水下救援机器人气囊控制总成制造技术

水下救援机器人气囊控制总成，包括伸缩机构和条形气囊；伸缩机构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，救援落水者时，仅条形气囊与落水者身体发生接触，条形气囊展开和充气后，在长度方向上被拉伸成C形，并将落水者的腰部抱住；一方面，条形气囊与人体接触为“柔性接触”，当落水者在水中挣扎时不会碰伤或擦伤身体，另一方面，条形气囊会根据落水者的腰围自适应变形，不会出现夹伤落水者腰部皮肉的现象。象。象。

【技术实现步骤摘要】
水下救援机器人气囊控制总成


[0001]本技术涉及水下救援设备
，特别是一种水下救援机器人气囊控制总成。

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、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；
[0006]2、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；
[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。

技术实现思路

[0008]本技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种水下救援机器人气囊控制总成，它应用于水下救援机器人，可提升水下救援机器人的安全性、可靠性和适用范围。
[0009]本技术的技术方案是：水下救援机器人气囊控制总成，包括伸缩机构和条形气囊；伸缩机构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。
[0010]本技术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。
[0011]本技术再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。
[0012]本技术更进一步的技术方案是：弧形剪叉支架被拉伸成C形时的开口角度为30
‑
60
°
，条形气囊被拉伸成C形时的开口角度为0
‑
20
°
。
[0013]本技术与现有技术相比具有如下优点：
[0014]1、具有较高的安全性：当气囊控制总成搭载在水下救援机器人上，用于救援落水者时，仅条形气囊与落水者身体发生接触，条形气囊展开和充气后，在长度方向上被拉伸成C形，并将落水者的腰部抱住；一方面，条形气囊与人体接触为“柔性接触”，当落水者在水中挣扎时不会碰伤或擦伤身体，另一方面，条形气囊会根据落水者的腰围自适应变形(对于腰围较小的落水者，条形气囊充气和展开后形成的C形开口角度相对较小，对于腰围较大的落水者，条形气囊充气和展开后形成的C形开口角度相对较大)，不会出现夹伤落水者腰部皮肉的现象。
[0015]2、具有较高的可靠性：
[0016]2.1、当气囊控制总成搭载在水下救援机器人上，用于救援落水者时，当条形气囊环抱住落水者的腰部后，仅条形气囊这一个部件与机器人脱离，条形气囊与机器人脱离后通过浮力带着落水者上浮，不存在落水者挣扎而损坏刚性连接件的情况，相比于现有的水下救援机器人，上浮速度和可靠性都得到了大幅提升；
[0017]2.2、为满足条形气囊充气后与机器人完整脱离的设计要求，选用了气瓶拉绳式气囊结构，通过弧形剪叉支架的变形带动条形气囊从折叠变为展开，条形气囊展开后将拉绳绷紧，进而触发气瓶放气；也就是说，条形气囊的展开和充气这两个动作存在联动机制，不会出现充气时未展开，或展开后不充气的情况。
[0018]3、适用范围相对更广泛：当气囊控制总成搭载在水下救援机器人上，用于救援落水者时，未充气且处于折叠状态的条形气囊与落水者的腰部相接触，在条形气囊充气和展开的过程中，能贴着落水者的腰部轮廓发生变形，直至环抱住落水者的腰部，整个救援过程所需的操作空间相对较小，更有利于在狭窄水域开展救援任务。
[0019]应用了本技术的水下救援机器人额外具有如下优点：
[0020]1、具有较高的灵活性：主机舱通过四个推进器A提供竖直方向的推进力，实现机器人上升、下降和竖向倾斜，通过四个推进器B提供水平方向的推进力，实现机器人前进、后退和水平转向。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水下救援机器人气囊控制总成，其特征是：包括伸缩机构和条形气囊；伸缩机构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所述的水下救援机器人气囊控制总成，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...

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