一种救援机器人

1.本发明涉及救援设备领域，具体涉及一种救援机器人。


背景技术：

2.从最近几十年的发展来看，救援机器人已经成为人们关注的焦点，各研究机构也都非常重视。由中科院沈阳自动化所机器人学国家重点实验室与中国地震应急搜救中心联合承担研制，并成功研制出“废墟可变形搜救机器人、机器人化生命探测仪、旋翼无人机”三款机器人。
3.救援机器人是一种救援受灾人员机器人，其使用方便快捷，救援效率良好，可以极大的节约救援人力与时间，在各种各样的的灾害中有非常重要的作用，是救援任务中必不可少的的设备之一。尽管现在救援机器人已经取得了一定水平的发展，市面上拥有不同形式的救援机器人，但在救援任务中能达到高效、安全地救援的机器人都不是很理想。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种具有保护作用、可调节支撑的救援机器人。
5.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种救援机器人，包括顶撑系统和动力系统，顶撑系统包括第一顶撑装置、第二顶撑装置、伸缩装置，动力系统包括液压泵；第一顶撑装置和第二顶撑装置均包括底座、支承部、液压缸，液压缸安装于底座上，液压泵与液压缸连接，液压缸包括缸筒和活塞杆，活塞杆的末端与支承部的底部转动连接；伸缩装置包括拆卸式的上伸缩梁，第一顶撑装置的支承部和第二顶撑装置的支承部通过上伸缩梁可拆式连接，从而液压缸驱动支承部和上伸缩梁升降。采用这种结构后，液压泵产生的液体压力驱动液压缸顶起活塞杆，进而将两个支承部与上伸缩梁顶起，上伸缩梁的下方与第一顶撑装置、第二顶撑装置之间的区域形成保护空间。
7.作为一种优选，伸缩装置还包括拆卸式的下伸缩梁，第一顶撑装置的底座和第二顶撑装置的底座通过下伸缩梁可拆式连接，从而第一顶撑装置、上伸缩梁、第二顶撑装置和下伸缩梁之间形成可调的保护空间。采用这种结构后，第一顶撑装置、上伸缩梁、第二顶撑装置和下伸缩梁环绕保护对象，并形成稳固的保护空间，且由于上伸缩梁和下伸缩梁均可拆卸也可伸缩，保护空间的长度可调，也方便安装和拆卸，使用灵活。
8.作为一种优选，上伸缩梁和下伸缩梁均包括第一横臂、第二横臂、固定螺栓；第一横臂的一端开设有第一滑槽，第二横臂的一端设有嵌条，嵌条可拆卸地插入第一滑槽中；第一横臂的侧面开有螺纹孔，螺纹孔从第一横臂的外侧通至第一滑槽内，嵌条上对应螺纹孔的一侧开有固定槽，固定螺栓穿过螺纹孔并卡入固定槽中抵住嵌条。采用这种结构后，拧松固定螺栓，然后在第一滑槽内滑动嵌条到所需位置，再拧紧固定螺栓，即可实现伸缩装置的长度调节。
9.作为一种优选，底座和支承部之间设有阻止支承部下滑的自锁机构。采用这种结构后，更加安全可靠。
10.作为一种优选，自锁机构包括棘条、弹簧、摆轴，棘条的顶端与支承部固定连接，棘条的一侧设有棘齿；摆轴与底座转动连接，摆轴上设有阻止棘条下滑的棘爪，弹簧连接于棘爪与底座之间，从而棘爪在弹簧的弹力作用下抵住棘齿。
11.作为一种优选，底座上开有第二滑槽，棘条与棘爪均设于第二滑槽内，棘条上与棘齿相对的一侧为光滑面，光滑面与第二滑槽的内壁滑动连接。采用这种结构后，棘条沿第二滑槽上下滑动。
12.作为一种优选，弹簧为v形弹簧，v形弹簧的一侧固定连接在第二滑槽的内壁上，v形弹簧的另一侧与棘爪固定连接。
13.作为一种优选，棘齿为不对称梯形齿，包括向下倾斜的上齿面和水平的下齿面。
14.作为一种优选，活塞杆与支承部通过止推轴承连接。
15.作为一种优选，第一顶撑装置的液压缸和第二顶撑装置的液压缸上均连接有油管，两根油管通过三通阀与液压泵连接。
16.液压缸与油管之间采用快速接头连接，油管在与液压缸和液压泵连接时可满足结构简单、拆卸方便、密封性好、强度足够以及通径一样的设计要求，在使用时可通过手拧接头快速实现接通和拆卸。
17.总的说来，本发明具有如下优点：
18.(1)结构设计简单、制造成本低廉。
19.(2)方便救援人员携带，操作简单。使用时，由于支承部与棘条连接在一起，支承部上升的同时带动棘条和棘爪运动形成自锁保护。上伸缩梁可用于支撑重物，第一顶撑装置和第二顶撑装置同时工作，并顶升重物。
20.(3)使用时可快速拆卸和调节。
21.(4)对废墟复杂环境适应性强。活塞杆顶端与支承部之间安装了推力关节轴承，当救援机器人顶撑的重物不平行于地面时，活塞杆可以通过推力关节轴承调整一定的角度来适应重物平面。
22.(5)使用灵活。由于伸缩装置可拆卸和调节，一种救援机器人可作为一个整体使用，也可拆开使用。在被压人员的上下存在一定间隙的情况下，可将上伸缩梁和下伸缩梁分别嵌入并安装于被压人员的上方和下方，形成环绕人体的保护区，再进行顶升重物，避免二次伤害；在条件不允许形成上述保护空间时，可将拆开的第一顶撑装置和第二顶撑装置分别置于被压人员的两侧顶升重物。
附图说明
23.图1为一种救援机器人的立体图。
24.图2为顶撑系统的内部结构示意图。
25.图3为自锁机构与支承部的立体图。
26.图4为第一横臂的立体图。
27.图5为第二横臂与固定螺栓的立体图。
28.其中，1为底座，2为支承部，3为止推轴承，4为棘条，5为棘爪，6为摆轴，7为v形弹
簧，8为液压缸，9为第二滑槽，10为嵌条，11为第一滑槽，12为固定槽，13为固定螺栓，14为螺纹孔，15为液压泵。
具体实施方式
29.下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
30.实施例一
31.一种救援机器人，包括顶撑系统和动力系统，顶撑系统包括第一顶撑装置、第二顶撑装置、伸缩装置，动力系统包括液压泵；第一顶撑装置和第二顶撑装置均包括底座、支承部、液压缸，液压缸安装于底座上，液压泵与液压缸连接，液压缸包括缸筒和活塞杆，活塞杆的末端与支承部的底部转动连接；伸缩装置包括拆卸式的上伸缩梁，第一顶撑装置的支承部和第二顶撑装置的支承部通过上伸缩梁可拆式连接，从而液压缸驱动支承部和上伸缩梁升降。采用这种结构后，液压泵产生的液体压力驱动液压缸顶起活塞杆，进而将上伸缩梁顶起，上伸缩梁的下方与第一顶撑装置、第二顶撑装置之间的区域形成保护空间。
32.伸缩装置还包括拆卸式的下伸缩梁，第一顶撑装置的底座和第二顶撑装置的底座通过下伸缩梁可拆式连接，从而第一顶撑装置、上伸缩梁、第二顶撑装置和下伸缩梁之间形成可调的保护空间。采用这种结构后，第一顶撑装置、上伸缩梁、第二顶撑装置和下伸缩梁环绕保护对象，并形成稳固的保护空间，且由于上伸缩梁和下伸缩梁均可拆卸也可伸缩，保护空间的长度可调，也方便安装和拆卸，使用灵活。
33.上伸缩梁和下伸缩梁均包括第一横臂、第二横臂、固定螺栓；第一横臂的一端开设有第一滑槽，第二横臂的一端设有嵌条，嵌条可拆卸地插入第一滑槽中；第一横臂的侧面开有螺纹孔，螺纹孔从第一横臂的外侧通至第一滑槽内，嵌条上对应螺纹孔的一侧开有固定槽，固定螺栓穿过螺纹孔并卡入固定槽中抵住嵌条。
34.底座和支承部之间设有阻止支承部下滑的自锁机构。
35.自锁机构包括棘条、弹簧、摆轴，棘条的顶端与支承部固定连接，棘条的一侧设有棘齿；摆轴与底座转动连接，摆轴上设有阻止棘条下滑的棘爪，弹簧连接于棘爪与底座之间，从而棘爪在弹簧的弹力作用下抵住棘齿。
36.底座上开有第二滑槽，棘条与棘爪均设于第二滑槽内，棘条上与棘齿相对的一侧为光滑面，光滑面与第二滑槽的内壁滑动连接。
37.弹簧为v形弹簧，v形弹簧的一侧固定连接在第二滑槽的内壁上，v形弹簧的另一侧与棘爪固定连接。
38.棘齿为不对称梯形齿，包括向下倾斜的上齿面和水平的下齿面。
39.活塞杆与支承部通过止推轴承连接。
40.第一顶撑装置的液压缸和第二顶撑装置的液压缸上均连接有油管，两根油管通过三通阀与液压泵连接。
41.伸缩梁在第一顶撑装置与第二顶撑装置之间的长度在30cm～50cm范围内调节，液压缸未将上伸缩梁顶起时，上伸缩梁的上表面初始高度为30cm。
42.活塞杆选用合金钢40cr为柱塞制作加工材料，缸筒采用45调质钢，活塞缸的各元件之间采用o形密封圈密封确保不会发生泄露，液压缸停止使用时，液压缸的油箱液面不超过设计油箱高度的80％，而当液压缸的油液全部返回泵体油箱时，无油液溢出到油箱外。
43.油管与液压缸之间采用市售的快速接头连接，快速接头的接头体采用圆锥管螺纹。这样，拆卸时松开扣压在接头体上的螺母即可，不必卸下接头体。
44.棘齿的上齿面的倾斜角为44
°
，棘爪的轴心位置角为30
°
。
45.棘条与棘爪的材料为40cr，上伸缩梁和下伸缩梁的材料为猛钢。
46.液压泵包括泵体部分、手柄部分、油箱、连接部分、注油和卸油装置，各部分通过相互作用将液压油传输给液压缸为顶撑重物救援产生动力，在不能使用大型救援设备、没有电力、人力不可为且不可大范围松动重物的环境中能够快速救援灾后被重物压到的伤员。
47.一种救援机器人用于救援被压人员时，当重物未完全压在人体上而与人体之间有间隙时，将第一顶撑装置与第二顶撑装置放置于人体的两侧，将上伸缩梁嵌入重物与人体之间的间隙中并调节它的长度，并将下伸缩梁以同样的方式嵌入人体的下方，对人体形成一个环形的保护区域后，再启动液压泵顶起重物，在重物与被压人员之间形成足够的空间后停止手压，将被压人员及时拉出并送以治疗，救援结束后可使用一些支撑物将重物撑起，以便对机器人泄压解锁并进行下一救援任务。而在重物与人体之间没有可嵌入上伸缩梁的空间时，可将第一横臂与第二横臂拆开后，第一顶撑装置和第二顶撑装置分开使用并分别放置于人体的两侧顶撑重物。
48.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。