：袁卓言

指导老师：陈昊武（广州大学美术与设计学院产品设计系讲师、硕士生导师)

作者阐述：在户外探险产业快速发展背景下，岩溶洞穴凭借独特的地质探索魅力成为探险热门领域。现有洞穴救援装备普遍存在功能单一、环境适配性不足等问题，无法有效应对复杂水洞穴的救援场景。因此设计以破解岩溶洞穴救援实际痛点为核心，整合生命体征探测、应急氧气投送、机械夹辅助、物资运输及照明等核心功能，推动特殊场景救援体系的完善与救援技术的创新发展。

指导老师评语：在户外探险快速发展、人们热衷追求刺激体验的当下，岩溶洞穴探险逐渐成为热门的极限运动，随之而来的探险安全与洞穴救援问题也越发突出。本作品以此为切入点，紧密贴合社会应急救援现实需求，研究方向明确、应用价值突出。设计立足岩溶洞穴狭窄、黑暗、积水、缺氧、信号屏蔽等极端环境特点，精准回应现有救援装备功能单一、环境适配性不足、救援风险高等痛点，将生命体征探测、应急氧气投送、机械牵引辅助、应急物资运输、照明通讯等核心功能一体化集成，结构紧凑合理、人机友好易用、环境适应性强，有效提升洞穴救援的安全性与效率，为被困人员提供更可靠的生命保障，兼具创新设计与人文关怀，为极端环境救援装备提供了可行的设计思路与实践参考。

/ 案例解析 /

设计选题与创作背景：岩溶洞穴具有狭窄、黑暗、缺氧、信号屏蔽、地形复杂等特点，被困事故频发，现有救援装备功能单一、环境适配差，救援人员风险高、效率低。本设计面向消防救援、专业洞穴救援队、探险保障人群，聚焦洞穴复杂救援场景，以安全高效、多功能集成、极端环境适配为核心立意，解决“进不去、找不到、救不出”的救援难题，填补岩溶洞穴专业化智能救援装备空白。

设计理念与创新点：本设计创新点主要在于外观和功能相结合。 形态创新： 采用紧凑流线型机身，宽度控制在50cm内，减少卡滞，提升狭窄通道的通过性， 造型简约硬朗， 兼顾工业美学与实用性。功能创新： 生命探测、应急供氧、强光照明、牵引辅助、物资运输五模块一体化，实现“搜寻—定位—供氧—辅助撤离”一站式救援，操作简化，适配紧急场景。理念与技术创新：以人文救援、安全优先为核心， 采用“防水密封+模块化结构”， IP68 防水， 易维护、易迭代，适配水下、低氧、信号屏蔽等极端环境。

人机与功能说明：本机器人具备生命体征探测、应急供氧、照明、牵引辅助和环境监测等核心功能，支持远程遥控操作，整体使用逻辑清晰直观。机身宽度控制在50cm以内，高度40cm，总长度80cm，能够顺利通过洞穴内的狭窄通道。尾部设置了便于抓握的结构，被困人员可以直接借力使用。操控方式简单易懂，救援人员能够快速上手，适用于专业救援和各类应急场景。产品采用模块化集成设计，功能分区合理，整体密封可靠，具备良好的抗摔与耐磨性能，同时可搭载急救包、通讯设备等应急物资，在提供牵引辅助的同时完成物资运输，让整个救援流程更加连贯高效。

材料与工艺：产品选用轻质高强度、防水抗压、耐酸碱腐蚀的复合材料与合金，兼顾结构安全与便携性；工艺以密封、稳固、耐用为核心，适配洞穴狭窄、黑暗、积水、信号屏蔽、易坍塌的极端环境，满足救援装备的可靠性与落地性要求。

设计流程简述：设计前期先开展市场与用户调研，明确需求痛点，再进行思维导图与草图构思，迭代多版方案，完成3D建模、结构与功能细化，进行效果渲染，制作实物模型，最终定型并完善展板、设计报告，形成完整设计闭环。

救援设计-02

面向高层消防的重载自主飞行器系统设计

Heavy-Lift Autonomous Aerial Vehicle System Design for High-Rise Firefighting

院校：上海交通大学设计学院

设计者：许禾翌

指导老师：董占勋（上海交通大学设计学院副教授、博士生导师）

作者阐述：高层建筑火灾具有空间结构复杂、火势垂直蔓延迅速、外部介入困难等特征，传统消防手段在火源快速定位、火情发展监测和高空灭火作业等方面存在明显局限。针对高层火灾救援中无人机稳定性差、操控感知不足等问题，本设计提出“AeroWhale”仿生重载飞行器与沉浸式交互系统的协同方案。飞行器以鲸鲨为仿生原型，提取其流线构型与稳定特征，提升复杂气流下的载荷能力与作业稳定性；交互系统基于虚拟现实技术，构建三维火场感知环境，通过空间化信息呈现与实时反馈，增强操作者的情境认知与决策效率。二者协同，形成面向高层火灾救援的无人机系统设计框架，兼顾环境适应性与人机融合，为应急救援提供创新路径。

指导老师评语：随着城市化进程加速，超高层建筑大量涌现，其火灾救援的复杂性与艰巨性被推至全新高度。本毕业设计直面超高层灭火这一难题，将研究方向聚焦于重载飞行器灭火系统设计，致力于破解传统装备“够不着、展不开”的困局。作者从实战案例与任务需求出发，精心构建了贴近实战的火情情境，并对灭火全流程进行了系统拆解，覆盖侦察、压制、评估等关键环节。在此基础上，创造性地融入可视交互与仿生设计理念，一方面借鉴自然形态与运动机理，提升飞行平台的环境适应性与作业稳定性；另一方面通过直观的交互设计，强化操作人员的态势感知与精准操控能力。研究深入贯穿系统工程思维，将任务场景、人机协同、安全容错等要素有机纳入设计主框架，形成了一套功能完备、流程顺畅的系统方案。该选题直面痛点、构思新颖，论文结构严谨、论述逻辑清晰。

/ 案例解析 /

设计选题与创作背景：随着城市高层与超高层建筑数量持续增长，高层火灾因垂直蔓延速度快、外部介入困难等特点，已成为城市公共安全领域的重要挑战。现有消防体系主要依赖固定消防设施和地面登高装备，在超高层场景下存在作业高度受限、火场信息获取不完整以及灭火效率不足等问题。本设计面向消防无人机操控员与指挥人员，提出“AeroWhale”重载自主飞行器系统。设计旨在构建集空中灭火、环境感知与智能交互于一体的立体化消防方案，提升复杂火灾环境下的快速响应能力与协同救援效率。

设计理念与创新点：本设计围绕仿生稳定性、立体化消防、沉浸式交互三大方向展开创新。首先，以鲸鲨为仿生原型，将流线形态与稳定特征转译为飞行器外观语言，提升复杂气流环境下的飞行稳定性与辨识度。其次，构建破窗弹及高压喷射双模式灭火体系，实现从快速突破到持续压制的连续灭火流程。最后，引入VR沉浸式交互平台，将传统二维监控界面转化为三维空间决策环境，支持航线规划、多机协同与实时态势感知，降低操控员认知负担，提升复杂火场中的决策效率与人机协同能力。

产品功能说明：系统由重载自主飞行器与VR交互平台组成。飞行器集成热成像、视觉识别及避障传感系统，可实现火源定位、环境监测、破窗灭火与持续喷射等核心功能。操控员通过VR平台完成三维火场观察、航线规划、目标标记及多机任务调度，构建从火情侦察、方案制定到灭火执行的完整闭环。系统通过整合飞行状态、火场态势与任务信息，实现多源数据的统一呈现与空间化表达，提升复杂火场中的信息获取效率与决策准确性，同时增强操控过程中的沉浸感与人机协同体验。

材料与工艺：飞行器主体采用航空级碳纤维复合材料与高强度铝合金框架结构，兼具轻量化、高强度与抗疲劳特性，可有效提升重载飞行性能与复杂环境适应能力。机身外壳采用耐高温工程塑料与亚光喷涂工艺，在强化耐热、抗冲击性能的同时，进一步凸显鲸鲨仿生造型的流线特征。灭火载荷系统采用耐压金属材料与密封结构设计，确保灭火剂在高空环境下稳定输送与安全释放。整体工艺兼顾可靠性、耐久性与工程可实施性，满足复杂消防场景下的长期使用需求。

设计流程简述：本次设计首先调研高层消防体系与现有消防无人机的发展现状，梳理高空作业、持续灭火及多机协同等核心痛点。随后确立以重载自主飞行器与VR交互平台协同设计的整体方向，完成仿生造型推演与系统架构设计。结合人机工程、任务流程与场景需求优化功能布局，并通过建模、渲染与交互原型迭代完善设计细节，最终形成完整的智慧消防系统设计方案。

END