遙控式深井救援機的設計

摘要：現實生活中人員誤墜深井事故頻發，但是缺乏相應有效的救援設備，經過實地調查分析，設計了遙控式深井救援機裝置。該裝置的構件可以自由拆卸，長度可以根據井的深度自由調整。裝置的底端，安裝有機械抓手和含有安全氣囊的底盤。采用遙控技術控制機械手工作，解決了因井口小救援人員無法進行直接救援的問題。裝置的下底部安裝有攝像頭，使救援者能夠準確的觀察井下的情況，解決了因井口小、光線不足，人眼無法準確定位被困者位置的問題。

關鍵詞：深井 救援 遙控 機械手

目前，我國農村存在大量老式水井和灌溉用機井，一些工地礦區也存在作業后沒有及時回填的礦井和樁井，以及城市建設所鋪設的給排水、燃氣和電力等管道井。由于對這些深井的管理維護不到位，致使其有些處于敞開狀態，以致人員落井事故時有發生，并造成一定的人員傷亡和財產損失。近年來，人們不慎墜入機井的事故頻發，由于缺乏相應的救援設備，救援工作進展緩慢，雖然采用了相應的救援設備，但是大部分的設備因為井口小，救援人員無法達到被困者所處位置，井下光線不足，肉眼無法準確確定被困者位置，施救時有可能對被困者造成二次誤傷，所以擁有高效實用的救援設備，提高救援效率是所有救援專業人員的共同期盼。

基于以上原因我們設計開發了遙控式深井救援機這一救援裝置，此裝置可切實有效的實施深井救援，它將以獨特的設計理念和優越的救援性能為人們的日常生活保駕護航。

1. 遙控式深井救援機的構造

遙控式深井救援機結構示意圖如圖1、圖2所示，主要結構有以下幾部分組成：桿件裝置、電機絲杠裝置、彈簧三腳架裝置、機械手裝置、底盤裝置及遙控裝置。救援裝置上部由可以自由拆卸的桿件連接而成，裝置中間安裝有可以上下移動的機械手。機械抓手下部是安全氣囊和底盤。機械手經由5r/min的24v直流電機正反轉驅動滑塊螺母沿高精度滾珠絲杠上下運動，從而控制機械手的上下運動和張開閉合。彈簧三腳架和下部支撐盤上分別安裝有紅外攝像頭，且下端安裝有營養液輸送管，在緊急情況下可向被困者輸送營養液。

1.1桿件裝置構造

桿件裝置包括調節桿1及底盤連接桿15，救援裝置上部由可以自由拆卸的桿件連接而成，桿件的長度可以根據井的深度自由調整，方便攜帶。桿件的側面有防滑紋理，防止救援時桿件光滑脫落。

1.2電機與絲杠結構構造

電機絲杠裝置包括絲杠6、絲杠支架4、機械手支撐桿5、聯軸器7、電機支座18及絲杠固定座3。電機和絲杠是通過聯軸器實現柔性連接，克服了絲杠偏置、運動不平穩等問題。

1.3機械手構造

機械手裝置包括機械手22、機械手絲杠支架13、機械手絲杠29、機械手插桿19、機械手支撐架20及機械手連接構件21。機械手由連桿結構組成，機械手的夾持端安裝有壓力傳感器，可以人工控制夾持的力度，機械手工作前端有保護膠皮，可增大摩擦力同時避免了對被困者造成二次傷害。

1.4彈簧三腳架構造

彈簧三腳架裝置包括彈簧三腳架9、彈簧8、萬向輪10、支撐套桿11及三腳架連接臂12。彈簧三角架是由萬向輪、彈簧和兩端支撐套筒連接組成，萬向輪和彈簧組成的伸縮滑動機構解決了救援裝置在深井工作過程中因井壁錯位而可能遇到的卡死等運動障礙問題。

1.5底盤構造

底盤裝置包括弧形底盤、底盤筒17、安全氣囊16及充氣管28。底盤是由6根T型支撐手指和六面弧形底座連接組成，其穩定性強。未充氣時底盤閉合，可以減小設備的體積，使其更易到達被困者的下部。工作時，對安全氣囊充氣，底盤受內壓打開呈類托盤狀結構，支撐表面積增大，與安全氣囊保護的作用二者協同實現對被困者的救援。

1.6遙控裝置

遙控裝置26包括遙控盒體及線路27。根據紅外線攝像頭探測的被困環境，使用遙控裝置控制機械手夾持住被困者的衣物，與下部底盤配合對被控者實施救援。

2. 主要功能和性能指標

遙控式深井救援機適用于在深井、礦井、工廠煙筒、工地上的地樁和野外山洞等地方的救援。它取代了傳統的救援方式，克服了井口窄救援人員無法到達和墜井人員無自救能力的等問題，提高了救援效率，避免了對被困者造成二次傷害。其性能指標如下表所示。

1、調節桿，2、防滑紋理，3、絲杠固定座，4、絲杠支架，5、機械手支撐桿，6、絲杠，7、聯軸器，8、彈簧，9、彈簧三腳架，10、萬向輪，11、支撐套桿，12、三腳架連接臂，13、機械手絲杠支架，14、紅外攝像頭，15、底盤連接桿，16、安全氣囊，17、底盤筒，18、電機支座，19、機械手插桿，20、機械手支撐架，21、機械手連接構件，22、機械手，23、膠皮，24、弧形底座，25、壓力傳感器，26、遙控裝置，27、線路，28、充氣管，29、機械手絲杠

3.救援流程

把裝置緩慢下放，打開紅外攝像頭探測被困環境閉合的底盤通過被困者與井壁的縫隙下放到被困者下部機械手夾持住被困者的衣物等，緩慢上升給安全氣囊充氣，迫使底盤打開支撐保護被困者救援裝置緩緩上升提起被困者被困者成功被解救，救援成功

4 .結語

遙控式深井救援機這一救援裝置和現有救援裝置相比，具有以下特點：

4.1.人性化設計，保障被困者的安全。利用機械手夾持住被困者的衣物，通過機械手末端的壓力傳感器，防止機械手夾持力過大，再加上下端底盤和安全氣囊托起被困者，最終防止被困者受到二次傷害。

4.2.結構合理，操作性強。氣動控制底盤打開，對安全氣囊的充氣作為底盤打開的動力，彈簧三腳架具有收縮性，防止井壁錯位的問題，底盤支撐桿的T形，提高了整體的穩定性。

4.3.選材、選型合理。選用高強度鋁合金作為桿架材料，解決了質量過重的問題。選用低速直流電動機作為動力源，解決了電機運轉過快的問題，利用了滾珠絲杠，提高了絲杠的精度，解決了底盤上下運動時扭矩過大的問題，電機和絲杠采用聯軸器實現柔性連接，克服了絲杠運動不平穩的問題。

4.4.救援效率高。彈簧三腳架及底盤上的紅外攝像頭，提高了救援的效率。

遙控式深井救援機是新型的救援裝置，它應用范圍廣，不但能救援深井中的被困者而且能對礦井、工廠煙筒和野外山洞等地方的被困者實施救援，具有非常有效的使用價值，具有一定的市場空間。

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