CN100486780C - 多功能反恐排爆集成装备 - Google Patents

Abstract

一种机械工程技术领域的多功能反恐排爆集成装备。本发明中，拖车和自行式挂车之间通过普通铰链连接；大型排爆机械手放在自行式挂车的后部，排爆筒放置在大型排爆机械手的右后方，小型排爆机器人放在自行式挂车的中部，斜梯架则安装在小型排爆机器人的旁边，排爆工具箱放于自行式挂车的中部，发电机位于自行式挂车的中部，排爆工具箱的旁边，控制箱位于自行式挂车的中部，发电机的旁边，其中放置大型排爆机械手、摄像机以及车载干扰仪、小型排爆机器人的控制器；车载干扰仪放在自行式挂车的前部，上位机控制器位于拖车上，摄像机放在大型排爆机械手的旁边。本发明具备高度的机动性和成功率，同时节约了设备搬运时间，提高了工作效率。

Description

多功能反恐排爆集成装备

技术领域

本发明涉及的是一种机械工程技术领域的装置，具体的说，涉及的是一种多功能反恐排爆集成装备。

背景技术

排爆机器人主要用于代替人工排除和处理爆炸物以及其他危险品，是警察、部队中不可缺少的重要装备。如英国皇家武器装备研究与发展院研制的“手推车”系列排爆机器人，法国Cybernetix公司研制的TRS200中型排爆机器人，以及美国Remotec公司研制的Andros系列排爆机器人等；国内则主要有沈阳自动化所研制的PXJ—2型排爆机器人等。

经对现有技术的查新发现，美国Remotec(雷莫泰克公司)的Andros机器人，是一种小型履带式车辆，它能携带各种操作装置，包括带肘和肩枢轴的标准系统及旋转手爪。其操作臂完全展开时能举起10Kg的重物，其腕部和肩部可任意转动。它装有两台CCD摄像机、照明设备、一台操作臂用摄像机、一台监视用摄像机、一个扬声器和话筒。可以选择的装置有猎枪、激光瞄具、重型手爪、喷水器、双钳式手爪、破碎机、炸药投放装置、红外摄像机、无线电数据通讯链路、污点取样器和污物盒等。

上述机器人专门针对具体的排爆作业，但归结起来，有这样几个缺点：(1)功能单一。抓重较大的排爆机器人往往体积较大，不能适合较小的工作空间，而抓重较小的排爆机器人则不能适应较大爆炸物(>20Kg)的排除，作业范围较小。使用单位需要根据现场的情况配置不同的排爆机器人，处理时间较长，不能适应快速响应的要求；(2)机动性差。此类排爆机器人需要专门的运送载体，运送到目的地由人工辅助遥控开始工作，中间过程耗费时间较多；(3)排爆所用的设备无法在一台机器人上全部配置，难以适应快速响应的要求。目前爆炸物大多通过犯罪分子遥控进行，因此排爆过程需要启动无线干扰仪，爆炸物的放置则需要排爆筒；对很小的爆炸物又需要人工利用小型排爆工具进行。这些装备必须有效集成才可以更好地完成作业；(4)电源一般为充电电池，不能满足长时间工作。通常只能维持1—2小时的工作时间。

发明内容

本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种多功能反恐排爆集成装备，使其更好地方便排爆，从而快速响应各种突发恐怖事件，保证各种环境下都能快速准确地完成反恐排爆作业。本发明适合在各种爆炸物和排爆环境的排爆作业，具备高度的机动性和成功率，同时节约了设备搬运时间，提高了工作效率。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：普通拖车、车载干扰仪、斜梯架、排爆筒、大型排爆机械手、自行式挂车、摄像机、小型排爆机器人、排爆工具箱、发电机、控制箱、铰链、上位控制器。拖车和自行式挂车之间通过普通铰链连接；将车载干扰仪、控制箱、发电机、排爆工具箱、斜梯架、小型排爆机器人、摄像机、排爆筒、大型排爆机械手等经过合理优化配置后集成到自行式挂车，其中，车载干扰仪主要用于屏蔽一定频率范围的无线遥控装备，防止排爆过程中爆炸物爆炸；大型排爆机械手放在自行式挂车的后部，排爆筒的位置要求大型排爆机械手可以将爆炸物垂直放入排爆筒内；摄像机的位置要求可观察到大型排爆机械手的手爪运动全过程；自行式挂车与普通拖车通过铰链连接或分离。当二者处于连接状态时，自行式挂车可随普通拖车自行移动，在执行排爆任务时，自行式挂车与普通拖车的铰链分离，并可通过上位控制器遥控自行移动；排爆工具箱内放置排爆可能需要的各种小型排爆设备如排爆服、霰弹枪、高压水枪等。在赶往任务地点时，斜梯架收放在自行式挂车上。由普通拖车拖动整个装置可迅速地到达任务地点。到达任务地点后，打开铰链、自行式挂车、车载干扰仪、控制箱、发电机、小型排爆机器人、摄像机、排爆筒、大型排爆机械手进入工作状态。此时操作人员通过上位控制器，根据摄像机采集的现场信息，按照爆炸物的具体情况选择排爆设备和末端装备，对于重量>10kg的爆炸物，通过遥控大型排爆机械手处理爆炸物，或将其放入排爆筒中；如果爆炸物体积重量较小，大型排爆机械手难以完成任务，则放下斜梯架，小型排爆机器人可以通过斜梯架往返于地面和自行式挂车上，并由操作人员通过遥控的方式完成排爆作业。需要指出地是，大型排爆机械手和小型排爆机器人通过同一上位控制器完成监控运行的，简化了控制系统。

自行式挂车包括：车轮驱动机构、前转向悬架、后转向悬架和车体，前转向悬架、后转向悬架结构相同，均包括：车体转盘、悬架转盘、大齿轮、旋转轴、小齿轮、小齿轮轴、离合器。车体转盘与车体相连，离合器与车体连接，小齿轮通过平键连接在小齿轮轴上，大齿轮固定在旋转轴上与悬架转盘连为一体。车轮驱动机构包括：驱动电机、锁紧顶杆装置、摩擦轮、连接装置和两个铰接支撑。驱动电机和摩擦轮设置在连接装置上，连接装置以一个铰接支撑和车体相连，锁紧顶杆装置以另一个铰接支撑和车体相连，锁紧顶杆装置以滑动副和连接装置相连。

锁紧顶杆装置包括：手柄、顶杆、推动转销、安装转槽。顶杆在推动转销中间穿过，一端通过安装转槽与连接装置连接，另一端设置手柄。

本发明极大地提高了排爆机器人的机动性和缩短了事故处理的时间。满足更为复杂多变的排爆环境。由于多机器人共用一套上位控制器，节省了设备开支，其优点为：(1)可以适应大多数类型的爆炸物排除，大幅度提高了排爆过程的安全性和成功率。主要体现在：利用集成装备中的无线干扰仪保证排爆过程的安全；利用集成装备上的排爆筒保证爆炸物运送过程中的安全性；可选择大型遥控排爆机械手和自行式挂车处理大型爆炸物，也可选择小型排爆机器人处理小型爆炸物，并具备排爆工具箱处理很小的爆炸物。这样的一种集成可以最大限度地提高爆炸物处理的快速性和成功率。(2)具备有发电机，可以解决排爆工作中的能源供应问题，相比通常采用的电池供电能更好地保障排爆工作的实施。(3)采用统一的上位控制器，用于监控各个装备的运行，相比于通常的排爆机器人，做到了信息上的集成，简化了控制系统。(4)保证高速的机动性，便于在城市内和城市之间机动，此时仅仅依赖拖车即可，便于突发事件的处理。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明俯视结构图

图3为自行式挂车结构示意图

图4为本发明自行式挂车的前、后转向悬架结构示意图

图5为本发明转向悬架车轮驱动结构示意图

图6为本发明车轮驱动锁紧顶杆装置结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：拖车1、车载干扰仪2、斜梯架3、排爆筒4、大型排爆机械手5、自行式挂车6、摄像机7、小型排爆机器人8、排爆工具箱9、发电机10、控制箱11、铰链12、上位控制器13。拖车1和自行式挂车6之间通过普通铰链12连接；大型排爆机械手5放在自行式挂车6的后部，排爆筒4放置在大型排爆机械手5的右后方，其位置要求大型排爆机械手5可以将爆炸物垂直放入排爆筒4内；小型排爆机器人8放在自行式挂车6的中部，斜梯架3则安装在小型排爆机器人8的旁边，排爆工具箱9放于自行式挂车6的中部，发电机10位于自行式挂车6的中部，排爆工具箱9的旁边，控制箱11位于自行式挂车6的中部，发电机10的旁边，其中放置大型排爆机械手5、摄像机7以及车载干扰仪2、小型排爆机器人8的控制器；车载干扰仪2放在自行式挂车6的前部，上位机控制器13位于拖车上，摄像机7放在大型排爆机械手5的旁边。

车载干扰仪3、发电机5、排爆筒4等均购买成熟商品；其中车载干扰仪3主要用于屏蔽一定频率范围的无线遥控装备，防止排爆过程中爆炸物爆炸。

排爆筒4用于放置爆炸物，保证运送过程中的安全性。

大型排爆机械手5可抓重<40Kg的物品，小型排爆机器人8则用于10Kg以下的爆炸物处理。

摄像机7，放在大型排爆机械手5的旁边，其位置要求可观察到大型排爆机械手的手爪运动全过程。

斜梯架3，用于小型排爆机器人8上下挂车。

排爆工具箱9，内存各种排爆工具，包括排爆服、末端可替换操作件，如霰弹枪、高压水枪、各种夹持工具等等。用户可根据爆炸物的特性和形状更换末端工具。

发电机10，主要用于所有设备的供电。

上位机控制器13，供操作人员遥控大型排爆机械手5、小型排爆机器人8、干扰仪2和摄像机7，并能通过摄像机7观察到现场的图像信息。

车载干扰仪3，干扰频率为10MHZ—2000MHz，功率为100W(射频功率)。

拖车1可采用普通卡车或面包车，自行式挂车6平时可随拖车移动，到达目的地后可通过遥控自行移动。这一运动功能靠如下方法实现：

如图3所示，自行式挂车6包括：车轮驱动机构14、前转向悬架15、后转向悬架16和车体17。整体结构与普通挂车基本相同，按照标准全挂车设计原则设计车体，车轮驱动机构14安装在车体17上，驱动车轮31。

如图4所示，前后转向悬架15、16结构相同，均包括：车体转盘18、悬架转盘19、大齿轮20、旋转轴21、小齿轮22、小齿轮轴23、离合器24。图中，标号16未标出。车体转盘18与车体17相连，离合器24与车体17连接，它可以控制小齿轮轴23的自由状态，小齿轮22通过平键连接在小齿轮轴23上，大齿轮20固定在旋转轴21上与悬架转盘19连为一体，离合器24的扭矩经过大小齿轮啮合后，增加一个比值，用来控制前后转向悬架15、16的自由状态。当离合器24分离时，前后转向悬架15、16处于自由转向状态，当离合器24结合时，前后转向悬架15、16被固定于某一位置，无法转动。

如图5所示，车轮驱动机构14包括：连接装置25、两个铰接支撑26、27、驱动电机28、锁紧顶杆装置29、摩擦轮30。驱动电机28和摩擦轮30设置在连接装置25上，连接装置25以铰接支撑26和车体17相连，锁紧顶杆装置29以铰接支撑27和车体17相连，锁紧顶杆装置29以滑动副和连接装置25相连。摩擦轮30和驱动电机28可以整体的绕铰接支撑26转动，这是为了适应摩擦轮30与挂车车轮31的分离与结合，这样的分离与结合由锁紧顶杆装置29来执行，锁紧顶杆装置29可以自锁，转动锁紧顶杆装置29便可以实现摩擦轮30与车轮31的结合或分离。摩擦轮30是一个表面带有凹槽的钢柱，直接与车轮31轮胎摩擦，驱动车轮31，当驱动电机28转动时，驱动摩擦轮30转动，同时带动车轮31旋转，从而驱使车辆行走，带动挂车行走。

如图6所示，锁紧顶杆装置29包括：手柄32、顶杆33、推动转销34、安装转槽35。顶杆33在推动转销34中间穿过，一端通过安装转槽35与连接装置25连接，另一端设置手柄32。顶杆33有与推动转销34配合的矩形螺纹，当转动手柄32带动顶杆33转动时，顶杆33可有轴向的移动，其端部可以在安装转槽35中自由转动，推动转销34可以绕自身轴转动，以适应顶杆推动时其角度的变化。

Claims (8)

1、一种多功能反恐排爆集成装备，包括：拖车(1)、车载干扰仪(2)、斜梯架(3)、排爆筒(4)、大型排爆机械手(5)、自行式挂车(6)、摄像机(7)、小型排爆机器人(8)、排爆工具箱(9)、发电机(10)、控制箱(11)、铰链(12)、上位控制器(13)，其特征在于，控制箱(11)中，设有大型排爆机械手(5)、摄像机(7)以及车载干扰仪(2)、小型排爆机器人(8)及小型排爆机器人(8)的控制器，拖车(1)和自行式挂车(6)之间通过普通铰链(12)连接，大型排爆机械手(5)在自行式挂车(6)的后部，排爆筒(4)在大型排爆机械手(5)的右后方，大型排爆机械手(5)能将爆炸物垂直放入排爆筒(4)内，小型排爆机器人(8)在自行式挂车(6)的中部，斜梯架(3)则设置在小型排爆机器人(8)的旁边，排爆工具箱(9)设置在自行式挂车(6)的中部，发电机(10)位于自行式挂车(6)的中部、排爆工具箱(9)的旁边，控制箱(11)位于自行式挂车(6)的中部、发电机(10)的旁边，车载干扰仪(2)在自行式挂车(6)的前部，上位机控制器(13)位于拖车上，摄像机(7)在大型排爆机械手(5)的旁边。

2、根据权利要求1所述的多功能反恐排爆集成装备，其特征是，自行式挂车(6)包括：车轮驱动机构(14)、前转向悬架(15)、后转向悬架(16)和车体(17)，前转向悬架(15)、后转向悬架(16)结构相同，均包括：车体转盘(18)、悬架转盘(19)、大齿轮(20)、旋转轴(21)、小齿轮(22)、小齿轮轴(23)、离合器(24)，车体转盘(18)与车体(17)相连，离合器(24)与车体(17)连接，小齿轮(22)通过平键连接在小齿轮轴(23)上，大齿轮(20)固定在旋转轴(21)上与悬架转盘(19)连为一体；车轮驱动机构(14)包括：连接装置(25)、两个铰接支撑(26、27)、驱动电机(28)、锁紧顶杆装置(29)、摩擦轮(30)，驱动电机(28)和摩擦轮(30)设置在连接装置(25)上，连接装置(25)以一个铰接支撑(26)和车体(17)相连，锁紧顶杆装置(29)以另一个铰接支撑(27)和车体(17)相连，锁紧顶杆装置(29)以滑动副和连接装置(25)相连。

3、根据权利要求2所述的多功能反恐排爆集成装备，其特征是，锁紧顶杆装置(29)包括：手柄(32)、顶杆(33)、推动转销(34)、安装转槽(35)，顶杆(33)在推动转销(34)中间穿过，一端通过安装转槽(35)与连接装置(25)连接，另一端设置手柄(32)。

4、根据权利要求2所述的多功能反恐排爆集成装备，其特征是，摩擦轮(30)是一个表面带有凹槽的钢柱，直接与车轮(31)轮胎摩擦。

5、根据权利要求1所述的多功能反恐排爆集成装备，其特征是，大型排爆机械手(5)的抓重<40Kg。

6、根据权利要求1所述的多功能反恐排爆集成装备，其特征是，小型排爆机器人(8)的抓重为10Kg以下。

7、根据权利要求1所述的多功能反恐排爆集成装备，其特征是，上位机控制器(13)，用于控制大型排爆机械手(5)、小型排爆机器人(8)、车载干扰仪(2)和摄像机(7)，并能通过摄像机(7)观察到现场的图像信息。

8、根据权利要求1所述的多功能反恐排爆集成装备，其特征是，车载干扰仪(2)，干扰频率为10MHZ—2000MHz，功率为100W。

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