專利名稱：狹小空間中柔性管體送進裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種狹小空間中柔性管體送進裝置，主要用于廢墟搜救以及狹縫探測
等領域。
背景技術：
近年來多發的地震災難和建筑倒塌事件使越來越多的科研工作者開始關注此類 事故的援救工作。而從才發生不久的5. 12汶川大地震的慘重人員傷亡數據可以看出，國內 依然缺乏高效的應對這類緊急災難的救援措施。基于此種現狀，研究人員深入研究與之對 應的救援工具及手段，從而促成了各種各樣的救援機器人的誕生。 本發明基于的便是一種"地震搜救機器人"，即一種面向地震災難應用、能夠在廢 墟縫隙中運動與探測的機器人系統。該機器人的主要執行機構類似一根伸進廢墟的傳統內 窺鏡，在其柔性本體上安裝一些驅動裝置、信息采集裝置和輔助救援裝置，使它在操作人員 的操控下能夠檢測到廢墟中幸存者的位置并可立即實施輔助救援。 經過反復模擬及現場實驗，發現此機器人系統研究的一大難題便是柔性本體的送 進問題。由于廢墟內空間狹小且環境復雜，所以一般采用的是在廢墟外采用適當裝置將柔 性本體"推進"廢墟。但由于本體的柔性，能推進的距離相當有限，從而很大程度地限制了 機器人的應用范圍。本發明所解決的就是柔性本體的送進問題，采用一個小尺寸且可沿柔 性本體移動的裝置，在送進本體的過程中可以在本體后部"推進"，也可在本體前部"拉進"，
從而延長了柔性本體的送進距離，進而擴展了機器人的搜救范圍。
發明內容
本發明的目的在于，針對運用常規推進裝置實現的柔性管體推進距離不足的問 題，提供一種狹小空間中柔性管體送進裝置。 為達到上述目的，本發明的構思是基于柔性管體的力學特性，以及相關實驗，我 們得到一些經驗若將驅動裝置放于管體后部"推進"，送進效果往往不佳。因為前部柔性管 體會因為障礙物的阻礙而彎轉，使得推進力偏離軸向而失效，從而出現管體"卡死"的狀態。 但若將驅動裝置放于管體前部"拉進"，送進效果會好很多。因為在前部驅動裝置所在處，驅
動力始終是沿著柔性管體的軸向，而即便是后部管體有彎轉，被"拉進"至驅動裝置處，軸向 也是沿驅動力方向，因此驅動力對驅動裝置之后的柔性管體始終有效。當然，當裝置拉進柔 性管體一段距離之后，裝置前端的管體同樣也積累了一段距離，也同樣會出現"推進"中的
"卡死"問題，此時便應該讓驅動裝置沿管體向前爬行至一個靠近前端的位置，再"拉進"。如
此往復，便可實現柔性管體的長距離送進。
根據上述的構思，本發明采用如下技術方案 結構上，本裝置分為兩部分驅動部分和支腳部分。兩部分之間采用柔性連接(如 細鋼鏈等)，以便于柔性體轉彎。 驅動部分是有一個由兩半對合成兩端為臺錐形體、中間段為圓柱形體的基座，該
3基座有中心孔與柔性管體滑配，基座的中間段圓柱形體對合的每一個半圓柱體上均有凹槽 分別各安裝如下機構一個微型高力矩直流電機通過電機支座固定安裝在基座上，該直流 電機的輸出軸上固定安裝一個主動錐齒輪，該主動錐齒輪與一個傳動錐齒輪嚙合，該傳動 錐齒輪與一個驅動橡膠摩擦輪同軸安裝；兩個半圓柱形體上的兩個對稱布置的驅動橡膠摩 擦輪夾持摩擦推動所述柔性管體。工作時，啟動電機，電機軸轉動經過齒輪組將運動和力矩 傳遞到摩擦輪上，進而通過摩擦輪與柔性管體間的摩擦力帶動管體運動。四個模塊繞軸軸 向分布，使管體徑向受力平衡。且基座成兩半對稱，便于安裝和卸載。 支架部分是由兩半對合成四棱柱形體的一個前基體和一個后基體，該前基體和 后基體有中心孔與被驅動柔性管體滑配，前基體的前端和后基體的后端分別固定連接周向
均布的四個前支腳座和四個后支腳座，四個前支腳座和四個后支腳座分別與四個前支腳的 前端和四個后支腳的后端鉸連，四個前支腳的后端分別與四個后支腳的前端鉸連。每個鉸 連處都裝有扭簧，根據支架的初始位置需要，裝在以上三個鉸連位置的扭簧分別為9(T 、 180° 、90° 。在扭簧的力矩作用下，支腳有自動收攏復位的功能。同時在每個前支架上安 裝有一個延展條，以便在裝置沿柔性管體后退時找到著力支點。 本發明與現有技術相比較，具有如下實質性特點和顯著優點本發明體積小，裝卸 方便，且運動靈活。其關鍵原理在于利用本裝置與被驅動柔性管體之間相對運動本裝置靜 止時，可利用驅動力使被驅動柔性管體前進與后退；被驅動柔性管體靜止時，可利用驅動力 使本裝置前進與后退。因此，當推進距離一定時，可通過反復改變推進裝置的位置而延長總 推進距離。
圖1是本發明的一個實施例的結構示意圖。 圖2是驅動部分放大結構示意圖(其中圖(a)為正放圖，圖(b)為俯放圖，圖(c) 為斜視圖)。 圖3是張開狀態的支腳部分放大結構示意圖。
圖4是收攏狀態的支腳部分放大結構示意圖。
具體實施例方式
本發明的優選實施例結合
如下
實施例一 參見圖l，本狹小空間中柔性管體送進裝置包括驅動部分和支腳部分，該兩部分之 間采用柔性連接。
實施例二 本實施例與實施例一基本相同，特別之處是 參見圖1和圖2，驅動部分是有一個由兩半對合成兩端為臺錐形體、中間段為圓 柱形體的基座l，該基座1有中心孔與柔性管體7滑配，基座1的中間段圓柱形體對合的每 一個半圓柱體上均有凹槽分別各安裝如下機構一個微型高力矩直流電機5通過電機支座 4固定安裝在基座1上，該直流電機5的輸出軸上固定安裝一個主動錐齒輪3，該主動錐齒 輪3與一個傳動錐齒輪2嚙合，該傳動錐齒輪2與一個驅動橡膠摩擦輪6同軸安裝；兩個半 圓柱形體上的兩個對稱布置的驅動橡膠摩擦輪6夾持摩擦推動所述柔性管體7。
參見圖1 、圖3和圖4，支腳部分是由兩半對合成四棱柱形體的一個前基體8和一 個后基體16，該前基體8和后基體16有中心孔與被驅動柔性管體7滑配，前基體8的前端 和后基體16的后端分別固定連接周向均布的四個前支腳座9和四個后支腳座15，四個前支 腳座9和四個后支腳座15分別與四個前支腳12的前端和后支腳14的后端鉸連，四個前支 腳12的后端分別與四個后支腳14的前端鉸連。四個前支腳12上用螺釘分別固定四個延 長的支腳13。 參見圖3，該狀態為裝置支腳張開到最大角度的極限狀態。此狀態下裝置相對于廢 墟靜止，驅動力驅動柔性管體運動。 參見圖4，該狀態為裝置支腳收攏到最小角度的極限狀態。此狀態下柔性管體處于 "卡死"，即管體相對于廢墟靜止，裝置驅動力驅動裝置本身沿管體運動。
本送進裝置的操作步驟如下 1)先將柔性管體伸進廢墟至最大長度，至此廢墟內柔性管體卡死。 2)將本送進裝置安裝到柔性管體后端，裝置驅動部分與支腳部分用細鋼鏈柔性連接。 3)啟動驅動部分中的四個直流電機5，使裝置沿管體向廢墟內的管體前端前進； 到達管體前端后立即反向驅動該四個直流電機5，使裝置沿管體后退，當裝置后退至卡死點 時，支腳13會掛到廢墟，因而受一定阻力后支腳13自動張開；隨著裝置繼續后退，支腳13 繼續張開，最大張開至前后支架間約成90。，張開后的支腳13更容易找到穩固的力支撐 點。之后隨著直流電機5的繼續驅動，裝置在支腳13的支撐下無法繼續后退，從而反向驅 動柔性管體繼續前進。 4)柔性管體繼續前進一段距離后，前端管體可能又"卡死"，然后重復步驟(3)，反 復推進柔性管體前進。
權利要求
一種狹小空間中柔性管體送進裝置，包括驅動部分和支腳部分，該兩部分之間采用柔性連接。
2. 根據權利要求1所述的狹小空間中柔性管體送進裝置，其特征在于，所述的驅動部 分是有一個由兩半對合成兩端為臺錐形體、中間段為圓柱形體的基座(l)，該基座(1)有 中心孔與柔性管體(7)滑配，基座(1)的中間段圓柱形體對合的每一個半圓柱體上均有凹 槽分別各安裝如下機構一個微型高力矩直流電機(5)通過電機支座(4)固定安裝在基座(1)上，該直流電機(5)的輸出軸上固定安裝一個主動錐齒輪(3)，該主動錐齒輪(3)與一 個傳動錐齒輪(2)嚙合，該傳動錐齒輪(2)與一個驅動橡膠摩擦輪(6)同軸安裝；兩個半圓 柱形體上的兩個對稱布置的驅動橡膠摩擦輪(6)夾持摩擦推動所述柔性管體(7)。
3. 根據權利要求1所述的狹小空間中柔性管體送進裝置，其特征在于，所述的支腳部 分是由兩半對合成四棱柱形體的一個前基體(8)和一個后基體(16)，該前基體(8)和后 基體(16)有中心孔與被驅動柔性管體(7)滑配，前基體(8)的前端和后基體(16)的后端 分別固定連接周向均布的四個前支腳座(9)和四個后支腳座(15)，四個前支腳座(9)和四 個后支腳座(15)分別與四個前支腳(12)的前端和四個后支腳(14)的后端鉸連，四個前支 腳(12)的后端分別與四個后支腳(14)的前端鉸連。
4. 根據權利要求3所述的狹小空間中柔性管體送進裝置，其特征在于，所述鉸連處均 采用彈簧鉸鏈連接，所用彈簧鉸鏈中的扭矩彈簧(10)在三個不同的鉸連處初始角度不同， 分別是前支腳座(9)與前支腳(12)之間用的彈簧鉸鏈中扭矩彈簧的初始角為90。、前支 腳(12)與后支腳(11)之間用的鉸鏈中扭矩彈簧初始角為180° 、后支腳(11)與后支腳座 之間用的鉸鏈中扭矩彈簧初始角為90。。
全文摘要
本發明涉及一種狹小空間中柔性管體送進裝置。本裝置包括驅動部分和支腳部分，兩部分之間采用柔性連接。使用前，先用其他方法及裝置將柔性管體伸進廢墟至最大長度，至此廢墟內柔性管體卡死。然后將本裝置安裝到柔性管體后端，啟動電機，使裝置沿管體向廢墟內的管體前端前進。當裝置到達管體前端后立即反向驅動各電機，使裝置沿管體后退。當裝置后退至卡死點時，支腳會掛到廢墟，因而受一定阻力后支腳自動張開。隨著裝置繼續后退，支腳繼續張開，最大張開至前后支架間約成90°，張開后的支腳更容易找到穩固的力支撐點。之后隨著電機的繼續驅動，裝置在支腳的支撐下無法繼續后退，從而反向驅動柔性管體繼續前進。柔性管體繼續前進一段距離后，前端管體可能又“卡死”，然后重復以上步驟，反復推進柔性本體前進。本發明能有效地提高柔性管在狹小空間中的送進效果，其操作簡單，適于廢墟搜救及管道探測等應用。
文檔編號A62B99/00GK101732809SQ20091020054
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者余見能, 徐草, 沈林勇, 章亞男, 錢晉武 申請人:上海大學