一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置及使用方法

本发明属于矿洞坍塌救援，尤其是涉及一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置及使用方法。

背景技术：

1、矿场资源依旧是全球国家都在争夺的物质资源。人们对矿物的依赖依旧很大，世界各国普遍对矿业有着高度的重视。我国相较于世界有着较为丰富的矿场，矿产装备较为齐全。就目前而言，我国采矿大多数依旧是采用综合机械化采矿法。但是，我国现有的矿洞救援技术和装置略为匮乏，没有完善的救援系统。矿场的勘探和开采面临的最大的问题就是因为意外或者工作疏忽而引起的矿洞坍塌，一旦坍塌，整个矿洞会下陷。造成无法挽回的损失。矿洞内部的环境本身对于工作人员来说是困难的。如果，此期间有矿井工人在进行作业时发生了矿洞危险，工作人员首先面临的就是食物和淡水的缺乏。其次，就是洞内的环境让被困人员感到难以适应，况且，也会有工作人员遭受碎石的撞击而负伤，无法进行自救和实施帮助。

2、因此如何采用合适的方式进行救援就成为了一个关键问题。目前市面上可以进行救援的矿洞机械设备极少，且大都在研发阶段。仅有的救援设备也都是类似于垂直管道的大型设备，组装起来较为费时费力，且灵活性欠佳。一旦发生的是矿场的大面积坍塌，则需要挖掘机等救援设备对表面的废墟进行挖掘。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置及使用方法，此装置有着很高的灵活性，体积小巧，进行救援工作的耗时少，可以很大的提高现有的救援效率；该装置通过现有的技术确定被困人员大概位置，还可以利用原有的井巷快速到达待救援人员身边，机械装置整体小巧，占地 体积小，灵活多变，有着较快的挖掘速度，大大提高了矿难救援工作的效率。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，包括用于对整个装置进行搭载支撑的主体，所述主体上安装有用于对整个装置进行移动行走的推进机构，所述主体的顶部固定安装有用于救援夹持的夹持结构，所述夹持结构的顶部末端搭载有用于实时摄取装置周围情况的摄像头，所述摄像头通过无线通信方式将摄取的图像传输给外部接受装置相连。

3、所述主体包括包括外部框架、电动机、传动轴和第一电机，所述传动轴通过轴承转动安装在外部框架的后方，传动轴中间安装有圆锥齿轮，传动轴与电动机的输出轴之间通过一组圆锥齿轮配合传动，电动机固定安装在外部框架的外顶部；两个所述第一电机安装在外部框架前方的内侧壁上，两个第一电机的输出轴上都固定安装有一个主传动齿轮。

4、所述推进机构包括两组履带结构和传动结构；所述履带结构分为前部结构和后部结构，所述前部结构包括三角连接架、前部履带和前部履带盘，所述三角连接架的角处安装有前部履带盘，所述前部履带绕在三个前部履带盘上，所述后部结构包括后部履带、后部履带盘和履带盘连接架，所述履带盘连接架两端各有一个后部履带盘，所述后部履带绕在两个后部履带盘上。

5、所述传动结构包括电动机、传动轴、第一电机、主传动齿轮、连接轴、从传动齿轮、主皮带轮、防护网和皮带；所述传动轴的两端分别与两组后部履带盘固定连接，所述连接轴通过轴承固定安装在主体和防护网上，所述从传动齿轮固定安装在连接轴上，与主传动齿轮啮合传动，所述主皮带轮安装在两个三角连接架之间，主皮带轮与连接轴的一端固定连接，主皮带轮与一个前部履带盘之间通过皮带传动。

6、所述夹持结构包括转盘、机械臂架、机械臂、机械爪、机械爪固定架以及机械爪供电器；所述转盘安装在主体的前方上侧，所述转盘上固定有机械臂架，所述机械臂架内固定有机械臂，所述机械臂包括下机械臂和上机械臂，所述下机械臂下端与机械臂架铰接且铰接处有第一角度电机，并且通过第一角度电机驱动；所述下机械臂和上机械臂铰接且铰接处有第二角度电机，并且通过第二角度电机驱动，所述上机械臂端部通过机械爪固定架固定且上机械臂前端有机械爪供电器，所述机械爪供电器端部铰接有机械爪。

7、所述机械爪包括固定压盘、固定支架、齿轮一、齿轮二、支架板、连杆一、垫片、螺母、齿轮三、齿轮四、连杆二、开闭电机、翻转电机、齿轮五、 同步带和同步轮，所述固定支架通过一对固定压盘与机械爪供电器相连，所述机械爪供电器的转轴安装有齿轮一，所述齿轮一与齿轮二相互啮合，所述翻转电机的转轴安装有齿轮二，由翻转电机驱动实现手抓的翻转。

8、所述开闭电机和翻转电机在支架板内，所述开闭电机穿过一侧支架板接齿轮三，所述连杆一和连杆二成对设置且分别设置在机械爪的爪部的两侧，所述连杆一和连杆二一端固定在机械爪的爪部的外侧且另一端固定在支架板外侧且通过垫片和螺母固定以及对应连杆连接转轴固定，所述支架板内连杆连接转轴以及机械爪的爪部内连杆连接转轴上均套有同步轮，一侧两个同步轮上套装有同步带，所述支架板外侧的两个连杆二的端部分别有齿轮四和齿轮五，所述齿轮四与齿轮三和齿轮五相啮合，由开闭电机驱动实现机械爪的爪部开闭。

9、一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置的使用方法，包括以下步骤：

10、s1：打开装置电源，将辅助机械装置放入到需探索的矿道内部；

11、s2：摄像头实时摄取辅助机械装置周围路况信息，并同时将图像信息传输给装置控制系统和外界接收装置，装置控制系统对摄像头传输来的图像信息进行视觉分析判断，感知辅助机械装置前方及四周的障碍物情况，并将情况反馈至控制系统，控制系统控制推进机构进行避障操作；

12、s3：外界接收装置接收到摄像头实时传送的图像信息，工作人员通过图像信息分析矿洞内墙壁的坚固程度并判断是否能够安全进入；

13、s4：对于已经坍塌的矿道，辅助机械装置向外界发出信号，外界工作人员通过摄像头实时摄取的图像控制夹持结构清理道路；

14、s5：在成功找到后被困人员后，辅助机械装置通过反复进入矿洞为被困人员运输水和食物救援物资，为外界救援人员的营救行动争取时间。

15、本发明有如下有益效果：

16、1、本发明采用了履带式的推进结构，可以适用于多种地形，能够有效的避免因地形复杂导致装置无法前进的情况。

17、2、本发明装置体积小巧，进行救援工作的耗时少，可以很大的提高现有的救援效率。

18、3、本发明装置通过现有的技术确定被困人员大概位置，还可以利用原有的井巷快速到达待救援人员身边，并为他们带去水和食物等救援物资，为救援人员的营救争取时间。

技术特征：

1.一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，其特征在于，包括用于对整个装置进行搭载支撑的主体（100），所述主体（100）上安装有用于对整个装置进行移动行走的推进机构（200），所述主体（100）的顶部固定安装有用于救援夹持的夹持结构（300），所述夹持结构（300）的顶部末端搭载有用于实时摄取装置周围情况的摄像头（400），所述摄像头（400）通过无线通信方式将摄取的图像传输给外部接受装置相连。

2.根据权利要求1所述一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，其特征在于：所述主体（100）包括包括外部框架（101）、电动机（102）、传动轴（103）和第一电机（104），所述传动轴（103）通过轴承转动安装在外部框架（101）的后方，传动轴（103）中间安装有圆锥齿轮，传动轴（103）与电动机（102）的输出轴之间通过一组圆锥齿轮配合传动，电动机（102）固定安装在外部框架（101）的外顶部；两个所述第一电机（104）安装在外部框架（101）前方的内侧壁上，两个第一电机（104）的输出轴上都固定安装有一个主传动齿轮（105）。

3.根据权利要求1所述一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，其特征在于：所述推进机构（200）包括两组履带结构（201）和传动结构（215）；所述履带结构（201）分为前部结构和后部结构，所述前部结构包括三角连接架（202）、前部履带（203）和前部履带盘（204），所述三角连接架（202）的角处安装有前部履带盘（204），所述前部履带（203）绕在三个前部履带盘（204）上，所述后部结构包括后部履带（207）、后部履带盘（208）和履带盘连接架（209），所述履带盘连接架（209）两端各有一个后部履带盘（208），所述后部履带（207）绕在两个后部履带盘（208）上。

4.根据权利要求3所述一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，其特征在于：所述传动结构（215）包括电动机（102）、传动轴（103）、第一电机（104）、主传动齿轮（105）、连接轴（210）、从传动齿轮（211）、主皮带轮（212）、防护网（213）和皮带（214）；所述传动轴（103）的两端分别与两组后部履带盘固定连接，所述连接轴（210）通过轴承固定安装在主体（100）和防护网（213）上，所述从传动齿轮（211）固定安装在连接轴（210）上，与主传动齿轮（105）啮合传动，所述主皮带轮（212）安装在两个三角连接架（202）之间，主皮带轮（212）与连接轴（210）的一端固定连接，主皮带轮（212）与一个前部履带盘（204）之间通过皮带（214）传动。

5.根据权利要求1所述一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，其特征在于：所述夹持结构（300）包括转盘（301）、机械臂架（302）、机械臂（303）、机械爪（304）、机械爪固定架（309）以及机械爪供电器（310）；所述转盘（301）安装在主体（100）的前方上侧，所述转盘（301）上固定有机械臂架（302），所述机械臂架（302）内固定有机械臂（303），所述机械臂（303）包括下机械臂（305）和上机械臂（306），所述下机械臂（305）下端与机械臂架（302）铰接且铰接处有第一角度电机（307），并且通过第一角度电机（307）驱动；所述下机械臂（305）和上机械臂（306）铰接且铰接处有第二角度电机（308），并且通过第二角度电机（308）驱动，所述上机械臂（306）端部通过机械爪固定架（309）固定且上机械臂（306）前端有机械爪供电器（310），所述机械爪供电器（310）端部铰接有机械爪（304）。

6.根据权利要求5所述一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，其特征在于：所述机械爪（304）包括固定压盘（311）、固定支架（312）、齿轮一（313）、齿轮二（314）、支架板（315）、连杆一（316）、垫片（317）、螺母（318）、齿轮三（319）、齿轮四（320）、连杆二（321）、开闭电机（322）、翻转电机（323）、齿轮五（324）、 同步带（325）和同步轮（326），所述固定支架（312）通过一对固定压盘（311）与机械爪供电器（310）相连，所述机械爪供电器（310）的转轴安装有齿轮一（313），所述齿轮一（313）与齿轮二（314）相互啮合，所述翻转电机（323）的转轴安装有齿轮二（314），由翻转电机（323）驱动实现手抓的翻转。

7.根据权利要求6所述一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置，其特征在于：所述开闭电机（322）和翻转电机（323）在支架板（315）内，所述开闭电机（322）穿过一侧支架板（315）接齿轮三（319），所述连杆一（316）和连杆二（321）成对设置且分别设置在机械爪（304）的爪部的两侧，所述连杆一（316）和连杆二（321）一端固定在机械爪（304）的爪部的外侧且另一端固定在支架板（315）外侧且通过垫片（317）和螺母（318）固定以及对应连杆连接转轴固定，所述支架板（315）内连杆连接转轴以及机械爪（304）的爪部内连杆连接转轴上均套有同步轮（326），一侧两个同步轮（326）上套装有同步带（325），所述支架板（315）外侧的两个连杆二（321）的端部分别有齿轮四（320）和齿轮五（324），所述齿轮四（320）与齿轮三（319）和齿轮五（324）相啮合，由开闭电机（322）驱动实现机械爪（304）的爪部开闭。

8.权利要求1-7任意一项所述一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种适用于矿洞坍塌救援的辅助机械装置及使用方法，包括用于对整个装置进行搭载支撑的主体，所述主体上安装有用于对整个装置进行移动行走的推进机构，所述主体的顶部固定安装有用于救援夹持的夹持结构，所述夹持结构的顶部末端搭载有用于实时摄取装置周围情况的摄像头，所述摄像头通过无线通信方式将摄取的图像传输给外部接受装置相连。此装置有着很高的灵活性，体积小巧，进行救援工作的耗时少，可以很大的提高现有的救援效率；该装置通过现有的技术确定被困人员大概位置，还可以利用原有的井巷快速到达待救援人员身边，有着较快的挖掘速度，大大提高了矿难救援工作的效率。

技术研发人员：谭金铃,陈前锋,陈佳,熊竞尧,刘雨轩,骆逍
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16