柔性深井救援器制造技术

柔性深井救援器，包括支撑机构、机械手姿态调整机构以及柔性机械手；所述支撑机构为机械手姿态调整机构提供支撑以及安装平台；所述机械手姿态调整机构安装在支撑机构上，柔性机械手安装在机械手姿态调整机构上，通过机械手调整机构实现柔性机械手其位置以及角度的调整，所述柔性机械手包括气囊机构以及多个首尾相连的手节，相邻手节间通过电动关节连接，各电动关节为连接在其上的各手节提供动力，通过控制各电动关节实现各手节旋转角度的调整进而实现有效的抓取或缠绕，所述气囊机构包括设置在各个手节上的气囊瓣。本实用新型专利技术采用柔性机器手和气囊机构，对人体不同部位都具有良好的贴合能力，抓取可靠，对人体二次伤害作用小。

Flexible deep well rescuer

The flexible deep well rescuer includes a supporting mechanism, a manipulator attitude adjusting mechanism and a flexible manipulator; the supporting mechanism provides a support and an installation platform for the manipulator attitude adjusting mechanism; the manipulator attitude adjusting mechanism is installed on the supporting mechanism, the flexible manipulator is installed on the manipulator attitude adjusting mechanism, and the position of the flexible manipulator is realized through the manipulator adjusting mechanism The flexible manipulator includes an air bag mechanism and a plurality of end-to-end hand joints. The adjacent hand joints are connected by electric joints. Each electric joint provides power for each hand joint connected on it. The adjustment of the rotation angle of each hand joint is realized by controlling each electric joint to realize effective grasping or winding. The air bag mechanism includes each hand Air bag flap on the segment. The utility model adopts a flexible manipulator and an air bag mechanism, which has good fitting ability for different parts of the human body, reliable grasping and small secondary injury effect on the human body.

【技术实现步骤摘要】
柔性深井救援器
本技术涉及井下救援设备
，具体的涉及一种用于井下救援的柔性深井救援器。
技术介绍
据不完全统计，我国每年深井事故发生次数多达万余起。在深井救援中，目前多采用的还是消防战士倒立下井法，下井救援。然而井下情况复杂，下井的消防队员承担着极大的救援风险。而目前的深井救援装备，因为其结构的限制使得其不能够灵活的进行姿态调整，机械手的设计不符合人体工学，不能够安全、可靠的支撑、保护被困人员，还有可能因为救援设备的结构缺陷造成二次伤害。因此，亟需设计一种能够灵活轻便、安全可靠的面向井下救援的救援设备。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本技术提供一种搭载柔性救援机械手的柔性深井救援器，其具有延展性强和自由度多的特点，通过将柔性机械手缠绕在被困者的腰部和腋下，通过外部升降平台提拉，实施救援。为实现本技术的技术目的，采用以下技术方案：柔性深井救援器，包括支撑机构、机械手姿态调整机构以及柔性机械手，柔性机械手为1个以上；所述支撑机构为机械手姿态调整机构提供支撑以及安装平台；所述机械手姿态调整机构安装在支撑机构上，柔性机械手安装在机械手姿态调整机构上，通过机械手调整机构实现柔性机械手其位置以及角度的调整，所述柔性机械手包括气囊机构以及多个首尾相连的手节，相邻手节间通过电动关节连接，各电动关节为连接在其上的各手节提供动力，通过控制各电动关节实现各手节旋转角度的调整进而实现有效的抓取或缠绕，所述气囊机构包括设置在各个手节上的气囊瓣。作为本技术的优选技术方案，所述支撑机构包括支撑架以及支撑底盘，支撑底盘固定连接在支撑架的下方，所述支撑底盘为圆环形底盘。作为本技术的优选技术方案，一个柔性机械手对应一机械手姿态调整机构，所述机械手姿态调整机构包括圆周调节机构、径向调节机构以及竖向伸缩调节机构；其中通过圆周调节机构调节柔性机械手在圆环形底盘上所处的圆周方向的位置；通过径向调节机构调节柔性机械手在圆环形底盘径向上的所处的位置；通过竖向伸缩调节结构调节柔性机械手与圆环形底盘竖直方向上的距离。作为本技术的优选技术方案，所述圆环形底盘的下盘面设有内圆环形滑槽、外圆环形滑槽以及设置在内环形滑槽与外环形滑槽之间的圆环形齿条；内圆环形滑槽、外圆环形滑槽、圆环形齿条与圆环形底盘同圆心设置。圆周调节机构包括滑块，所述滑块的上侧面设置有分别与圆环形底盘上的内环形滑槽、外环形滑槽对应的内弧形滑块、外弧形滑块；内弧形滑块滑动连接在内环形滑槽中，外弧形滑块滑动连接在外环形滑槽中；所述滑块上设置有容纳齿轮以及齿轮驱动电机的空间，齿轮驱动电机固定安装在滑块上，齿轮驱动电机的输出轴与齿轮连接，齿轮与圆环形底盘上圆环形齿条对应，利用齿轮驱动电机驱动齿轮在圆环形齿条上作圆周运动，进而带动整个滑块以及滑块上安装的所有组件同步作圆周运动。作为本技术的优选技术方案，所述圆周调节机构其滑块的下侧面设置有径向调节机构，径向调节机构包括沿圆弧形底盘径向设置的导轨、安装座以及能够驱动安装座沿导轨径向运动的径向驱动电机，在滑块的下侧面上设有沿圆弧形底盘径向设置的导轨，安装座滑动安装在导轨上；安装座左侧装配径向驱动电机，安装座与径向驱动电机的输出轴连接，在径向驱动电机的驱动下，安装座在导轨上作径向来回运动，进而带动安装座以及安装座上安装的所有组件同步作圆周运动。作为本技术的优选技术方案，所述径向调节机构的安装座上安装有竖向伸缩调节结构，竖向伸缩调节机构包括由竖向伸缩驱动电机驱动的丝杆，丝杆的末端连接有托盘，柔性机械手安装连接在托盘上；竖向伸缩驱动电机驱动丝杆作竖向伸缩运动，进而带动丝杆上的托盘以及安装在托盘上的柔性机械手同步作竖向的伸缩运动。作为本技术的优选技术方案，所述支撑架包括顶部支撑架和支撑柱，顶部支撑架为一环形支撑件，环形支撑件上设有多个用于提升的提升构件，提升构件与提升动力连接，能够将整个柔性救援机械手以及柔性救援机械手抱持的井下受困人/物平稳的提升出来；顶部支撑架与支撑底盘之间通过多根支撑柱连接。作为本技术的优选技术方案，所述支撑机构上还设置有防护罩，防护罩由多块罩体拼合而成，在各支撑柱的竖直支撑段的外侧设置有用于连接罩体的安装构件，罩体通过连杆安装在安装构件上，外力驱动各连杆能够实现各罩体的收拢和展开。作为本技术的优选技术方案，所述气囊机构包括设置在各个手节上的气囊瓣、气路、真空泵以及压力传感器，外置的真空泵与各个手节上的气囊泵之间通过气路连接，所述气路包括导气管以及设置在各导气管上的阀门以及检测传感器，所述气囊瓣内表面设置有压力传感器，各手节上设置有安置气囊瓣的沟槽，气囊瓣未充气时，气囊瓣折叠置于手节的沟槽内，真空泵对气囊瓣充气后，气囊瓣在手节外围形成有效包裹。进一步地，柔性机械手最末端的手节外端设置为半圆形，且安置有摄像头和供氧系统出气口。作为本技术的优选技术方案，所述电动关节为十字万向轴，十字万向轴内安装有两组驱动机构，一组驱动机构分别包括一个舵机和一个微型减速箱，两组驱动机构分别对应驱动连接电动关节上连接的两个手节，为手节旋转提供动力，使每个手节获得自由度。与现有技术相比，本技术能够产生以下技术效果：1、柔性机器手采用可伸缩、可旋转的仿生结构，整个结构运动灵活，柔韧性好，对人体不同部位都有很好的缠绕能力，有较好的适应性，为了增大柔性机器手与人体的接触面积，提高舒适性，本技术中的柔性机器手还安置了气囊机构，对保持升降过程中的平稳性也具有一定作用。2、本技术其整体结构体积小且简单，采用柔性机器手和气囊机构，对人体不同部位都具有良好的贴合能力，抓取能力强，抓取可靠对人体二次伤害作用小。3、本技术中的柔性机械手的数量优选为三个，三个柔性机器手可以通过机械手姿态调整机构调整位置，并依据被困人员姿态和井下环境，采取合适的姿态，捕捉待救援人员的腋下和双腿根部进行救援，保障抓取牢靠。通过机械手姿态调整机构调整各柔性机器手水平姿态和竖直位移可以保证机械手姿态调整机构能适应不同人体大小，姿态不一的需求。4、本技术其体积小，结构简单，柔性机械手下放过程中可以收入保护罩内，一方面可以保护柔性机器手，另一方面可以在必要的时候为井壁提供支撑。5、进一步地，可以在本技术中，可以在机械手姿态调整机构或/和柔性机器手上整合加装通讯、监视、照明、供暖和给氧等功能模块，指导和协助地面人员更高效地完成救援，并为被困人员提供全方位关怀。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的结构示意图(去掉部分防护罩的罩体)；图3为本技术的结构示意图(去掉防护罩)；图4为本技术柔性机械手的结构示意图；图5为电动关节(十字万向轴)的结构示意图；图6为手节的结构示意图；图7为手节的位置控制伺服机构控制图；图8为气囊机构的气路控制图。图中标号：1、柔性机械手；2、顶部支撑架；3、支撑柱；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.柔性深井救援器，其特征在于：包括支撑机构、机械手姿态调整机构以及柔性机械手，柔性机械手为1个以上；所述支撑机构为机械手姿态调整机构提供支撑以及安装平台；所述机械手姿态调整机构安装在支撑机构上，柔性机械手安装在机械手姿态调整机构上，通过机械手调整机构实现柔性机械手其位置以及角度的调整，所述柔性机械手包括气囊机构以及多个首尾相连的手节，相邻手节间通过电动关节连接，各电动关节为连接在其上的各手节提供动力，通过控制各电动关节实现各手节旋转角度的调整进而实现有效的抓取或缠绕，所述气囊机构包括设置在各个手节上的气囊瓣。/n

【技术特征摘要】
1.柔性深井救援器，其特征在于：包括支撑机构、机械手姿态调整机构以及柔性机械手，柔性机械手为1个以上；所述支撑机构为机械手姿态调整机构提供支撑以及安装平台；所述机械手姿态调整机构安装在支撑机构上，柔性机械手安装在机械手姿态调整机构上，通过机械手调整机构实现柔性机械手其位置以及角度的调整，所述柔性机械手包括气囊机构以及多个首尾相连的手节，相邻手节间通过电动关节连接，各电动关节为连接在其上的各手节提供动力，通过控制各电动关节实现各手节旋转角度的调整进而实现有效的抓取或缠绕，所述气囊机构包括设置在各个手节上的气囊瓣。


2.根据权利要求1所述的柔性深井救援器，其特征在于：所述支撑机构包括支撑架以及支撑底盘，支撑底盘固定连接在支撑架的下方，所述支撑底盘为圆环形底盘；
一个柔性机械手对应一机械手姿态调整机构，所述机械手姿态调整机构包括圆周调节机构、径向调节机构以及竖向伸缩调节机构；其中通过圆周调节机构调节柔性机械手在圆环形底盘上所处的圆周方向的位置；通过径向调节机构调节柔性机械手在圆环形底盘径向上的所处的位置；通过竖向伸缩调节结构调节柔性机械手与圆环形底盘竖直方向上的距离。


3.根据权利要求2所述的柔性深井救援器，其特征在于：所述圆环形底盘的下盘面设有内圆环形滑槽、外圆环形滑槽以及设置在内环形滑槽与外环形滑槽之间的圆环形齿条；内圆环形滑槽、外圆环形滑槽、圆环形齿条与圆环形底盘同圆心设置；
圆周调节机构包括滑块，所述滑块的上侧面设置有分别与圆环形底盘上的内圆环形滑槽、外圆环形滑槽对应的内弧形滑块、外弧形滑块；内弧形滑块滑动连接在内圆环形滑槽中，外弧形滑块滑动连接在外圆环形滑槽中；所述滑块上设置有容纳齿轮以及齿轮驱动电机的空间，齿轮驱动电机固定安装在滑块上，齿轮驱动电机的输出轴与齿轮连接，齿轮与圆环形底盘上圆环形齿条对应，利用齿轮驱动电机驱动齿轮在圆环形齿条上作圆周运动，进而带动整个滑块以及滑块上安装的所有组件同步作圆周运动。


4.根据权利要求3所述的柔性深井救援器，其特征在于：所述圆周调节机构其滑块的下侧面设置有径向调节机构，径向调节机构包括沿圆弧形底盘径向设置的导轨、安装座以及能够驱动安装座沿导轨径向运动的径向驱动电机，在滑块的下侧面上设有沿圆弧形底盘径向设置的导轨，安装座滑动安装在导轨上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文强，李照伟，别大会，国明，邱耀东，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43