一种狭窄空间柔性包裹救援装置的制作方法

本发明涉及一种深井救援装置，具体涉及一种狭窄空间柔性包裹救援装置。

背景技术：

目前对于深井救援来说，由于其操作空间狭小，大型救援设备无法从井口进入，因而目前的救援办法是采用大型钻机和挖掘机械开挖井边土地的救援办法，但是这种办法的成本极高，并且一旦被困者位于地下深处，则无法定位被困者的位置，极易导致挖掘错位，甚至伤害被困者。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术不足，提供一种狭窄空间柔性包裹救援装置，该机器人结构简单和灵活性好，便于在狭小空间的深井下救援操作。

本发明的技术方案是：

一种狭窄空间柔性包裹救援装置包括支撑底盘、进气连接盘、传动机构、支撑筒、充气端盖、动力源、双层柔性充气袋和多根软绳；

支撑底盘、进气连接盘和充气端盖的中部均加工有通孔，支撑底盘的外缘上部设置有与支撑底盘密封连接的进气连接盘，支撑筒连接在支撑底盘的下端面上，且支撑筒端面覆盖支撑底盘的通孔且二者同轴设置，充气端盖盖合在支撑底盘、进气连接盘和传动机构上，双层柔性充气袋的内层被夹紧在支撑底盘和进气连接盘接触连接处，双层柔性充气袋的外层被夹紧在充气端盖与进气连接盘的接触连接处；传动机构布置在支撑底盘通孔处，并由安装在充气端盖上的动力源驱动，充气端盖、支撑底盘、进气连接盘三者之间具有与双层柔性充气袋内腔贯通的气道，多根软绳的一端固定在外齿圈光壁上，多根软绳经支撑底盘及进气连接盘上贯通的过绳孔伸入双层柔性充气袋，多根软绳的另一端固定在双层柔性充气袋内底部。

进一步地，传动机构包含外齿圈和齿轮，支撑底盘的中部通孔外缘上加工有向外凸的套筒，外齿圈内孔转动安装在所述套筒上，充气端盖盖合在支撑底盘、进气连接盘和外齿圈上，充气端盖上转动安装有齿轮，齿轮与外齿圈啮合，齿轮由安装在充气端盖上的动力源驱动。

本发明相比现有技术的有益效果是

1、深井救援机器人的结构简单，体积较小，便于井下狭小空间的救援工作。

2、由于其基于气压驱动，故只需要一根气管就能提供动力，只要气管足够长，就能实现远离地表的深井作业。

3、塑料支撑环作为被困者头部保护支撑，使其不被充气袋膨胀挤压，从而保证被困者的安全性。并且可以作为充气袋向外膨胀的限制，从而易于实现充气袋更好的向下通过臀部。

4、此机器人下部救援充气袋采用环形的双层结构，往里折叠后使其内外总共分为四层，基于气压为动力，折叠后的充气袋均匀膨胀到达臀部时，最外两层袋层首先因为与身体之间静摩擦力过大，静止运动，继续充气，使最里两层折叠的袋层慢慢冲出逐渐转变为外层充气(此时最内部两层折叠的袋层与相邻接触层此时相当于纯滚动)，外层袋层与身体之间之间继续因静摩擦力保持不动，如此慢慢循环下去，解决了被困者因井下空间狭小其他机构臀部难以通过的难题。

附图说明

图1为本发明基于气压驱动的深井救援机器人的整体结构示意图；

图2为支撑底盘、进气连接盘和充气端盖连接关系示意图；

图3为进气连接盘上安装有齿轮的示意图；

图4为支撑筒与支撑底盘连接关系示意图；

图5为基于气压驱动的深井救援机器人主剖视示意图；

图6为图5的k处局部放大图；

图7为模拟深井下被充气袋包裹救援状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

参见图1和图2所示，

参见图1-图6所示，一种狭窄空间柔性包裹救援装置，它包括支撑底盘1、进气连接盘2、传动机构11、支撑筒5、充气端盖6、动力源8、双层柔性充气袋9和多根软绳10；

支撑底盘1、进气连接盘2和充气端盖6的中部均加工有通孔，支撑底盘1的外缘上部设置有与支撑底盘1密封连接的进气连接盘2，支撑筒5连接在支撑底盘1的下端面上，且支撑筒5端面覆盖支撑底盘1的通孔且二者同轴设置，充气端盖6盖合在支撑底盘1、进气连接盘2和传动机构11上，双层柔性充气袋9的内层被夹紧在支撑底盘1和进气连接盘2接触连接处，双层柔性充气袋9的外层被夹紧在充气端盖6与进气连接盘2的接触连接处；

传动机构11布置在支撑底盘1通孔处，并由安装在充气端盖6上的动力源8驱动，充气端盖6、支撑底盘1、进气连接盘2三者之间具有与双层柔性充气袋9内腔贯通的气道，多根软绳10的一端固定在外齿圈3光壁上，多根软绳10经支撑底盘1及进气连接盘2上贯通的过绳孔伸入双层柔性充气袋9，多根软绳10的另一端固定在双层柔性充气袋9内底部。

上述实施方式的进一步改进，传动机构11包含外齿圈3和齿轮4，支撑底盘1的中部通孔外缘上加工有向外凸的套筒，外齿圈3内孔转动安装在所述套筒上，充气端盖6盖合在支撑底盘1、进气连接盘2和外齿圈3上，充气端盖6上转动安装有齿轮4，齿轮4与外齿圈3啮合，齿轮4由安装在充气端盖6上的动力源8驱动。

进气连接盘2与支撑底盘1通过螺栓固定连接，外齿圈3内孔与支撑底盘1间隙配合连接，外齿圈3与支撑底盘1发生相对转动。

齿轮4与外齿圈3形成啮合，齿轮4的齿轮轴穿过支撑底盘1上的轴孔内，通过轴承固定。由于外齿圈3可以作独立的转动，这样外齿圈3就可以随齿轮4的转动而做转动运动。充气端盖6、支撑筒5和支撑底盘1通过螺钉固定，充气端盖6、进气连接盘2和支撑底盘1通过螺栓连接固定，从而保证了上部进气空间的密封。

较佳地，双层柔性充气袋9为塑料袋。通常，塑料袋为聚丙烯塑料袋。采用塑料袋，质轻易得，方便使用。

较佳地，在救援过程中，为了保护人体头部，支撑筒5为高强度聚乙烯塑料筒。高强度材质保证不易破损，起到很好的支撑作用。

参见图1和图5所示，所述动力源8为电机，电机的输出端连接有输出轴，输出轴转动安装在支撑底盘1上，齿轮4固装在输出轴上。或者，动力源8为摇臂，摇臂一端转动安装在支撑底盘1上，齿轮4固装在摇臂上。摇臂为井下真实救援时的替代方案，用于模拟验证此方案的可行性，被电机替换后，齿轮提供旋转动力，下部通过电机的输出轴与齿轮内孔配合，带动齿轮4旋转。

本申请在此处以摇臂加以说明，参见图1所示，其它各个部分均以插销7和摇臂8作相关介绍。摇臂8通过插销7与齿轮4的齿轮轴连接，双层柔性充气袋9的内层由支撑底盘1和进气连接盘2接触部分夹紧，外层由充气端盖6和进气连接盘2夹紧，采用4根软绳10竖自均布在双层柔性充气袋9内部，下端固结在双层柔性充气袋9底部，上端通过支撑底盘1周向均布过绳孔与外齿圈3光壁上小孔固结，可通过内部折叠(是软绳10的下端向上拉伸，使双层柔性充气袋底部在内腔内向上延伸，如此折叠后变为四层袋)，缩短至支撑筒5长度以内。如图6和图7为软绳10具体进入内部并最终固定在外齿圈3下部光壁的细节展示。

支撑底盘1、进气连接盘2及充气端盖3三者之间具有环形容腔，进气连接盘2上加工与环形容腔及双层柔性充气袋9相贯通的过气通道，过气通道与环形容腔共同形成气道。双层柔性充气袋9被折叠充气后，气体经充气端盖6上的充气口进入气道和双层柔性充气袋9内，实现双层柔性充气袋9的展开救援。较佳地，过气通道为环形过气通道。

工作过程

参见图在地面上，首先将双层柔性充气袋9往里折叠，此时4根软绳10处于松弛状态，顺时针转动摇臂8或启动电机，使齿轮4转动，同时带动外齿圈3转动，使固定在外圈传动齿轮3上的4根伸缩软绳10同时收缩并处于收紧状态，然后一边双层塑料袋9往里折叠，一边顺时针转动齿轮摇臂8，并使4根伸缩软绳10收紧速度跟双层塑料袋9往里折叠速度几乎一致，直到双层塑料袋9往里折叠到支撑筒5上端。此时并保证双层塑料袋9的折叠堆积总高度小于支撑筒5的竖直高度。支撑筒5起到辅助导向携带折叠的双层柔性充气袋9到达肩膀部位的目的，此时人体头部进入支撑筒5内，并对小孩等人体头部有一定的支撑保护作用。需要救援时，把这个机器人沿着井壁缓慢放入，直到支撑筒5下部到达被困者的肩膀处，用相关装置使上部充气端盖固定。

开启气泵阀门经充气端盖6给气道气孔打气，充气袋9开始慢慢膨胀，4根软绳10处于拉紧状态，控制气泵阀，使恒压稳定进气，然后缓慢逆时针转动摇臂8或保持电机转速缓慢，释放缠绕在外齿圈3下部的软绳10，并且保持释放软绳10速度与充气袋9膨胀速度几乎一致，达到控制充气袋9各别部位下降速度极其不均匀的目的，从而保证充气袋9下部均匀膨胀到同一高度。不断充气，充气袋9接近均匀向下膨胀冲出，此时折叠后变为四层的充气袋9作如下运动，充气袋9内层冲出到达臀部时，最外两层气囊首先因为与身体之间静摩擦力过大，静止运动，继续充气，使最里两层折叠的气囊慢慢冲出逐渐转变为外层气囊(最内部两层折叠的气囊向外冲出与相邻接触层此时相当于纯滚动)，外层气囊与身体之间之间继续因静摩擦力保持不动，如此慢慢循环下去，最后内部折叠的两层气囊冲出臀部以下，冲出部分转化为外层气囊，最后到达被困者的膝盖处。到达膝盖后，逐渐增大充气气压，气囊的内壁与被困者的身体的贴合面积逐渐增大，最终双层充气袋9与被困者身体之间的也摩擦力逐渐增大。如图7所示，中间物体模拟被困者，双层充气袋9内层包裹住被困者。

当双层充气袋9膨胀突破臀部时，压强增大，当达到一定值时，充气袋与被困者的摩擦力大于被困者的重力与充气袋与井壁的摩擦力之和。这时，可以通过上部相关装置将被困者拉出深井。

本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。