具有伸缩式气囊的水下救援机器人制造技术

具有伸缩式气囊的水下救援机器人，包括依次连接的主机舱、伸缩机构和条形气囊，主机舱内部设有元器件安装腔，主机舱外部设有用于提供竖直方向推进力的推进器A和用于提供水平方向推进力的推进器B；伸缩机构在一侧直接或间接与主机舱外壁连接，在另一侧与条形气囊可拆卸连接，其用于控制条形气囊折叠或展开，当条形气囊折叠时，其在长度方向上被压缩呈一字型，当条形气囊展开时，其在长度方向上被拉伸成C形。本实用新型专利技术的优点在于，相比现有的水下救援机器人具有较高的灵活性、安全性、可靠性和更广泛的适用范围。和更广泛的适用范围。和更广泛的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
具有伸缩式气囊的水下救援机器人


[0001]本技术涉及水下救援设备
，特别是一种具有伸缩式气囊的水下救援机器人。

技术介绍

[0002]在江、河、湖、水库、泳池等各类天然或人工水体中，溺水事件并不罕见，发生溺水事件时，对落水者进行快速有效的救援非常重要。目前，针对落水者的救援方式大多采用人工救援的方式，通过向水面上抛放漂浮物供落水者抓取，或由精通水性的救援人员跳入水中实施救援。其中，抛放漂浮物的救援方式需要落水者主动抓取漂浮物，但受到风力、波浪、落水者自身反应速度及身体状态的影响，无法保证落水者一定能抓取到漂浮物。其中，救援人员跳水施救的方式受救援人员自身身体素质、水温、光线及水质的影响，潜水深度及潜水时长存在不确定性，无法保证救援人员一定能找到落水者并将落水者带出水面。
[0003]基于人工救援落水者可靠性差的现状，水下救援机器人应运而生，授权公告号为CN215752942U的技术专利公开了一种具有辅助机械爪结构的水下救援机器人。其工作原理是：当机器人潜入水下并靠近搜救对象后，利用舵机带动电磁铁和机械臂进行旋转，来对搜救对象进行夹紧，夹紧完成后利用自锁卡扣锁紧，然后电磁铁断电，使机械臂和电磁铁脱离机器人，机械臂上固定有自动膨胀的气囊，在机器人与机械臂脱离后，气囊迅速发生膨胀，将搜救对象带出水面。
[0004]上述水下救援机器人在实际应用中存在以下不足之处：
[0005]1、灵活性还有待提升，其四个推进器的布置方向均为竖直方向，虽然能实现水中上下移动和机身竖向倾斜，但水平转向和水平移动的驱动力较弱；
[0006]2、安全性还有待提升，救援时先通过两个机械臂合围抱住落水者的腰部，再通过两个机械臂末端的自锁卡扣锁紧；由于机械臂本身为刚性部件，机械臂与人体接触为“硬接触”，当落水者在水中挣扎时存在身体碰伤擦伤的可能性；由于落水者的体型胖瘦有别，当落水者体型偏胖腰围较大时，两个机械臂合拢时存在无法环抱住落水者的腰部的可能性，进而导致两个机械臂末端的自锁卡扣无法锁紧，或锁紧时夹伤落水者的腰部皮肉；
[0007]3、适用范围存在局限性，两条机械臂为相对布置的C形构件，在张开或闭合的过程中需要占用一定的操作空间，对于体型偏胖的落水者，救援时两个机械臂张开或闭合的角度更大，所占用的操作空间将会更大，难以在狭窄水域环境中展开施救；
[0008]4、可靠性还有待提升，两条机械臂夹紧者落水者后，救援机构会整体与机器人框架脱离，两条机械臂在一端通过齿轮副啮合，在另一端通自锁卡扣锁紧，即机械臂两端都是采用活动连接的方式闭合形成“包围圈”，除了必要的气囊还包含了其它较多的部件，当落水者在水中因慌乱而挣扎时，容易导致两条机械臂连接处的齿轮损坏或自锁卡扣松脱，进而造成救援失败。

技术实现思路

[0009]本技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种具有伸缩式气囊的水下救援机器人，它相比现有的水下救援机器人提升了灵活性、安全性、可靠性和适用范围。
[0010]本技术的技术方案是：具有伸缩式气囊的水下救援机器人，包括依次连接的主机舱、伸缩机构和条形气囊；主机舱内部设有元器件安装腔，主机舱外部设有用于提供竖直方向推进力的推进器A和用于提供水平方向推进力的推进器B；伸缩机构在一侧直接或间接与主机舱外壁连接，在另一侧与条形气囊可拆卸连接，其用于控制条形气囊折叠或展开，当条形气囊折叠时，其在长度方向上被压缩呈一字型，当条形气囊展开时，其在长度方向上被拉伸成C形。
[0011]本技术进一步的技术方案是：所述C形的开口角度为20
‑
50
°
。
[0012]本技术再进一步的技术方案是：伸缩机构包括基座、活动板、内弧齿条、电机、齿轮、轴座A、轴座B和弧形剪叉支架；基座直接或间接与主机舱连接，基座上端设有呈弧形轨迹的滑槽；活动板下端设有与滑槽相配合的滚轮，活动板通过滚轮滑动安装在滑槽上端，其可沿滑槽做弧形轨迹移动；内弧齿条固定安装在基座上，其一侧为内弧形边，另一侧为外弧形边，内弧齿条的内弧形边朝向主机舱；电机固定安装在活动板上；齿轮固定安装在电机的机轴上，并与内弧齿条相啮合，当齿轮沿内弧齿条啮合滚动时，带动活动板沿滑槽做弧形轨迹移动；轴座A固定安装在基座上，轴座B固定安装在活动板上；弧形剪叉支架包括多个依次连接的菱形单元，每两个相邻的菱形单元之间设有一根铰接轴，每根铰接轴上固定安装有一个电磁铁，弧形剪叉支架中部两个相邻的铰接轴分别与轴座A和轴座B铰接，弧形剪叉支架随着轴座A的移动而发生变形进而折叠或展开，当弧形剪叉支架处于折叠状态时，其在长度方向上被压缩呈一字型，当弧形剪叉支架处于展开状态时，其在长度方向上被拉伸成C形；相应的，条形气囊外壁上沿长度方向间隔固设有多个铁磁性材料块，条形气囊通过铁磁性材料块与电磁铁磁力连接，并且，铁磁性材料块与电磁铁一一对应。
[0013]本技术更进一步的技术方案是：条形气囊外壁上固定连接有高压气瓶，高压气瓶用于向条形气囊内部充气，高压气瓶的瓶口处连接有拉绳，拉绳末端与条形气囊上的铁磁性材料块连接；当条形气囊处于折叠状态时，拉绳松弛，高压气瓶未放气，当条形气囊处于展开状态时，拉绳绷紧，高压气瓶触发放气。
[0014]本技术再进一步的技术方案是：其还包括设在在伸缩机构与主机舱之间的缓冲机构；缓冲机构包括从一端至另一端依次连接的端板A、底座、中心杆、端板B和弹簧；设定端板A与端板B分别相对的表面为内表面，设定端板A与端板B分别相背的表面为外表面，端板A的外表面与主机舱的外壁固定连接，端板B的外表面与伸缩机构的基座固连；底座固定安装在端板A的内表面中心处，其内设有球窝，其上设有开口，开口连通至球窝；中心杆一端设有与球窝形状相吻合的球头，中心杆一端通过球头活动安装在底座的球窝内，另一端从底座的开口伸出后，固定连接在端板B的内表面中心处；多根弹簧围绕中心杆呈环形均布在端板A与端板B之间，弹簧一端与端板A连接，另一端与端板B连接，弹簧通过弹力使中心杆与底座之间产生相互脱离的趋势，然而，中心杆的球头无法通过开口离开球窝。
[0015]本技术更进一步技术方案是：端板A的内表面上设有呈环形均布的凸台A，端板B的内表面上设有呈环形均布的凸台B，凸台A与凸台B相对布置并一一对应，位置相对的凸台A和凸台B分别供一根弹簧的两端插入，从而实现弹簧两端分别与端板A和端板B连接。
[0016]本技术更进一步的技术方案是：主机舱外部相对的两侧壁上固设有耳板；推进器A的数量为四个，四个推进器A两两对称布置在两块耳板上，推进器B的数量为四个，四个推进器B呈矩形布置在主机舱底部，任意两个相邻的推进器B提供的推进力相互垂直。
[0017]本技术更进一步的技术方案是：其还包括视觉支持机构；视觉支持机构包括摄像头和照明模块；摄像头安装在主机舱上端和/或下端和/或侧壁上，其用于获取主机舱周边视野；照明模块安装在主机舱上端和/或下端和/或侧壁上，其用于照亮主机舱周边区域。
[0018]本技术与现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有伸缩式气囊的水下救援机器人，其特征是：包括依次连接的主机舱、伸缩机构和条形气囊；主机舱内部设有元器件安装腔，主机舱外部设有用于提供竖直方向推进力的推进器A和用于提供水平方向推进力的推进器B；伸缩机构在一侧直接或间接与主机舱外壁连接，在另一侧与条形气囊可拆卸连接，其用于控制条形气囊折叠或展开，当条形气囊折叠时，其在长度方向上被压缩呈一字型，当条形气囊展开时，其在长度方向上被拉伸成C形。2.如权利要求1所述的具有伸缩式气囊的水下救援机器人，其特征是：所述C形的开口角度为20
‑
50
°
。3.如权利要求2所述的具有伸缩式气囊的水下救援机器人，其特征是：伸缩机构包括基座、活动板、内弧齿条、电机、齿轮、轴座A、轴座B和弧形剪叉支架；基座直接或间接与主机舱连接，基座上端设有呈弧形轨迹的滑槽；活动板下端设有与滑槽相配合的滚轮，活动板通过滚轮滑动安装在滑槽上端，其可沿滑槽做弧形轨迹移动；内弧齿条固定安装在基座上，其一侧为内弧形边，另一侧为外弧形边，内弧齿条的内弧形边朝向主机舱；电机固定安装在活动板上；齿轮固定安装在电机的机轴上，并与内弧齿条相啮合，当齿轮沿内弧齿条啮合滚动时，带动活动板沿滑槽做弧形轨迹移动；轴座A固定安装在基座上，轴座B固定安装在活动板上；弧形剪叉支架包括多个依次连接的菱形单元，每两个相邻的菱形单元之间设有一根铰接轴，每根铰接轴上固定安装有一个电磁铁，弧形剪叉支架中部两个相邻的铰接轴分别与轴座A和轴座B铰接，弧形剪叉支架随着轴座A的移动而发生变形进而折叠或展开，当弧形剪叉支架处于折叠状态时，其在长度方向上被压缩呈一字型，当弧形剪叉支架处于展开状态时，其在长度方向上被拉伸成C形；相应的，条形气囊外壁上沿长度方向间隔固设有多个铁磁性材料块，条形气囊通过铁磁性材料块与电磁铁磁力连接，并且，铁磁性材料块与电磁铁一一对应。4.如权利要求3所述的具有伸缩式气囊的水下救援机器人，其特征是：条形气囊外壁上固定连接有高压气瓶，高压气瓶用于向条形气囊内部充气，高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄景东，袁诗梦，曾泽铨，吴智烨，杨云涛，曾建铭，韩奈泽，肖章，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：新型
国别省市：