专利名称：小径深井救援装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械手，特别是一种小径深井救援装置。
背景技术：
近年来，报纸、电视等媒体多见报道有关孩童掉入小径深井(多为直径25——45cm 水泥管机井)及营救的消息，有的小孩成功的被救起了，可是也有的却不幸献出了生命。由 于井径细小，深度一般较深，成年人无法下井营救，而且还有可能将救援人员卡死在井口。 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，无法保证井下孩童的生命，如果孩童掉入深度超过15m，利用挖掘 机也无法实施营救。据有关部门调查表明，每年不慎掉入机井、油井等小径深井的孩童事件就有上千 起，加上那些其它一些深井的事件就更多了。这些情况带来的生命伤害、财产损失是不可估 计的，给家人、个人带来巨大的痛苦。中国专利200620082638. 5公开了一种“提拉式救捞装置”，为提拉式救捞装置， 可用于墙隙、深坑、山涧、小径深井等深度掉入或卡滞物品、人畜的施救，主要由软性提拉 管组成，特点是提拉管下端通过支撑盘连接带有托杆的立杆，并设有扭转弹簧；托杆上设 有由拉绳控制的联动开关。存在的问题是杆太长，用手不方便操作，不易控制；抓取时不能 将抓取对象抓得较紧，安全性不够可靠。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种小径深井救援装置，可以简单、安全和可 靠的完成深井救援。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种小径深井救援装置，定位 装置与旋转和X向调整装置连接，旋转和X向调整装置与姿态和Z向调整装置连接，姿态和 Z向调整装置分别通过传动连杆和连接销钉与Y向调整装置连接，Y向调整装置两端安装有 爪夹持机构；
所述的定位装置中，中心杆与多根支撑杆铰接，中心杆上还滑动安装有滑动杆，滑动杆 分别与多根支撑杆滑动连接，滑动杆上连接有钢丝绳。所述的旋转和X向调整装置中，大齿轮固定安装在上外盒中，与之啮合的小齿轮 与上电机连接；
上外盒内还设有X向丝杠，与X向丝杠平行通过固定螺母安装有滑轨，X向丝杠和滑轨 上安装有X向滑动螺母，X向滑动螺母与姿态和Z向调整装置连接。所述的姿态和Z向调整装置中，中外盒内安装有第二 Z向丝杠，第二 Z向丝杠与驱 动电机连接，其上安装有第二 Z向滑动螺母，第二 Z向丝杠下端安装有推力球轴承；
支撑块与中外盒固定连接，第二 Z向滑动螺母和支撑块之间安装有第一 Z向丝杠，第一 Z向丝杠上安装有第一 Z向滑动螺母，第一 Z向滑动螺母与传动连杆连接，支撑块通过连接
3销钉与Y向调整装置一侧连接，传动连杆与Y向调整装置另一侧连接。所述的Y向调整装置中，下外盒内安装有锥齿轮组，锥齿轮组中的一锥齿轮与驱 动电机连接，与之啮合的另两锥齿轮分别与两Y向丝杠连接，Y向丝杠上安装有Y向滑动螺 母，Y向滑动螺母上安装有爪支承轨，爪支承轨与爪夹持机构连接。所述的爪夹持机构中，爪外盒内安装有爪丝杠，爪丝杠与爪电机29连接，爪活动 螺母安装在爪丝杠上，爪活动螺母上设有上爪，下爪与爪外盒连接，上爪与下爪通过爪连杆 连接。所述的上爪和/或下爪上设有压力传感器。优化的，还设有监控装置。本发明提供的一种小径深井救援装置，在深井救援过程中具有夹持范围可调，救 援范围广的优点；救援装置定位装置和爪子的伸缩性使得救援装置能够适用于多种型号井 的救援，实时控制实施救援，效率高，成功率高。通过监控装置中的摄像头观察井底的情况， 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和效率。人性化设计，避 免产生二次伤害；爪上的压力传感器能把救援过程中被困者受力情况及时传达给施救者， 避免救援过程中由于压力太大对受困者造成二次伤害。本发明的装置操作简单、灵活、易于 控制，针对不同的情况可以做出各种应对的动作，可以适应多种不同的环境。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明 图1是本发明的整体结构示意图。图2是本发明中定位装置与旋转和X向调整装置结构示意图。图3是本发明中姿态和Z向调整装置结构示意图。图4是本发明中Y向调整装置结构示意图。图5是本发明中电机的控制电路图。
具体实施例方式如图1中，一种小径深井救援装置，定位装置与旋转和X向调整装置连接，旋转和X 向调整装置与姿态和Z向调整装置连接，姿态和Z向调整装置分别通过传动连杆8和连接 销钉27与Y向调整装置连接，Y向调整装置两端安装有爪夹持机构；
如图2中，所述的定位装置中，中心杆19与多根支撑杆16铰接，中心杆19上还滑动安 装有滑动杆17，滑动杆17分别与多根支撑杆16滑动连接，滑动杆17上连接有钢丝绳。使 用时，地面支撑部分采用救援三角架，为了能够适用不同型号的井，本发明的定位装置是一 伞状的伸缩机构，采用伞状伸缩机构保证了该装置能够适用于一定范围内的不同大小口径 井的救援工作。伞状伸缩机构由滑动杆17的上下滑动实现支撑杆16的张开与合拢，滑动 杆17上连接有钢丝绳通过拉动钢丝绳实现滑动杆17的向上滑动，从而将支撑杆16撑开， 当支撑杆16撑到井的内壁时，滑动杆17将不能再向上滑动，四根支撑杆16同时作用达到 固定中心杆19的目的，使得中心杆19不能转动。中心杆19上的吊环18用来连接三脚架上的钢绳，下端与本发明装置的其他部件 相连，整个装置的重量由中心杆19承受，起到支撑的作用。定位装置在完成定位动作后再
4执行后面的动作，从而保证了后面动作的稳定执行。所述的旋转和X向调整装置中，大齿轮20固定安装在上外盒14中，与之啮合的小 齿轮31与上电机15连接；
上外盒14内还设有X向丝杠21，与X向丝杠21平行通过固定螺母13安装有滑轨23， X向丝杠21和滑轨23上安装有X向滑动螺母22，X向滑动螺母22通过连接螺栓24与姿 态和Z向调整装置连接。大齿轮20与中心杆19固定在一起，小齿轮31固定在上外盒14上，通过上电机15 驱动，定位装置完成定位动作后，中心杆19位置固定，不能旋转，大齿轮固定，当上电机15 驱动小齿轮转动时，大齿轮不转动，小齿轮绕大齿轮转动，从而带动上外盒14转动，装置的 其他部件连接在上外盒14上，实现机械手绕Z轴的旋转调位。驱动电机驱动第二 Z向丝杠12带动第二 Z向滑动螺母11沿滑轨23滑动，从而带 动其下的装置一起滑动，实现装置沿X方向的移动。如图3中，所述的姿态和Z向调整装置中，中外盒25内安装有第二 Z向丝杠12，第 二 Z向丝杠12与驱动电机连接，其上安装有第二 Z向滑动螺母11，第二 Z向丝杠12下端安 装有推力球轴承26 ；
支撑块7与中外盒25固定连接，第二 Z向滑动螺母11和支撑块7之间安装有第一 Z 向丝杠9，第一 Z向丝杠9上安装有第一 Z向滑动螺母10，第一 Z向滑动螺母10与传动连 杆8连接，支撑块7通过连接销钉27与Y向调整装置一侧连接，传动连杆8与Y向调整装 置另一侧连接。驱动电机驱动第二 Z向丝杠12旋转，带动第二 Z向滑动螺母11上下运动，传动连 杆8带动其下的下外盒28沿连接销钉27旋转，完成姿态调整，如同时第一 Z向丝杠9的驱 动电机旋转，第一 Z向滑动螺母10与第二 Z向滑动螺母11同时上下运动，则下外盒28实 现Z向运动。如图4中，所述的Y向调整装置中，下外盒28内安装有锥齿轮组6，锥齿轮组6中 的一锥齿轮与驱动电机连接，与之啮合的另两锥齿轮分别与两Y向丝杠32连接，Y向丝杠 32上安装有Y向滑动螺母5，Y向滑动螺母5上安装有爪支承轨33，爪支承轨33与爪夹持 机构连接。驱动电机通过锥齿轮组6带动两Y向丝杠32旋转，从而带动Y向滑动螺母5沿 Y向运动，从使爪支承轨33上的爪夹持机构沿Y向运动。所述的爪夹持机构中，爪外盒30内安装有爪丝杠34，爪丝杠34与爪电机29连接， 爪活动螺母3安装在爪丝杠34上，爪活动螺母3上设有上爪4，下爪1与爪外盒30连接，上 爪4与下爪1通过爪连杆2连接。驱动电机带动爪丝杠34旋转，带动爪活动螺母3上下运 动，从而通过爪连杆2带动上爪4和下爪1实现开合。所述的上爪4和/或下爪1上设有压力传感器。从而采集夹持力的大小，告知地 面用于手动或自动控制，避免造成二次伤害。本发明的装置上还设有监控装置。监控装置由照明灯、摄像头、压力传感器元件组 成；控制部分由手动控制仪器及显示屏组成。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，方便操作 人员了解井底情况，根据井内的情况做出判断，通过手动控制仪器手动控制救援装置的动作。
如图5中，驱动电机的控制方式为，按下Sl后松开，低电平触发U2，在其3脚上发 出1. 5s的正脉宽Ul是一个频率不可调，但占空比可调的方波发生器，如果S2未合上则电 机正转如果S2合上则电机反转。即按下Sl松开则电机转子转动1. 5秒左右，正反转取决 于S2是否合上；若要加快电机转动的速度，则调大方波发生器的占空比，即将R6向上调大。 另外的电机调节方式相同。
权利要求
一种小径深井救援装置，其特征在于定位装置与旋转和X向调整装置连接，旋转和X向调整装置与姿态和Z向调整装置连接，姿态和Z向调整装置分别通过传动连杆(8)和连接销钉(27)与Y向调整装置连接，Y向调整装置两端安装有爪夹持机构；所述的定位装置中，中心杆(19)与多根支撑杆(16)铰接，中心杆(19)上还滑动安装有滑动杆(17)，滑动杆(17)分别与多根支撑杆(16)滑动连接，滑动杆(17)上连接有钢丝绳。
2.根据权利要求1所述的一种小径深井救援装置，其特征在于所述的旋转和X向调 整装置中，大齿轮(20)固定安装在上外盒(14)中，与之啮合的小齿轮(31)与上电机(15) 连接；上外盒(14)内还设有X向丝杠(21)，与X向丝杠(21)平行通过固定螺母(13)安装有 滑轨(23)，X向丝杠(21)和滑轨(23)上安装有X向滑动螺母(22)，X向滑动螺母(22)与姿 态和Z向调整装置连接。
3.根据权利要求1所述的一种小径深井救援装置，其特征在于所述的姿态和Z向调 整装置中，中外盒(25)内安装有第二 Z向丝杠(12)，第二 Z向丝杠(12)与驱动电机连接， 其上安装有第二 Z向滑动螺母(11)，第二 Z向丝杠(12)下端安装有推力球轴承(26)；支撑块(7)与中外盒(25)固定连接，第二 Z向滑动螺母(11)和支撑块(7)之间安装有 第一 Z向丝杠(9)，第一 Z向丝杠(9)上安装有第一 Z向滑动螺母(10)，第一 Z向滑动螺母 (10)与传动连杆(8)连接，支撑块(7)通过连接销钉(27)与Y向调整装置一侧连接，传动 连杆(8)与Y向调整装置另一侧连接。
4.根据权利要求1所述的一种小径深井救援装置，其特征在于所述的Y向调整装置 中，下外盒(28)内安装有锥齿轮组(6)，锥齿轮组(6)中的一锥齿轮与驱动电机连接，与之 啮合的另两锥齿轮分别与两Y向丝杠(32)连接，Y向丝杠(32)上安装有Y向滑动螺母(5)， Y向滑动螺母(5)上安装有爪支承轨(33)，爪支承轨(33)与爪夹持机构连接。
5.根据权利要求1所述的一种小径深井救援装置，其特征在于所述的爪夹持机构中， 爪外盒(30 )内安装有爪丝杠(34 )，爪丝杠(34 )与爪电机(29 )连接，爪活动螺母(3 )安装在 爪丝杠(34)上，爪活动螺母(3)上设有上爪(4)，下爪(1)与爪外盒(30)连接，上爪(4)与 下爪(1)通过爪连杆(2)连接。
6.根据权利要求5所述的一种小径深井救援装置，其特征在于所述的上爪(4)和/或 下爪(1)上设有压力传感器。
7.根据权利要求1所述的一种小径深井救援装置，其特征在于还设有监控装置。
全文摘要
一种小径深井救援装置，定位装置与旋转和X向调整装置连接，旋转和X向调整装置与姿态和Z向调整装置连接，姿态和Z向调整装置分别通过传动连杆和连接销钉与Y向调整装置连接，Y向调整装置两端安装有爪夹持机构；所述的定位装置中，中心杆与多根支撑杆铰接，中心杆上还滑动安装有滑动杆，滑动杆分别与多根支撑杆滑动连接，滑动杆上连接有钢丝绳。本发明提供的一种小径深井救援装置，在深井救援过程中具有夹持范围可调，救援范围广的优点；救援装置定位装置和爪子的伸缩性使得救援装置能够适用于多种型号井的救援，实时控制实施救援，效率高，成功率高。
文档编号A62B99/00GK101972526SQ20101054611
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者丁昌鹏, 余佳, 孙宜华, 张屹, 王盈, 谢虎 申请人:三峡大学