CN105881542A - 一种深井救援机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深井救援机械手，包括支撑爪本体、打捞爪旋转盘、开合爪I、开合爪II、开合爪III、撑爪电机、伸缩电机，在撑爪电机下方的板架上固定安装旋转电机，撑爪电机支撑板下方设置打捞爪旋转盘，伸缩电机驱动轴下端连接至夹持器接口处，夹持器接口下方依次设置接口板、电机支板、夹持架支板，电机支板上设置夹持伸缩电机，夹持架支板上安装开合爪支架；开合爪支架底部两侧活动连接开合爪I并且每个开合爪I依次连接开合瓜II、开合爪III。本发明有益效果为：在一定范围内实现距离可调，配置相关的智能仪器，能更方便地进行实地操作；能够适用于不同型号的小径井，爪子通过智能控制可更简单安全地完成救援。

Description

一种深井救援机械手

技术领域

本发明涉及一种救援装置，尤其涉及一种深井救援机械手。

背景技术

近年来，报纸、电视等媒体多见报道有关孩子掉入小径深井(多为直径25-45cm水泥管机井)及营救的消息，由于井径细小深度一般较深，成年人无法下井营救，如果强行倒立下井救援，会使人员脑部血压增高、缺氧、卡死在井中，所以一般的营救的方法是动用挖掘机等大型设备进行施救，此种方法费时、费力、费财，且救援时间过长、安全性差，无法保证井下被救人员的生命，如果孩子掉入深度超过15m，利用挖掘机也无法实施营救。再如，由于某些水源不是很充足的农村依旧保留着吃水井的习俗，加上城市中地下管道的四处安放等，一系列的安全隐患带来了频发的深井事故，深井救援这类设备的需求时刻被人们所关注。

目前，中国专利号为2006200826385的专利只有一个小径深井救捞装置，此小径深井救捞装置的创新点为①“曲柄凸轮机构”的应用；②连杆同时起到凸轮从动件和斜拉杆的作用；③由斜切式多节空心管联接组成刚性提绳，结构简单、功能多样。同时，也发现该产品存在着一些缺陷，如：杆太长，用手不方便操作、不易控制、耗时长，容易错过救援时机；抓取时不能将抓取对象抓得较紧，安全性不可靠。本案需要重点指出的是，深井救援机械手的设计主要目的就是寻找一种用于小径深井救援的专用设备，通过它能够方便、快捷、有效地的解决小径深井中生命救援的问题，同时也为日常生活中不慎跌入狭小空间打捞，提供一种方法；通过对XF-1型深井救援的设计，最终能够成功地解救更多的人员生命、宠物生命，同时也能够打捞许多重要的物品，挽回重大的财产损失；在结构上可设置支撑部分、定位部分、调位部分、监控部分、夹持部分，多处采用简单可靠的螺杆机构，在一定的范围内实现了距离可调，同时配置了相关的智能仪器，能够更加方便地进行实地操作；可伸缩装置使本产品能 够适用于不同型号的小径井，爪子通过智能控制可更简单、更安全地完成救援。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理的改进。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种能够更加方便进行实地操作、能适用于不同型号的小径井、可更简单安全地完成救援、夹持范围可调、救援范围广的深井救援机械手，以解决现有技术的诸多不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种深井救援机械手，包括支撑爪本体、撑爪拉臂、撑涨臂、打捞爪旋转盘、开合爪I、开合爪II、开合爪III、撑爪电机、旋转电机、伸缩电机以及钢丝绳，所述支撑爪本体两侧各安装一个连接螺杆I并且在支撑爪本体中部设置一个套管II，该套管II内部***撑涨臂丝杠并且在支撑爪本体上、下方依次分别设置丝杆上支撑板、撑爪电机支撑板，其中的丝杆上支撑板中部设置套管I并且此套管I内固定撑涨臂丝杠的顶端，其中的撑爪电机支撑板底部固定安装撑爪电机，所述撑涨臂丝杠一侧设置螺母导向杆并且该螺母导向杆下端固定在支撑爪本体上；同时，在支撑爪本体与丝杆上支撑板之间的撑涨臂丝杠上设置撑爪螺母并且此撑爪螺母与撑爪拉臂上端通过枢轴连接，此撑爪拉臂下端活动连接撑涨臂并且在撑涨臂下端活动连接撑涨轮，该撑涨臂上带有撑爪拉簧I；此外，所述丝杆上支撑板上方的螺杆上水平安装连接板并且在此连接板上设置一个U形螺钉；

所述撑爪电机支撑板由上、下两层组成，在撑爪电机下方的板架上固定安装旋转电机，所述撑爪电机支撑板下方设置打捞爪旋转盘并且该旋转盘中心孔内安装打捞爪旋转轴，所述打捞爪旋转盘下端面带有伸缩器接口并且通过此接口连接伸缩电机，该打捞爪旋转盘下端面带有盖；

所述伸缩电机驱动轴下端连接至夹持器接口处，所述夹持器接口下方由上至下依次水平设置接口板、电机支板、夹持架支板并且这三层板体之间通过连接螺杆II，其中的电机支板上表面设置夹持伸缩电机，其中的夹持架支板上固 定安装开合爪支架并且在开合爪支架中心处垂直安装开合螺杆，该开合螺杆上固定安装开合螺母并且此开合螺母上固定锁紧钢丝绳的一端，其中的开合螺杆顶端设置螺杆连接套，其中的开合爪支架上方设置开合电机；此外，在夹持架支板上表面设置伸缩机构；

所述开合爪支架下端面设有滑轮I并且在滑轮I下侧架体上设置若于滑轮II，此开合爪支架底部两侧活动连接开合爪I并且每个开合爪I依次连接开合爪II、开合爪III；钢丝绳依序穿绕于滑轮I、滑轮II、开合爪I、开合爪II、开合爪III上，钢丝绳顶端固定在撑爪拉簧II上。

地面支撑部分采用已有的设备救援三角架，三角架下的钢绳另一端连接机械手，因为救援三角架上安装有手摇装置，于是可手动控制钢绳的升降，在井的深度方向上大范围的调节机械手，又因手摇装置带有自锁功能，能保证救援过程的安全可靠；为了能够适用不同型号的井，深井救援机械手设计的定位部分由一套三爪支撑体组成，支撑爪是用螺杆来实现三爪支撑的，支撑体的三爪是三节灵活的支撑臂链接分别带六个滚轮，由于井的口径不一，三爪支撑体通过开合，顶住井壁，保证救援机械手的执行动作时候稳定，而且通过开合，能够适应口径大小不一的井。

调位部分要求能够调节机械手在垂直方向和水平方向的位置，以使机械手找到合适的救援位置；为调节机械手水平方向的位置，采用了360°旋转盘，转盘下方有上下运动的伸缩杆，可调节机械手垂直方向的位置；旋转盘采用减速电机装置，伸缩杆采用螺杆装置，通过旋转盘的旋转和伸缩杆的伸缩，调整抓手的位置，使抓手处于合适的抓取位置，顺利完成抓取动作。

可配合监控部分由照明灯、摄像头，音频通话及显示屏组成，在井底光线不好的情况下，照明灯将井底照明，使摄像头能够清晰摄取井底情况，摄像头将井底的图像传到地面上的显示屏，同时通过音频通话装置和被困者通话，方便操作人员了解井底情况，根据井内的情况做出判断，通过遥控或线控装置控制机械手的动作。

另外，若实施加持部分，夹持部分有一套可左右摆动本体及活动抓手和重力传感组成，通过摆臂本体的左右摆动，调整活动抓手的横向位置，使活动抓手处于合适的位置，从而对被困者的手臂和腿臂执行抓合动作；操作人员用遥控或线控进行控制，使活动抓手停止运动，即时进行重力测重，从而保证救援操作人员控制抓手力度不至于因用力过大而对受困者造成二次伤害，下面的一对手处于基本平行的位置，涡轮电机带动小轴和活动抓手转动左右开合，实现柔性抓合。

本发明所述的深井救援机械手的有益效果为：

(1)采用简单可靠的螺杆机构，在一定的范围内实现了距离可调，配置相关的智能仪器，能够更加方便地进行实地操作；可伸缩装置能够适用于不同型号的小径井，爪子通过智能控制可以更简单、更安全地完成救援；

(2)针对不同的事故情况，机械手可以更换不同的抓手操作实施救援：

针对第一种情况即井底有水，被困者浮于水面的情况，机械手先完成旋转定位，使抓手对准被困者与井间的间隙，然后执行垂直方向的调位，使抓手垂直向下穿过被困者与井间的空隙，完成两部定位后，将抓手横向收回，然后通过丝杠带动抓手抓紧被困者，最后松开定位装置，拉上救援机械手完成救援；

针对第二种情况即井底没水，被困者掉到井底的情况，机械手先完成旋转定位，使抱腰装置对准被困者与井间的间隙，将抱腰装置垂直下降，使抓手垂直下降到人体腰部，然后使用抱腰装置合拢执行动作，直到被困者被完全抱住，然后收回定位装置，拉起装置完成救援；

针对第三种情况即井径太小，被困者被困于井的中间的情况，此种情况是深井事故中救援较麻烦的一种，被困者与井间空隙小甚至没有空隙，给救援带来较大的麻烦；遇到此种情况通常是用绳套套住被困者的手将被困者拉出井，但是在这个过程中，由于被困者的手臂已经被井壁卡死，活动的范围很小，因为被困者离救援人员距离较远，在救援人员使用绳套套住被困者手臂的时候会很困难，需要花费大量时间，为此抓手装置能够通过摆臂和旋转找位，抓住被 困人员的手臂迅速救出；

(3)机械手定位装置和抓手的伸缩性使得救援机械手能够适用于多种型号井的救援，全方位控制实施救援，成功率高；通过摄像头和音频***观察和了解井底的情况，能够很好地针对具体情况作出相应的操作，大大提高救援的成功率；人性化设计，不至于二次伤害；

(4)避免了救援过程中抓手对受困者造成二次伤害，此外装置可配有氧气瓶，在救援过程中及时向被困者输送氧气，避免了井中缺氧对被困者造成的呼吸困难，窒息等伤害；装置结构简单，易于控制，针对不同的情况可以迅速更换抓手，很灵活。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述深井救援机械手的上部分结构示意图；

图2是本发明实施例所述深井救援机械手的下部分结构示意图。

图中：

1、支撑爪本体；2、套管I；3、撑爪拉臂；4、撑涨臂；5、撑爪螺母；6、套管II；7、撑涨臂丝杠；8、丝杆上支撑板；9、撑爪电机支撑板；10、螺母导向杆；11、撑涨轮；12、撑爪拉簧I；13、连接螺杆I；14、连接板；15、打捞爪旋转盘；16、盖；17、打捞爪旋转轴；18、伸缩器接口；

19、夹持器接口；20、接口板；21、电机支板；22、夹持伸缩电机；23、伸缩机构；24、夹持架支板；25、开合电机；26、开合爪支架；27、开合螺杆；28、开合螺母；29、开合爪I；30、开合爪II；31、开合爪III；32、螺杆连接套；33、撑爪拉簧II；34、滑轮I；35、滑轮II；36、连接螺杆II；37、撑爪电机；38、旋转电机；39、U形螺钉；40、伸缩电机；41、钢丝绳。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明实施例所述的深井救援机械手，包括支撑爪本体1、撑爪拉臂3、撑涨臂4、打捞爪旋转盘15、开合爪I 29、开合爪II 30、开合爪III 31、撑爪电机37、旋转电机38、伸缩电机40以及钢丝绳41，所述支撑爪本体1两侧各安装一个连接螺杆I 13并且在支撑爪本体1中部设置一个套管II 6，该套管II 6内部***撑涨臂丝杠7并且在支撑爪本体1上、下方依次分别设置丝杆上支撑板8、撑爪电机支撑板9，其中的丝杆上支撑板8中部设置套管I 2并且此套管I 2内固定撑涨臂丝杠7的顶端，其中的撑爪电机支撑板9底部固定安装撑爪电机37，所述撑涨臂丝杠7一侧设置螺母导向杆10并且该螺母导向杆10下端固定在支撑爪本体1上；同时，在支撑爪本体1与丝杆上支撑板8之间的撑涨臂丝杠7上设置撑爪螺母5并且此撑爪螺母5与撑爪拉臂3上端通过枢轴连接，此撑爪拉臂3下端活动连接撑涨臂4并且在撑涨臂4下端活动连接撑涨轮11，该撑涨臂4上带有撑爪拉簧I 12；此外，所述丝杆上支撑板8上方的螺杆上水平安装连接板14并且在此连接板14上设置一个U形螺钉39；

相应地，所述撑爪电机支撑板9由上、下两层组成，在撑爪电机37下方的板架上固定安装旋转电机38，所述撑爪电机支撑板9下方设置打捞爪旋转盘15并且该旋转盘中心孔内安装打捞爪旋转轴17，所述打捞爪旋转盘15下端面带有伸缩器接口18并且通过此接口连接伸缩电机40，该打捞爪旋转盘15下端面带有盖16；

相应地，所述伸缩电机40驱动轴下端连接至夹持器接口19处，所述夹持器接口19下方由上至下依次水平设置接口板20、电机支板21、夹持架支板24并且这三层板体之间通过连接螺杆II 36，其中的电机支板21上表面设置夹持伸缩电机22，其中的夹持架支板24上固定安装开合爪支架26并且在开合爪支架26中心处垂直安装开合螺杆27，该开合螺杆27上固定安装开合螺母28并且此开合螺母28上固定锁紧钢丝绳41的一端，其中的开合螺杆27顶端设置螺杆连接套32，其中的开合爪支架26上方设置开合电机25；此外，在夹持架支板24上表面设置伸缩机构23；

相应地，所述开合爪支架26下端面设有滑轮I 34并且在滑轮I 34下侧架 体上设置若干滑轮II 35，此开合爪支架26底部两侧活动连接开合爪I 29并且每个开合爪I 29依次连接开合爪II 30、开合爪III 31，若干条钢丝绳41对应穿绕于滑轮I 34、滑轮II 35、开合爪I 29、开合爪II 30、开合爪III 31上，钢丝绳41顶端固定在撑爪拉簧II 33上。

以上本发明实施例所述的深井救援机械手，地面支撑部分采用已有的设备救援三角架，三角架下的钢绳另一端连接机械手，因为救援三角架上安装有手摇装置，于是可手动控制钢绳的升降，在井的深度方向上大范围的调节机械手，又因手摇装置带有自锁功能，能保证救援过程的安全可靠；为了能够适用不同型号的井，深井救援机械手设计的定位部分由一套三爪支撑体组成，支撑爪是用螺杆来实现三爪支撑的，支撑体的三爪是三节灵活的支撑臂链接分别带六个滚轮，由于井的口径不一，三爪支撑体通过开合，顶住井壁，保证救援机械手的执行动作时候稳定，而且通过开合，能够适应口径大小不一的井。

调位部分要求能够调节机械手在垂直方向和水平方向的位置，以使机械手找到合适的救援位置；为调节机械手水平方向的位置，采用了360°旋转盘，转盘下方有上下运动的伸缩杆，可调节机械手垂直方向的位置；旋转盘采用减速电机装置，伸缩杆采用螺杆装置，通过旋转盘的旋转和伸缩杆的伸缩，调整抓手的位置，使抓手处于合适的抓取位置，顺利完成抓取动作。

可配合监控部分由照明灯、摄像头，音频通话及显示屏组成，在井底光线不好的情况下，照明灯将井底照明，使摄像头能够清晰摄取井底情况，摄像头将井底的图像传到地面上的显示屏，同时通过音频通话装置和被困者通话，方便操作人员了解井底情况，根据井内的情况做出判断，通过遥控或线控装置控制机械手的动作。

夹持部分由一对可左右单独工作的伸缩滑块及开合抓手组成，通过伸缩臂的横向运动，调节抓手的横向位置，使抓手处于合适的位置，从而对被困者执行抓起动作。操作人员用遥控或线控进行控制，使停止运动，从而保证抓手不至于因用力过大而对受困者造成二次伤害；下面的一对抓手处于基本竖直的位置，电机带动丝杆转动，滑块向下滑动，带动抓手自由弯曲开合，实现夹紧； 当被困者卡在井中时，使用此装置救援，此装置由螺杆滑块装置执行动作，由于被困者与井壁间的间隙较小，为减小装置所占用的空间，初始状态时装置处于张开状态，救援时装置从被困人员与井壁间的间隙间穿过，到达被困人员的腋下部位时停止下降，两个抓手开始扩张合拢，穿过被困人员腋下部位与井壁间的空隙，最后这两个合拢抓手纵向合拢，将被困人员抓住，将装置拉出井既可以将被困人员救出。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种深井救援机械手，包括支撑爪本体(1)、撑爪拉臂(3)、撑涨臂(4)、打捞爪旋转盘(15)、开合爪I(29)、开合爪II(30)、开合爪III(31)、撑爪电机(37)、旋转电机(38)、伸缩电机(40)以及钢丝绳(41)，其特征在于：

所述支撑爪本体(1)两侧各安装一个连接螺杆I(13)并且在支撑爪本体(1)中部设置一个套管II(6)，该套管II(6)内部***撑涨臂丝杠(7)并且在支撑爪本体(1)上、下方依次分别设置丝杆上支撑板(8)、撑爪电机支撑板(9)，其中的丝杆上支撑板(8)中部设置套管I(2)并且此套管I(2)内固定撑涨臂丝杠(7)的顶端，其中的撑爪电机支撑板(9)底部固定安装撑爪电机(37)，所述撑涨臂丝杠(7)一侧设置螺母导向杆(10)并且该螺母导向杆(10)下端固定在支撑爪本体(1)上；同时，在支撑爪本体(1)与丝杆上支撑板(8)之间的撑涨臂丝杠(7)上设置撑爪螺母(5)并且此撑爪螺母(5)与撑爪拉臂(3)上端通过枢轴连接，此撑爪拉臂(3)下端活动连接撑涨臂(4)并且在撑涨臂(4)下端活动连接撑涨轮(11)，该撑涨臂(4)上带有撑爪拉簧I(12)；此外，所述丝杆上支撑板(8)上方的螺杆上水平安装连接板(14)并且在此连接板(14)上设置一个U形螺钉(39)；

所述撑爪电机支撑板(9)由上、下两层组成，在撑爪电机(37)下方的板架上固定安装旋转电机(38)，所述撑爪电机支撑板(9)下方设置打捞爪旋转盘(15)并且该旋转盘中心孔内安装打捞爪旋转轴(17)，所述打捞爪旋转盘(15)下端面带有伸缩器接口(18)并且通过此接口连接伸缩电机(40)，该打捞爪旋转盘(15)下端面带有盖(16)；

所述伸缩电机(40)驱动轴下端连接至夹持器接口(19)处，所述夹持器接口(19)下方由上至下依次水平设置接口板(20)、电机支板(21)、夹持架支板(24)并且这三层板体之间通过连接螺杆II(36)，其中的电机支板(21)上表面设置夹持伸缩电机(22)，其中的夹持架支板(24)上固定安装开合爪支架(26)并且在开合爪支架(26)中心处垂直安装开合螺杆(27)，该开合螺杆(27)上固定安装开合螺母(28)并且此开合螺母(28)上固定锁紧钢丝绳(41)的一端，其中的开合螺杆(27)顶端设置螺杆连接套(32)，其中的开合爪支架(26)上方设置开合电机(25)；此外，在夹持架支板(24)上表面设置伸缩机构(23)；

所述开合爪支架(26)下端面设有滑轮I(34)并且在滑轮I(34)下侧架体上设置若干滑轮II(35)，此开合爪支架(26)底部两侧活动连接开合爪I(29)并且每个开合爪I(29)依次连接开合爪II(30)、开合爪III(31)。

2.根据权利要求1所述的深井救援机械手，其特征在于：所述钢丝绳(41)依序穿绕于滑轮I(34)、滑轮II(35)、开合爪I(29)、开合爪II(30)、开合爪III(31)上，钢丝绳(41)顶端固定在撑爪拉簧II(33)上。

3.根据权利要求1所述的深井救援机械手，其特征在于：地面支撑部分采用已有的设备救援三角架，三角架下的钢绳另一端连接机械手，因为救援三角架上安装有手摇装置，于是可手动控制钢绳的升降，在井的深度方向上大范围的调节机械手，又因手摇装置带有自锁功能，能保证救援过程的安全可靠；为了能够适用不同型号的井，深井救援机械手设计的定位部分由一套三爪支撑体组成，支撑爪是用螺杆来实现三爪支撑的，支撑体的三爪是三节灵活的支撑臂链接分别带六个滚轮，由于井的口径不一，三爪支撑体通过开合，顶住井壁，保证救援机械手的执行动作时候稳定，而且通过开合，能够适应口径大小不一的井。

4.根据权利要求1所述的深井救援机械手，其特征在于：调位部分要求能够调节机械手在垂直方向和水平方向的位置，以使机械手找到合适的救援位置；为调节机械手水平方向的位置，采用了360°旋转盘，转盘下方有上下运动的伸缩杆，可调节机械手垂直方向的位置；旋转盘采用减速电机装置，伸缩杆采用螺杆装置，通过旋转盘的旋转和伸缩杆的伸缩，调整抓手的位置，使抓手处于合适的抓取位置，顺利完成抓取动作。

5.根据权利要求1所述的深井救援机械手，其特征在于：可配合监控部分由照明灯、摄像头，音频通话及显示屏组成，在井底光线不好的情况下，照明灯将井底照明，使摄像头能够清晰摄取井底情况，摄像头将井底的图像传到地面上的显示屏，同时通过音频通话装置和被困者通话，方便操作人员了解井底情况，根据井内的情况做出判断，通过遥控或线控装置控制机械手的动作。

6.根据权利要求1所述的深井救援机械手，其特征在于：夹持部分由一对可左右单独工作的伸缩滑块及开合抓手组成，通过伸缩臂的横向运动，调节抓手的横向位置，使抓手处于合适的位置，从而对被困者执行抓起动作。