一種廢墟生命體探測器的制作方法

專利名稱：一種廢墟生命體探測器的制作方法
技術領域：
本發明屬于廢墟搜救和災難救援領域，具體地說是一種在地震或火災引起的房屋 廢墟內部利用氣浮原理進行視頻探測的廢墟生命體探測器。
背景技術：
地震常常以其猝不及防的突發性和巨大的破壞力給社會經濟發展、人類生存安全 和社會穩定、社會功能帶來嚴重的危害。我國是世界上地震活動水平最高、地震災害最重的 國家。根據上世紀以來有儀器記錄資料的統計，我國占全球大陸地震的33%。我國平均每 年發生30次5級以上地震，6次6級以上強震，1次7級以上大震。強烈地震一旦發生在人 口稠密的城市，造成的后果將是災難性的。地震發生后勢必有大量被埋在廢墟中的幸存者 等待救援，更早的發現幸存者，及時實施救援就可能拯救更多的生命。用于在廢墟中搜索幸 存者的儀器一般統稱為生命探測儀。視頻探測儀也稱“蛇眼”，是利用深入地下的攝像頭反 饋的視頻圖象搜索目標，同時可以對被困人員的具體情況進行近距離觀察，是了解被困人 員生命狀況，確定施救方案的必要手段。然而雖然廢墟中的空隙形成的隧道很多，但結構都 很復雜，目前實際應用的視頻探測儀的視頻傳輸線無論是軟線式的還是伸縮桿式的都無法 主動適應廢墟內曲折的隧道，因而無法深入廢墟內部。如果視頻探測儀的末端具有主動移 動能力并且方向可控，探測儀的探測范圍將被大大延伸，也將能夠深入到廢墟內部。對于更 早的發現幸存者，實施救援具有重要意義。

發明內容
為了解決目前視頻探測儀無法主動適應廢墟內曲折隧道、無法深入廢墟內部的問 題，本發明的目的在于提供一種移動能力強、探測范圍廣、懸浮式的廢墟生命體探測器。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的本發明包括氣泵、導纜裝置、螺紋管及導引頭，其中氣泵及導引頭之間通過可伸縮 的螺紋管相連通，在螺紋管上設有驅動其以轉動方式前后往復移動的導纜裝置；所述氣泵 產生的壓縮空氣通過螺紋管輸送至導引頭，在導引頭上開有供壓縮氣體噴出的氣口，導引 頭通過壓縮氣體噴出的反作用力懸浮或水平擺動；所述導引頭內安裝有探測儀器，該探測 儀器的電纜通過螺紋管內部與控制臺電連接。其中所述導引頭包括框架、氣室及第二殼體，其中框架的一端與螺紋管相連接， 另一端為探測端，框架的內部容置有氣室，框架相對于氣室可轉動；在氣室下方的表面上開 有主氣口，該主氣口上方、氣室兩側的表面上對稱設有輔氣口 ；所述第二殼體安裝在氣室 內、與氣室的內壁之間留有氣道，在第二殼體內設有第二電機及減速機，減速機的輸出軸由 第二殼體的一端面穿出、并連接有風擋，第二殼體的另一端面設有玻璃；所述探測儀器安裝 在第二殼體內；第二殼體的下部設有保持主氣口始終豎直向下及保持兩個輔氣口水平的配 重塊；氣室為圓柱形，風擋為大于氣室內壁半圓的弧形，氣室兩側的輔氣口通過風擋的轉動 實現開關；探測儀器包括電子羅盤、傾角傳感器、話筒、攝像機、發光LED及識音器，其中攝像機位于第二殼體的另一端面、周圍設有發光LED;電子羅盤及傾角傳感器分別位于攝像 機后面的上下兩側，話筒與識音器分別設置在第二電機上；所述導纜裝置包括第一電機、第 一殼體及蝸輪，其中第一殼體的上部通過第一軸承安裝在螺紋管上，第一電機位于第一殼 體內，電機輸出軸的一端通過第一軸承安裝在第一殼體上，在電機輸出軸上設有與螺紋管 相嚙合、驅動螺紋管伸縮的蝸輪。本發明的優點與技術效果為1.本發明根據仿生學原理，利用壓縮空氣的噴射反作用力將“蛇眼”系統的末端懸 浮起來，并通過對氣壓及左右兩側的輔氣孔的調整實現對“蛇眼”系統末端姿態控制。2.本發明結合旋轉式羅紋管的導纜系統，大大增加了本發明(“蛇眼”系統)的作 業范圍和作業能力，將“蛇眼”探測儀由不可控系統變成可控系統，構成“蛇眼”機器人。3.本發明的螺紋管在導纜裝置的作用下，能夠提供較深的廢墟內部的視頻探測， 具有在彎曲復雜廢墟內受控改變方向和前進、后退的功能。


圖1為本發明的整體結構外形示意圖；圖2為圖1中導引頭的內部結構示意圖；其中1為氣泵；2為導纜裝置，201為第一電機，202為第一殼體，203為蝸輪，204為電機輸出軸， 205為第一軸承；3為螺紋管；4為導引頭，401為框架，402為氣室，403為第二殼體，404為氣道，405為第二軸 承，406為軸承支架，407為主氣口，408為輔氣口，409為風擋，410為第二電機，411為減速 器，412為配重塊，413為電子羅盤，414為傾角傳感器，415為話筒，416為攝像機，417為發 光LED，418為玻璃，419為識音器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳述。如圖1、圖2所示，本發明包括氣泵1、導纜裝置2、螺紋管3及導引頭4，其中氣泵1 及導引頭4之間通過可伸縮的螺紋管3相連通，在螺紋管3上設有驅動其以轉動方式前后 往復移動的導纜裝置2。導纜裝置2包括第一電機201、第一殼體202及蝸輪203，其中第一 殼體202由上下兩部分組成，第一殼體202的上部兩端分別設有第一軸承205，螺紋管2由 第一殼體202上部兩端的第一軸承205穿過，兩個第一軸承205既可減小導纜裝置與螺紋 管的摩擦，又可以對螺紋管起到支撐作用；第一電機201安裝在第一殼體202內的下部，電 機輸出軸204的一端通過第一軸承205安裝在第一殼體202上，在電機輸出軸204上鍵連 接有與螺紋管3相嚙合、驅動螺紋管3伸縮的蝸輪203。氣泵1產生的壓縮空氣通過螺紋 管3被輸送至導引頭4，導引頭4包括框架401、氣室402及第二殼體403，其中框架401的 一端與螺紋管3固接，另一端為探測端，框架401的內部容置有氣室402，氣室402的兩端 分別通過第二軸承405與框架401相連接，框架401相對于氣室402可隨螺紋管3轉動；在 氣室402下方的表面上開有主氣口 407，該主氣口 407上方、氣室402左右兩側的表面上對
4稱設有輔氣口 408，兩個輔氣口 408距氣室底面的高度相同；第二殼體403安裝在氣室402 內、與氣室402的內壁之間留有氣道404，在第二殼體403內固接有第二電機410及減速機 411，減速機411的輸出軸由第二殼體403的一端面穿出、并連接有風擋409，第二殼體403 的另一端面設有玻璃418 ；氣室402為圓柱形，風擋409為大于氣室內壁半圓的弧形，氣室 402兩側的輔氣口 408通過風擋409的轉動實現開關；在第二殼體403內安裝有探測儀器， 探測儀器包括電子羅盤413、傾角傳感器414、話筒415、攝像機416、發光LED417及識音器 419，其中攝像機416位于第二殼體403的另一端面、玻璃418的后面，攝像機的周圍設有發 光LED417，可以在黑暗的廢墟中起到照明作用，保證攝像機的拍攝質量；電子羅盤413及傾 角傳感器414分別位于攝像機416后面的上下兩側，話筒415與識音器419分別設置在第 二電機410上；第二殼體403的下部設有保持主氣口 407始終豎直向下及保持兩個輔氣口 408水平的配重塊412。探測儀器的電纜通過螺紋管內部與控制臺電連接。本發明的工作原理為首先，由氣泵1產生壓縮空氣，壓縮空氣經過螺紋管3被送至導引頭4中的氣室 402內；壓縮空氣通過第二軸承405的內孔進入氣室402內，在氣室402內從主氣口以堅直 向下的方式噴出，使得導引頭4在壓縮空氣噴射的反作用力下懸浮，通過控制氣體壓力，即 可以控制導引頭4的懸浮高度；當導引頭4需要水平方向轉動時，第二電機410驅動減速器 411帶動風擋409轉動，由于風擋409的弧長大于半圓的周長，因此，在風擋409轉動到其中 一側的輔氣口 408開啟時，另一側的輔氣口被風擋409遮住，壓縮空氣即從開啟的輔氣口噴 出，利用壓縮空氣噴射的反作用力實現導引頭4在水平方向的轉動；通過對水平方向噴射 氣體流量的控制，可以控制導引頭4的水平方向。氣室402下部安裝的配重塊412，可以使 得主氣口 407始終保持豎直向下，兩個輔氣口保持水平。氣室402內的第二殼體403前端 設置了攝像機416、發光LED417、傾角傳感器414、話筒415和識音器419，利用氣室內的配 重塊，攝像機416采集的視頻畫面可以保持水平；攝像機采集到的圖象信息通過視頻線纜 傳送到控制臺，操作人員通過顯示器可以觀察廢墟內部情況，選擇可行的前進方向，并實時 控制導引頭對準前進方向。第二殼體403與氣室402之間形成氣道404，壓縮空氣通過氣道 404向位于攝像機416前面的玻璃418噴射，可以保證觀察鏡面清潔，同時保證采集到的視 頻圖象質量。導引頭4需要前進或后退時，導纜裝置2內的第一電機201工作，驅動蝸輪203旋 轉，蝸輪203的旋轉通過蝸輪203與螺紋管3的螺紋連接變為螺紋管3以轉動方式的前進 或后退；螺紋管3的柔韌度(硬度)可根據不同探測環境確定。
權利要求
1.一種廢墟生命體探測器，其特征在于包括氣泵(1)、導纜裝置O)、螺紋管C3)及導 引頭G)，其中氣泵(1)及導引頭(4)之間通過可伸縮的螺紋管C3)相連通，在螺紋管(3) 上設有驅動其以轉動方式前后往復移動的導纜裝置O)；所述氣泵(1)產生的壓縮空氣通 過螺紋管C3)輸送至導引頭G)，在導引頭(4)上開有供壓縮氣體噴出的氣口，導引頭(4) 通過壓縮氣體噴出的反作用力懸浮或水平擺動；所述導引頭內安裝有探測儀器，該探 測儀器的電纜通過螺紋管內部與控制臺電連接。
2.按權利要求1所述廢墟生命體探測器，其特征在于所述導引頭(4)包括框架 G01)、氣室(40 及第二殼體003)，其中框架001)的一端與螺紋管C3)相連接，另一端 為探測端，框架(401)的內部容置有氣室002)，框架(401)相對于氣室(40 可轉動；在氣 室(40 下方的表面上開有主氣口 007)，該主氣口(407)上方、氣室(40 兩側的表面上 對稱設有輔氣口 G08)；所述第二殼體(40 安裝在氣室002)內、與氣室(40 的內壁之 間留有氣道(404)，在第二殼體(403)內設有第二電機(410)及減速機(411)，減速機(411) 的輸出軸由第二殼體G03)的一端面穿出、并連接有風擋009)，第二殼體003)的另一端 面設有玻璃G18)；所述探測儀器安裝在第二殼體G03)內。
3.按權利要求2所述廢墟生命體探測器，其特征在于所述第二殼體003)的下部設 有保持主氣口(407)始終豎直向下及保持兩個輔氣口(408)水平的配重塊012)。
4.按權利要求2所述廢墟生命體探測器，其特征在于所述氣室(40 為圓柱形，風擋 (409)為大于氣室內壁半圓的弧形，氣室(40 兩側的輔氣口(408)通過風擋(409)的轉動 實現開關。
5.按權利要求2所述廢墟生命體探測器，其特征在于所述探測儀器包括電子羅盤 (413)、傾角傳感器(414)、話筒(415)、攝像機(416)、發光LED017)及識音器(419)，其中 攝像機(416)位于第二殼體(403)的另一端面、周圍設有發光LED(417)；電子羅盤(413)及 傾角傳感器(414)分別位于攝像機(416)后面的上下兩側，話筒015)與識音器019)分 別設置在第二電機G10)上。
6.按權利要求1所述廢墟生命體探測器，其特征在于所述導纜裝置( 包括第一電 機001)、第一殼體(20 及蝸輪003)，其中第一殼體Q02)的上部通過第一軸承(205) 安裝在螺紋管( 上，第一電機(201)位于第一殼體Q02)內，電機輸出軸(204)的一端通 過第一軸承(20 安裝在第一殼體(20 上，在電機輸出軸(204)上設有與螺紋管(3)相 嚙合、驅動螺紋管C3)伸縮的蝸輪003)。
全文摘要
本發明屬于廢墟搜救和災難救援領域，具體地說是一種在地震或火災引起的房屋廢墟內部利用氣浮原理進行視頻探測的廢墟生命體探測器，包括氣泵、導纜裝置、螺紋管及導引頭，其中氣泵及導引頭之間通過可伸縮的螺紋管相連通，在螺紋管上設有驅動其以轉動方式前后往復移動的導纜裝置；氣泵產生的壓縮空氣通過螺紋管輸送至導引頭，在導引頭上開有供壓縮氣體噴出的氣口，導引頭通過壓縮氣體噴出的反作用力懸浮或水平擺動；導引頭內安裝有探測儀器，該探測儀器的電纜通過螺紋管內部與控制臺電連接。本發明根利用壓縮空氣的噴射反作用力將“蛇眼”系統的末端懸浮起來，并通過對氣壓及左右兩側的輔氣孔的調整實現對“蛇眼”系統末端姿態控制。
文檔編號H04N7/18GK102118606SQ20091024902
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者劉敏杰, 姚辰, 徐梁, 智迪, 李小凡, 王 忠, 王挺, 羅宇 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所