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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 井下救生機(jī)械手
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 井下救生機(jī)械手適用于各類墜井事件的井下無人救助，尤其是口徑小、深度大、空氣稀薄，救援人員不便或無法進(jìn)入施救的情況。該裝置由蛇形機(jī)械手、機(jī)械手聯(lián)動(dòng)裝置、前端信息反饋裝置、單向可折疊式探桿、井上收放及平動(dòng)裝置、監(jiān)視控制終端等部分組成。其主要工作過程是根據(jù)前端信息反饋，控制蛇形機(jī)械手帶動(dòng)救生繩尋隙而行地環(huán)繞被困者一周，完成救生繩索安全搭扣后，啟動(dòng)井上收放裝置提升被救者，實(shí)現(xiàn)救助。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前，不慎墜入各類井中的事件時(shí)有發(fā)生。救援難度較大的是墜入口徑小、深度大、空氣稀薄，救援人員不便或無法進(jìn)入施救的情況。該井下救生機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)井下無人救助。 該裝置由蛇形機(jī)械手、機(jī)械手聯(lián)動(dòng)裝置、前端信息反饋裝置、單向可折疊式探桿、井上收放及平動(dòng)裝置、監(jiān)視控制終端六部分組成。其中，蛇形機(jī)械手及其聯(lián)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和控制設(shè)計(jì)為該項(xiàng)目的關(guān)鍵問題。蛇形機(jī)械手各指節(jié)間以鉸鏈連接，外緣處由肌腱（鋼絲繩）串聯(lián)，各個(gè)指節(jié)間加有彈簧，并適當(dāng)潤(rùn)滑。該部分結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)兩自由度方向上的任意轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械手聯(lián)動(dòng)裝置由探桿、導(dǎo)桿、送出電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、彎曲控制電機(jī)及其支座等組成，通過聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)控制，送出機(jī)械手的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的空間6自由度運(yùn)動(dòng)。 其基本工作過程是：利用井上收放裝置將蛇形機(jī)械手及其聯(lián)動(dòng)裝置放入被救者適當(dāng)位置處，通過前端信息反饋裝置探查被救者及環(huán)境情況；然后，利用機(jī)械手將救生繩索在被救者腰、胸等部位環(huán)繞一周，根據(jù)視頻實(shí)現(xiàn)繩索的安全搭扣后，提升裝置實(shí)現(xiàn)救援。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.目的：開發(fā)一種能夠在救援人員無法進(jìn)入的小口徑深井中對(duì)落井人員實(shí)施井下無人救助的裝置。 2.基本思路：通過設(shè)計(jì)一種能夠在井下等狹小空間靈活運(yùn)動(dòng)的蛇形機(jī)械手及其聯(lián)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)井下無人救助。其中，剛性的可折疊式探桿實(shí)現(xiàn)對(duì)井下裝置的線性控制；蛇形機(jī)械手及其聯(lián)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)井、人間的尋隙環(huán)繞，同時(shí)完成救生繩索沿被救者的環(huán)繞及安全搭扣；前端信息反饋裝置提供視頻、音頻信號(hào)；井上收放裝置實(shí)現(xiàn)井下救助裝置的升降及位置調(diào)整；總之，讓救援人員只需在井上根據(jù)監(jiān)控信號(hào)，操作控制終端即可完成井下救援。 3.主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：設(shè)計(jì)了一種在救援人員無法進(jìn)入的狹小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)井下救生的裝置。其中蛇形機(jī)械手及其聯(lián)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)空間6自由度運(yùn)動(dòng)，并為不同救援場(chǎng)合提供了參數(shù)化控制。 4.技術(shù)關(guān)鍵：蛇形機(jī)械手、聯(lián)動(dòng)裝置及剛性可折疊式探桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及整體運(yùn)動(dòng)控制。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- （必須說明與現(xiàn)有技術(shù)相比、該作品是否具有突出的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。請(qǐng)?zhí)峁┘夹g(shù)性分析說明和參考文獻(xiàn)資料） 目前，針對(duì)人員落井事件，常見的救援方式有三種，一是通過救生繩將身材瘦小的戰(zhàn)士放入井中實(shí)施救援，二是當(dāng)機(jī)井較深，救援人員無法進(jìn)入時(shí)，用推土機(jī)挖空周圍泥土，截去上段機(jī)井，以便施救；三是用鉤子鉤住衣物將人提起。但當(dāng)遇到井徑小，深度大，空氣稀薄等惡劣條件時(shí)，都會(huì)因?yàn)槿藛T無法進(jìn)入井內(nèi)而使救援受阻。 該井下救生機(jī)械手收放自如的可折疊式探桿可以到達(dá)指定深度；蛇形機(jī)械手及其聯(lián)動(dòng)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)空間任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，并完成將救生繩索安全地系在落井者身上的任務(wù)；信息反饋系統(tǒng)保障了救助過程的安全性和可控性。當(dāng)遇到救援人員不便進(jìn)入井內(nèi)施救時(shí)，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)井下無人救援。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物模型、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.使用說明：利用井上收放裝置將井下救生機(jī)械手的可折疊式探桿伸入井中，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的探查情況反饋，控制機(jī)械手將救生繩索環(huán)繞被救者一周，扣住安全鎖扣后，提升裝置將人、桿拉起，完成井下救助。 2.技術(shù)特點(diǎn)：該救生裝置的蛇形機(jī)械手及其聯(lián)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)了空間多自由度運(yùn)動(dòng)，能夠完成井下無人救助。其結(jié)構(gòu)可靠、救助方式安全、適應(yīng)各類井壁結(jié)構(gòu)、可控性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、儲(chǔ)運(yùn)展開方便。 3.適應(yīng)范圍：適合各類井下狹小空間的人員、牲畜、物品等救助?？勺鳛榫仍ぞ吲浒l(fā)武警部隊(duì)。 另外，變形方便的蛇形機(jī)械手裝置亦可用于警用或軍用偵查機(jī)器人，適用于空間狹小普通偵查機(jī)器人無法展開等復(fù)雜情況。
同類課題研究水平概述
- 目前，井下救生方式主要有三種，一是通過救生繩將身材瘦小的戰(zhàn)士放入井中實(shí)施救援，二是當(dāng)機(jī)井較深，救援人員無法進(jìn)入時(shí)，采用推土機(jī)挖空周圍泥土，截去上段機(jī)井，以便施救；三是用鉤子鉤住人的衣服將人提起。這些方式對(duì)于井內(nèi)空間狹小，深度很大、空氣稀薄的情況時(shí)，要么會(huì)由于救援時(shí)間過長(zhǎng)，造成井下人員缺氧時(shí)間過長(zhǎng)而窒息；要么機(jī)井在周圍泥土松動(dòng)過程中要面臨塌陷等危險(xiǎn)；要么會(huì)由于井徑過小，成人無法進(jìn)入而使救援受阻；而鉤子拉人的方式安全性很難保證。 因此，研究人員也在開發(fā)各種井下救生器械，其中主要專利成果均采用了純機(jī)械方式，一是“水井救生傘”，其特點(diǎn)是傘桿與傘面為偏心設(shè)置，傘桿處于傘面的一側(cè)，傘桿有內(nèi)桿與外桿，通過傘桿控制傘體上的傘骨；當(dāng)遇有人員落井時(shí)將其伸入井中，撐起傘骨，使被救者能夠抓握傘桿、腳踩住傘面，再由救援人員提起；二是“井下救生器”，其由拉桿、撐架構(gòu)成，撐架由端環(huán)、撐條、支條、滑套構(gòu)成；端環(huán)固定在拉桿的頂端，滑套套在拉桿中，撐條一端活動(dòng)固定在端環(huán)上，支條一端活動(dòng)固定在滑套上，另一端活動(dòng)固定在撐條的中部，實(shí)現(xiàn)井下救生。這兩種方法均適用于深度不大的井，且需要被救者清醒、有活動(dòng)空間和能力，對(duì)于落入較深機(jī)井（可達(dá)二十米甚至更深）時(shí)則無法發(fā)揮作用，且多數(shù)落井者已經(jīng)有溺水或缺氧現(xiàn)象，無力自救。
