本發明涉及機器人技術領域，更具體地說，涉及一種深井救援機器人。

背景技術：

目前，在農村尚有許多用于灌溉的機井，口徑多為20厘米至70厘米，由于其地處農田，既無人看管、又缺乏警示標識，時常發生人員不慎墜井事件，尤其是口徑在20厘米至50厘米，深度20米以上的機井，由于口徑小，成年救援人員無法進入井中施救，加之深度大、空氣稀薄，普通救援工具無法快速有效施救，給救援工作帶來很大困難。

由于機井的口徑不同，人員在墜井后一般為以下四種狀態之一：一是墜入無水的井底；二是墜入井水中；三是被卡在各段井壁的接縫處，無法活動；四是用四肢撐住井壁，暫時防止繼續墜落。目前的救援方法主要有四種：一是用安全繩將身材瘦小的救援人員倒送入井中施救；二是采用挖掘設備挖空周圍泥土，截去上段機井施救；三是用帶鉤子的繩索鉤住落井者的衣物或身體，然后將人救起；四是利用安裝在救援繩索一端的夾子類救援器械施救。但上述救援方法在適用場景、救援效率、安全性及可靠性等方面均存在一些不足：倒掛救人方式適用于口徑50厘米以上的機井救援，對小口徑機井無能為力；挖土救援方式的塌方危險性大、作業要求高，且耗時長、代價高；鉤子救援方式安全性、可靠性差，且效率低、不確定性高；而夾子類救援方式不適用于人員卡在井中的狹小空間。總之，人員墜井后的救援工具應充分考慮到被困者各種體位、狀態及與井壁間的相對位置，保證有效時間內的安全救援。

根據統計數據可知，近年來人不慎掉進機井的事故頻發，雖然在很多事故發生時，消防救援人員能趕到現場實施救援，但成功救援的例子不多，落進事故的死亡率一直維持在70％以上，讓人觸目驚心。因此，設計一種高效安全的井下救援救人機器為解決我國在井下救援領域的諸多問題，保障落井者的生命安全是十分必要的。

技術實現要素：

1、要解決的問題

針對現有技術存在的缺陷與不足，本發明提供了一種深井救援機器人，使用方便，安全系數高，適用于農村小口徑深井中人或物的打撈，為人們的生活提供了極大的便利。

2、技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

一種深井救援機器人，包括可折疊外接裝置及配合設置在可折疊外接裝置頂部與信號收發裝置無線通信連接的卷揚機，所述的可折疊外接裝置為空心柱體，井下救援裝置配合設置于可折疊外接裝置的空心柱體內，所述的井下救援裝置頂部配合設置繩索固定架，井下救援裝置上的繩索穿過繩索固定架與卷揚機連接，所述的井下救援裝置、卷揚機、信號收發裝置與電腦控制系統通過無線信號連接，所述的可折疊外接裝置為空心圓柱體，底部配合設置一組萬向輪，空心圓柱體下部配合設置活動伸縮支架，空心圓柱體上配合設置用于固定伸縮支架的卡扣、固定井下救援裝置的定位銷孔及方便移動裝置的提手，所述的井下救援裝置包括與繩索固定架連接的固定卡盤裝置、與固定卡盤裝置連接的底部托板、底部托板下配合設置的井下定位裝置及與井下定位裝置連接的夾持裝置。

作為本發明的進一步改進，所述的固定卡盤裝置安裝在井下救援裝置的頂部，由卡盤主體和頂出部構成，所述的卡盤主體上部設置與繩索相連的卡口，卡盤主體中部固定設置通過軸承與轉動圓盤相接的長條形滑道，卡盤主體底部通過三根固定柱與精確定位裝置固連，所述的長條形滑道為三條，三條長條形滑道圍成一個正三角形，每條長條形滑道分別與頂出部的滑軌相配合，所述的頂出部包括頂出面板、頂出面板表面配合設置橡膠墊片、頂出面板內壁配合設置滑軌。

作為本發明的進一步改進，所述的轉動圓盤通過位于卡盤主體中心的軸承與卡盤主體相結合，轉動圓盤外邊緣的配合設置與長條形滑道相連的軸承，轉動圓盤底部中心還與同步帶輪裝置連接。

作為本發明的進一步改進，所述的井下定位裝置由底部托板、和配合設置在底部托板上的旋轉定位裝置、通信系統裝置及徑向伸縮定位裝置組成，所述的底部托板在其中心處對稱分布有兩個軸承，軸承與帶動其轉動的電機相連；所述的旋轉定位裝置包括滑動槽、通過同步帶與滑動槽連接的電機，所述的徑向伸縮定位裝置包括配合設置在底部托板上的固定塊、配合設置在滑動槽內的滑動塊，滑動塊一端與牙條螺紋連接，牙條另一端與固定在底部托板上的電機連接，滑動塊另一端通過緊固件與夾持裝置連接。

作為本發明的進一步改進，所述的夾持裝置包括伸縮機械夾臂和三節電動伸縮臂，所述的伸縮機械夾臂下部配合設置夾臂手指；所述的三節電動伸縮臂下部配合設置托舉臂。

作為本發明的進一步改進，所述伸縮機械夾臂包括夾臂外套、所述的夾臂外套內配合設置夾臂滑臂，夾臂滑臂底部通過夾臂滑動塊與夾臂手指活動連接。

作為本發明的進一步改進，所述的三節電動伸縮臂包括從外到內套接連接的伸縮臂外套、伸縮臂第一級滑臂、伸縮臂第二級滑臂、所述的伸縮臂第二級滑臂底部活動設置托舉臂，伸縮臂第二級滑臂中部配合設置彈性托舉條。

作為本發明的進一步改進，所述的通信系統裝置包括固定設置在上的揚聲器、攝像頭及照明燈，所述的攝像頭通過金屬軟管與固定設置在底部托板上的電機固定連接。

3、有益效果

相比于現有技術，本發明的有益效果為：

（1）本發明的一種深井救援機器人，可折疊外接裝置的設計，解決了井下救援裝置的儲存及移動問題，并實現了救援時機器的快速架設，節省了救援時間。

（2）本發明的一種深井救援機器人，通過固定卡盤的設置，解決了救援裝置在井下工作時位置不穩定的問題。

（3）本發明的一種深井救援機器人，定位裝置實現了井下救援手臂的位置的精確調整，增加了救援裝置的使用范圍，提高了救援的效率及成功率。

（4）本發明的一種深井救援機器人，可伸縮機械夾臂和三節電動伸縮臂的設計，利用了落井者落井時的救援空間，實現了對落井者左右肩部的夾持以及對其前后和底部的托舉，增加了救援的靈活性，提高了救援的成功率。

（5）本發明的一種深井救援機器人，在救援過程中，照明燈，無線攝像頭和無線通訊設備的綜合使用使得救援人員能很直觀地了解井下的環境，并能及時了解井下落井人員的狀況，實現了信息化的救援。

（6）本發明的一種深井救援機器人，整個過程通過無線信號收發裝置及控制系統，實現了救援過程中救援裝置的無線操作，增強了救援裝置井下活動時的靈活性。

附圖說明

圖1為本發明中可移動外接裝置結構示意圖；

圖2為本發明的結構示意圖。

圖中：1、卷揚機；2、卡扣；3、提手；4、萬向輪；5、繩索固定架；6、長條形滑道；7、頂出部；8、轉動圓盤；9、滑動槽；10、滑動塊；11、底部托板；12、夾臂外套；13、夾臂滑臂；14、夾臂滑動塊；15、夾臂手指；16、彈性托舉條；17、托舉臂；18、伸縮臂第二級滑臂；19、伸縮臂第一級滑臂；20、伸縮臂外套；21、揚聲器；22、攝像頭；23、電機；24、照明燈。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明進一步進行描述：

實施例1

如圖1和圖2所示，本實施例的一種深井救援機器人，包括可折疊外接裝置及配合設置在可折疊外接裝置頂部與信號收發裝置無線通信連接的卷揚機1，上述可折疊外接裝置為空心柱體，井下救援裝置配合設置于可折疊外接裝置的空心柱體內，上述井下救援裝置頂部配合設置繩索固定架5，井下救援裝置上的繩索穿過繩索固定架5與卷揚機1連接，上述的井下救援裝置、卷揚機1、信號收發裝置與電腦控制系統通過無線信號連接，上述的可折疊外接裝置為空心圓柱體，底部配合設置一組萬向輪4，空心圓柱體下部配合設置活動伸縮支架，空心圓柱體上配合設置用于固定伸縮支架的卡扣2、固定井下救援裝置的定位銷孔及方便移動裝置的提手3，上述的井下救援裝置包括與繩索固定架5連接的固定卡盤裝置、與固定卡盤裝置連接的底部托板11、底部托板11下配合設置的井下定位裝置及與井下定位裝置連接的夾持裝置。上述的固定卡盤裝置安裝在井下救援裝置的頂部，由卡盤主體和頂出部7構成，上述的卡盤主體上部設置與繩索相連的卡口，卡盤主體中部固定設置通過軸承與轉動圓盤8相接的長條形滑道6，卡盤主體底部通過三根固定柱與精確定位裝置固連，上述的長條形滑道6為三條，三條長條形滑道6圍成一個正三角形，每條長條形滑道6分別與頂出部7的滑軌相配合，上述的頂出部7包括頂出面板、頂出面板表面配合設置橡膠墊片、頂出面板內壁配合設置滑軌。

上述轉動圓盤8通過位于卡盤主體中心的軸承與卡盤主體相結合，轉動圓盤8外邊緣的配合設置與長條形滑道6相連的軸承，轉動圓盤8底部中心還與同步帶輪裝置連接。上述的井下定位裝置由底部托板11、和配合設置在底部托板11上的旋轉定位裝置、通信系統裝置及徑向伸縮定位裝置組成，上述的底部托板11在其中心處對稱分布有兩個軸承，軸承與帶動其轉動的電機相連；上述的旋轉定位裝置包括滑動槽9、通過同步帶與滑動槽9連接的電機，上述的徑向伸縮定位裝置包括配合設置在底部托板11上的固定塊、配合設置在滑動槽9內的滑動塊10，滑動塊10一端與牙條螺紋連接，牙條另一端與固定在底部托板11上的電機連接，滑動塊10另一端通過緊固件與夾持裝置連接。上述的夾持裝置包括伸縮機械夾臂和三節電動伸縮臂，上述的伸縮機械夾臂下部配合設置夾臂手指15；上述的三節電動伸縮臂下部配合設置托舉臂17。上述伸縮機械夾臂包括夾臂外套12、上述的夾臂外套12內配合設置夾臂滑臂13，夾臂滑臂13底部通過夾臂滑動塊14與夾臂手指15活動連接。上述的三節電動伸縮臂包括從外到內套接連接的伸縮臂外套20、伸縮臂第一級滑臂19、伸縮臂第二級滑臂18、上述的伸縮臂第二級滑臂18底部活動設置托舉臂17，伸縮臂第二級滑臂18中部配合設置彈性托舉條16。上述的通信系統裝置包括固定設置在上的揚聲器21、攝像頭22及照明燈24，上述的攝像頭22通過金屬軟管與固定設置在底部托板11上的電機23固定連接。

本發明的使用過程為：在救援工作開展時，可移動外接裝置在井上方架設展開，計算機控制系統及無線信號收發裝置開始工作，繩索連結于頂部繩索固定架5，此時卷揚機1開始工作，井下救援裝置的主體開始下降進入井內，照明燈24打開，照亮井內環境，攝像頭22開始工作采集井下圖像，攝像頭旋轉電機23轉動帶動攝像頭22轉動，達到了多方位的圖像信息采集的目的。井下救援裝置主體繼續下降，在落井者上方0.5至1米處停止下降。

當救援裝置到達指定位置之后，井上人員通過計算機控制系統控制電機帶動轉動圓盤8轉動，轉動圓盤8的轉動通過連桿傳遞到固定卡盤的頂出部7，固定卡盤的頂出部7沿固定卡盤的長條形滑道6向轉動圓盤8外運動直到頂出部7頂住井壁固定在了井壁上。根據井下的具體情況，井上操作人員控制電機的工作使滑動槽9轉動，滑動槽9的轉動直接帶動與之相連的夾臂外套12轉動從而到達機械手臂位置的轉動調節。滑動塊10在內置于滑動槽9的電機的帶動下，可沿滑動槽9直線運動，滑動塊10與夾臂外套12相連，達到了徑向調整機械手臂位置的功能。夾臂滑動塊14在內置于夾臂外套12的電機的帶動下，可沿夾臂外套12 運動，達到在豎直方向調節手臂位置的功能。夾臂滑動塊14在內置于夾臂滑臂13的電機的帶動下可實現上下運動，夾臂滑動塊14與夾臂手指15鉸接，夾臂滑動塊 14 的上下運動控制著“S”夾臂手指15的張合，通過調節對落井者的肩部進行夾持。三節電動伸縮臂的轉動調節與徑向位置調節與機械夾臂的相應調節，原理一致，內置于伸縮臂外套20的電機工作帶動伸縮臂第一級滑臂19滑動，伸縮臂第一級滑臂19與伸縮臂第二級滑臂18及托舉臂17通過滑輪和彈簧相連接。在伸縮臂第一級滑臂19滑動的同時伸縮臂第二級滑臂18沿伸縮臂外套20內部滑動，內收于伸縮臂第二級滑臂18的托舉臂17緩慢展開。當伸縮臂第二級滑臂18到達極限位置時托舉臂17完全展開并自鎖。此時彈性托舉條16在落井者前后兩側托舉他，托舉臂17在底部托舉落井者。當確認有效地夾持與托舉之后，卷揚機1開始緩慢抬升救援裝置主體，將落井者抬升出井口之后，救援工作結束。本發明操作時，由計算機控制系統發出信號，攝像頭22圖像采集為井上人員的操作提供依據，井上人員通過揚聲器21與落井者的溝通始終持續。

本實施例的一種深井救援機器人，使用方便，安全系數高，適用于農村小口徑深井中人或物的打撈，為人們的生活提供了極大的便利。

以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。