專利名稱：一種廢墟生命體探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢墟搜救和災(zāi)難救援領(lǐng)域，具體地說是一種在地震或火災(zāi)引起的房屋 廢墟內(nèi)部利用氣浮原理進(jìn)行視頻探測的廢墟生命體探測器。
背景技術(shù)：
地震常常以其猝不及防的突發(fā)性和巨大的破壞力給社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類生存安全 和社會穩(wěn)定、社會功能帶來嚴(yán)重的危害。我國是世界上地震活動水平最高、地震災(zāi)害最重的 國家。根據(jù)上世紀(jì)以來有儀器記錄資料的統(tǒng)計(jì)，我國占全球大陸地震的33%。我國平均每 年發(fā)生30次5級以上地震，6次6級以上強(qiáng)震，1次7級以上大震。強(qiáng)烈地震一旦發(fā)生在人 口稠密的城市，造成的后果將是災(zāi)難性的。地震發(fā)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(fā)現(xiàn)幸存者，及時(shí)實(shí)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(tǒng)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(biāo)，同時(shí)可以對被困人員的具體情況進(jìn)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(jié)構(gòu)都 很復(fù)雜，目前實(shí)際應(yīng)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(yīng)廢墟內(nèi)曲折的隧道，因而無法深入廢墟內(nèi)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(nèi)部。對于更 早的發(fā)現(xiàn)幸存者，實(shí)施救援具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前視頻探測儀無法主動適應(yīng)廢墟內(nèi)曲折隧道、無法深入廢墟內(nèi)部的問 題，本發(fā)明的目的在于提供一種移動能力強(qiáng)、探測范圍廣、懸浮式的廢墟生命體探測器。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括氣泵、導(dǎo)纜裝置、螺紋管及導(dǎo)引頭，其中氣泵及導(dǎo)引頭之間通過可伸縮 的螺紋管相連通，在螺紋管上設(shè)有驅(qū)動其以轉(zhuǎn)動方式前后往復(fù)移動的導(dǎo)纜裝置；所述氣泵 產(chǎn)生的壓縮空氣通過螺紋管輸送至導(dǎo)引頭，在導(dǎo)引頭上開有供壓縮氣體噴出的氣口，導(dǎo)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(dǎo)引頭內(nèi)安裝有探測儀器，該探測 儀器的電纜通過螺紋管內(nèi)部與控制臺電連接。其中所述導(dǎo)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(nèi)部容置有氣室，框架相對于氣室可轉(zhuǎn)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(cè)的表面上對稱設(shè)有輔氣口 ；所述第二殼體安裝在氣室 內(nèi)、與氣室的內(nèi)壁之間留有氣道，在第二殼體內(nèi)設(shè)有第二電機(jī)及減速機(jī)，減速機(jī)的輸出軸由 第二殼體的一端面穿出、并連接有風(fēng)擋，第二殼體的另一端面設(shè)有玻璃；所述探測儀器安裝 在第二殼體內(nèi)；第二殼體的下部設(shè)有保持主氣口始終豎直向下及保持兩個(gè)輔氣口水平的配 重塊；氣室為圓柱形，風(fēng)擋為大于氣室內(nèi)壁半圓的弧形，氣室兩側(cè)的輔氣口通過風(fēng)擋的轉(zhuǎn)動 實(shí)現(xiàn)開關(guān)；探測儀器包括電子羅盤、傾角傳感器、話筒、攝像機(jī)、發(fā)光LED及識音器，其中攝像機(jī)位于第二殼體的另一端面、周圍設(shè)有發(fā)光LED;電子羅盤及傾角傳感器分別位于攝像 機(jī)后面的上下兩側(cè)，話筒與識音器分別設(shè)置在第二電機(jī)上；所述導(dǎo)纜裝置包括第一電機(jī)、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(jī)位于第一殼 體內(nèi)，電機(jī)輸出軸的一端通過第一軸承安裝在第一殼體上，在電機(jī)輸出軸上設(shè)有與螺紋管 相嚙合、驅(qū)動螺紋管伸縮的蝸輪。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與技術(shù)效果為1.本發(fā)明根據(jù)仿生學(xué)原理，利用壓縮空氣的噴射反作用力將“蛇眼”系統(tǒng)的末端懸 浮起來，并通過對氣壓及左右兩側(cè)的輔氣孔的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對“蛇眼”系統(tǒng)末端姿態(tài)控制。2.本發(fā)明結(jié)合旋轉(zhuǎn)式羅紋管的導(dǎo)纜系統(tǒng)，大大增加了本發(fā)明(“蛇眼”系統(tǒng))的作 業(yè)范圍和作業(yè)能力，將“蛇眼”探測儀由不可控系統(tǒng)變成可控系統(tǒng)，構(gòu)成“蛇眼”機(jī)器人。3.本發(fā)明的螺紋管在導(dǎo)纜裝置的作用下，能夠提供較深的廢墟內(nèi)部的視頻探測， 具有在彎曲復(fù)雜廢墟內(nèi)受控改變方向和前進(jìn)、后退的功能。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)外形示意圖；圖2為圖1中導(dǎo)引頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為氣泵；2為導(dǎo)纜裝置，201為第一電機(jī)，202為第一殼體，203為蝸輪，204為電機(jī)輸出軸， 205為第一軸承；3為螺紋管；4為導(dǎo)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(fēng)擋，410為第二電機(jī)，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(jī)，417為發(fā) 光LED，418為玻璃，419為識音器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括氣泵1、導(dǎo)纜裝置2、螺紋管3及導(dǎo)引頭4，其中氣泵1 及導(dǎo)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(shè)有驅(qū)動其以轉(zhuǎn)動方式前后 往復(fù)移動的導(dǎo)纜裝置2。導(dǎo)纜裝置2包括第一電機(jī)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(shè)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(gè)第一軸承205既可減小導(dǎo)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(jī)201安裝在第一殼體202內(nèi)的下部，電 機(jī)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(jī)輸出軸204上鍵連 接有與螺紋管3相嚙合、驅(qū)動螺紋管3伸縮的蝸輪203。氣泵1產(chǎn)生的壓縮空氣通過螺紋 管3被輸送至導(dǎo)引頭4，導(dǎo)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(nèi)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(zhuǎn)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(cè)的表面上對
4稱設(shè)有輔氣口 408，兩個(gè)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(nèi)、與氣室402的內(nèi)壁之間留有氣道404，在第二殼體403內(nèi)固接有第二電機(jī)410及減速機(jī) 411，減速機(jī)411的輸出軸由第二殼體403的一端面穿出、并連接有風(fēng)擋409，第二殼體403 的另一端面設(shè)有玻璃418 ；氣室402為圓柱形，風(fēng)擋409為大于氣室內(nèi)壁半圓的弧形，氣室 402兩側(cè)的輔氣口 408通過風(fēng)擋409的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)開關(guān)；在第二殼體403內(nèi)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(jī)416、發(fā)光LED417及識音器 419，其中攝像機(jī)416位于第二殼體403的另一端面、玻璃418的后面，攝像機(jī)的周圍設(shè)有發(fā) 光LED417，可以在黑暗的廢墟中起到照明作用，保證攝像機(jī)的拍攝質(zhì)量；電子羅盤413及傾 角傳感器414分別位于攝像機(jī)416后面的上下兩側(cè)，話筒415與識音器419分別設(shè)置在第 二電機(jī)410上；第二殼體403的下部設(shè)有保持主氣口 407始終豎直向下及保持兩個(gè)輔氣口 408水平的配重塊412。探測儀器的電纜通過螺紋管內(nèi)部與控制臺電連接。本發(fā)明的工作原理為首先，由氣泵1產(chǎn)生壓縮空氣，壓縮空氣經(jīng)過螺紋管3被送至導(dǎo)引頭4中的氣室 402內(nèi)；壓縮空氣通過第二軸承405的內(nèi)孔進(jìn)入氣室402內(nèi)，在氣室402內(nèi)從主氣口以堅(jiān)直 向下的方式噴出，使得導(dǎo)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(dǎo)引頭4的懸浮高度；當(dāng)導(dǎo)引頭4需要水平方向轉(zhuǎn)動時(shí)，第二電機(jī)410驅(qū)動減速器 411帶動風(fēng)擋409轉(zhuǎn)動，由于風(fēng)擋409的弧長大于半圓的周長，因此，在風(fēng)擋409轉(zhuǎn)動到其中 一側(cè)的輔氣口 408開啟時(shí)，另一側(cè)的輔氣口被風(fēng)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(shí)現(xiàn)導(dǎo)引頭4在水平方向的轉(zhuǎn)動；通過對水平方向噴射 氣體流量的控制，可以控制導(dǎo)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(gè)輔氣口保持水平。氣室402內(nèi)的第二殼體403前端 設(shè)置了攝像機(jī)416、發(fā)光LED417、傾角傳感器414、話筒415和識音器419，利用氣室內(nèi)的配 重塊，攝像機(jī)416采集的視頻畫面可以保持水平；攝像機(jī)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(nèi)部情況，選擇可行的前進(jìn)方向，并實(shí)時(shí) 控制導(dǎo)引頭對準(zhǔn)前進(jìn)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(jī)416前面的玻璃418噴射，可以保證觀察鏡面清潔，同時(shí)保證采集到的視 頻圖象質(zhì)量。導(dǎo)引頭4需要前進(jìn)或后退時(shí)，導(dǎo)纜裝置2內(nèi)的第一電機(jī)201工作，驅(qū)動蝸輪203旋 轉(zhuǎn)，蝸輪203的旋轉(zhuǎn)通過蝸輪203與螺紋管3的螺紋連接變?yōu)槁菁y管3以轉(zhuǎn)動方式的前進(jìn) 或后退；螺紋管3的柔韌度(硬度)可根據(jù)不同探測環(huán)境確定。
權(quán)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(dǎo)纜裝置O)、螺紋管C3)及導(dǎo) 引頭G)，其中氣泵(1)及導(dǎo)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(shè)有驅(qū)動其以轉(zhuǎn)動方式前后往復(fù)移動的導(dǎo)纜裝置O)；所述氣泵(1)產(chǎn)生的壓縮空氣通 過螺紋管C3)輸送至導(dǎo)引頭G)，在導(dǎo)引頭(4)上開有供壓縮氣體噴出的氣口，導(dǎo)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(dǎo)引頭內(nèi)安裝有探測儀器，該探 測儀器的電纜通過螺紋管內(nèi)部與控制臺電連接。
2.按權(quán)利要求1所述廢墟生命體探測器，其特征在于所述導(dǎo)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(nèi)部容置有氣室002)，框架(401)相對于氣室(40 可轉(zhuǎn)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(cè)的表面上 對稱設(shè)有輔氣口 G08)；所述第二殼體(40 安裝在氣室002)內(nèi)、與氣室(40 的內(nèi)壁之 間留有氣道(404)，在第二殼體(403)內(nèi)設(shè)有第二電機(jī)(410)及減速機(jī)(411)，減速機(jī)(411) 的輸出軸由第二殼體G03)的一端面穿出、并連接有風(fēng)擋009)，第二殼體003)的另一端 面設(shè)有玻璃G18)；所述探測儀器安裝在第二殼體G03)內(nèi)。
3.按權(quán)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(shè) 有保持主氣口(407)始終豎直向下及保持兩個(gè)輔氣口(408)水平的配重塊012)。
4.按權(quán)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(fēng)擋 (409)為大于氣室內(nèi)壁半圓的弧形，氣室(40 兩側(cè)的輔氣口(408)通過風(fēng)擋(409)的轉(zhuǎn)動 實(shí)現(xiàn)開關(guān)。
5.按權(quán)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(jī)(416)、發(fā)光LED017)及識音器(419)，其中 攝像機(jī)(416)位于第二殼體(403)的另一端面、周圍設(shè)有發(fā)光LED(417)；電子羅盤(413)及 傾角傳感器(414)分別位于攝像機(jī)(416)后面的上下兩側(cè)，話筒015)與識音器019)分 別設(shè)置在第二電機(jī)G10)上。
6.按權(quán)利要求1所述廢墟生命體探測器，其特征在于所述導(dǎo)纜裝置( 包括第一電 機(jī)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(jī)(201)位于第一殼體Q02)內(nèi)，電機(jī)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(jī)輸出軸(204)上設(shè)有與螺紋管(3)相 嚙合、驅(qū)動螺紋管C3)伸縮的蝸輪003)。
全文摘要
本發(fā)明屬于廢墟搜救和災(zāi)難救援領(lǐng)域，具體地說是一種在地震或火災(zāi)引起的房屋廢墟內(nèi)部利用氣浮原理進(jìn)行視頻探測的廢墟生命體探測器，包括氣泵、導(dǎo)纜裝置、螺紋管及導(dǎo)引頭，其中氣泵及導(dǎo)引頭之間通過可伸縮的螺紋管相連通，在螺紋管上設(shè)有驅(qū)動其以轉(zhuǎn)動方式前后往復(fù)移動的導(dǎo)纜裝置；氣泵產(chǎn)生的壓縮空氣通過螺紋管輸送至導(dǎo)引頭，在導(dǎo)引頭上開有供壓縮氣體噴出的氣口，導(dǎo)引頭通過壓縮氣體噴出的反作用力懸浮或水平擺動；導(dǎo)引頭內(nèi)安裝有探測儀器，該探測儀器的電纜通過螺紋管內(nèi)部與控制臺電連接。本發(fā)明根利用壓縮空氣的噴射反作用力將“蛇眼”系統(tǒng)的末端懸浮起來，并通過對氣壓及左右兩側(cè)的輔氣孔的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對“蛇眼”系統(tǒng)末端姿態(tài)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(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)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(xué)院沈陽自動化研究所