基本信息
- 項目名稱：
- 井下救生機械手
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 井下救生機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入施救的情況。該裝置由蛇形機械手、機械手聯(lián)動裝置、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，控制蛇形機械手帶動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，啟動井上收放裝置提升被救者，實現(xiàn)救助。
- 詳細介紹：
- 目前，不慎墜入各類井中的事件時有發(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入施救的情況。該井下救生機械手能夠?qū)崿F(xiàn)井下無人救助。 該裝置由蛇形機械手、機械手聯(lián)動裝置、前端信息反饋裝置、單向可折疊式探桿、井上收放及平動裝置、監(jiān)視控制終端六部分組成。其中，蛇形機械手及其聯(lián)動裝置的結(jié)構(gòu)和控制設(shè)計為該項目的關(guān)鍵問題。蛇形機械手各指節(jié)間以鉸鏈連接，外緣處由肌腱（鋼絲繩）串聯(lián)，各個指節(jié)間加有彈簧，并適當潤滑。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。機械手聯(lián)動裝置由探桿、導(dǎo)桿、送出電機、傳動齒輪、彎曲控制電機及其支座等組成，通過聯(lián)動系統(tǒng)控制，送出機械手的同時，實現(xiàn)機械手的空間6自由度運動。 其基本工作過程是：利用井上收放裝置將蛇形機械手及其聯(lián)動裝置放入被救者適當位置處，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)視頻實現(xiàn)繩索的安全搭扣后，提升裝置實現(xiàn)救援。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1.目的：開發(fā)一種能夠在救援人員無法進入的小口徑深井中對落井人員實施井下無人救助的裝置。 2.基本思路：通過設(shè)計一種能夠在井下等狹小空間靈活運動的蛇形機械手及其聯(lián)動裝置，實現(xiàn)井下無人救助。其中，剛性的可折疊式探桿實現(xiàn)對井下裝置的線性控制；蛇形機械手及其聯(lián)動裝置實現(xiàn)井、人間的尋隙環(huán)繞，同時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；井上收放裝置實現(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，操作控制終端即可完成井下救援。 3.主要創(chuàng)新點：設(shè)計了一種在救援人員無法進入的狹小空間內(nèi)實現(xiàn)井下救生的裝置。其中蛇形機械手及其聯(lián)動裝置實現(xiàn)空間6自由度運動，并為不同救援場合提供了參數(shù)化控制。 4.技術(shù)關(guān)鍵：蛇形機械手、聯(lián)動裝置及剛性可折疊式探桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計及整體運動控制。
科學(xué)性、先進性
- （必須說明與現(xiàn)有技術(shù)相比、該作品是否具有突出的實質(zhì)性技術(shù)特點和顯著進步。請?zhí)峁┘夹g(shù)性分析說明和參考文獻資料） 目前，針對人員落井事件，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)士放入井中實施救援，二是當機井較深，救援人員無法進入時，用推土機挖空周圍泥土，截去上段機井，以便施救；三是用鉤子鉤住衣物將人提起。但當遇到井徑小，深度大，空氣稀薄等惡劣條件時，都會因為人員無法進入井內(nèi)而使救援受阻。 該井下救生機械手收放自如的可折疊式探桿可以到達指定深度；蛇形機械手及其聯(lián)動裝置能夠?qū)崿F(xiàn)空間任意角度的轉(zhuǎn)動，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。當遇到救援人員不便進入井內(nèi)施救時，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)井下無人救援。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物模型、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1.使用說明：利用井上收放裝置將井下救生機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：該救生裝置的蛇形機械手及其聯(lián)動裝置實現(xiàn)了空間多自由度運動，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、操作簡便、儲運展開方便。 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。 另外，變形方便的蛇形機械手裝置亦可用于警用或軍用偵查機器人，適用于空間狹小普通偵查機器人無法展開等復(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)士放入井中實施救援，二是當機井較深，救援人員無法進入時，采用推土機挖空周圍泥土，截去上段機井，以便施救；三是用鉤子鉤住人的衣服將人提起。這些方式對于井內(nèi)空間狹小，深度很大、空氣稀薄的情況時，要么會由于救援時間過長，造成井下人員缺氧時間過長而窒息；要么機井在周圍泥土松動過程中要面臨塌陷等危險；要么會由于井徑過小，成人無法進入而使救援受阻；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械方式，一是“水井救生傘”，其特點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；當遇有人員落井時將其伸入井中，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，撐條一端活動固定在端環(huán)上，支條一端活動固定在滑套上，另一端活動固定在撐條的中部，實現(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、有活動空間和能力，對于落入較深機井（可達二十米甚至更深）時則無法發(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。
