专利名称：废墟生命体探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于废墟搜救和灾难救援领域，具体地说是一种在地震或火灾引起的 房屋废墟内部利用气浮原理进行视频探测的废墟生命体探测器。
背景技术：
地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全 和社会稳定、社会功能带来严重的危害。我国是世界上地震活动水平最高、地震灾害最重的 国家。根据上世纪以来有仪器记录资料的统计，我国占全球大陆地震的33%。我国平均每 年发生30次5级以上地震，6次6级以上强震，1次7级以上大震。强烈地震一旦发生在人 口稠密的城市，造成的后果将是灾难性的。地震发生后势必有大量被埋在废墟中的幸存者 等待救援，更早的发现幸存者，及时实施救援就可能拯救更多的生命。用于在废墟中搜索幸 存者的仪器一般统称为生命探测仪。视频探测仪也称“蛇眼”，是利用深入地下的摄像头反 馈的视频图象搜索目标，同时可以对被困人员的具体情况进行近距离观察，是了解被困人 员生命状况，确定施救方案的必要手段。然而虽然废墟中的空隙形成的隧道很多，但结构都 很复杂，目前实际应用的视频探测仪的视频传输线无论是软线式的还是伸缩杆式的都无法 主动适应废墟内曲折的隧道，因而无法深入废墟内部。如果视频探测仪的末端具有主动移 动能力并且方向可控，探测仪的探测范围将被大大延伸，也将能够深入到废墟内部。对于更 早的发现幸存者，实施救援具有重要意义。
实用新型内容为了解决目前视频探测仪无法主动适应废墟内曲折隧道、无法深入废墟内部的问 题，本实用新型的目的在于提供一种移动能力强、探测范围广、悬浮式的废墟生命体探测
ο本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型包括气泵、导缆装置、螺纹管及导引头，其中气泵及导引头之间通过可 伸缩的螺纹管相连通，在螺纹管上设有驱动其以转动方式前后往复移动的导缆装置；所述 气泵产生的压缩空气通过螺纹管输送至导引头，在导引头上开有供压缩气体喷出的气口， 导引头通过压缩气体喷出的反作用力悬浮或水平摆动；所述导引头内安装有探测仪器，该 探测仪器的电缆通过螺纹管内部与控制台电连接。其中所述导引头包括框架、气室及第二壳体，其中框架的一端与螺纹管相连接， 另一端为探测端，框架的内部容置有气室，框架相对于气室可转动；在气室下方的表面上开 有主气口，该主气口上方、气室两侧的表面上对称设有辅气口 ；所述第二壳体安装在气室 内、与气室的内壁之间留有气道，在第二壳体内设有第二电机及减速机，减速机的输出轴由 第二壳体的一端面穿出、并连接有风挡，第二壳体的另一端面设有玻璃；所述探测仪器安装 在第二壳体内；第二壳体的下部设有保持主气口始终竖直向下及保持两个辅气口水平的配 重块；气室为圆柱形，风挡为大于气室内壁半圆的弧形，气室两侧的辅气口通过风挡的转动实现开关；探测仪器包括电子罗盘、倾角传感器、话筒、摄像机、发光LED及识音器，其中摄 像机位于第二壳体的另一端面、周围设有发光LED;电子罗盘及倾角传感器分别位于摄像 机后面的上下两侧，话筒与识音器分别设置在第二电机上；所述导缆装置包括第一电机、第 一壳体及蜗轮，其中第一壳体的上部通过第一轴承安装在螺纹管上，第一电机位于第一壳 体内，电机输出轴的一端通过第一轴承安装在第一壳体上，在电机输出轴上设有与螺纹管 相啮合、驱动螺纹管伸缩的蜗轮。本实用新型的优点与技术效果为1.本实用新型根据仿生学原理，利用压缩空气的喷射反作用力将“蛇眼”系统的末 端悬浮起来，并通过对气压及左右两侧的辅气孔的调整实现对“蛇眼”系统末端姿态控制。2.本实用新型结合旋转式罗纹管的导缆系统，大大增加了本实用新型(“蛇眼”系 统)的作业范围和作业能力，将“蛇眼”探测仪由不可控系统变成可控系统，构成“蛇眼”机 器人。3.本实用新型的螺纹管在导缆装置的作用下，能够提供较深的废墟内部的视频探 测，具有在弯曲复杂废墟内受控改变方向和前进、后退的功能。
图1为本实用新型的整体结构外形示意图；图2为图1中导引头的内部结构示意图；其中1为气泵；2为导缆装置，201为第一电机，202为第一壳体，203为蜗轮，204为电机输出轴， 205为第一轴承；3为螺纹管；4为导引头，401为框架，402为气室，403为第二壳体，404为气道，405为第二轴 承，406为轴承支架，407为主气口，408为辅气口，409为风挡，410为第二电机，411为减速 器，412为配重块，413为电子罗盘，414为倾角传感器，415为话筒，416为摄像机，417为发 光LED，418为玻璃，419为识音器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。如图1、图2所示，本实用新型包括气泵1、导缆装置2、螺纹管3及导引头4，其中 气泵1及导引头4之间通过可伸缩的螺纹管3相连通，在螺纹管3上设有驱动其以转动方 式前后往复移动的导缆装置2。导缆装置2包括第一电机201、第一壳体202及蜗轮203，其 中第一壳体202由上下两部分组成，第一壳体202的上部两端分别设有第一轴承205，螺纹 管2由第一壳体202上部两端的第一轴承205穿过，两个第一轴承205既可减小导缆装置 与螺纹管的摩擦，又可以对螺纹管起到支撑作用；第一电机201安装在第一壳体202内的下 部，电机输出轴204的一端通过第一轴承205安装在第一壳体202上，在电机输出轴204上 键连接有与螺纹管3相啮合、驱动螺纹管3伸缩的蜗轮203。气泵1产生的压缩空气通过螺 纹管3被输送至导引头4，导引头4包括框架401、气室402及第二壳体403，其中框架401 的一端与螺纹管3固接，另一端为探测端，框架401的内部容置有气室402，气室402的两端分别通过第二轴承405与框架401相连接，框架401相对于气室402可随螺纹管3转动；在 气室402下方的表面上开有主气口 407，该主气口 407上方、气室402左右两侧的表面上对 称设有辅气口 408，两个辅气口 408距气室底面的高度相同；第二壳体403安装在气室402 内、与气室402的内壁之间留有气道404，在第二壳体403内固接有第二电机410及减速机 411，减速机411的输出轴由第二壳体403的一端面穿出、并连接有风挡409，第二壳体403 的另一端面设有玻璃418 ；气室402为圆柱形，风挡409为大于气室内壁半圆的弧形，气室 402两侧的辅气口 408通过风挡409的转动实现开关；在第二壳体403内安装有探测仪器， 探测仪器包括电子罗盘413、倾角传感器414、话筒415、摄像机416、发光LED417及识音器 419，其中摄像机416位于第二壳体403的另一端面、玻璃418的后面，摄像机的周围设有发 光LED417，可以在黑暗的废墟中起到照明作用，保证摄像机的拍摄质量；电子罗盘413及倾 角传感器414分别位于摄像机416后面的上下两侧，话 筒415与识音器419分别设置在第 二电机410上；第二壳体403的下部设有保持主气口 407始终竖直向下及保持两个辅气口 408水平的配重块412。探测仪器的电缆通过螺纹管内部与控制台电连接。本实用新型的工作原理为首先，由气泵1产生压缩空气，压缩空气经过螺纹管3被送至导引头4中的气室 402内；压缩空气通过第二轴承405的内孔进入气室402内，在气室402内从主气口以坚直 向下的方式喷出，使得导引头4在压缩空气喷射的反作用力下悬浮，通过控制气体压力，即 可以控制导引头4的悬浮高度；当导引头4需要水平方向转动时，第二电机410驱动减速器 411带动风挡409转动，由于风挡409的弧长大于半圆的周长，因此，在风挡409转动到其中 一侧的辅气口 408开启时，另一侧的辅气口被风挡409遮住，压缩空气即从开启的辅气口喷 出，利用压缩空气喷射的反作用力实现导引头4在水平方向的转动；通过对水平方向喷射 气体流量的控制，可以控制导引头4的水平方向。气室402下部安装的配重块412，可以使 得主气口 407始终保持竖直向下，两个辅气口保持水平。气室402内的第二壳体403前端 设置了摄像机416、发光LED417、倾角传感器414、话筒415和识音器419，利用气室内的配 重块，摄像机416采集的视频画面可以保持水平；摄像机采集到的图象信息通过视频线缆 传送到控制台，操作人员通过显示器可以观察废墟内部情况，选择可行的前进方向，并实时 控制导引头对准前进方向。第二壳体403与气室402之间形成气道404，压缩空气通过气道 404向位于摄像机416前面的玻璃418喷射，可以保证观察镜面清洁，同时保证采集到的视 频图象质量。导引头4需要前进或后退时，导缆装置2内的第一电机201工作，驱动蜗轮203旋 转，蜗轮203的旋转通过蜗轮203与螺纹管3的螺纹连接变为螺纹管3以转动方式的前进 或后退；螺纹管3的柔韧度(硬度)可根据不同探测环境确定。
权利要求一种废墟生命体探测器，其特征在于包括气泵(1)、导缆装置(2)、螺纹管(3)及导引头(4)，其中气泵(1)及导引头(4)之间通过可伸缩的螺纹管(3)相连通，在螺纹管(3)上设有驱动其以转动方式前后往复移动的导缆装置(2)；所述气泵(1)产生的压缩空气通过螺纹管(3)输送至导引头(4)，在导引头(4)上开有供压缩气体喷出的气口，导引头(4)通过压缩气体喷出的反作用力悬浮或水平摆动；所述导引头(4)内安装有探测仪器，该探测仪器的电缆通过螺纹管内部与控制台电连接。
2.按权利要求1所述废墟生命体探测器，其特征在于所述导引头(4)包括框架 (401)、气室(402)及第二壳体(403)，其中框架(401)的一端与螺纹管(3)相连接，另一端 为探测端，框架(401)的内部容置有气室(402)，框架(401)相对于气室(402)可转动；在 气室(402)下方的表面上开有主气口(407)，该主气口(407)上方、气室(402)侧的表面上 对称设有辅气口(408)；所述第二壳体(403)安装在气室(402)内、与气室(402)的内壁之 间留有气道(404)，在第二壳体(403)内设有第二电机(410)及减速机(411)，减速机(411) 的输出轴由第二壳体(403)的一端面穿出、并连接有风挡(409)，第二壳体(403)的另一端 面设有玻璃(418)；所述探测仪器安装在第二壳体(403)内。
3.按权利要求2所述废墟生命体探测器，其特征在于所述第二壳体(403)的下部设 有保持主气口(407)始终竖直向下及保持两个辅气口(408)水平的配重块(412)。
4.按权利要求2所述废墟生命体探测器，其特征在于所述气室(402)为圆柱形，风挡 (409)为大于气室内壁半圆的弧形，气室(402)两侧的辅气口(408)通过风挡(409)的转动 实现开关。
5.按权利要求2所述废墟生命体探测器，其特征在于所述探测仪器包括电子罗盘 (413)、倾角传感器(414)、话筒(415)、摄像机(416)、发光LED(417)及识音器(419)，其中 摄像机(416)位于第二壳体(403)的另一端面、周围设有发光LED(417)；电子罗盘(413)及 倾角传感器(414)分别位于摄像机(416)后面的上下两侧，话筒(415)与识音器(419)分 别设置在第二电机(410)上。
6.按权利要求1所述废墟生命体探测器，其特征在于所述导缆装置(2)包括第一电 机(201)、第一壳体(202)及蜗轮(203)，其中第一壳体(202)的上部通过第一轴承(205) 安装在螺纹管(2)上，第一电机(201)位于第一壳体(202)内，电机输出轴(204)的一端通 过第一轴承(205)安装在第一壳体(202)上，在电机输出轴(204)上设有与螺纹管(3)相 啮合、驱动螺纹管(3)伸缩的蜗轮(203)。
专利摘要本实用新型属于废墟搜救和灾难救援领域，具体地说是一种在地震或火灾引起的房屋废墟内部利用气浮原理进行视频探测的废墟生命体探测器，包括气泵、导缆装置、螺纹管及导引头，其中气泵及导引头之间通过可伸缩的螺纹管相连通，在螺纹管上设有驱动其以转动方式前后往复移动的导缆装置；气泵产生的压缩空气通过螺纹管输送至导引头，在导引头上开有供压缩气体喷出的气口，导引头通过压缩气体喷出的反作用力悬浮或水平摆动；导引头内安装有探测仪器，该探测仪器的电缆通过螺纹管内部与控制台电连接。本实用新型利用压缩空气的喷射反作用力将“蛇眼”系统的末端悬浮起来，并通过对气压及左右两侧的辅气孔的调整实现对“蛇眼”系统末端姿态控制。
文档编号H04N7/18GK201623801SQ20092035172
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者刘敏杰, 姚辰, 徐梁, 智迪, 李小凡, 王 忠, 王挺, 罗宇 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所