一种狭小空间救援装备及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种狭小空间救援装备及使用方法，机器人主体的顶部通过齿轮齿条滑移机构搭载安装有多自由度机械臂，所述多自由度机械臂的末端搭载有用于对被困人员进行搬运移动的机械手；所述机器人主体的顶部安装有钢丝吊绳牵引机构；所述机器人主体的底部通过推板与推板滑槽安装有固定机构，所述固定机构配合多自由度机械臂以及机械手将被困人员前或后肢调好姿势进行固定；所述机器人主体的底部通过伸缩机构连接有小车第一节结构相连，所述第一节结构上安装有救援拖斗结构。此救援机器人可代替救援人员深入到狭小空间之下独立进行救援作业。救援作业。救援作业。

【技术实现步骤摘要】
一种狭小空间救援装备及使用方法


[0001]本专利技术属于救援装置领域，具体涉及一种狭小空间救援装备及使用方法。

技术介绍

[0002]在电力系统相关建设、检修、运维工作中，有大量隧道和坑洞等狭小空间，工作人员经常在内作业，由于坑洞及狭小空间救援困难，且救援过程本身存在较大安全风险，因其环境复杂，加之缺少救援标准、装备等，在历史上多次发生安全事故，因此研究坑洞及狭小空间应急救援迫在眉睫。
[0003]已有的深井救援设备仍存在针对性太强、只能适合比较正常的落井姿态的问题，而且根据不同落井者的姿势更换不同设备，由于落井者的姿势会有各种各样的，浪费救援时间且不能适应井下复杂的真实情况，而且救援设备在救援过程中，容易产生摇晃，对被困者造成二次伤害，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、安全可靠的面向狭小空间救援的救援设备。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种狭小空间救援装备及使用方法，此救援机器人可代替救援人员深入到狭小空间之下独立进行救援作业；能自行与被救人员固定，进行拖拽，机器人重量较轻，有足够动力自行行动，在狭小空间的水平段能靠自身动力拖拽被救人员，在经过拐弯处后的垂直段，可依赖地面辅助系统的提升力行动。
[0005]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种狭小空间救援装备，它包括用于驱动整个救援装备的机器人主体，所述机器人主体的顶部通过齿轮齿条滑移机构搭载安装有多自由度机械臂，所述多自由度机械臂的末端搭载有用于对被困人员进行搬运移动的机械手；所述机器人主体的顶部安装有钢丝吊绳牵引机构；所述机器人主体的底部通过推板与推板滑槽安装有固定机构，所述固定机构配合多自由度机械臂以及机械手将被困人员前或后肢调好姿势进行固定；所述机器人主体的底部通过伸缩机构连接有小车第一节结构相连，所述第一节结构上安装有救援拖斗结构。
[0006]所述机器人主体包括机器人主框架，所述机器人主框架的底部四角支撑安装有行动轮，所述齿轮齿条滑移机构安装在机器人主框架的顶部；所述机器人主体上搭载有用于视频信号传输的摄像头，用于语音传输的麦克风，用于探测气体的气体传感器和用于输送新鲜空气的输送管路。
[0007]所述齿轮齿条滑移机构包括平行固定在机器人主框架顶部的燕尾槽导轨，所述燕尾槽导轨上通过滑动配合安装有燕尾槽滑块，所述燕尾槽滑块的顶部支撑安装有机械臂基座，所述机械臂基座的顶部固定多自由度机械臂，所述燕尾槽滑块的侧壁上通过连接角板固定安装有齿轮齿条电机，所述齿轮齿条电机与固定在机器人主框架顶部的齿轮齿条啮合
传动。
[0008]所述钢丝吊绳牵引机构包括固定在机器人主体的机器人主框架顶部的卷线机，所述卷线机与用于驱动其工作的减速电机相配合，所述机器人主体内部放置有钢丝吊绳，所述钢丝吊绳通过第一换向轮和第二换向轮穿过机器人主框架上的链接孔与卷线机相连，并由卷线机控制钢丝吊绳的使用与收回。
[0009]所述固定机构包括笔式推杆末端铰接板，所述笔式推杆末端铰接板固定在机器人主框架的底端，所述笔式推杆末端铰接板上铰接有平行布置的笔式推杆缸，所述笔式推杆缸的笔式推杆末端铰接有推板，所述推板的两外侧壁与固定在机器人主框架内侧壁上的推板滑槽构成滑动配合，所述推板的头部通过舵机支架对称安装有舵机，所述舵机的输出轴安装有锁紧环，所述锁紧环与锁紧环棘齿配合，并对被困人员的手或脚进行固定，所述推板的底部并位于锁紧环所在位置设置有绷带锁紧机构。
[0010]所述绷带锁紧机构包括柔性绷带，所述柔性绷带的一端固定在推板的顶部，其另一端穿过预留在推板上的绷带通槽并与蜗轮蜗杆的主轴缠绕相连，所述蜗轮蜗杆与用于驱动其传动的推板电机配合相连，所述推板电机固定安装在推板的底端。
[0011]所述伸缩机构包括平行固定在机器人主体机构上的第一节电动缸，所述第一节电动缸的末端设置有第二节电动缸，所述第二节电动缸的末端设置有第三节电动缸，所述第三节电动缸的末端固定有顶端法兰，所述顶端法兰通过第一铰接板与小车第一节结构铰接相连。
[0012]所述小车第一节结构包括小车铺板，所述小车铺板的尾部通过丝杠连接板固定安装有丝杠电机，所述丝杠电机的主轴与丝杠相连，所述丝杠的两端通过丝杠支撑座固定在小车铺板的两外侧壁上，所述丝杠上通过丝杠传动配合安装有丝杠螺母，所述丝杠螺母与固定在小车铺板外侧壁上的滑轨构成滑动配合，所述丝杠螺母的外侧壁上固定有第二铰接板，所述第二铰接板通过销轴与第一铰接板铰接相连；所述小车铺板的底部四角安装有小车轮。
[0013]所述救援拖斗结构包括小车铝板，所述小车铝板的底部支撑安装有车轮，所述小车铝板之间安装有辊轴铝管，所述小车铝板的头部安装有拖斗，所述小车铝板通过滑块支撑在导轨上，所述导轨固定在小车第一节结构的小车铺板的顶部；所述小车铺板的底部铰接有主电动推杆缸体，所述主电动推杆缸体的电动推杆杆体末端与小车铝板的底端铰接相连，所述小车铝板的底端安装有拖斗小车前轮。
[0014]采用所述狭小空间救援装备进行救援的使用方法，包括以下步骤：第1步，当险情发生后，通过辅助吊装装置将救援机器人头朝下放入狭小空间，在遇到水平段后机械手向前方两侧洞壁施加摩擦力辅助机器人向侧方向转动，使机器人变为水平行走状态，机器人在空间内不断移动，通过摄像头和麦克风，寻找被救人员；找到被救人员之后，通过气体传感器观察探测到的气体成分，并通过传回的视频信号观察被救人员生命体征，判断是否存活，如果存活则通过携带的输送管路输送新鲜空气，以延长被救人员的坚持时间；第2步，在辅助吊装装置的提升作用下，将救援机器人吊至深坑底部，由于重力，救援拖斗结构会自动放平，机器人由安装在两侧边的轮毂电机驱动行动轮前进，机械臂基座上的燕尾槽滑块在齿轮齿条滑移机构的作用下沿着燕尾槽导轨先前移动至合适的施救位置；
第3步，当小车到达上述位置后，通过机械臂配合机械手将被困人员脚部抬起后，固定机构上的笔式推杆缸和笔式推杆将推板沿着车体底部的推板滑槽向前移动到机械臂的机械手下方，机械臂将被困人员的脚部放入固定装置，调整至合适位置后，触动感应器，驱动舵机转动，与之链接的锁紧环随之转动与锁紧环棘齿配合，至锁紧环达到目标行程而箍住被困人员脚部后，再触动舵机转动，将柔性绷带在蜗轮蜗杆的传动下，锁住被困人员脚部，达到固定的作用，另一边步骤相同；第4步，启动机器人主体底部的伸缩机构，通过第一节电动缸、第二节电动缸和第三节电动缸将小车第一节结构伸出，配合小车第一节结构上的丝杠螺母将小车沿着丝杠前伸至被困人员股部位置；第5步，主电动推杆缸体推动电动推杆杆体使救援拖斗结构伸出，此过程中拖斗将托起被困人员的背部，在辊轴铝管的滚动作用下将被困人员托起；第6步，机器人返回至深坑底部，钢丝吊绳牵引机构动作，将第一节电动缸前段抬起，从而将小车尾部抬起，此时由于伤员重量及车体重心偏前，拖斗小车前轮仍然落本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种狭小空间救援装备，其特征在于：它包括用于驱动整个救援装备的机器人主体（1），所述机器人主体（1）的顶部通过齿轮齿条滑移机构搭载安装有多自由度机械臂（2），所述多自由度机械臂（2）的末端搭载有用于对被困人员进行搬运移动的机械手；所述机器人主体（1）的顶部安装有钢丝吊绳牵引机构；所述机器人主体（1）的底部通过推板与推板滑槽安装有固定机构（3），所述固定机构（3）配合多自由度机械臂（2）以及机械手将被困人员前或后肢调好姿势进行固定；所述机器人主体（1）的底部通过伸缩机构连接有小车第一节结构（4）相连，所述第一节结构（4）上安装有救援拖斗结构（5）。2.根据权利要求1所述的一种狭小空间救援装备，其特征在于：所述机器人主体（1）包括机器人主框架（102），所述机器人主框架（102）的底部四角支撑安装有行动轮（101），所述齿轮齿条滑移机构安装在机器人主框架（102）的顶部；所述机器人主体（1）上搭载有用于视频信号传输的摄像头，用于语音传输的麦克风，用于探测气体的气体传感器和用于输送新鲜空气的输送管路。3.根据权利要求2所述的一种狭小空间救援装备，其特征在于：所述齿轮齿条滑移机构包括平行固定在机器人主框架（102）顶部的燕尾槽导轨（107），所述燕尾槽导轨（107）上通过滑动配合安装有燕尾槽滑块（106），所述燕尾槽滑块（106）的顶部支撑安装有机械臂基座（105），所述机械臂基座（105）的顶部固定多自由度机械臂（2），所述燕尾槽滑块（106）的侧壁上通过连接角板固定安装有齿轮齿条电机（104），所述齿轮齿条电机（104）与固定在机器人主框架（102）顶部的齿轮齿条（103）啮合传动。4.根据权利要求1所述的一种狭小空间救援装备，其特征在于：所述钢丝吊绳牵引机构包括固定在机器人主体（1）的机器人主框架（102）顶部的卷线机（111），所述卷线机（111）与用于驱动其工作的减速电机（110）相配合，所述机器人主体（1）内部放置有钢丝吊绳，所述钢丝吊绳通过第一换向轮（109）和第二换向轮（113）穿过机器人主框架（102）上的链接孔与卷线机（111）相连，并由卷线机（111）控制钢丝吊绳的使用与收回。5.根据权利要求1所述的一种狭小空间救援装备，其特征在于：所述固定机构（3）包括笔式推杆末端铰接板（301），所述笔式推杆末端铰接板（301）固定在机器人主框架（102）的底端，所述笔式推杆末端铰接板（301）上铰接有平行布置的笔式推杆缸（302），所述笔式推杆缸（302）的笔式推杆（303）末端铰接有推板（304），所述推板（304）的两外侧壁与固定在机器人主框架（102）内侧壁上的推板滑槽（601）构成滑动配合，所述推板（304）的头部通过舵机支架（309）对称安装有舵机（305），所述舵机（305）的输出轴安装有锁紧环（308），所述锁紧环（308）与锁紧环棘齿（307）配合，并对被困人员的手或脚进行固定，所述推板（304）的底部并位于锁紧环（308）所在位置设置有绷带锁紧机构（6）。6.根据权利要求5所述的一种狭小空间救援装备，其特征在于：所述绷带锁紧机构（6）包括柔性绷带（306），所述柔性绷带（306）的一端固定在推板（304）的顶部，其另一端穿过预留在推板（304）上的绷带通槽并与蜗轮蜗杆（603）的主轴缠绕相连，所述蜗轮蜗杆（603）与用于驱动其传动的推板电机（602）配合相连，所述推板电机（602）固定安装在推板（304）的底端。7.根据权利要求1所述的一种狭小空间救援装备，其特征在于：所述伸缩机构包括平行固定在机器人主体机构（1）上的第一节电动缸（112），所述第一节电动缸（112）的末端设置有第二节电动缸（114），所述第二节电动缸（114）的末端设置有第三节电动缸（115），所述第
三节电动缸（115）的末端固定有顶端法兰（116），所述顶端法兰（116）通过第一铰接板（117）与小车第一节结构（4）铰接相连。8.根据权利要求1或7所述的一种狭小空间救援装备，其特征在于：所述小车第一节结构（4）包括小车铺板（407），所述小车铺板（407）的尾部通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：周祥曼，陈鹏，舒正涛，汪汝学，田启华，付君健，杜义贤，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：