一种废井救援机器人制造技术

本发明专利技术具体涉及一种有效减少救援绳长度、救援速度快、安全性高的废井救援机器人。所述的机器人包括球壳形探路体、球壳形救援体、救援绳，机器人体积紧凑，适合狭小空间救援，通过能力强。机器人进入水面以下后即和救援绳脱开，由水下推进装置器提供动力继续下潜，快速上浮过程可以依靠气囊内的气体实现上浮，极大减小了所需救援绳的长度，方便携带。机器人下降时先自由落体，落入水下后由水下推进装置器提供动力继续下潜，下降速度快，上升时先依靠气囊的浮力，上浮到水位线附近后依靠救援绳进行起吊，上升速快；上升时水下推进装置可以根据深井地图调整待救人员的位置，安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种废井救援机器人
本专利技术涉及深井救援
，特别涉及一种废井救援机器人。
技术介绍
在我们的生活环境中存在着大量各种不同用途的孔、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用绳索吊起施救人员，施救人员深入井下寻找待救人员，对于一些废弃水井，其井内环境复杂，尤其是水面以下的区域施救人员难以进入。为了克服现有救援方式的不足，已有相应的专利技术，例如CN201010032458.7中所述的一种小直径深井救援器，该方案包括1个定管，1个动管，1个护板开合调节管，1个托板，2个护板，3个直流电机其中一个为动管升降电机、一个为托板摆动电机、一个为护板开合电机，3个观察摄像头，3个照明灯，1套语音通话器，1根通气软管，1个12V直流便携式气泵(或氧气瓶)，1个12V便携式直流电源，1台小型笔记本电脑及相应的电器控制开关和连接电缆线等；该装置可以实现施救人员在地面上通过小直径深井救援器对井下被困对象实施救援，避免了让施救人员直接进入深井，且救援器的尺寸可以适应较狭窄孔洞。但是该专利技术存在以下问题：1.该救援器下降过程是由现场人员操作，救援器下降的速度往往很慢，而当救援器抓住待救人员向上运动时，一般是在井口拉拽绳索将救援器拉起，救援器上升速度缓慢，而深井救援的一个非常重要的问题就是施救时间，施救速度决定了施救效果，因此该救援器实际使用过程中的施救效果不甚理想；将待救人员抓起上升时，待救人员头部可能会与井壁磕碰造成二次伤害，安全性低，这也进一步降低了上升速度。2.该技术用于具有一定水位的较深的废井中时，需要准备的救援绳长度很长，而实际上在水中对待救人员施救时，可以利用水的浮力进行施救，此时不需要依靠救援绳的拖拽，而仅仅只需要施加较小的拉力，即可将待救人员从水底拖到水面上。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术目的是提供一种有效减少救援绳长度、救援速度快、安全性高的废井救援机器人。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种废井救援机器人，所述的机器人包括一个球壳形探路体、至少两个球壳形救援体；探路体、救援体各自沿竖直方向的轴线同轴设置的通孔内分别穿过救援绳，使探路体、救援体形成灯笼式的串联结构，探路体位于串联结构的最下方；所述的探路体与救援体之间、相邻救援体之间设置第一连接/分离机构；所述的探路体、救援体各自沿竖直方向的轴线同轴设置的通孔内分别设置电梯式升降驱动机构，升降驱动机构包括升降电机，升降电机输出端依次与离合器、减速器、滑轮连接，滑轮与救援绳紧贴且可沿救援绳滑动，滑轮上还设置制动器；所述的探路体、救援体的外表面上分别设置水下推进装置，所述的救援绳穿出探路体的端头处分别设置可与救援体之间实现连接/分离的第二连接/分离机构、超声波式定位器，救援绳的另一端缠绕在支架的绕线滚轴上，绕线滚轴与带有离合器的绕线电机的输出端连接，绕线电机安装在支架上；所述探路体的下半部壳体由透明材料制作而成，下半部壳体内设置探路器、第一处理器、红外热成像仪、第一陀螺仪、无线路由器、速度传感器、海拔高度计、水压传感器；所述救援体底部壳体的外表面上还设置第一救援机构；第一救援机构包括第一机械手，第一机械手的手臂上设置长度可伸缩的氧气罩，第一机械手的端头位置设置长度可伸缩的颈部固定垫；所述救援体的壳体内分别设置无线路由器、第二处理器、第二陀螺仪、救援体壳体外表面的上部设置至少两个由弹性面料制作而成的气囊，气囊内设置气体发生器；沿救援体的外表面两侧各设置一个水平凹槽，水平凹槽内设置铰接点，铰接点与水平设置的圆弧形的电动伸缩杆的一端连接，电动伸缩杆可绕铰接点在水平面内旋转；电动伸缩杆的另一端端头上设置卡钩，所述的电动伸缩杆的弧度与救援体的表面相适应，使电动伸缩杆旋入水平凹槽后不超出救援体的外表面；所述的电动伸缩杆、气体发生器分别与第二处理器通信连接；所述的探路体、救援体还通过各自的无线路由器与设置在井口附近的远程监控台通信连接，所述的远程监控台内分别设置第三处理器、无线路由器，所述的第三处理器分别与绕线电机、显示器、触摸式控制屏连接。优选的，所述的水下推进装置包括设置在探路体、救援体各自外表面上部、下部相对的两个螺旋桨式推进器，每个螺旋桨式推进器包括4个环形均布的电动式螺旋桨；位于上方和下方相对的电动式螺旋桨的旋向相反。优选的，所述的探路器为超声波式探路器或激光式探路器；所述的第一处理器、第二处理器、第三处理器为带有存储模块的微型处理器或为带有闪存单元的单片机。优选的，所述的第一连接/分离机构包括分别设置在探路体外表面上端凹槽内、救援体外表面上端凹槽内，可沿竖直方向伸缩的第一电动活塞杆，第一电动活塞杆的端头设置挂环；所述的救援体外表面下端相应位置凹槽内设置可沿竖直方向伸缩第二电动活塞杆，第二电动活塞杆的端头设置与挂环适应的电动挂钩。优选的，所述的第二连接/分离机构包括沿救援体外表面水平设置的圆环状第一电磁铁，以及设置在救援绳端头附近的第二永磁体，所述的第一电磁铁沿救援体竖直轴线方向设置多个，所述的第二永磁体沿救援绳的长度方向设置多个。根据上述任意一种废井救援机器人的救援方法，所述的救援方法包括依次进行的以下步骤：自由下降、水下探路、现场救援、快速上浮、起吊上升；所述的自由下降步骤为：将携带有探路体、救援体的支架摆放在井口附近，探路体、救援体上的电梯式升降驱动机构保持制动状态，使探路体、救援体与救援绳连为一体；绕线电机的离合器分离，使绕线电机与绕线转轴分离，释放救援绳，使探路体、救援体与救援绳一起做自由落体运动进入井下；下降过程中探路器实时采集探路体下方一定距离处的多个深井截面图，所述的深井截面图为与探路体运动方向呈90°的井壁截面轮廓形状，海拔高度计按照时间顺序、将深度h标记在深井截面图中，第一处理器以探路体球心的运动轨迹为扫描线，以深井截面图为截面，通过多截面扫略方式绘制出三维模型，该三维模型为深井地图，第一处理器通过探路体上携带的无线路由器实时向其上方的救援体、远程监控台发送深井地图；所述的水下探路步骤为：当水压传感器检测到压力信号突然增大且持续一段时间，同时速度传感器检测到探路体下降的速度突然减小至一定值以下，则第一处理器判断探路体已进入水中，第一处理器将水压传感器的压力信号突然增大时刻的深度h标记为水位线，并将水位线绘制在深井地图中；探路体、救援体上的升降驱动机构松开制动器，使探路体、救援体脱离救援绳进入水中；救援体上设置的水下推进装置启动，使救援体、探路体下潜，下潜过程中第二处理器根据第二陀螺仪发送的姿态信号控制救援体上设置的水下推进装置，使探路体、救援体保持平稳下降，下降过程中第一处理器实时更新深井地图；所述的现场救援步骤为：当红外热成像仪发现下方出现待救人员，则探路体与救援体之间、相邻救援体之间相互分离，第一处理器分析红外热成像仪发送的人体轮廓并识别待救人员头部位置，同时根据第一陀螺仪发送的探路体的姿态信号控制其上设置的水下推进装置动作，使探路体保持水平姿势运动至待救人员头部正上方位置；第一机械手伸至待救人员肩膀附近并抓住待救人员肩膀，接着探路体上升一段距离，使待救人员接近站立姿势；第一处理器根据红外热成像仪发送的人体轮廓识别出待救人员面部位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废井救援机器人，其特征在于：所述的机器人包括一个球壳形探路体(1)、至少两个球壳形救援体(2)；探路体(1)、救援体(2)各自沿竖直方向的轴线同轴设置的通孔内分别穿过救援绳(3)，使探路体(1)、救援体(2)形成灯笼式的串联结构，探路体(1)位于串联结构的最下方；所述的探路体(1)与救援体(2)之间、相邻救援体(2)之间设置第一连接/分离机构；所述的探路体(1)、救援体(2)各自沿竖直方向的轴线同轴设置的通孔内分别设置电梯式升降驱动机构(5)，升降驱动机构(5)包括升降电机，升降电机输出端依次与离合器、减速器、滑轮连接，滑轮与救援绳(3)紧贴且可沿救援绳(3)滑动，滑轮上还设置制动器；所述的探路体(1)、救援体(2)的外表面上分别设置水下推进装置(7)，所述的救援绳(3)穿出探路体(1)的端头处分别设置可与救援体(2)之间实现连接/分离的第二连接/分离机构、超声波式定位器(31)，救援绳(3)的另一端缠绕在支架(8)的绕线滚轴上，绕线滚轴与带有离合器的绕线电机(81)的输出端连接，绕线电机(81)安装在支架(8)上；所述探路体(1)的下半部壳体由透明材料制作而成，下半部壳体内设置探路器(111)、第一处理器(112)、红外热成像仪(113)、第一陀螺仪(114)、无线路由器(115)、速度传感器(116)、海拔高度计(117)、水压传感器(109)；所述救援体(1)底部壳体的外表面上还设置第一救援机构(6)；第一救援机构(6)包括第一机械手(61)，第一机械手(61)的手臂上设置长度可伸缩的氧气罩(62)，第一机械手(61)的端头位置设置长度可伸缩的颈部固定垫(63)；所述救援体(2)的壳体内分别设置无线路由器(115)、第二处理器(211)、第二陀螺仪(212)、救援体(2)壳体外表面的上部设置至少两个由弹性面料制作而成的气囊(213)，气囊(213)内设置气体发生器(215)；沿救援体(2)的外表面两侧各设置一个水平凹槽，水平凹槽内设置铰接点，铰接点与水平设置的圆弧形的电动伸缩杆(214)的一端连接，电动伸缩杆(214)可绕铰接点在水平面内旋转；电动伸缩杆(214)的另一端端头上设置卡钩，所述的电动伸缩杆(214)的弧度与救援体(2)的表面相适应，使电动伸缩杆(214)旋入水平凹槽后不超出救援体(2)的外表面；所述的电动伸缩杆(214)、气体发生器(215)分别与第二处理器(211)通信连接；所述的探路体(1)、救援体(2)还通过各自的无线路由器(115)与设置在井口附近的远程监控台(9)通信连接，所述的远程监控台(9)内分别设置第三处理器(91)、无线路由器(115)，所述的第三处理器(91)分别与绕线电机(81)、显示器、触摸式控制屏连接。...

【技术特征摘要】
1.一种废井救援机器人，其特征在于：所述的机器人包括一个球壳形探路体(1)、至少两个球壳形救援体(2)；探路体(1)、救援体(2)各自沿竖直方向的轴线同轴设置的通孔内分别穿过救援绳(3)，使探路体(1)、救援体(2)形成灯笼式的串联结构，探路体(1)位于串联结构的最下方；所述的探路体(1)与救援体(2)之间、相邻救援体(2)之间设置第一连接/分离机构；所述的探路体(1)、救援体(2)各自沿竖直方向的轴线同轴设置的通孔内分别设置电梯式升降驱动机构(5)，升降驱动机构(5)包括升降电机，升降电机输出端依次与离合器、减速器、滑轮连接，滑轮与救援绳(3)紧贴且可沿救援绳(3)滑动，滑轮上还设置制动器；所述的探路体(1)、救援体(2)的外表面上分别设置水下推进装置(7)，所述的救援绳(3)穿出探路体(1)的端头处分别设置可与救援体(2)之间实现连接/分离的第二连接/分离机构、超声波式定位器(31)，救援绳(3)的另一端缠绕在支架(8)的绕线滚轴上，绕线滚轴与带有离合器的绕线电机(81)的输出端连接，绕线电机(81)安装在支架(8)上；所述探路体(1)的下半部壳体由透明材料制作而成，下半部壳体内设置探路器(111)、第一处理器(112)、红外热成像仪(113)、第一陀螺仪(114)、无线路由器(115)、速度传感器(116)、海拔高度计(117)、水压传感器(109)；所述救援体(1)底部壳体的外表面上还设置第一救援机构(6)；第一救援机构(6)包括第一机械手(61)，第一机械手(61)的手臂上设置长度可伸缩的氧气罩(62)，第一机械手(61)的端头位置设置长度可伸缩的颈部固定垫(63)；所述救援体(2)的壳体内分别设置无线路由器(115)、第二处理器(211)、第二陀螺仪(212)、救援体(2)壳体外表面的上部设置至少两个由弹性面料制作而成的气囊(213)，气囊(213)内设置气体发生器(215)；沿救援体(2)的外表面两侧各设置一个水平凹槽，水平凹槽内设置铰接点，铰接点与水平设置的圆弧形的电动伸缩杆(214)的一端连接，电动伸缩杆(214)可绕铰接点在水平面内旋转；电动伸缩杆(214)的另一端端头上设置卡钩，所述的电动伸缩杆(214)的弧度与救援体(2)的表面相适应，使电动伸缩杆(214)旋入水平凹槽后不超出救援体(2)的外表面；所述的电动伸缩杆(214)、气体发生器(215)分别与第二处理器(211)通信连接；所述的探路体(1)、救援体(2)还通过各自的无线路由器(115)与设置在井口附近的远程监控台(9)通信连接，所述的远程监控台(9)内分别设置第三处理器(91)、无线路由器(115)，所述的第三处理器(91)分别与绕线电机(81)、显示器、触摸式控制屏连接。2.根据权利要求1所述的一种废井救援机器人，其特征在于：所述的水下推进装置(7)包括设置在探路体(1)、救援体(2)各自外表面上部、下部相对的两个螺旋桨式推进器，每个螺旋桨式推进器包括4个环形均布的电动式螺旋桨(71)；位于上方和下方相对的电动式螺旋桨(71)的旋向相反。3.根据权利要求1所述的一种废井救援机器人，其特征在于：所述的探路器(111)为超声波式探路器或激光式探路器；所述的第一处理器(112)、第二处理器(211)、第三处理器(91)为带有存储模块的微型处理器或为带有闪存单元的单片机。4.根据权利要求1所述的一种废井救援机器人，其特征在于：所述的第一连接/分离机构包括分别设置在探路体(1)外表面上端凹槽内、救援体(2)外表面上端凹槽内，可沿竖直方向伸缩的第一电动活塞杆(101)，第一电动活塞杆(101)的端头设置挂环(102)；所述的救援体(2)外表面下端相应位置凹槽内设置可沿竖直方向伸缩第二电动活塞杆(103)，第二电动活塞杆(103)的端头设置与挂环(102)适应的电动挂钩(104)。5.根据权利要求1所述的一种废井救援机器人，其特征在于：所述的第二连接/分离机构包括沿救援体(2)外表面水平设置的圆环状第一电磁铁(105)，以及设置在救援绳(3)端头附近的第二永磁体(106)，所述的第一电磁铁(105)沿救援体(2)竖直轴线方向设置多个，所述的第二永磁体(106)沿救援绳(3)的长度方向设置多个。6.根据权利要求1至权利要求5所述的任意一种废井救援机器人的救援方法，其特征在于：所述的救援方法包括依次进行的以下步骤：自由下降、水下探路、现场救援、快速上浮、起吊上升；所述的自由下降步骤为：将携带有探路体(1)、救援体(2)的支架(8)摆放在井口附近，探路体(1)、救援体(2)上的电梯式升降驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子龙，徐晓惠，彭忆强，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51