CN108969210B - 一种震后救援自平衡担架机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种震后救援自平衡担架机构，由液压驱动轮足行走机构、平衡矩形架、平衡调节架、全向自平衡调节机构、担架床体结构构成；多个液压驱动轮足行走机构分布安装在平衡矩形架底部，担架床体结构通过缓冲装置安装在平衡调节架上方；全向自平衡调节机构包括多个液压缸及由平衡电机驱动的内循环滚珠丝杠机构，液压缸下端铰接在平衡矩形架上，上端固接在平衡调节架上，内循环滚珠丝杠机构铰接在平衡矩形架和平衡调节架之间。本发明基于陀螺仪传感器测得担架的重心在垂直方向上的偏角，采用滚珠丝杠对支架进行平衡调节，使得担架床体保持较好的平衡性，液压驱动轮足行走机构使得担架机构能够实现足、轮行走方式的转换，提高环境适应性。

Description

一种震后救援自平衡担架机构

技术领域

本发明涉及震后救援的技术领域，具体地说是主要用于震区复杂路面的救援工作的一种稳定性良好的自平衡担架机构。

背景技术

全球范围的地震灾害不断频发，给当前的现场救援技术带来了巨大的挑战。尤其是在破坏性地震发生后，作为专业的地震救援工作者，如何用科学的救援方法、先进的技术装备去营救幸存者，使损失降到最低限度，是我们的首要任务。但是极端恶劣的现场救援环境，如频发的余震、狭小的缝隙、危险建筑废墟、甚至是有毒环境、辐射环境等，将极大地影响救援的效率和效果，甚至常常威胁救援工作人员的生命安全。尤其是当救援人员找到受伤人员后，如何快速安全的将受伤人员送出地震废墟成为一直以来的救援难题；由于地震废墟地形复杂，一般运输工具无法正常进入进行震区，更不能安全有效的将受伤者送出地震废墟进行及时治疗。在一些现有的担架机构设计中，多数是依靠人力的方式来进行救援，救援效率和安全性都不高，在行走方式上多采用轮式或足式单一行走方式，对震后地形的适应能力差。

发明内容

本发明主要针对震后震区地形复杂，伤员救援运输困难的问题，提供了一种震后救援自平衡担架机构，本机构基于陀螺仪传感器测得担架的重心在垂直方向上的偏角，采用滚珠丝杠对支架进行平衡调节，使得担架床体保持较好的平衡性，同时液压驱动轮足行走机构使得担架机构能够实现足、轮行走方式的转换，提高担架机构的环境适应性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种震后救援自平衡担架机构，由液压驱动轮足行走机构、平衡矩形架、平衡调节架、全向自平衡调节机构、担架床体结构构成；多个液压驱动轮足行走机构分布安装在平衡矩形架底部，平衡调节架通过全向自平衡调节机构安装在平衡矩形架上方，担架床体结构通过缓冲装置安装在平衡调节架上方；所述全向自平衡调节机构包括多个液压缸及由平衡电机驱动的内循环滚珠丝杠机构，液压缸下端铰接在平衡矩形架上，上端固接在平衡调节架上，内循环滚珠丝杠机构铰接在平衡矩形架和平衡调节架之间。

所述全向自平衡调节机构的内循环滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠轴、前挡板、后挡板、滚珠滑块、滑槽、支杆；平衡电机固定在平衡矩形架上，通过齿轮传动驱动滚珠丝杠轴，滚珠丝杠轴的两端分别固定在前挡板、后挡板上，滑槽两端装配在前挡板和后挡板之间，支杆下端铰接在滚珠滑块上，支杆上端铰接在缓冲装置下端；所述平衡电机固定在平衡矩形架上，通过齿轮传动驱动滚珠丝杠轴。

所述平衡矩形架由四根空心矩形钢管连接构成，空心矩形钢管上安装有视觉传感器，平衡矩形架中心还设有横版，横板上安装有陀螺仪传感器。

所述平衡调节架由2根圆头短杆和2根圆头长杆首尾相接构成矩形框架结构，圆头短杆及圆头长杆的连接处是将圆头装配在半圆形卡壳内，可实现360°的转动。

所述液压驱动轮足行走机构包括足、小腿、大腿、上液压缸、下液压缸及支架；足上端铰接于小腿的下端，在足和小腿的铰接处装有回转扭簧，下液压缸铰接于大腿和小腿的内侧，上液压缸铰接于支架和大腿的外侧，大腿的上端铰接于平衡矩形架下端，支架固定在平衡矩形架下端。

所述担架床体结构包括担架布、固定杆、缓冲装置，担架布固定在两根固定杆上，缓冲装置包括缓冲弹簧、缓冲装置上连接套、缓冲装置下连接套，缓冲弹簧套在缓冲支撑杆上，两端抵在缓冲装置上连接套和缓冲装置下连接套上，缓冲支撑杆的上端装配在缓冲装置上连接套内，可上下滑动，下端紧固在弹簧装置下连接套上，缓冲装置上连接套安装在固定杆上，缓冲装置下连接套固定在平衡调节架上。

本发明具有以下效益：

1.采用液压驱动的轮足行走机构，其足式行走方式对于震区的复杂多变的地形具有更好的适应性，而在平坦地面可实现足式向轮式行走的转换，提高救援效率。

2.通过伺服电机驱动滚珠丝杆和液压缸的组合作用来进行全方位的平衡调节，响应速度较快，调节比较精准，滚珠丝杠避免了逆转动死点的产生。

3.滚珠丝杠采用一根杠轴同向驱动两个平衡调节装置，使平衡调节更加快速，控制更加简单。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图

图2是本发明的平衡调节结构示意图

图3是液压驱动轮足行走机构结构示意图

图4是圆头杆示意图

图5是缓冲装置示意图

图中：1-担架布；2-固定杆；21-缓冲装置上连接套；3-圆头短杆；31-缓冲装置下连接套；32-圆头长杆；4-平衡矩形架；5-视觉传感器；6-缓冲弹簧；7—缓冲支撑杆；8—陀螺仪传感器；81—右前液压缸；82—左前液压缸；83—右后液压缸；84—左后液压缸；86—前支杆；87—导轨；88—前滚珠滑块；89—滚珠丝杠轴；811—左平衡电机；812—右平衡电机；813—后滚珠滑块；814-后支杆；815—一号前挡板；816—一号后挡板；817—二号前挡板；818-二号后挡板；9—足；10—小腿；11—滚轮；12—大腿；13—上液压缸；14—下液压缸；15-支架

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

由图1到图3所示的一种震后救援自平衡担架机构由液压驱动轮足行走机构、平衡矩形架4、平衡调节架、全向自平衡调节机构、担架床体结构构成。多个液压驱动轮足行走机构分布安装在平衡矩形架4底部，平衡调节架通过全向自平衡调节机构安装在平衡矩形架4上方，担架床体结构通过缓冲装置安装在平衡调节架上方。

在液压驱动轮足行走机构中，足部9上端铰接于小腿10的下端，在足9和小腿10的铰接处装有回转扭簧，下液压缸14铰接于大腿12和小腿10的内侧，上液压缸13铰接于支架15和大腿12的外侧，大腿12的上端铰接于平衡矩形架的下端，支架15固定在平衡矩形架下端，通过视觉传感器5将实时路面情况传入控制系统分别对上下液压缸13、14进行控制。

平衡矩形架4由四根空心矩形钢管通过连接件连接构成，空心矩形钢管上安装有视觉传感器5，陀螺仪传感器8安装在平衡矩形架的中心的横板上。

平衡调节架由2根圆头短杆3和2根圆头长杆32首尾相接构成矩形框架结构，圆头短杆及圆头长杆的连接处是将圆头装配在半圆形卡壳内，可实现360°的转动。

全向自平衡调节机构包括右前液压缸81、左前液压缸82、右后液压缸83、左后液压缸84、四组内循环滚珠丝杠机构，每两组内循环滚珠丝杠机构通过一个平衡电机驱动。液压缸81、82、83、84的下端铰接于矩形平衡架的连接件上，上端通过螺纹连接在平衡调节架圆头短杆3上的连接件上。内循环滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠轴、前挡板、后挡板、滚珠滑块、滑槽、支杆；左、右平衡电机811、812通过螺栓固定在平衡矩形架4上，通过齿轮传动驱动滚珠丝杠轴89，滚珠丝杠轴89的两端在一号前挡板815、一号后挡板816之间和二号前挡板817、二号后挡板818之间加工有旋向一致的螺旋槽，螺旋槽上装配有前滚珠滑块88和后滚珠滑块813，滑槽87两端装配在前挡板和后挡板之间，前滚珠滑块88上铰接有前支杆86，前支杆86的上端铰接在缓冲装置连接套31的下端，后滚珠滑块813上铰接有后支杆814，后支杆814的上端铰接在缓冲装置连接套31的下端。

担架床体结构中，担架布1通过不锈钢扎带固定在两根固定杆2上，固定杆2上各安装有三个缓冲装置上连接套21，缓冲装置由缓冲弹簧6、缓冲装置上连接套21、缓冲装置下连接套31组成，缓冲弹簧6套在缓冲支撑杆上，两端抵在缓冲装置上连接套21和缓冲装置下连接套31上，缓冲支撑杆7的上端装配在缓冲装置上连接套21内，可上下滑动，下端通过螺纹紧固在弹簧装置下连接套31上，弹簧装置下连接套31固定在平衡调节架上。

本发明的工作原理为：

在四足行走中，当路面是下坡时，陀螺仪传感器8会根据矩形平衡架的下倾角大小同时给左右平衡电机811、812一个电信号，以及液压控制系统一个电信号，平衡电机通过齿轮传动带动滚珠丝杠轴89转动，驱动前、后滚珠滑块向前滑动，推动前支杆86向前运动，拉动后支杆814向前运动，从而调节全向自平衡调节机构前端上升，后端下降，快速保持担架床体的平衡，上坡的实践的过程类似；当单只腿失衡时，控制系统通过控制单侧平衡电机及液压系统来实现担架床体的平衡调节。在通过震区后，进入平坦地面，控制液压缸13伸长，液压缸14收缩，使得小腿10和大腿12的关节处安装的滚轮11触地滚动，实现担架机构的轮式行走。

Claims (3)

1.一种震后救援自平衡担架机构，其特征在于，由液压驱动轮足行走机构、平衡矩形架、平衡调节架、全向自平衡调节机构、担架床体结构构成；多个液压驱动轮足行走机构分布安装在平衡矩形架底部，平衡调节架通过全向自平衡调节机构安装在平衡矩形架上方，担架床体结构通过缓冲装置安装在平衡调节架上方；所述全向自平衡调节机构包括多个液压缸及由平衡电机驱动的内循环滚珠丝杠机构，液压缸下端铰接在平衡矩形架上，上端固接在平衡调节架上，内循环滚珠丝杠机构铰接在平衡矩形架和平衡调节架之间，所述全向自平衡调节机构的内循环滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠轴、前挡板、后挡板、滚珠滑块、滑槽、支杆；平衡电机固定在平衡矩形架上，通过齿轮传动驱动滚珠丝杠轴，滚珠丝杠轴的两端分别固定在前挡板、后挡板上，滑槽两端装配在前挡板和后挡板之间，支杆下端铰接在滚珠滑块上，支杆上端铰接在缓冲装置下端；所述平衡电机固定在平衡矩形架上，通过齿轮传动驱动滚珠丝杠轴，所述平衡调节架由2根圆头短杆和2根圆头长杆首尾相接构成矩形框架结构，圆头短杆及圆头长杆的连接处是将圆头装配在半圆形卡壳内，可实现360°的转动；所述液压驱动轮足行走机构包括足、小腿、大腿、上液压缸、下液压缸及支架；足上端铰接于小腿的下端，在足和小腿的铰接处装有回转扭簧，下液压缸铰接于大腿和小腿的内侧，上液压缸铰接于支架和大腿的外侧，大腿的上端铰接于平衡矩形架下端，支架固定在平衡矩形架下端；所述小腿和大腿的关节处安装有滚轮。

2.如权利要求1所述的一种震后救援自平衡担架机构，其特征在于，所述平衡矩形架由四根空心矩形钢管连接构成，空心矩形钢管上安装有视觉传感器，平衡矩形架中心还设有横版，横板上安装有陀螺仪传感器。

3.如权利要求1所述的一种震后救援自平衡担架机构，其特征在于，所述担架床体结构包括担架布、固定杆、缓冲装置，担架布固定在两根固定杆上，缓冲装置包括缓冲弹簧、缓冲装置上连接套、缓冲装置下连接套，缓冲弹簧套在缓冲支撑杆上，两端抵在缓冲装置上连接套和缓冲装置下连接套上，缓冲支撑杆的上端装配在缓冲装置上连接套内，可上下滑动，下端紧固在弹簧装置下连接套上，缓冲装置上连接套安装在固定杆上，缓冲装置下连接套固定在平衡调节架上。

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