小口径深井救援能手是一种在直径(40cm-80cm)深井中实施对落井人员救助工作的小口径深井救援装置,该设备只需井上消防人员操控即可完成救援工作,从而避免了消防战士下井救援造成自身受到伤害的事件发生。同时更是不再需要对深井周围进行挖掘,旨在帮助消防战士尽快完成救援工作。由于我国现存的深井直径并没有一定的标准,这就要求所设计的小口径深井救援装置要对一定范围直径内的深井有一定的适应性。井下落井人员姿势的不确定性也会给救援带来不可预知的难度。
本次设计的小口径深井救援装置主要包括四个部分,定位机构、旋转平移调位机构、柔性机械手装置和辅助救援装置。
定位装置可以在小口径深井救援装置下降至落井人员上方合适位置时,机构张开撑起四支顶住井壁,可以起到对机构完成固定的功能,保证夹持机构和探接机构在后续工作中的稳定。
旋转调位机构可以在小口径深井救援装置被下放到落井人员上方合适位置时通过旋转机器本身到适合机械手进行抓取的角度,为抓取机构做好前期准备。
平移调位机构可以通过平移机械手的方式调整机械手位移到适合机械手进行抓取的位置,为抓取机构的抓取操作做好前期准备。
考虑到井下被困人员姿态的不可预知性,增加救援成功率,本装置的核心设计就是柔性机械手部分。在考虑其使用的通用性的同时还要保证不会对落井人员造成二次伤害。柔性机械手既可以抓取落井人员衣物也可以抓取落井人员肩膀部位。这就要求柔性机械手与人体接触的部分要使用柔软材料,本次设计中的机械手在手指末梢使用了泡棉作为柔性包裹材料。在对被困者实施救援工作时,柔性机械手对落井人员肩膀施加的力也需要进行监测,本设计中在柔性机械手指末梢泡棉表面安装有压力传感器,也会实时传回井上控制面板,方便井上操作人员更好掌握力度。考虑到本次设计所针对的深井直径(40cm-80cm),柔性机械手和动力装置应尽可能的力求简单高效,尽量缩小机身横向尺寸。
井上控制面板集成在工具箱内,通过按键的方式实现对井下小口径深井救援装置各个调整装置的操控。井上控制器主要包括液晶显示屏部分、操控键盘部分和主机部分。井口升降装置采用消防部门装备的消防救援三脚架,救援三脚架吊钩钩住小口径深井救援装置上方的吊环,起到下放、提升小口径深井救援装置的作用,使用三脚架自带手柄摇杆可以很好地控制下落深度。
同样的,辅助救援装置也是深井救援任务里必不可少的。根据现有资料分析可知,在救援过程中需要对井下空气的气体成分及浓度进行实时监测、及时对井下送氧或通风、回传井下的音视频信号。同时为保证视频清晰度需要提供良好的照明条件。
本次设计中的小口径深井救援装置设置了辅助救援模块,包括照明、通风、监测和通讯系统,极大的提高了小口径深井救援装置工作的安全性和高效性。