CN202097741U - 用于深井救援的机械手 - Google Patents

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李晓舟
李绪鹏
巩略
魏韶辉
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李光男
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Abstract

用于深井救援的机械手属于应急救援器械技术领域。现有技术不适用于大长径比竖井及井壁形状不规则的深井救援。本实用新型其结构特征为，提拉环位于基座上方并与基座连接，两个相同的曲柄滑块机构共用一个基座；所述曲柄滑块机构的结构为：固定在基座上的定位电机驱动推杆，推杆与定位摇杆的一端铰接，定位摇杆的另一端与定位杆中段铰接，定位杆的一端为定位端，另一端为支撑端，支撑端与基座铰接；固定在基座上并位于提拉环和基座之间的扭转电机通过其下方的连接轴驱动框架扭转；固定在框架内的张合电机驱动下方的蜗杆，位于蜗杆两侧的两个蜗轮分别与位于框架上的两个相同的四连杆机构中的摇杆的一端连接，蜗轮轴固定在框架上，四连杆机构中的连架杆的一端与框架铰接，摇杆的另一端、连架杆的另一端分别与四连杆机构中的活动杆铰接，活动杆向下延长部分为挟持臂。

Description

用于深井救援的机械手
技术领域
本实用新型涉及一种用于深井救援的机械手，适用于大长径比竖井救援，属于应急救援器械技术领域。 
背景技术
大长径比竖井如水井、机井、勘探井、污水井等其特点是窄而深，其落入者的救援是应急救援领域的一个技术问题。采用提拉装置实施救援是该领域采取的措施之一。申请号为200910019736.2的一件中国专利申请公开了一项名为落井救援机器人的方案，该方案由地面、井下两大部分组成，地面部分包括控制器、监视器、电源、洁净气源，以及用于提升、下放井下部分的卷扬装置；其井下部分包括机器人本体、照明装置、供气装置及摄像头装置，构成一个救援系统，措施全面，其机器人本体部分能够循序渐进接近落入者，准确搭载落入者并提升至地面，快速、安全地完成救援。 
实用新型内容
现有技术中的机器人本体部分结构复杂，重量、体积较大，不仅造价高，而且，缺乏机动性，不适用于大长径比竖井及井壁形状不规则的深井救援。为了获得一种结构简单，重量、体积较小，不仅造价低，而且，具有机动性，适用于大长径比竖井及井壁形状不规则的深井救援的装置，我们发明了一种用于深井救援的机械手。该机械手适应性强，安全性高，便于携带，操作方便。 
本实用新型其结构特征为，提拉环位于基座上方并与基座连接，两个相同的曲柄滑块机构共用一个基座；所述曲柄滑块机构的结构为：固定在基座上的定位电机驱动推杆，推杆与定位摇杆的一端铰接，定位摇杆的另一端与定位杆中段铰接，定位杆的一端为定位端，另一端为支撑端，支撑端与基座铰接；固定在基座上并位于提拉环和基座之间的扭转电机通过其下方的连接轴驱动框架扭转；固定在框架内的张合电机驱动下方的蜗杆，位于蜗杆两侧的两个涡轮分别与位于框架上的两个相同的四连杆机构中的摇杆的一端连接，涡轮轴固定在框架上，四连杆机构中的连架杆的一端与框架铰接，摇杆的另一端、连架杆的另一端分别与四连杆机构中的活动杆铰接，活动杆向下延长部分为挟持臂。 
所述技术方案其技术效果在于，从最上方的提拉环到最下方的挟持臂，该用于深井救援的机械手各组成部分呈串联状态，更适用于大长径比竖井救援。该机械手主要由两个曲柄滑 块机构、一个涡轮蜗杆机构、两个四连杆机构以及四个电机构成，结构简单，重量、体积较小，造价低，携带方便。用于用于深井救援时，将绳索系于提拉环上，机械手靠重力下落到井底。在地面通过连接四个电机的电缆控制四个电机的启动、停止及转速。定位电机驱动曲柄滑块机构，直到定位杆的定位端与井壁相抵，防止机械手晃动和扭动。两个曲柄滑块机构独立工作，每根定位杆张开的程度不同，机械手因此能够在井中平移，以对准落入者。同时，也由于定位杆的定位作用，为扭转电机的扭转提供支撑。扭转电机通过扭转框架来扭转两个四连杆机构，从而控制两个挟持臂，以探入落入者与井壁之间的空隙进而挟持落入者。张合电机驱动挟持臂抱住落入者。提拉绳索，将机械手及落入者一同提升至地面，作为现有技术机器人本体部分的替换部分，与现有技术的其他部分配合，实现深井落入者的安全、快速、方便的救援。 
附图说明
图1为本实用新型之用于深井救援的机械手机械原理图，该图兼作为摘要附图。图2为本实用新型之用于深井救援的机械手结构示意图。图3为本实用新型之用于深井救援的机械手涡轮蜗杆机构局部放大图。图4为本实用新型之用于深井救援的机械手搂抱式挟持臂结构立体示意图。图5为本实用新型之用于深井救援的机械手旋入式挟持臂机构立体示意图。图6为本实用新型之用于深井救援的机械手合拢式挟持臂结构立体示意图。 
具体实施方式
本实用新型具体实施方式为，见图1、图2、图3所示，提拉环1位于基座2上方并与基座2连接，两个相同的曲柄滑块机构共用一个基座2。所述曲柄滑块机构的结构为：固定在基座2上的定位电机3驱动推杆4，推杆4与定位摇杆5的一端铰接，定位摇杆5的另一端与定位杆6中段铰接，定位杆6的一端为定位端，定位端安装定位轮7，定位杆6另一端为支撑端，支撑端与基座2铰接。固定在基座2上并位于提拉环1和基座2之间的扭转电机8通过其下方的连接轴9驱动框架10扭转。连接轴9通过推力球轴承穿过基座2。在框架10内的张合电机11驱动下方的蜗杆12，位于蜗杆12两侧的两个涡轮13分别与位于框架10上的两个相同的四连杆机构中的摇杆14的一端连接，涡轮轴固定在框架10上，四连杆机构中的连架杆15的一端与框架10铰接，摇杆14的另一端、连架杆15的另一端分别与四连杆机构中的活动杆16铰接，活动杆16向下延长部分为挟持臂。挟持臂有三种具体方案。第一种是搂抱式，见图4所示，在每根挟持臂内侧上下安装两个V型爪子17。第二种是旋入式，见图5所示，在每根挟持臂端部相同圆周方向安装一个圆弧爪子18。第三种是合拢式，见图6所示，在每根挟持臂端部相反圆周方向安装一个圆弧爪子18。四个电机均采用步进电机。 
运用第一种挟持臂实施救援，将挟持臂自落入者正面和背面与井壁之间的空间垂入，用 两副V型爪子17自落入者的前、后将其抱住，开启张合电机11，直到挟持臂将落入者抱紧，然后提升至地面。V型爪子17在挟持臂上下分布，能够防止提升过程中落入者身体发生倾斜。 
运用第二种挟持臂实施救援，将挟持臂自落入者正面和背面与井壁之间的空间垂入，开启扭转电机8，一副圆弧爪子18自前后不同方向分别探入落入者左右腋窝，开启张合电机11，收紧挟持臂，然后提升至地面。 
运用第三种挟持臂实施救援，机械手下落到落入者上方，挟持臂自落入者前面或者后面下落到落入者与井壁之间的空隙，当一副圆弧爪子18达到腋窝高度后，通过两个定位电机3，平移机械手，使得圆弧爪子18探入落入者腋窝，启动张合点击11，收紧挟持臂，然后提升至地面。 

Claims (7)

1.一种用于深井救援的机械手，其特征在于，提拉环位于基座上方并与基座连接，两个相同的曲柄滑块机构共用一个基座；所述曲柄滑块机构的结构为：固定在基座上的定位电机驱动推杆，推杆与定位摇杆的一端铰接，定位摇杆的另一端与定位杆中段铰接，定位杆的一端为定位端，另一端为支撑端，支撑端与基座铰接；固定在基座上并位于提拉环和基座之间的扭转电机通过其下方的连接轴驱动框架扭转；固定在框架内的张合电机驱动下方的蜗杆，位于蜗杆两侧的两个涡轮分别与位于框架上的两个相同的四连杆机构中的摇杆的一端连接，涡轮轴固定在框架上，四连杆机构中的连架杆的一端与框架铰接，摇杆的另一端、连架杆的另一端分别与四连杆机构中的活动杆铰接，活动杆向下延长部分为挟持臂。
2.根据权利要求1所述的用于深井救援的机械手，其特征在于，定位杆(6)的定位端安装定位轮(7)。
3.根据权利要求1所述的用于深井救援的机械手，其特征在于，连接轴(9)通过推力球轴承穿过基座(2)。
4.根据权利要求1所述的用于深井救援的机械手，其特征在于，挟持臂具体方案为搂抱式，在每根挟持臂内侧上下安装两个V型爪子(17)。
5.根据权利要求1所述的用于深井救援的机械手，其特征在于，挟持臂具体方案为旋入式，在每根挟持臂端部相同圆周方向安装一个圆弧爪子(18)。
6.根据权利要求1所述的用于深井救援的机械手，其特征在于，挟持臂具体方案为合拢式，在每根挟持臂端部相反圆周方向安装一个圆弧爪子(18)。
7.根据权利要求1所述的用于深井救援的机械手，其特征在于，四个电机即两个定位电机、一个扭转电机、一个张合电机均采用步进电机。 
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