目前,在我国各项建设不断发展趋于完善的进程中,无论是在偏僻的农村,还是一些工业场所,仍然存在一些小口径深井的危险因素,因为年久失修、没有经费和精力运营维护,往往造成这些深井没有及时回填或者封闭,对于安全意识较差的儿童、青年来说是很大的隐患,近年来也发生了许多坠井落难被困的意外事件。这些井口的直径通常很小,多数深井井的直径范围为0.2m～1m,因为各类深井的环境不一复杂多变,没有专门的机电一体化救援设备,除此之外,小口径深井救援作业还存在通风、照明和通话等问题,由于空气循环较差,通常深井下方的空气较为稀薄,而且还可能积聚一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等毒害气体,对救援人员和落井被困人员而言都是一大挑战。根据小口径深井救援的应用实际需求,通过遥操作、柔性臂和柔性包裹等先进技术,需要研制一种多功能适应性强的小口径深井救援机器人,同时配备摄像、语音、照明灯功能,实现能对井下状况的探查和救援。本课题所研究小口径深井救援机器人是一种典型的机电一体化设备,作为实用的救援机器人主要分为机器人整体结构设计、机器人机械手抓柔性臂的设计及理论分析建模仿真、机器人操作及控制系统设计、机器人整体救援实验验证与模拟。为了适应老式水井、未回填的作业机井和矿井、灌溉机井、城市管道井等多样化复杂化的环境需求,本课题所研制机器人结构具有多重保护救援功能,其结果主要包含地面救援提拉装置、地面操作台、井下支撑装置、旋转机构、机器人柔性臂、机械手爪和充气救援装置。地面救援提拉装置和井下支撑装置实现双重固定支撑保障;旋转机构和机器人柔性臂实现多角度的救援姿态调整;机械手爪和充气救援装置实现双重提拉救援,通过两个柔性手臂对落井者衣服进行夹取,用气囊柔性包裹装置对落井者进行全身包裹,实现柔性化救援的目的。为实现对落难被困者流程化的救援,使得救援操作简单、救援过程快捷,控制操作平台设计采用上位机、遥操作平台和遥控手柄组合方式,控制系统采用主从式控制策略。救援人员可在井上通过遥控装置灵活机动地操作深井救援机器人进入井中实施救援。本课题所研制的小口径深井救援机器人具有较强环境适应性,能在一定范围内适应不同井口半径。不仅避免救援人员深入井下而造成伤亡,切实缩短了救援时间和难度,有效避免了落难被困者受到二次伤害。