CN206830227U - 一种井下救援机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下救援机器人，其特征在于：包括机架、履带装置、托举板、环抱装置，所述机架包括上顶板、下底板、框架主体，上顶板和下底板之间通过框架主体相连；所述机架上设有至少三个履带装置，所述履带装置通过四杆机构、竖杠安装在机架上，四杆机构通过履带液压缸驱动，履带装置通过履带步进电机驱动；所述托举装置包括第一滑轨、托举液压缸、托举步进电机，所述环抱装置包括第二滑轨、第二滑杆、环抱步进电机、半圆弧支撑架。本救援装置安全可靠，能有效防止被救人员的意外滑落；高效，自动化程度高，能实现机械传输；运输装置优化设计，液压传动平稳；结构紧凑，运转灵活方便；提高工作效率，解决井下救援困难。

Description

一种井下救援机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种井下救援机器人。

背景技术

在我们的生活环境中存在着大量不同用途的孔、洞，如废弃机井、矿井、探井、管道、建筑基桩孔、排污深井等。由于各种原因使人或物意外落入其中的事件时有发生，而目前的救援方式仍需要施救人员脚绑绳索头部向下深入井下救援，由于这一类井、孔大多直径较小空气流通较差甚至含有毒气体使得施救人员的救援危险和难度都大大增加，有时甚至因空间过于狭小而无法进入。目前市场上还很少见有井下救援机器人，也没有大规模应用于施救。大部分是由挖掘机，直接挖掘，耗费大量时间，可能直接导致还未将人救出就死亡。

发明内容

为克服所述不足，本实用新型的目的在于提供一种井下救援机器人，适合野外使用的结构紧凑、拆装方便，可以避免施救人员深入井下，同时对被困对象实施快速有效的救援。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种井下救援机器人，包括机架、履带装置、托举板、环抱装置，所述机架包括上顶板、下底板、框架主体，上顶板和下底板之间通过框架主体相连；

所述机架上设有至少三个履带装置，所述履带装置通过四杆机构、竖杠安装在机架上，四杆机构通过履带液压缸驱动，履带装置通过履带步进电机驱动；

所述托举装置包括第一滑轨、托举液压缸、托举步进电机，所述上顶板下表面设有第一滑轨，第一滑轨垂直于上顶板，第一滑轨的一端焊接在上顶板上，靠近上顶板的边缘，第一滑轨内设有第一滑杆，第一滑杆的自由端与托举板的一侧铰接在一起，所述第一滑杆上固定设有托举液压缸，托举液压缸与第一滑杆平行，托举液压缸推杆的自由端通过铰链与托举板相连，第一滑杆、托举板液压缸推杆的转动面在同一平面上，将托举液压缸与第一滑杆焊接在一起；

所述环抱装置包括第二滑轨、第二滑杆、环抱步进电机、半圆弧支撑架，所述第二滑轨的一端固定在上顶板的下表面，并垂直于上顶板，第二滑轨内设有第二滑杆，第二滑轨用环抱步进电机驱动其上下移动，第二滑杆通过四杆机构与连 接杆相连，四杆机构通过环抱液压缸驱动，连接杆的下端设有中空的半圆弧支撑架，弧形支撑架内设有半圆弧齿条，半圆弧齿条与齿轮啮合连接，齿轮装配在环抱步进电机的输出端。

进一步，所述履带液压缸、履带步进电机、托举液压缸、托举步进电机、环抱步进电机、环抱液压缸分别通过遥控器控制。

进一步，所述框架主体包括支撑钢条、弧形铝板，所述支撑钢条设有六条，每两条设为一组，同组间的支撑钢条之间通过多个弧形铝板连接在一起，弧形铝板的弧形角设为60°，弧形铝板的增强机架的强度，支撑钢条采用24*24mm的等边角钢，根据角钢的特性，在截取时，不要破坏角钢上空的大小和位置，上顶板和下底板分别与支撑钢条焊接在一起。

进一步，所述四杆机构包括两个第一副杆、两个第二副杆、滑块。

进一步，所述上顶板和下顶板之间设有竖杠，用螺钉固定，两个第一副杆的一端分别铰接在竖杠上，第一副杆的另一端铰接在履带装置的支撑架上，两个第一副杆相互平行，两个第二副杆的一端通过同一个铰接轴铰接在竖杠上，最好分布在竖杠的两侧，第二副杆的另一端分别与滑块铰接在一起，滑块装配在竖杠的滑槽内，所述滑块上安装有连接角铁，连接角铁设为L型，连接角铁与履带液压缸的推杆端部连接，履带液压缸的缸体安装在下底板上。

进一步，所述环抱装置中四杆机构的两个第一副杆的一端分别铰接在连接杆上，第一副杆的另一端铰接在第二滑杆上，两个第一副杆相互平行，所述第二滑杆靠近自由端设有滑槽，滑槽内装配有四杆机构的滑块，两个第二副杆的一端分别与滑块铰接在一起，第二副杆的另一端通过同一个铰接轴铰接在连接杆上。

进一步，所述履带液压缸的缸体通过套环固定在下底板的铰链上。

本实用新型具有以下有益效果：本救援装置安全可靠，能有效防止被救人员的意外滑落；高效，自动化程度高，能实现机械传输；运输装置优化设计，液压传动平稳；结构紧凑，运转灵活方便；提高工作效率，解决井下救援困难。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的机架结构示意图。

图3为本实用新型的履带装置装配结构示意图。

图4为本实用新型托举装置结构示意图。

图5为本实用新型托举装置侧面结构示意图。

图6为本实用新型环抱装置结构示意图。

图7为本实用新型环抱装置半圆弧支撑架结构示意图。

图8为本实用新型环抱装置四杆机构装配结构示意图。

图9为本实用新型中所有步进电机的主电路图。

图10为本实用新型中所有步进电机的控制电路图。

图11为本实用新型遥控器的发射电路图。

图12为本实用新型遥控器的接收电路图。

图13为本实用新型液压缸的简图。

图中1上顶板，11支撑钢条，12户型铝板，2下底板，3半圆弧支撑架，31第二滑轨，32连接杆，33第二滑杆，34半圆弧齿条，35环抱步进电机，36齿轮，301第一副杆，302第二副杆，303滑块，4托举板，41第一滑杆，42托举液压缸，421托举液压缸推杆，43第一滑轨，44托举步进电机，5履带装置，51履带步进电机，52履带液压缸，53竖杠，54连接角铁，501第一副杆，502第二副杆，503滑块。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图10所示的一种井下救援机器人，包括机架、履带装置5、托举板4、环抱装置3，所述机架包括上顶板1、下底板2、框架主体，上顶板1和下底板2之间通过框架主体相连，上顶板1采用高强度的铝板，利用雕刻机在上顶板上精确打孔，并将上顶板1的外轮廓切割出来；

所述机架上设有至少三个履带装置5，所述履带装置5通过四杆机构、竖杠安装在机架上，四杆机构通过履带液压缸52驱动，履带装置5通过履带步进电机51驱动，履带液压缸52、履带步进电机51分别通过遥控器控制，当履带液压缸52中的推杆缩入时，四杆机构带动履带装置5下降，随之向机架内收回，当履带液压缸52中的推杆推出，四杆机构带动履带装置5随之向外向上扩展，使履带装置5紧贴井壁上下移动，保证机器人本身的稳定性，更节省空间；

所述托举装置包括第一滑轨43、托举液压缸42、托举步进电机44，所述上 顶板1下表面设有第一滑轨43，第一滑轨43垂直于上顶板1，第一滑轨43的一端焊接在上顶板1上，靠近上顶板1的边缘，第一滑轨43内设有第一滑杆41，第一滑杆41的自由端与托举板4的一侧铰接在一起，所述第一滑杆41上固定设有托举液压缸42，托举液压缸42与第一滑杆41平行，托举液压缸推杆421的自由端通过铰链与托举板4相连，第一滑杆41、托举板液压缸推杆42的转动面在同一平面上，将托举液压缸42与第一滑杆41焊接在一起，实现了托举液压缸42与托举板4相对静止，而托举液压缸42与第一滑杆41相对静止，当托举液压缸推杆421伸缩时，可以控制托举板4在竖直平面内旋转，托举液压缸推杆421伸长最长时托举板旋转角度为90°，能够使被救人员坐在托举板4上，成功施救；

所述环抱装置包括第二滑轨31、第二滑杆33、环抱步进电机35、半圆弧支撑架3，所述第二滑轨31的一端固定在上顶板1的下表面，并垂直于上顶板1，第二滑轨31内设有第二滑杆33，第二滑轨31用环抱步进电机驱动其上下移动，第二滑杆33通过四杆机构与连接杆32相连，四杆机构通过环抱驱动电机驱动，连接杆32的下端设有中空的半圆弧支撑架3，弧形支撑架3内设有半圆弧齿条34，半圆弧齿条34与齿轮36啮合连接，齿轮36装配在环抱步进电机35的输出端，这样的设计既可以使环抱装置上下移动也可以左右移动，更加灵活、便捷、廉价。

进一步，所述框架主体包括支撑钢条11、弧形铝板12，所述支撑钢条11设有六条，每两条设为一组，同组间的支撑钢条11之间通过多个弧形铝板12连接在一起，弧形铝板12的弧形角设为60°，弧形铝板12的增强机架的强度，支撑钢条11采用24*24mm的等边角钢，根据角钢的特性，在截取时，不要破坏角钢上空的大小和位置，上顶板1和下底板2分别与支撑钢条11焊接在一起。

进一步，所述四杆机构包括两个第一副杆301(501)、两个第二副杆302(502)、滑块303(503)。

进一步，所述上顶板1和下顶板2之间设有竖杠53，用螺钉固定，两个第一副杆501的一端分别铰接在竖杠23上，第一副杆201的另一端铰接在履带装置5的支撑架上，两个第一副杆501相互平行，两个第二副杆502的一端通过同一个铰接轴铰接在竖杠53上，最好分布在竖杠53的两侧，第二副杆502的另一 端分别与滑块503铰接在一起，滑块503装配在竖杠53的滑槽内，所述滑块203上安装有连接角铁54，连接角铁54设为L型，连接角铁54与履带液压缸52的推杆端部连接，履带液压缸52的缸体安装在下底板2上。

进一步，所述环抱装置中四杆机构的两个第一副杆301的一端分别铰接在连接杆32上，第一副杆301的另一端铰接在第二滑杆33上，两个第一副杆301相互平行，所述第二滑杆33靠近自由端设有滑槽，滑槽内装配有四杆机构的滑块303，两个第二副杆302的一端分别与滑块303铰接在一起，第二副杆302的另一端通过同一个铰接轴铰接在连接杆32上。

进一步，所述履带液压缸52的缸体通过套环固定在下底板2的铰链上。

进一步，所述机器人到达救援人员位置后，用六路遥控器电机控制环抱装置抱住被施救人员，随后通过电机和液压缸共同作用将托举装置移动到被施救人员的下方并展开，拖住被救人员，实现被施救人员的安全运输。该操作过程平稳，安全，高效，其电路图见图11、12。

液压缸：

所述履带液压缸、托举液压缸作为执行元件，将液压油的压力转化为机械能，驱动工作部件作往复直线运动，均包括缸筒、活塞、推杆、端盖、密封件，其结构简图见图13。

步进电机：

在目前国内的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛，随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机，经过对比后，考虑到控制要求及成本，本申请中选用步进电机，步进电机可以进行编程。其中两相混合式步进电机步距角一般为1.8°、0.9°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机通过细分后步距角更小。如山洋公司(SANYODENKI)生产的二相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

本实用新型不局限于所述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作 出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种井下救援机器人，其特征在于：包括机架、履带装置、托举板、环抱装置，所述机架包括上顶板、下底板、框架主体，上顶板和下底板之间通过框架主体相连；

所述机架上设有至少三个履带装置，所述履带装置通过四杆机构、竖杠安装在机架上，四杆机构通过履带液压缸驱动，履带装置通过履带步进电机驱动；

所述托举装置包括第一滑轨、托举液压缸、托举步进电机，所述上顶板下表面设有第一滑轨，第一滑轨垂直于上顶板，第一滑轨的一端焊接在上顶板上，靠近上顶板的边缘，第一滑轨内设有第一滑杆，第一滑杆的自由端与托举板的一侧铰接在一起，所述第一滑杆上固定设有托举液压缸，托举液压缸与第一滑杆平行，托举液压缸推杆的自由端通过铰链与托举板相连，第一滑杆、托举板液压缸推杆的转动面在同一平面上，将托举液压缸与第一滑杆焊接在一起；

所述环抱装置包括第二滑轨、第二滑杆、环抱步进电机、半圆弧支撑架，所述第二滑轨的一端固定在上顶板的下表面，并垂直于上顶板，第二滑轨内设有第二滑杆，第二滑轨用环抱步进电机驱动其上下移动，第二滑杆通过四杆机构与连接杆相连，四杆机构通过环抱液压缸驱动，连接杆的下端设有中空的半圆弧支撑架，弧形支撑架内设有半圆弧齿条，半圆弧齿条与齿轮啮合连接，齿轮装配在环抱步进电机的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种井下救援机器人，其特征在于：所述履带液压缸、履带步进电机、托举液压缸、托举步进电机、环抱步进电机、环抱液压缸分别通过遥控器控制。

3.根据权利要求1所述的一种井下救援机器人，其特征在于：所述框架主体包括支撑钢条、弧形铝板，所述支撑钢条设有六条，每两条设为一组，同组间的支撑钢条之间通过多个弧形铝板连接在一起，弧形铝板的弧形角设为60°。

4.根据权利要求1所述的一种井下救援机器人，其特征在于：所述四杆机构包括两个第一副杆、两个第二副杆、滑块。

5.根据权利要求4所述的一种井下救援机器人，其特征在于：所述上顶板和下顶板之间设有竖杠，用螺钉固定，两个第一副杆的一端分别铰接在竖杠上，第一副杆的另一端铰接在履带装置的支撑架上，两个第一副杆相互平行，两个第二副杆的一端通过同一个铰接轴铰接在竖杠上，第二副杆的另一端分别与滑块铰接在一起，滑块装配在竖杠的滑槽内，所述滑块上安装有连接角铁，连接角铁设为L型，连接角铁与履带液压缸的推杆端部连接，履带液压缸的缸体安装在下底板上。

6.根据权利要求4所述的一种井下救援机器人，其特征在于：所述环抱装置中四杆机构的两个第一副杆的一端分别铰接在连接杆上，第一副杆的另一端铰接在第二滑杆上，两个第一副杆相互平行，所述第二滑杆靠近自由端设有滑槽，滑槽内装配有四杆机构的滑块，两个第二副杆的一端分别与滑块铰接在一起，第二副杆的另一端通过同一个铰接轴铰接在连接杆上。

7.根据权利要求1所述的一种井下救援机器人，其特征在于：所述履带液压缸的缸体通过套环固定在下底板的铰链上。