CN108006364A - 一种多功能管道及深井搜救机器人 - Google Patents

一种多功能管道及深井搜救机器人 Download PDF

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肖光飞
韩磊
胡秋霞
周韬
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    • F16L55/30Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained

Abstract

本发明公开了一种多功能管道及深井搜救机器人,包括搜救机器人C,该搜救机器人C放置在起吊设备B的下方,设置在起吊设备B一侧的能源供给及操作端A分别与起吊设备B和搜救机器人C连通,其中搜救机器人C包括机器人主体,在机器人下方设置人员固定装置,在机器人主体上下两端分别设置行走支腿,在机器人主体设置附属设备,本发明结构简单,制作方便,实用性强。

Description

一种多功能管道及深井搜救机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及紧急搜救装备技术领域,尤其是一种多功能管道及深井搜救机器人。
背景技术
[0002] 在北方利用机井取水可以为生活、生产提供水源保证,机井在为人类提供方便的 同时也存在安全隐患。当机井疏于管理造成人元意外落入时,由于井口 口径小、井壁光滑、 成年救援人员无法进入井中施救,加之深度大、空气稀薄,普通救援工具无法快速有效施救 等原因,使得救援作业存在很大的困难和危险,给救援工作带来很大困难,也因此酿成许多 悲剧。
[0003] 由于机井的口径不同,人员在坠井后一般为以下四种状态之一:一是坠入无水的 井底;二是坠入井水中;三是被卡在各段井壁的接缝处,无法活动;四是用四肢撑住井壁,暂 时防止继续坠落。目前的救援方法主要有四种:一是用安全绳将身材瘦小的救援人员倒送 入井中施救;二是采用挖掘设备挖空周围泥土,截去上段机井施救;三是用带钩子的绳索钩 住落井者的衣物或身体,然后将人救起;四是利用安装在救援绳索一端的夹子类救援器械 施救。但上述救援方法在适用场景、救援效率、安全性及可靠性等方面均存在一些不足:倒 挂救人方式适用于口径50厘米以上的机井救援,对小口径机井无能为力;挖土救援方式的 塌方危险性大、作业要求高,且耗时长、代价高;钩子救援方式安全性、可靠性差,且效率低、 不确定性高;而夹子类救援方式不适用于人员卡在井中的狭小空间。总之,人员坠井后的救 援工具应充分考虑到被困者各种体位、状态及与井壁间的相对位置,保证有效时间内的安 全救援。
[0004] 人员坠井后的安全救援方式应为以利用现有设施固定住被困人员腋下或身体可 以承受整个人体重量的不为后提起;当遇到口径小、深度大,救援人员无法进入的情况时, 则应由救援人员在井上通过视频、音频等信号观察井下情况,然后控制一套可在狭小空间 完成空间运动的机械手类机电装置实现装置对于被困人员的固定及提升操作,以适应狭小 空间的井下无人快速有效救援任务,并弥补单纯机械式井下救援器械环境适应性差的不 足。
发明内容
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种用于深井及管道救生的机器人,采用该 机器人可使救援人员通过操作井上控制系统实现井下的无人有效救援,从而提高救援效率 和可靠性,以克服现有技术的不足。
[0006]本发明是这样实现的: 一种多功能管道及深井搜救机器人,包括搜救机器人C,该搜救机器人C放置在起吊设 备B的下方,设置在起吊设备B—侧的能源供给及操作端A分别与起吊设备B和搜救机器人c 连通,其中搜救机器人C包括机器人主体,在机器人下方设置人员固定装置,在机器人主体 上下两端分别设置行走支腿,在机器人主体设置附属设备。
[0007] 前述的一种多功能管道及深井搜救机器人中,所述人员固定装置包括机械手,该 机械手由两根支腿构成的V字结构且支腿连接端为铰接,在支腿下端设置肩撑板。
[0008] 前述的一种多功能管道及深井搜救机器人中,该行走支腿与机器人主体间采用铰 链连接方式且在连接处设置预紧弹簧以实现行走支腿可根据实际情况调整位置。
[0009] 前述的一种多功能管道及深井搜救机器人中,所述行走支腿包括设置在机器人主 体上端沿边的三条行走支腿和机器人主体下端沿边的三条行走支腿,且上述六条行走支腿 位于水平面的投影呈正六边形分布。
[0010] 前述的一种多功能管道及深井搜救机器人中,所述起吊设备B包括连接台,在连接 台一侧设置洞口,在洞口上方设置收线器,收线器上的绳索通过洞口为位于起吊设备B下方 的搜救机器人C连通,在连接台一侧设置伺服电机和控制箱(11),伺服电机通过减速器与收 线器连接,在连接台下方设置至少3条支撑腿且该支撑腿与连接台通过铰链连接,相邻支撑 腿之间设置调节器实现支撑腿倾斜角度,在支撑腿底部设置底足。
[0011]由于采用了上述技术方案,与现有技术相比,本发明具有以下优点和特点: 1、 采用机电结合的救生系统,适应各类复杂的井下环境。避免一些纯机械救援装置适 应能力不强,安全性、可靠性不足等缺陷; 2、 通过机械手可以将障碍物移除,为安全转移被困人员清理出通道。救援方式安全可 靠,适用范围广。无论被困者处于何种体征状态(尤其是缺氧、昏厥、失血等),均可实施井下 救助。
[0012] 3、人员固定装置安全可靠。
[0013] 4、采用有线/无线通信方式可以满足复杂情况下的信息传递,提高救援的效率。
附图说明
[0014] 附图1是本发明的结构示意图; 附图2是本发明中起吊设备B的结构示意图; 附图3是起吊设备B中连接台上部的结构示意图; 附图4是能源供给及操作端A中操作端的结构示意图; 附图5是本发明中搜救机器人C的结构示意图; 附图6是搜救机器人C中机器人主体的解构示意图; 附图7是搜救机器人C中人员固定装置的结构示意图。 附图8是本实用新型的结构示意图一。
具体实施方式
[0015] 本发明的实施例:一种多功能管道及深井搜救机器人,如附图所示,包括搜救机器 人C,该搜救机器人C放置在起吊设备B的下方,设置在起吊设备B—侧的能源供给及操作端a 分别与起吊设备B和搜救机器人C连通,其中搜救机器人C包括机器人主体1,在机器人1下方 设置人员固定装置2,在机器人主体1上下两端分别设置行走支腿3,在机器人主体1内设置 附属设备4。
[0016]其中该人员固定装置2包括机械手5,该机械手5由两根支腿构成的V字结构且支腿 连接端为铰接,在支腿下端设置肩撑板6,该行走支腿3与机器人主体1间采用铰链连接方式 且在连接处设置预紧弹簧7以实现行走支腿3可根据实际情况调整位置,该行走支腿3包括 设置在机器人主体1上端沿边的三条行走支腿3和机器人主体1下端沿边的三条行走支腿3, 且上述六条行走支腿3位于水平面的投影呈正六边形分布,该起吊设备B包括连接台8,在连 接台8—侧设置洞口,在洞口上方设置收线器9,收线器9上的绳索通过洞口为位于起吊设备 B下方的搜救机器人C连通,在连接台8—侧设置伺服电机10和控制箱(11),伺服电机10通过 减速器12与收线器9连接,在连接台8下方设置至少3条支撑腿13且该支撑腿13与连接台8通 过铰链连接,相邻支撑腿13之间设置调节器14实现支撑腿13倾斜角度,在支撑腿13底部设 置底足15。
[0017] 具体制作及使用时 本实施例包括起吊设备B、搜救机器人C、地面能源供给及操作端A,其中能源供给为整 个系统提供电力及氧气支持;起吊设备B保障机器人的起吊和人员提升;搜救机器人C使用 机体搭载的照明装置、摄像机、生命探测仪在被困现场探测被困人员的具体位置,并通过空 气程峰检测装置实时对被困现场的氧气、有毒气体浓度进行检测将结果以数据形式传递给 操作平台;操作端使用防护箱作为箱体外壳,包括显示屏16、操作手柄17、键盘和18线控用 接头19。
[0018] 起吊设备B包括有绞盘和支架;绞盘由收线器、控制箱、伺服驱动电机及减速器组 成;支架由连接台、支撑腿、调节器及底足组成;绞盘从能源供给处连接到控制箱,控制箱从 控制平台得到收线器的转速等控制信号后驱动伺服电机通过加速器驱动收线器转动;将支 架部分的底足通过销连接到支撑腿(无五根)底部;调节器连接到支撑腿的中部通过调节调 节器可以是支架适用于不同孔径大小深井及管道;连接台通过销连接到支柱的顶部并通过 螺栓与绞盘连接。
[0019]操作终端集成在防护箱内,包括有显示屏16、操作手柄17、键盘和18线控用接头 19,操作终端接收到搜救机器人发送的数据(有线/无线方式),通过处理之后将图像、空气 指数等信息显示在显示屏上便于救援人员实时了解现场的情况;搜救机器人的具体动作的 控制由控制手柄完成,包括行进、后退、支腿开合角调节、照明设备亮度调节、相机角度调 节、机械手动作的控制及人员固定装置的控制。
[0020]搜救机器人由机器人主体、人员固定装置(机械手)组成,机器人主体包括行走支 腿和附属设备4 (照明装置、摄像机、生命探测仪、空气检测设备及氧气存储设备),六只行走 支腿均布安装在呈六面柱体的主体上,根部安装有行走轮采用地扭动驱动,可以在支腿展 开的状态下驱动机器人沿着井壁及管壁行走。主舱体内安装有附属设备包括照明装置、摄 像机、生命探测仪、空气检测设备及氧气存储设备,可完成搜救现场的照明、图像声音采集、 语音通信、空气检测以及氧气输送任务,人员固定装置在确定被困人员具体位置之后由地 面操作准确打开剪式固定装置固定被困人员腋下或其他可靠部位,并将其托运出井道及管 道。
[0021]以上仅仅是本发明的部分实施方式的设计思路,本发明的上述实施例仅仅是为清 楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通 技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也 无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替 换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种多功能管道及深井搜救机器人,包括搜救机器人C,其特征在于:该搜救机器人C 放置在起吊设备B的下方,设置在起吊设备B—侧的能源供给及操作端A分别与起吊设备B和 搜救机器人C连通,其中搜救机器人C包括机器人主体(1),在机器人(1)下方设置人员固定 装置(2),在机器人主体(1)上下两端分别设置行走支腿(3),在机器人主体(1)内设置附属 设备⑷。
2. 根据权利要求1所述的一种多功能管道及深井搜救机器人,其特征在于:所述人员固 定装置(2)包括机械手(5),该机械手(5)由两根支腿构成的V字结构且支腿连接端为铰接, 在支腿下端设置肩撑板(6)。
3. 根据权利要求1所述的一种多功能管道及深井搜救机器人,其特征在于:该行走支腿 (3)与机器人主体(1)间采用铰链连接方式且在连接处设置预紧弹簧(7)以实现行走支腿 (3)可根据实际情况调整位置。
4. 根据权利要求1所述的一种多功能管道及深井搜救机器人,其特征在于:所述行走支 腿(3)包括设置在机器人主体(1)上端沿边的三条行走支腿(3)和机器人主体(1)下端沿边 的三条行走支腿(3),且上述六条行走支腿(3)位于水平面的投影呈正六边形分布。
5. 根据权利要求1所述的一种多功能管道及深井搜救机器人,其特征在于:所述起吊设 备B包括连接台(8),在连接台(8)—侧设置洞口,在洞口上方设置收线器(9),收线器(9)上 的绳索通过洞口为位于起吊设备B下方的搜救机器人C连通,在连接台(8) —侧设置伺服电 机(10)和控制箱(11),伺服电机(1〇)通过减速器(12)与收线器⑼连接,在连接台⑻下方 设置至少3条支撑腿(13)且该支撑腿(13)与连接台(8)通过铰链连接,相邻支撑腿(13)之间 设置调节器(14)实现支撑腿(13)倾斜角度,在支撑腿(1¾底部设置底足(15)。
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