[發明專利]狹小空間中柔性管體送進裝置

無效

• 申請號: 200910200544.1
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN101732809A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 章亞男;徐草;沈林勇;錢晉武;余見能
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A62B99/00
• 分類號: A62B99/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

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。

技術背景

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90°、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。

附圖說明：