CN110421573A - 一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置 - Google Patents

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吴兵
桑勇
赵健龙
刘欢
王郁赫
段富海
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    • 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
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators

Abstract

本发明提供了一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，属于机器人技术领域。该装置包括井下支撑机构外壳、固定支撑杆件、移动支撑杆件、支撑板、上端固定板、中心连接板、下端固定板、支撑气缸固定件、梯形自锁丝杠、支撑气缸、气囊气缸、气动马达和传动齿轮组，通过气动马达使传动齿轮组带动梯形自锁丝杠旋转，从而使中心连接板起到伸缩固定的作用，在中心连接板上下移动过程中，支撑气缸也随之伸缩；气囊气缸使气动马达在竖直面内运动，使得气动马达为传动齿轮组件提供动力；通过气囊气缸的伸缩，气动马达与井下救援机构的转向机构组件相配合，为其提供动力。本发明救援支撑装置结构灵巧、布局合理，解决了救援装置的井下固定问题。

Description

一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种深井环境下的救援机器人支撑装置。
背景技术
目前我国无论是农村还是城市都存在竖井，这些竖井中有的位置十分隐蔽，为人们的生活带来了严重的安全隐患。短时间将这些竖井全部清除是不现实的，所以总会有儿童落入机井的新闻报导。有些儿童经过救援人员的全力营救，最终得以获救，而有些却不幸遇难。在查阅相关资料后，发现由于儿童落入机井狭小，多数直径为300-600mm，救援人员无法下井救援，且多数机井深达20m-60m，正常救援很难展开。通过调查后发现，目前的救援方式只能采用原始的从侧面挖开机井的方式进行救援，不仅耗费大量的人力、物力，还会耽误救援时间。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明设计一种小口径深井环境下的救援机器人支撑装置，在小口径或救援人员不易下井营救的情况下实现救援，本发明用于提供救援装置的井下支撑，提高救援的稳定性。
本发明采用的技术方案是：
一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，包括井下支撑机构外壳1、固定支撑杆件2、移动支撑杆件3、支撑板4、上端固定板5、梯形自锁丝杠6、中心连接板7、下端固定板8、支撑气缸固定件9、支撑气缸10、气囊气缸11、气动马达12和传动齿轮组13。所述的井下支撑机构外壳1套装在整个救援支撑装置外，并通过绳索与井上连接；所述上端固定板5和下端固定板8分别固定在井下支撑机构外壳1的上部和下部；所述梯形自锁丝杠6顶端固定在井下支撑机构外壳1上端面，梯形自锁丝杠6底端依次穿过上端固定板5、中心连接板7和下端固定板8固定在传动齿轮组13上；所述固定支撑杆件2一端和上端固定板5铰接，固定支撑杆件2另一端与支撑板4一侧铰接；所述移动支撑杆件3一端与固定支撑杆件2中部铰接，移动支撑杆件3另一端和中心连接板7铰接。所述支撑气缸固定件9固定在上端固定板5的下表面中心处，用于调节和固定支撑气缸10；所述支撑气缸10的气缸固定在井下支撑机构外壳1上端面，并依次穿过上端固定板5和支撑气缸固定件9；支撑气缸10的活塞杆固定在中心连接板7中心处。所述气囊气缸11一端连接在下端固定板8的下表面，气囊气缸11另一端连接气动马达12；所述气动马达12的轴与传动齿轮组13连接。
气动马达12通过传动齿轮组13带动梯形自锁丝杠6旋转，从而使中心连接板7起到伸缩固定的作用；在中心连接板7上下移动的过程中，支撑气缸10的活塞杆也随之伸缩。气囊气缸11使气动马达12在竖直方向运动，使得气动马达12为传动齿轮组件13提供动力；通过气囊气缸11的伸缩，气动马达12与井下救援机构的转向机构组件相配合，从而为其提供动力。
进一步地，所述的梯形自锁丝杠6为三根，分别均匀固定在井下支撑机构外壳1上端面；所述的固定支撑杆件2为三根，围绕上端固定板5等间距均匀布置。
进一步地，所述的中心连接板7通过螺纹与梯形自锁丝杠6配合连接。
进一步地，所述支撑板4的一侧设有橡胶，以加大与井壁的摩擦力。
本发明的有益效果：本发明通过采用机器人下井救援来代替传统救援，不仅节约了救援时间，提高了救援效率，有效的保障了被困人员的生命安全，还为小口径环境下，救援人员无法下井救援提供了一种新的救援方案；本发明救援支撑装置采用气动系统，不仅能很好地掌握救援时的握紧力，还能有效地避免电力驱动带来引燃可燃气体的隐患；本发明救援支撑装置通过梯形自锁丝杠，将气动马达的旋转运动转化为直线运动，使得固定架产生足够大的推力，使得救援装置在井下固定的更加稳定；且采用气动马达和气囊气缸同时提供动力的方式，不仅提供了充足的支撑力还保证了整个救援支撑装置的可靠性。
附图说明
图1是救援机器人支撑装置的等轴测图；
图2是救援机器人支撑装置的总体主视图；
图3是救援机器人支撑装置去除井下支撑机构外壳的主视图；
图中：1.井下支撑机构外壳；2.固定支撑杆件；3.移动支撑杆件；4.支撑板；5.上端固定板；6.梯形自锁丝杠；7.中心连接板；8.下端固定板；9.支撑气缸固定件；10.支撑气缸；11.气囊气缸；12.气动马达；13.传动齿轮组。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如图1-图3所示，一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，包括井下支撑机构外壳1、固定支撑杆件2、移动支撑杆件3、支撑板4、上端固定板5、梯形自锁丝杠6、中心连接板7、下端固定板8、支撑气缸固定件9、支撑气缸10、气囊气缸11、气动马达12和传动齿轮组13。整个救援支撑装置通过绳索穿过井下支撑机构外壳1的上表面的孔中，将其吊入深井中，气动马达12和气囊气缸11等气动元件的气动软管随绳索一起与地上的空气压缩机相连，提供动力输出。其中，井下支撑机构外壳1套装在整个救援支撑装置外，为整个救援支撑装置提供保护和零件固定的作用；上端固定板5和下端固定板8分别固定在井下支撑机构外壳1的上部和下部；三根梯形自锁丝杠6顶端均匀固定在井下支撑机构外壳1上端面，三根梯形自锁丝杠6的底端均依次穿过上端固定板5、中心连接板7和下端固定板8固定在传动齿轮组13的三个小齿轮上，中心连接板7通过螺纹和梯形自锁丝杠6相互配合。固定支撑杆件2的一端和上端固定板5相铰接，固定支撑杆件2另一端与支撑板4铰接；移动支撑杆件3的一端与固定支撑杆件2中部铰接，移动支撑杆件3的另一端与中心连接板7相铰接。所述支撑气缸固定件9固定在上端固定板5的下表面中心处，支撑气缸10的气缸固定在井下支撑机构外壳1上端面，支撑气缸10的活塞杆固定在中心连接板7上，支撑气缸固定件9上的螺母起调节和固定支撑气缸10的作用。所述气囊气缸11一端固定在下端固定板8的下表面，气囊气缸11另一端固定在气动马达12上；气动马达12的轴和传动齿轮组13相配合，所述气动马达12的轴为六边形。
救援支撑装置通过绳索到达井下指定位置后，气囊气缸11处于收缩状态；气动马达12和传动齿轮组13相配合，气动马达12通过传动齿轮组13带动梯形自锁丝杠6旋转，与之相配合的中心连接板7开始上升，同时支撑气缸10通过预先计算的收缩速度开始工作，支撑气缸10和梯形自锁丝杠6一起带动中心连接板7上升，避免了支撑力不足的缺陷。随着中心连接板7的上升，移动支撑杆件3撑开固定支撑杆件2，支撑板4和井壁相接触。支撑板4的表面为橡胶材质，中心连接板7继续上升，直至支撑板4的表面全部和井壁相接触，气动马达12和支撑气缸10停止工作，由于梯形自锁丝杠6的自锁效应，使其依然有足够大的支撑力支撑整个救援支撑装置。当井下救援工作结束后，气动马达12和支撑气缸10反向工作，中心连接板7下降，带动支撑板4与井壁分离，再通过绳索将整个装置吊出。该救援装置结构灵巧、操作方便，具有较高的应用价值。

Claims (5)

1.一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，其特征在于，该支撑装置包括井下支撑机构外壳(1)、固定支撑杆件(2)、移动支撑杆件(3)、支撑板(4)、上端固定板(5)、梯形自锁丝杠(6)、中心连接板(7)、下端固定板(8)、支撑气缸固定件(9)、支撑气缸(10)、气囊气缸(11)、气动马达(12)和传动齿轮组(13)；
所述的井下支撑机构外壳(1)套装在整个救援支撑装置外，并通过绳索与井上连接；所述上端固定板(5)和下端固定板(8)分别固定在井下支撑机构外壳(1)的上部和下部；所述梯形自锁丝杠(6)顶端固定在井下支撑机构外壳(1)上，梯形自锁丝杠(6)底端依次穿过上端固定板(5)、中心连接板(7)和下端固定板(8)固定在传动齿轮组(13)上；所述固定支撑杆件(2)一端和上端固定板(5)铰接，另一端与支撑板(4)一侧铰接；所述的移动支撑杆件(3)一端与固定支撑杆件(2)中部铰接，移动支撑杆件(3)另一端与中心连接板(7)铰接，连接板(7)设于下端固定板(8)上方；所述支撑气缸固定件(9)固定在上端固定板(5)的下表面中心处，用于调节和固定支撑气缸(10)；所述支撑气缸(10)的气缸固定在井下支撑机构外壳(1)上端面，并依次穿过上端固定板(5)和支撑气缸固定件(9)，支撑气缸(10)的活塞杆固定在中心连接板(7)的中心处；所述气囊气缸(11)一端固定在下端固定板(8)的下表面，气囊气缸(11)另一端连接气动马达(12)；所述气动马达(12)的轴与传动齿轮组(13)连接；
气动马达(12)通过传动齿轮组(13)带动梯形自锁丝杠(6)旋转，使中心连接板(7)在竖直方向移动，支撑气缸(10)的活塞杆也随之伸缩；随着中心连接板(7)上升，移动支撑杆件(3)撑开固定支撑杆件(2)，支撑板(4)和井壁接触，实现救援支撑固定。
2.根据权利要求1所述的一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，其特征在于，所述的梯形自锁丝杠(6)为三根，分别均匀固定在井下支撑机构外壳(1)上端面；所述的固定支撑杆件(2)为三根，围绕上端固定板(5)等间距均匀布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，其特征在于，所述的中心连接板(7)通过螺纹与梯形自锁丝杠(6)配合连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，其特征在于，所述支撑板(4)的一侧设有橡胶，以加大与井壁的摩擦力。
5.根据权利要求3所述的一种基于小口径深井的救援机器人支撑装置，其特征在于，所述支撑板(4)的一侧设有橡胶，以加大与井壁的摩擦力。
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