申请/专利权人：中国科学院沈阳自动化研究所

申请日：2015-10-30

公开（公告）日：2021-11-16

公开（公告）号：CN106621113B

主分类号：A62B99/00(20090101)

分类号：A62B99/00(20090101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.11.16#授权;2017.06.06#实质审查的生效;2017.05.10#公开

摘要：本发明属于机械自动化工程领域，具体地说是一种起缝与支护一体的属具，包括壳体部分、左、右顶撑机械臂系统及液压起缝系统，左、右顶撑机械臂系统结构相同，对称安装在壳体部分的两侧，液压起缝系统安装在壳体部分上，并位于左、右顶撑机械臂系统之间；左、右顶撑机械臂系统均包括支护块、手指驱动液压缸、手指机构及依次相连的多节臂，多节臂中最后一节臂上安装有手指驱动液压缸，输出端通过手指机构夹取支护块，支护块通过多节臂的驱动伸缩或摆动进行一次起缝，液压起缝系统的输出端插入一次起缝内、并抵接于支护块上，实现二次起缝。本发明能够实现救援人员远离救援现场，并且能够实现起缝与支护功能相结合。

主权项：1.一种起缝与支护一体的属具，其特征在于：包括壳体部分1、左顶撑机械臂系统2、右顶撑机械臂系统3及液压起缝系统4，其中左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3结构相同，对称安装在所述壳体部分1的两侧，所述液压起缝系统4安装在壳体部分1上，并位于左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3之间；所述左顶撑机械臂系统2及右顶撑机械臂系统3均包括支护块20、手指驱动液压缸15、手指机构14及依次相连的多节臂，该多节臂中最后一节臂上安装有手指驱动液压缸15，所述手指驱动液压缸15的输出端通过手指机构14夹取所述支护块20，该支护块20通过所述多节臂的驱动伸缩或摆动进行一次起缝，所述液压起缝系统4的输出端插入一次起缝内、并抵接于所述支护块20上，实现二次起缝；所述支护块20为楔形，其上表面设有供所述液压起缝系统4的活塞插入的槽22，所述支护块20的后端设有供所述手指机构14夹取的方形接口28。

全文数据：一种起缝与支护一体的属具技术领域[0001] 本发明属于机械自动化工程领域，具体地说是一种起缝与支护一体的属具。背景技术[0002] 用于大型工程机械上的属具种类很多，如破碎铲斗、破碎锤、液压破碎机、木料抓斗、石料抓斗、倾斜挖斗、液压夯、松土器等等，主要用于建筑的破拆。在地震救援中，起缝支护是非常重要的作业，能够为救援人员提供安全的操作空间，为后续的救援提供安全保证。在现有的起缝支护作业中，常用到的是起缝机器人，但目前的起缝机器人也仅能适应相对比较救援容易的环境，又因输出力较小，在困难救灾环境无法使用。而用于起缝支护作业的属具目前国内、外还未见报导。将大型工程机械应用于地震救援中起逢支护作业，就需要配备相应的起缝支护作业的属具。发明内容[0003] 为了解决现有起缝机器人无法适应不同工作环境且输出力小等问题，本发明的目的在于提供一种起缝与支护一体的属具。该属具能够实现大负载、远距离等多种功能。[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:[0005] 本发明包括壳体部分、左顶撑机械臂系统、右顶撑机械臂系统及液压起缝系统，其中左顶撑机械臂系统与右顶撑机械臂系统结构相同，对称安装在所述壳体部分的两侧，所述液压起缝系统安装在壳体部分上，并位于左顶撑机械臂系统与右顶撑机械臂系统之间；所述左顶撑机械臂系统及右顶撑机械臂系统均包括支护块、手指驱动液压缸、手指机构及依次相连的多节臂，该多节臂中最后一节臂上安装有手指驱动液压缸，所述手指驱动液压缸的输出端通过手指机构夹取所述支护块，该支护块通过所述多节臂的驱动伸缩或摆动进行一次起缝，所述液压起缝系统的输出端插入一次起缝内、并抵接于所述支护块上，实现二次起缝。[0006] 其中:所述多节臂包括一节臂、二节臂、三节臂及四节臂，该一节臂的一关节液压缸安装在所述壳体部分内，所述二节臂包括滑块及二节臂旋转驱动装置，该滑块一端与所述一关节液压缸的活塞相连，另一端通过二节臂旋转驱动装置与所述三节臂的一端相连，该三节臂的另一端设有与所述四节臂相连的三节臂旋转驱动装置，所述手指机构和手指驱动液压缸分别安装在四节臂中；[0007] 所述壳体部分的两侧分别设有机械臂导轨，所述左、右顶撑机械臂系统中二节臂中的滑块分别与两侧的机械臂导轨滑动连接；所述二节臂旋转驱动装置包括二节臂电机固定板、二节臂驱动电机、二节臂驱动链轮、二节臂从动链轮及二节臂驱动链条，该二节臂驱动电机通过二节臂电机固定板固接在所述滑块上，二节臂驱动电机的输出轴与二节臂驱动链轮相连，所述二节臂驱动链轮通过二节臂驱动链条与二节臂从动链轮相连接，所述二节臂从动链轮的从动链轮轴转动安装在滑块的另一端，并与所述三节臂的一端相连；[0008] 所述三节臂旋转驱动装置包括三节臂驱动电机、三节臂驱动带轮A、三节臂驱动带轮B及三节臂驱动同步带，该三节臂驱动电机安装在三节臂的另一端，输出轴上连接有三节臂驱动带轮A，所述三节臂驱动带轮A通过三节臂驱动同步带与三节臂驱动带轮B相连，该三节臂驱动带轮B的带轮轴转动安装在所述三节臂的另一端，并与所述四节臂固定连接;[0009] 所述手指机构包括两个平行四边形机构，每个所述平行四边形机构均包括手指固定座、手指前摆臂、手指后摆臂及夹指，所述手指固定座固定在四节臂内部的一侧，该手指固定座的前、后两端分别与手指前摆臂及手指后摆臂的一端相铰接，所述手指前摆臂及手指后摆臂的另一端分别与夹指铰接，进而形成一个所述平行四边形机构；每个平行四边形机构中的手指后摆臂通过连杆与手指驱动液压缸的活塞相连；每个所述夹指上均设有便于夹取支护块的“V”形槽；[0010] 所述支护块为楔形，其上表面设有供所述液压起缝系统的活塞插入的槽，所述支护块的后端设有供所述手指机构夹取的方形接口；所述槽的宽度与液压起缝系统活塞的宽度同宽，所述支护块的宽度是其高度的二倍；[0011]所述壳体部分包括壳体、液压快换接口、机械臂导轨及机械快换接口，该壳体朝向支护块的一侧开口，在所述壳体的两侧壁上分别安装有液压快换接口，在壳体底板的左右两侧分别设有机械臂导轨；所述壳体开口方向两侧壁上均加工有矩形开口，所述机械快换接口设置在壳体的后部。[0012] 本发明的优点与积极效果为:[0013] 1.本发明能够实现救援人员远离救援现场，并且能够实现起缝与支护功能相结入口ο[0014] 2.本发明的左、右支护机械臂系统均具有四个自由度，能够独立调整支护块的位置及角度。[0015] 3.本发明能够实现大重量的起缝功能，因为安装在工程机械之上能够实现复杂路面的通过。[0016] 4.本发明能够实现支护功能和起缝功能的复用，支护块能够作为下次起缝的平台使用，进行二次起缝，使缝隙扩大。附图说明[0017] 图1为本发明的立体结构示意图；[0018]图2为本发明初始状态的内部结构示意图；[0019] 图3为本发明左右支护机械臂系统伸出的工作状态图；[0020] 图4为本发明一节臂的结构示意图；[0021] 图5为本发明二节臂的结构示意图；[0022] 图6为本发明三节臂的结构示意图；[0023] 图7为本发明三节臂的内部结构示意图；[0024] 图8为本发明四节臂的结构示意图；[0025] 图9为本发明支护块的结构示意图；[0026] 图10为本发明左右支护机械臂系统的结构示意图；[0027] 其中:I为壳体部分，2为左顶撑机械臂系统，3为右顶撑机械臂系统，4为液压起缝系统，5为壳体，6为液压快换接口，7为机械臂导轨，8为一关节液压缸，9为二节臂，10为二节臂旋转驱动装置，11为三节臂，12为三节臂旋转驱动装置，13为四节臂，14为手指机构，15为手指驱动液压缸，16为活塞，17为二节臂驱动电机，18为三节臂驱动电机，19为夹指，20为支护块，21为二节臂电机固定板，22为槽，23为二节臂驱动链轮，24为二节臂从动链轮，25为二节臂驱动链条，26为滑块，27为一关节液压缸固定件，28为方形接口，29为三节臂驱动带轮A，30为三节臂驱动带轮B，31为三节臂驱动同步带，32为手指固定座，33为手指前摆臂，34为手指后摆臂，35为机械快换接口，36为从动链轮轴，37为带轮轴，38为连杆，39为矩形开口。具体实施方式[0028] 下面结合附图对本发明作进一步详述。[0029] 如图1〜5所示，本发明包括壳体部分1、左顶撑机械臂系统2、右顶撑机械臂系统3及液压起缝系统4，其中壳体部分I包括壳体5、液压快换接口6、机械臂导轨7及机械快换接口35，该壳体5为内部中空且一侧开口的结构、呈长方体形状，在壳体5的两侧壁上分别安装有液压快换接口6，在壳体5底板的左右两侧分别设有机械臂导轨7，两侧的机械臂导轨7的一端均固接在壳体5内，另一端由壳体5伸出。壳体5开口方向两侧壁上均开有矩形开口50。壳体5的后部具有与工程机械配合的机械快换接口35，方便了属具与工程机械的连接。[0030] 左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3结构相同，对称安装在壳体部分I的两侧；左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3的动力部分位于壳体5内，执行部分位于壳体5外。液压起缝系统4位于左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3之间，液压起缝系统4的动力部分安装在壳体5内，执行部分位于壳体5外。[0031] 如图4、图8、图10所示，左顶撑机械臂系统2及右顶撑机械臂系统3均包括支护块20、手指驱动液压缸15、手指机构14及依次相连的多节臂，本实施例的多节臂包括一节臂、二节臂9、三节臂11及四节臂13，该一节臂的一关节液压缸8固定装在壳体5内的一侧壁上，二节臂9包括滑块26及二节臂旋转驱动装置10，左、右顶撑机械臂系统2、3中二节臂9中的滑块26分别与两侧的机械臂导轨7滑动连接，使左、右顶撑机械臂系统2、3能够通过各自的一关节液压缸8驱动在两侧的机械臂导轨7上前后滑动；该滑块26—端与一关节液压缸8的活塞16固定连接，另一端通过二节臂旋转驱动装置10与三节臂11的一端相连。该三节臂的另一端设有与四节臂13相连的三节臂旋转驱动装置12，手指机构14和手指驱动液压缸15分别安装在四节臂13中。三节臂11可通过二节臂旋转驱动装置10的驱动相对二节臂9进行摆动，四节臂13可通过三节臂旋转驱动装置12的驱动相对三节臂11进行摆动。在摆动时，壳体5两侧开设的矩形开口39可避免摆动的三节臂11、四节臂13与壳体5两侧发生碰撞干涉。本发明的左顶撑机械臂系统2及右顶撑机械臂系统3能够从两侧分别插入支护块20，实现稳定的双柱支撑。左顶撑机械臂系统2及右顶撑机械臂系统3均具有四个自由度，即一节臂的伸缩自由度，二、三节臂的偏转自由度和四节臂的夹紧自由度，左顶撑机械臂系统2及右顶撑机械臂系统3通过这四个自由度能够独立的调整支护块20的位置及角度。[0032] 如图5所示，二节臂旋转驱动装置10包括二节臂电机固定板21、二节臂驱动电机17、二节臂驱动链轮23、二节臂从动链轮24及二节臂驱动链条25，滑块26为内部中空且另一端开口的结构、呈长方体形状，并在开口端的上下两侧分别向外延伸成半圆状。二节臂驱动电机17通过二节臂电机固定板21固接在滑块26上，二节臂驱动电机17的输出轴与二节臂驱动链轮23相连，二节臂驱动链轮23通过二节臂驱动链条25与二节臂从动链轮24相连接，二节臂从动链轮24的从动链轮轴36转动安装在滑块26的另一端，并与三节臂11的一端相连。[0033] 如图6、图7所示，三节臂旋转驱动装置12包括三节臂驱动电机18、三节臂驱动带轮A29、三节臂驱动带轮B30及三节臂驱动同步带31，三节臂11为方管形结构，该三节臂驱动电机18安装在三节臂11方管内壁的另一端，输出轴上连接有三节臂驱动带轮A29，三节臂驱动带轮A29通过三节臂驱动同步带31与三节臂驱动带轮B30相连，该三节臂驱动带轮B30的带轮轴37转动安装在三节臂11的另一端，并与四节臂13固定连接。[0034] 四节臂13为方管形结构，如图8所示，手指机构14包括两个平行四边形机构，每个平行四边形机构均包括手指固定座32、手指前摆臂33、手指后摆臂34及夹指19，手指固定座32固定在四节臂13内部的一侧，该手指固定座32的前、后两端分别与手指前摆臂33及手指后摆臂34的一端相铰接，手指前摆臂33及手指后摆臂34的另一端分别与夹指19铰接，进而形成一个平行四边形机构。每个平行四边形机构中的手指后摆臂34通过连杆38与手指驱动液压缸15的活塞相连。手指驱动液压缸15通过活塞的伸缩驱动手指机构14中的两个夹指19开合来夹取支护块20。每个夹指19上均设有便于夹取支护块20的“V”形槽。[0035] 如图9所示，支护块20为楔形，前端为尖角，后端设有方形接口28，与夹指19上的上下两个“V”形槽相对应，以便于供夹指19夹取。支护块20的上表面上开有供液压起缝系统4的活塞插入的槽22，槽22的宽度与液压起缝系统4活塞的宽度同宽，该槽能够使液压起缝系统4插入并进行二次起缝。支护块20的宽度是其高度的二倍。[0036] 本发明的液压快换接口6为市购产品，购置于盐城市锦东液压机械有限公司生产的斑马式快换接头。[0037] 本发明的液压起缝系统4为市购产品，购置于沈阳远洋电力设备有限公司，型号为SLJK-63。液压起缝系统4固定在壳体5底板的中间位置，包括液压起缝器及其固定件，液压起缝器的活塞处于初始位置。[0038] 本发明的工作原理为:[0039] 左、右顶撑机械臂系统2、3中的一关节液压缸8的活塞16与二节臂9相连，后方工程机械上的液压控制系统本发明的液压控制系统为现有技术发出指令，通过与壳体5两侧液压快换接口6相连的液压管给一关节液压缸8输出压力油；当一关节液压缸8加压推动活塞16向前移动，左、右顶撑机械臂系统2、3及各自连接的支护块20共同沿两侧的机械臂导轨7向前移动，利用手指机构14夹紧支护块20，并将支护块20送进扩张开的缝隙中。在将支护块20送进缝隙的过程中，可以通过左、右顶撑机械臂系统2、3对支护块20的位置进行调整。即，左、右顶撑机械臂系统2、3上的固定在二节臂电机固定板21上的二节臂驱动电机17工作，带动与其输出轴相连的二节臂驱动链轮23旋转，通过二节臂驱动链条25将旋转运动输出到二节臂从动链轮24上，二节臂从动链轮24的从动链轮轴36与三节臂11相连，所以带动三节臂11对支护块20的位置进行微调。微调也可以通过安装在三节臂11上的三节臂驱动电机18带动与输出轴相连的三节臂驱动带轮A29转动来实现，通过三节臂驱动同步带31带动三节臂驱动带轮B30，三节臂驱动带轮B30与四节臂13相连。一关节液压缸8的活塞16继续向前推进，使支护块20继续向前，进行一次起缝。支护块20完成一次起缝后，两侧的液压快换接口6自动断开与液压管的连接。[0040] 手指驱动液压缸15的活塞伸长，使夹指19放松支护块20后端的方形接口28，使左、右顶撑机械臂系统2、3与支护块20的连接断开。同时，左、右顶撑机械臂系统2、3中各自的一关节液压缸8加压推动活塞16向后移动，带动左、右顶撑机械臂系统2、3在二节臂9上滑块26的约束下沿两侧的机械臂导轨7向后移动到初始位置，将支护块20留在扩张开的缝隙中。然后，本发明移动至支护块20的附近，通过液压力将液压起缝系统4的活塞插入支护块20的槽22内进行二次起缝，将缝隙扩大。[0041] 本发明从大型工程机械救援作业、救援现场急需的起缝支护属具出发，分析灾害现场典型的救援环境对起缝支护的需求、对起缝支护属具能力的要求，以及对属具使用和作业的条件限制。然后，根据废墟救援环境对起缝支护属具的约束，研究具有可调缝隙适应机构的起缝装置，模块化的缝隙适应顶撑装置。本发明将为大型工程机械应用于地震救援提供支护，可提高我国突发事件应急救援的能力，提升我国突发事件现场应急救援装备的水平。

权利要求：1.一种起缝与支护一体的属具，其特征在于:包括壳体部分I、左顶撑机械臂系统2、右顶撑机械臂系统3及液压起缝系统4，其中左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3结构相同，对称安装在所述壳体部分I的两侧，所述液压起缝系统4安装在壳体部分I上，并位于左顶撑机械臂系统2与右顶撑机械臂系统3之间；所述左顶撑机械臂系统2及右顶撑机械臂系统3均包括支护块20、手指驱动液压缸15、手指机构14及依次相连的多节臂，该多节臂中最后一节臂上安装有手指驱动液压缸15，所述手指驱动液压缸15的输出端通过手指机构14夹取所述支护块20，该支护块20通过所述多节臂的驱动伸缩或摆动进行一次起缝，所述液压起缝系统4的输出端插入一次起缝内、并抵接于所述支护块20上，实现二次起缝。2.按权利要求1所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:所述多节臂包括一节臂、二节臂9、三节臂11及四节臂13，该一节臂的一关节液压缸8安装在所述壳体部分I内，所述二节臂9包括滑块26及二节臂旋转驱动装置10，该滑块26—端与所述一关节液压缸8的活塞16相连，另一端通过二节臂旋转驱动装置10与所述三节臂11的一端相连，该三节臂11的另一端设有与所述四节臂13相连的三节臂旋转驱动装置12，所述手指机构14和手指驱动液压缸15分别安装在四节臂13中。3.按权利要求2所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:所述壳体部分I的两侧分别设有机械臂导轨7，所述左、右顶撑机械臂系统2、3中二节臂9中的滑块26分别与两侧的机械臂导轨7滑动连接；所述二节臂旋转驱动装置10包括二节臂电机固定板21、二节臂驱动电机17、二节臂驱动链轮23、二节臂从动链轮24及二节臂驱动链条25，该二节臂驱动电机17通过二节臂电机固定板21固接在所述滑块26上，二节臂驱动电机17的输出轴与二节臂驱动链轮23相连，所述二节臂驱动链轮23通过二节臂驱动链条25与二节臂从动链轮24相连接，所述二节臂从动链轮24的从动链轮轴36转动安装在滑块26的另一端，并与所述三节臂11的一端相连。4.按权利要求2所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:所述三节臂旋转驱动装置12包括三节臂驱动电机18、三节臂驱动带轮A29、三节臂驱动带轮B30及三节臂驱动同步带31，该三节臂驱动电机18安装在三节臂11的另一端，输出轴上连接有三节臂驱动带轮A29，所述三节臂驱动带轮A29通过三节臂驱动同步带31与三节臂驱动带轮B30相连，该三节臂驱动带轮B30的带轮轴37转动安装在所述三节臂11的另一端，并与所述四节臂13固定连接。5.按权利要求1或2所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:所述手指机构14包括两个平行四边形机构，每个所述平行四边形机构均包括手指固定座32、手指前摆臂33、手指后摆臂34及夹指19，所述手指固定座32固定在四节臂13内部的一侧，该手指固定座32的前、后两端分别与手指前摆臂33及手指后摆臂34的一端相铰接，所述手指前摆臂33及手指后摆臂34的另一端分别与夹指19铰接，进而形成一个所述平行四边形机构；每个平行四边形机构中的手指后摆臂34通过连杆38与手指驱动液压缸15的活塞相连。6.按权利要求5所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:每个所述夹指19上均设有便于夹取支护块20的“V”形槽。7.按权利要求1或2所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:所述支护块20为楔形，其上表面设有供所述液压起缝系统4的活塞插入的槽22，所述支护块20的后端设有供所述手指机构4夹取的方形接口28。8.按权利要求7所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:所述槽22的宽度与液压起缝系统4活塞的宽度同宽，所述支护块20的宽度是其高度的二倍。9.按权利要求1或2所述起缝与支护一体的属具，其特征在于:所述壳体部分I包括壳体5、液压快换接口6、机械臂导轨7及机械快换接口35，该壳体5朝向支护块20的一侧开口，在所述壳体5的两侧壁上分别安装有液压快换接口6，在壳体5底板的左右两侧分别设有机械臂导轨7;所述壳体5开口方向两侧壁上均加工有矩形开口50，所述机械快换接口35设置在壳体5的后部。

百度查询： 中国科学院沈阳自动化研究所 一种起缝与支护一体的属具

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