CN115253111B - 一种连续攀爬式高空自动应急装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种一种连续攀爬式高空自动应急装置，包括架体，架体的两旁侧分别设有左、右拉拽机构，架体上分别滑动连接有左、右执行机构，左、右拉拽机构分别用于驱动左、右执行机构在架体上进行移动；架体上设有机械臂、消防设施，机械臂用于对消防设施进行操作；本发明采用机械、自动模式并携带灭火器在电线杆上攀爬，取代现有技术中的人工攀登、灭火，避免工作人员在工作时出现安全事故，提高工作效率、实现精准灭火。

Description

一种连续攀爬式高空自动应急装置

技术领域

本发明涉及高空应急辅助设备技术领域，具体涉及一种连续攀爬式高空自动应急装置。

背景技术

现代社会，无论城市还是乡村，无论工厂还是学校，无论机关还是商店乃至每个家庭，都离不开电。日常中使用到的电需经电厂发电、变电 、电缆线输送直至送到千家万户。其中，电缆线输送的作用主要是将电能进行远距离传输，电线缆的铺设往往通过铁塔和电线杆实现并远离人群，防止高压对人体造成的触电伤害。

电缆线在使用过程中，难免存在安全隐患，其中火灾是电缆线安全隐患中的一个重要原因；导致火灾发生的因数有很多，例如电缆线绝缘体损坏导致电缆线短路引发火灾、电缆线长时间使用出现高温引发火灾、电缆线老化出现漏电引发火灾。电缆线一旦发生火灾将会给国家的财产、人民的生命财产造成严重的损坏，为此，在火灾发生的初期，能够快速、准确的将火灾进行扑灭显得至关重要。

现有技术中，一旦发生火灾，常用的灭火方式是：首先断电，其次采用干粉灭火器进行人工灭火；但是，采用人工灭火过程中会存在一些弊端，例如：其一，人工灭火过程中，极容易导致工作人员出现烧伤、砸伤、高空坠落等安全事故；其二，人工灭火会造成工作人员的工作量巨大，工作的效率降低，且在狭窄空间中，工作人员不易操作灭火器，灭火的精度较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连续攀爬式高空自动应急装置，采用机械、自动模式并携带灭火器在电线杆上攀爬，取代现有技术中的人工攀登、灭火，避免工作人员在工作时出现安全事故，提高工作效率、实现精准灭火。

本发明公开了一种连续攀爬式高空自动应急装置，其特征在于：包括架体，架体的两旁侧分别设有左、右拉拽机构，架体上分别滑动连接有左、右执行机构，左、右拉拽机构分别用于驱动左、右执行机构在架体上进行移动；架体上设有机械臂、消防设施，机械臂用于对消防设施进行操作；攀爬杆的尾端内侧也设有内齿。

具体的，左拉拽机构或右拉拽机构包括舵机，舵机设于架体的相邻壁面上，舵机上传动连接有曲柄，曲柄的另一末端与连杆铰接，连杆的另一末端铰接有左执行机构或右执行机构。

具体的，左执行机构或右执行机构包括攀爬杆，攀爬杆的自由末端形成弯曲部，弯曲部的内侧形成内齿，内齿的齿面为斜面且内齿底部为尖端；攀爬杆可锁定、可转动的连接在滑座上。

作为对机械臂的详细限定，机械臂包括至少两个驱动源，相邻两驱动源通过其中一驱动源的旋转部与另一驱动源的表面进行连接；处于末端的驱动源旋转部上连接有抵压尖端。

作为对本申请的进一步限定，架体与左、右执行机构相邻的端面上设有异性槽，异性槽的中部在架体上竖向延伸；异性槽的两末端均形成弯曲部，弯曲部、竖向中部之间形成角度α；滑座包括座体、槽体，槽体竖向滑动连接在架体上，槽体上横向滑动连接有座体，座体上固定有限位柱，限位柱可横向滑动的穿过槽体；限位柱滑动连接在异性槽内；槽体上固定有齿条，齿条的延伸方向与限位柱在异性槽中的横向移动方向水平，与座体转接的攀爬杆末端上设有齿牙，齿牙、齿条之间啮合适配。

作为本申请的进一步优化方案，连续攀爬式高空自动应急装置还包括防后仰机构，防后仰机构设于架体上，其中，防后仰机构包括承载体，承载体固定于架体上，承载体上转接有辊轴；承载体的两侧横向滑动连接有伸缩体，伸缩的末端连接有滚轮；承载体与相邻的伸缩体之间通过弹性件连接。

作为本申请的进一步优化方案，连续攀爬式高空自动应急装置还包括刮土机构，刮土机构设于架体的上方；其中，刮土机构包括两弧形刮件，两弧形刮件的弧面对扣形成可对电线杆进行环抱的通道，两弧形刮件可转动、可锁定的连接在架体的顶部。具体的，刮土机构分为以下两种实施（实现）方式。

作为对刮土机构的进一步限定（第一种实施方式），两弧形刮件包括两台电动机，电动机固定在架体上部，电动机的输出轴上水平固定有铰接杆，铰接杆的另一端转接有弧形刮头；弧形刮头上通过长槽与架体上的限位杆滑动连接。

作为对刮土机构的进一步限定（第二种实施方式），两弧形刮件包括一台电动机，两铰接杆的自由端上分别转接有齿轮，两齿轮啮合并进行联动，其中一齿轮上传动连接有电动机，电动机设于架体上。

本发明的有益效果在于以下几点：

第一，本申请通过结合左、右执行机构和左、右拉拽机构、架体、机械臂以及装载的干粉灭火器，在电线杆上实现自动、机械化连续攀爬，同时可以对干粉灭火器进行自动操作，保证干粉灭火器可以对火灾发生地实现自动灭火作业；取代现有技术中的人工攀登和人工灭火，避免工作人员在工作时出现安全事故，提高工作效率、实现精准灭火。

附图说明

图1为本发明的整体结构展示图。

图2为本申请的第一运动状态展示图。

图3为本申请的第二运动状态展示图。

图4为内齿的形态结构及使用示意图。

图5为本申请的局部结构示意图。

图6为机械臂的立体结构示意图。

图7为架体上异性槽的形态示意图。

图8为本申请的局部结构示意图。

图9为限位柱与异性槽的装配示意图。

图10为防后仰机构的安装结构示意图。

图11为刮土机构的第一种实施方式立体结构示意图。

图12为刮土机构的第二种实施方式立体结构示意图。

图中，架体1、舵机2、曲柄3、连杆4、攀爬杆5、内齿501、滑座6、座体601、槽体602、机械臂7、第一驱动源701、第二驱动源702、第三驱动源703、第四驱动源704、第五驱动源705、第六驱动源706、抵压尖端707、锁位栓8、异性槽9、限位柱10、齿条11、齿牙12、防后仰机构13、承载体1301、辊轴1302、伸缩体1303、滚轮1304、弧形刮件14、电动机1401、铰接杆1402、弧形刮头1403、长槽1404、限位杆15、齿轮16。

具体实施方式

为了清楚的理解本申请技术方案，下面将结合具体实施例和附图对本申请提供的一种连续攀爬式高空自动应急装置进行详细说明。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“一个实施例”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

实施例1

本实施例提供了一种连续攀爬式高空自动应急装置，参考图1，示出的是本发明的整体结构展示图，如图中所示，包括架体1，架体1的左右两侧顶端分别设有左、右拉拽机构，对应左、右拉拽机构在架体1的左右两侧底部设有左、右执行机构，左、右拉拽机构分别用于带动左、右执行机构在架体1上实现升、降的动作；架体1的背部设有机械臂7和消防设施（本实施例中，消防设施主要在架体1的背部安装干粉灭火器，专门针对于电缆线上发生火灾的情况）。

本申请的工作原理：首先，将左、右执行机构以环抱方式挂在电线杆上（值得注意的是，环抱在电线杆上的左、右执行机构，由于两执行机构上内齿501的缘故，左、右执行机构只能在电线杆向上移动、无法向下移动，内齿501会在后文中进行介绍）。

然后，参见图2（图2示出的是本申请的第一运动状态展示图），依次交替的启动左、右拉拽机构，通过左、右拉拽机构，使左、右执行机构交替上升到架体1的顶部（此时交替移动的左、右拉拽机构，会沿着电线杆表面交替向上移动）；一旦左、右执行机构均上升到架体1的顶部后，在左、右拉拽机构的作用下，左、右执行机构交替上升到架体1的底部（此时交替移动的左、右拉拽机构无法沿电线杆表面向下移动），左、右执行机构的移动，相应带动架体1相对电线杆的原位置实现两次高度提升；不断重复左、右执行机构的交替上升和交替下降，直至将架体1的位置提升到电线杆的上方（到达电线杆的火灾发生部位）。

最后，参见图3，示出的本申请的第二运动状态展示图，启动机械臂7，通过不断调节机械臂7自身的角度，使机械臂7的末端抵触干粉灭火器的按压部（根据特殊需求，可以将原有设在干粉灭火器顶部的按压部设于瓶颈处，如图3）；干粉灭火器中的干粉随即从喷嘴中喷出，对发生火灾的地方进行灭火作业。

本申请通过结合左、右执行机构和左、右拉拽机构、架体1、机械臂7以及装载的干粉灭火器，在电线杆上实现自动、机械化连续攀爬，同时可以对干粉灭火器进行自动操作，保证干粉灭火器可以对火灾发生地实现自动灭火作业；取代现有技术中的人工攀登和人工灭火，避免工作人员在工作时出现安全事故，提高工作效率、实现精准灭火。

其中，如图1所示，左拉拽机构或右拉拽机构包括舵机2，舵机2安装在架体1的相邻壁面上，舵机2的输出轴上连接有曲柄3，曲柄3的另一末端上铰接有连杆4，连杆4的另一末端铰接有左执行机构或右执行机构。

左执行机构或右执行机构分别滑动连接在架体1的左右两侧，具体的，如图1中所示，左执行机构或右执行机构包括攀爬杆5，攀爬杆5的自由末端形成弯曲部，弯曲部的内侧设有内齿501（如图4，示出内齿501的形态结构及使用示意图），内齿501的齿面形成斜面且尖端位于内齿501的底部，内齿501的作用在于防止左执行机构或右执行机构向电线杆的底部移动，且内齿501可以保证左执行机构或右执行机构顺利向电线杆的顶部移动；攀爬杆5的尾端转接在滑座6的销轴上，滑座6可竖向的滑动的连接在架体1上。

进一步的，为了方便攀爬杆5、滑座6的连接处能够实现锁定、转动，为此，如图5，示出本申请的局部结构示意图，在销轴上连接有用于将攀爬杆5、滑座6锁定的锁位栓8。使用时，首先，在将两攀爬杆5环抱在电线杆之前，将锁位松开，能够将两攀爬杆5实现张开，保证两攀爬杆5顺利环抱在电线杆上；然后，将两攀爬杆5转动并收紧在电线杆上，将锁位栓8进行锁紧即可。

进一步的，为了保证攀爬杆5尾端也能够与电线杆的相邻表面实现有效卡持，如图5所示，攀爬杆5的尾端内侧也设有内齿501，以保证攀爬杆5有两处位置能够与电线杆的表面实现卡接，避免只有一侧卡接点容易出现支撑力不够的情况。

其中，如图6所示，示出的是机械臂7的立体结构示意图；具体的，机械臂7包括第一驱动源701，第一驱动源701根据实际需求，可以选择电动回转气缸（市面上可以购买到的现有产品，此处不再赘述），第一驱动源701的旋转部上固定第二驱动源702（第二驱动与底驱动源相同，或者选用伺服电机，等），第一驱动源701的旋转部垂直于第二驱动源702的旋转部；第二驱动源702的旋转部上固定第三驱动源703（同第一驱动源701），第二驱动源702的旋转部水平于于第三驱动源703的旋转部；第三驱动源703的旋转部上固定第四驱动源704（同第一驱动源701），第三驱动源703的旋转部垂直于第四驱动源704的旋转部；第四驱动源704的旋转部上固定第五驱动源705（同第一驱动源701），第四驱动源704的旋转部水平于第五驱动源705的旋转部；第五驱动源705的旋转部上固定第六驱动源706（同第一驱动源701），第五驱动源705的旋转部垂直于第六驱动源706的旋转部；第六驱动源706的旋转部上连接有抵压尖端707。

本申请通过采用六轴的机械臂7，完成各种转动摆动、移动或复合运动来实现规定的动作，用于模仿人臂的弯曲动作，保证机械臂7的抵压尖端707能够与干粉灭火器的开关实现精准对位。值得注意的是，驱动源的数量以及相邻两驱动源之间的连接关系不限于上述一种实施方案，还可以用其他实施方案进行取代。

实施例2

左拉拽机构（右拉拽机构）带动相对应的左执行机构（右执行机构）在电线杆上移动时，虽然内齿501斜面的存在，并不能够最终影响到左(右)执行机构在电线杆上向上移动的动作，但是，左(右)执行机构上的内齿501斜面仍然会与电线杆之间产生摩擦力，在长时间的使用过程中，会对左(右)执行机构的内齿501斜面或电线杆造成严重磨损，因此，本申请对实施例1中的部分结构进行了改进，具体改进方案如下。

如图7所示，示出的是架体1上异性槽9的形态示意图，架体1与左(右)执行机构相邻的端面上设有异性槽9，异性槽9的中部在架体1上竖向延伸；异性槽9的两末端均形成弯曲部，且弯曲部与竖向中部之间形成角度（α）。如图8所示，示出的是本申请的局部结构示意图，滑座6由座体601和槽体602两部分构成，槽体602竖向滑动连接在架体1的相邻壁面上，槽体602背离架体1的壁面上横向滑动连接有座体601；座体601上固定有限位柱10，限位柱10可横向滑动的穿过槽体602的中央；如图9（限位柱10与异性槽9的装配示意图）所示，限位柱10的自由末端与异性槽9可滑动的连接。如图8、图9所示，槽体602上粘接有齿条11，齿条11的延伸方向水平于限位柱10在异性槽9中的横向移动方向，与座体601转接的攀爬杆5末端上设有扇形齿牙12，且扇形齿牙12与齿条11啮合适配。

本申请进一步设计异性槽9、限位柱10后的工作原理：首先，当左（右）拉拽机构带动攀爬杆5由架体1底部向上移动时，限位柱10受到异性槽9和槽体602的共同限制，从异性槽9的弯曲部进入到竖向中部，此时，滑座6带动攀爬杆5相对于电线杆表面实现后撤的动作；座体601相对于槽体602实现横向移动的过程中，槽体602上的齿条11带动扇形齿牙12发生旋转，此时，攀爬杆5在齿条11的带动作用下实现外撤的动作（后撤、外撤的动作同步），进而可保证攀爬杆5完全脱离电线杆（当然，一个执行机构动作过程中，另一执行机构依然与电线杆卡持）。然后，限位在异性槽9中的竖向中部内实现移动，保证攀爬杆5顺利上升，此处不存在摩擦。最后，直到限位柱10移动到异性槽9的另一弯曲部时，限位柱10在该处弯曲部中的移动原理与限位柱10在前一弯曲部中的移动原理相同，限位柱10由竖向中部滑入到弯曲部内，直至弯曲部末端，此时攀爬杆5同步实现向内侧和向前侧的两个动作，进而保证攀爬杆5再次将电线杆的壁面紧紧卡持（实现其中一个攀爬杆5移动的第一个循环）。

本申请通过异性槽9、槽体602对座体601的横、竖两向限制，保证攀爬杆5相对于电线杆实现后（前）撤的动作；通过结合齿条11、扇形齿牙12，保证攀爬杆5相对于电线杆实现外（内）撤的动作；后（前）撤的动作和外（内）撤的动作的同步运动，保证异性槽9、柱体、槽体602、座体601、齿条11、扇形齿牙12之间具有联动性，最终保证攀爬杆5相对于电线杆实现靠近（抱紧）、远离（脱离）、靠近抱紧）的模式，确保攀爬杆5抱紧电线杆、以及攀爬杆5在电线杆上移动时，攀爬杆5不会对电线杆造成损害。

实施例3

左(右)执行机构在电线杆上移动过程中，由于架体1自身重量的原因，很可能导致架体1相对于电线杆发生后仰的现象，为了防止该现象的发生；基于此，本发明进一步设计了一种防后仰机构13，具体结构如下。

如图10所示，防后仰机构13设于架体1上，具体的，防后仰机构13包括承载体1301，承载体1301焊接在架体1的前侧，承载体1301的中部转接有辊轴1302；承载体1301的左、右两侧横向滑动连接有伸缩体1303（伸缩体1303包括两杆件，两杆件滑动练接，两杆件的相邻端连接有弹性件，例如弹簧），伸缩的末端连接有滚轮1304；承载体1301与相邻的伸缩体1303之间通过弹性件连接。

防后仰机构13的工作原理:首先，将两伸缩体1303撑开（大于电线杆的直径），保证电线杆顺利穿过两滚轮1304并进入到两伸缩体1303之间；然后，调整两伸缩体1303的长度，直至电线杆位于辊轴1302、两滚轮1304之间。本申请通过设置防后仰机构13，既可以防止架体1出现后仰现象，增强安全性能；同时通过结合辊轴1302、滚轮1304，也可以在一定程度上降低架体1与电线杆表面之间的摩擦力，提高工作效率。

实施例4

电线杆在长时间的使用过程中，电线杆上有可能粘接有大量的泥土，泥土的存在极容易对本申请的移动造成阻挡，基于此，在架体1的上端安装有刮土机构，具体的，刮土机构的实施方式设置有两种。

第一种实施方式，如图11所示，示出的是刮土机构的第一种实施方式立体结构示意图，刮土机构包括两弧形刮件14，两弧形刮件14的弧面对扣形成可对电线杆进行环抱的通道，两弧形刮件14可转动、可锁定的连接在架体1的顶部；其中，两弧形刮件14均包括小型电动机1401，电动机1401固定（栓接）在架体1的顶部，电动机1401的输出轴上水平固定有铰接杆1402，铰接杆1402的另一端转接有弧形刮头1403；弧形刮头1403上设有长槽1404，且架体1的顶部固定有限位杆15，限位杆15与长槽1404滑动连接。使用时，如图11中所示，驱动电动机1401旋转，带动铰接杆1402发生旋转，旋转中的铰接杆1402拉动弧形刮头1403发生移动；弧形刮头1403在限位杆15和铰接杆1402的共同限制作用下，发生旋转的动作，从而，两弧形刮头1403以环抱方式在电线杆上移动过程中，对电线杆表面的泥土进行刮离清除，避免泥土阻挡本申请的整体结构在电线上进行移动。

第二种实施方式，如图12所示，示出的是刮土机构的第二种实施方式立体结构示意图，该实施方式与第一种实施方式的区别在于：两铰接杆1402的自由端上分别转接有齿轮16，两齿轮16进行啮合适配，其中一齿轮16上传动连接有电动机1401，电动机1401与架体1的顶部栓接。

值得注意的是，本申请不仅仅限于进行高空灭火，还可以携带工具进行高空维护作业等（例如风电风车维修）。

Claims (5)

1.一种连续攀爬式高空自动应急装置，其特征在于：包括架体（1），架体（1）的两旁侧分别设有左、右拉拽机构，架体（1）上分别滑动连接有左、右执行机构，左、右拉拽机构分别用于驱动左、右执行机构在架体（1）上进行移动；架体（1）上设有机械臂（7）、消防设施，机械臂（7）用于对消防设施进行操作；

左拉拽机构或右拉拽机构包括舵机（2），舵机（2）设于架体（1）的相邻壁面上，舵机（2）上传动连接有曲柄（3），曲柄(3)的另一末端上铰接有连杆（4)，连杆（4)的另一末端铰接有左执行机构或右执行机构；

左执行机构或右执行机构包括攀爬杆（5），攀爬杆（5）的自由末端形成弯曲部，弯曲部的内侧形成内齿（501），内齿（501）的齿面为斜面且内齿（501）底部为尖端；攀爬杆（5）可锁定、可转动的连接在滑座（6）上；

架体（1）与左、右执行机构相邻的端面上设有异性槽（9），异性槽（9）的中部在架体（1）上竖向延伸；异性槽（9）的两末端均形成弯曲部，弯曲部、竖向中部之间形成角度α；滑座（6）包括座体（601）、槽体（602），槽体（602）竖向滑动连接在架体（1）上，槽体（602）上横向滑动连接有座体（601），座体（601）上固定有限位柱（10），限位柱（10）可横向滑动的穿过槽体（602）；限位柱（10）滑动连接在异性槽（9）内；槽体（602）上固定有齿条（11），齿条（11）的延伸方向与限位柱（10）在异性槽（9）中的横向移动方向水平，与座体（601）转接的攀爬杆（5）末端上设有齿牙（12），齿牙（12）、齿条（11）之间啮合适配；

防后仰机构（13）设于架体（1）上，其中，防后仰机构（13）包括承载体（1301），承载体（1301）固定于架体（1）上，承载体（1301）上转接有辊轴（1302）；承载体（1301）的两侧横向滑动连接有伸缩体（1303），伸缩体（1303）的末端连接有滚轮（1304）；承载体（1301）与相邻的伸缩体（1303）之间通过弹性件连接；

刮土机构设于架体（1）的上方；其中，刮土机构包括两弧形刮件（14），两弧形刮件（14）的弧面对扣形成可对电线杆进行环抱的通道，两弧形刮件（14）可转动、可锁定的连接在架体（1）的顶部。

2.根据权利要求1所述的连续攀爬式高空自动应急装置，其特征在于：攀爬杆（5）的尾端内侧设有内齿（501）。

3.根据权利要求1所述的连续攀爬式高空自动应急装置，其特征在于：机械臂（7）包括至少两个驱动源，相邻两驱动源通过其中一驱动源的旋转部与另一驱动源的表面进行连接；处于末端的驱动源旋转部上连接有抵压尖端（707）。

4.根据权利要求1所述的连续攀爬式高空自动应急装置，其特征在于：两弧形刮件（14）包括两台电动机（1401），电动机（1401）固定在架体（1）上部，电动机（1401）的输出轴上水平固定有铰接杆（1402），铰接杆（1402）的另一端转接有弧形刮头（1403）；弧形刮头（1403）上通过长槽（1404）与架体（1）上的限位杆（15）滑动连接。

5.根据权利要求1所述的连续攀爬式高空自动应急装置，其特征在于：两弧形刮件（14）包括一台电动机（1401），两铰接杆（1402）的自由端上分别转接有齿轮（16），两齿轮（16）啮合并进行联动，其中一齿轮（16）上传动连接有电动机（1401），电动机（1401）设于架体（1）上。

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