一种火灾救援机器人的制作方法

本发明涉及消防设备技术领域，具体涉及一种火灾救援机器人。

背景技术

机器人是近代电子技术与传统机械结构学相结合的产物，是计算机科学、控制论、结构学、信息科学和传感技术等多学科综合性的高科技产物，也是一种仿人操作、高速运行、重复操作及精度较高的自动化设备。随着现有科技的发展，机器人已逐渐应用于建筑、消防、石化等行业。现有城市的发展出现了越来越多的高层建筑，高层建筑自身也存在着很多安全隐患，一旦发生火灾，火情将难以掌控，因此智能救援机器人的研制是符合当代实际和现实需要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可适应火场复杂地形、清路、防重物砸压、简单灭火、拖拽昏迷被困者逃离火灾现场的自动化设备。

到以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种火灾救援机器人，包括机架，所述机架的两侧安装有履带行进轮，所述机架上安装有用于驱动履带行进轮转动的驱动装置；所述机架的前端安装有前侧板、后端安装有后侧板、左侧安装有左侧板、右侧安装有右侧板，所述左侧板的上端铰接有左盖板，所述右侧板的上端铰接有右盖板；所述机架内在靠近左侧板和右侧板处分别安装有沿竖直方向设置的用于控制左盖板和右盖板开合的第一电动推杆和第二电动推杆；

所述机架内在靠近前侧板处安装有清铲机构；所述清铲机构包括推铲，以及安装在机架内的两个轴承架，两个轴承架之间沿垂直于机架的长度方向转动连接有横杆，所述横杆上在靠近其两端位置处均安装有伸出所述前侧板的推杆，所述推铲安装在所述推杆上；所述左侧板的内侧面上以及所述右侧板的内侧面上均安装有第三电动推杆，所述第三电动推杆的伸缩端均通过连接块与所述推杆的杆身铰接，用于通过推杆控制所述推铲抬起或者放下；

所述机架内在靠近所述后侧板处安装有越障辅助机构，所述越障辅助机构包括沿机架的长度方向对称地设置机架内且分别靠近左侧板和右侧板处的第四电动推杆，所述第四电动推杆的伸缩端伸出所述后侧板，且安装有水平设置的撑杆；所述第四电动推杆的杆身在靠近其伸缩端处铰接在所述机架上；所述机架内在所述第四电动推杆的下方均设有用于驱动第四电动推杆绕其与机架的铰接点转动的第五电动推杆；

所述机架内在靠近后侧板处沿机架的长度方向设有保护箱系统；所述机架内在靠近前侧板处安装支撑架，所述支撑架上转动连接有沿竖直方向设置的第六电动推杆，所述第六电动推杆的下端安装有旋转齿轮，所述支撑架上安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴上安装有与所述旋转齿轮啮合的主动齿轮；所述第六电动推杆的伸缩端安装有用于控制驱动装置、清铲机构、越障辅助机构、保护箱系统工作的智能摄像头。

通过上述技术方案，该火灾救援机器人工作时，由旋转电机通过主动齿轮驱动旋转齿轮左右转动，进而驱动第六电动推杆左右转动，通过其上端的智能摄像头控制火灾救援机器人的工作，当遇到一定高度的障碍时，首先第六电动推杆调整智能摄像头的高度，调整好后智能摄像头对障碍高度进行判断，如可以翻越，则第三电动推杆收缩，通过推杆抬起推铲使火灾救援机器人的履带行进轮可以接触到障碍，然后火灾救援机器人由于履带行进轮的摩擦力开始向上爬，当火灾救援机器人的履带行进轮的前端超过障碍物顶端时，第五电动推杆改变长度，调节第四电动推杆的角度，第四电动推杆伸出将火灾救援机器人的履带行进轮的后端抬起，然后火灾救援机器人继续前进，直到火灾救援机器人到达障碍物上端，接着第四电动推杆收缩，不会阻碍火灾救援机器人继续前行，这样火灾救援机器人就可以翻越火场中出现的障碍，更加适应火场的复杂地形，有助于快速救援受困者。当火灾救援机器人被重物砸中或被重物压住受困时，第一电动推杆和第二电动推杆伸出将左盖板和右盖板推开，由于合页的连接作用左盖板会绕着左侧板外翻，右盖板会绕着右侧板外翻，将压在火灾救援机器人上的重物推离火灾救援机器人，使其实现自行脱困。当火灾救援机器人的智能摄像头在捕捉到受困者后，火灾救援机器人立即向受困者靠近，同时通过智能摄像头对受困者状态进行判断，并根据受困者清醒程度通过保护箱系统将受困人员安全救出。

进一步的技术方案中，所述保护箱系统包括箱体和拖拽机构，所述机架上在靠近后侧板处设有支撑块，所述箱体的底板后端铰接在所述支撑块上，所述机架上在箱体的下方设有用于推动箱体绕支撑块转动的翻转电动推杆；所述箱体的上端、前端、后端均设有开口，所述箱体的左侧板上端铰接有上箱板，所述箱体的左侧板外侧安装有用于控制上箱板开合的第七电动推杆；所述箱体的前端开口处铰接有前箱板，所述箱体的左侧板外侧安装有用于控制前箱板开合的第八电动推杆；所述箱体的后端开口处铰接有后箱板，所述箱体的左侧板外侧安装有用于控制后箱板开合的第九电动推杆；

所述拖拽机构包括第一齿条、第一滑轨、第一滑块；所述第一齿条和第一滑轨沿箱体的长度方向均安装在箱体的右侧板外侧，且第一滑轨位于第一齿条的上方；所述第一滑块滑动连接在所述第一滑轨上；所述第一滑块上安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴上安装有与所述第一齿条啮合的第一齿轮；所述第一滑块上安装有沿垂直于第一滑轨的长度方向设置的第十电动推杆；所述第十电动推杆的伸缩端沿平行于第十电动推杆的长度方向设有连接杆，所述连接杆上在远离第一滑轨的一端固定安装有支杆，所述支杆上铰接有拖拽架，所述支杆上固定安装有第二齿轮，所述拖拽架上安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴上安装有与所述第二齿轮啮合的第三齿轮；所述拖拽架的侧板上安装有夹紧机构。

通过上述技术方案，当智能摄像头判断受困者为清醒状态时，则第一电动推杆和第二电动推杆伸出，将左盖板和右盖板打开，接着翻转电动推杆伸出，推动箱体绕支撑块转动，第七电动推杆收缩，将箱体的上箱板打开，等受困者自行进入箱体内后，当智能摄像头检测受困者进入箱体后，第七电动推杆伸出，将箱体的上箱板关闭，翻转电动推杆收缩，将整个箱体放平，第一电动推杆和第二电动推杆收缩，将左盖板和右盖板关闭，受困者在火灾救援机器人中随同其一起逃离火灾现场；智能摄像头判断受困者昏迷不醒时，则第一电动推杆和第二电动推杆伸出，将左盖板和右盖板打开，第二驱动电机带动第三齿轮转动，由于第三齿轮和第二齿轮的配合带动拖拽架绕着支杆转动，并且第十电动推杆伸出，第一驱动电机带动第一齿轮转动，由于第一齿轮和第一齿条的配合使第一滑块沿着第一滑轨移动，同时第八电动推杆和第九电动推杆伸出将前箱板和后箱板打开，第二驱动电机带动第三齿轮继续转动，由于第三齿轮和第二齿轮的配合带动拖拽架继续绕着支杆转动，直到使夹紧机构伸直受困者旁边，通过夹紧机构将受困者夹紧，然后控制第一驱动电机和反向转动通过拖拽架将受困者拖入箱体中，当智能摄像头检测受困者进入箱体后，第七电动推杆伸出将箱体的上箱板关闭，同时第八电动推杆和第九电动推杆收缩将前箱板和后箱板关闭，第一电动推杆和第二电动推杆收缩，将左盖板和右盖板关闭，受困者在火灾救援机器人中随同其一起逃离火灾现场。在逃离火灾现场时第三电动推杆伸出，将推铲放下，将逃离路线上的石子等硬物清除。

进一步的技术方案中，所述夹紧机构包括左铲板、右铲板、左驱动电机、右驱动电机；所述拖拽架的侧板上沿平行于支杆方向安装有第二滑轨，所述第二滑轨上安装有左滑块和右滑块；所述左铲板安装在所述左滑块上，所述右铲板安装在右滑块上；所述左铲板上沿第二滑轨的长度方向设有左齿条，所述右铲板上沿第二滑轨的长度方向设有右齿条；所述左驱动电机和右驱动电机均安装在拖拽架的侧板上且分别位于左滑块和右滑块的下方，所述左驱动电机和右驱动电机的输出轴上分别安装有与所述左齿条和右齿条啮合的左齿轮和右齿轮；所述左铲板和右铲板上沿垂直于第二滑轨方向分别设有左夹板和右夹板；所述左铲板上在所述左夹板旁边设有左夹紧电动推杆，所述左夹紧电动推杆的伸缩端安装有左压紧块；所述右铲板上在所述右夹板旁设有右夹紧电动推杆，所述右夹紧电动推杆的伸缩端安装有右压紧块。

通过上述技术方案，夹紧机构工作时左驱动电机和右驱动电机分别带动左齿轮和右齿轮转动，进而通过左齿条和右齿条驱动左铲板和右铲板沿着第二滑轨向两侧分开，同时左夹紧电动推杆和右夹紧电动推杆伸出，将左压紧块和右压紧块抬高，火灾救援机器人移动将左铲板和右铲板对称分布在受困者头部两侧，再铲入到受困者背部以下，左驱动电机和右驱动电机转动，带动左铲板和右铲板合拢，当左夹板和右夹板将受困者夹紧后，左夹紧电动推杆和右夹紧电动推杆电杆收缩，带动左压紧块和右压紧块向下压，由于左压紧块和右压紧块压紧位置位于人体胸部以下，所以不会影响受困者呼吸。

进一步的技术方案中，所述第六电动推杆的伸缩端在所述智能摄像头的下方安装有干粉灭火喷头；设置干粉灭火喷头能够小范围扑灭明火，方便火灾救援机器人实施救援工作。

有益效果：

可翻越障碍，适应复杂地形；防砸防压，避免机器人在火场中被重物压住受困；可进行简单灭火，在拖拽受困者逃离火场时进行逃离路线小范围的灭火，更加安全；可以拖拽昏迷受困者逃离火灾现场。

附图说明

图1为本发明中一种火灾救援机器人的立体结构图一；

图2为本发明中一种火灾救援机器人的立体结构图二；

图3为本发明中一种火灾救援机器人的立体结构图三；

图4为本发明中一种火灾救援机器人的部分立体结构图一；

图5为本发明中一种火灾救援机器人的部分立体结构图二；

图6为本发明中一种火灾救援机器人的主剖面结构图；

图7为本发明中保护箱系统的立体结构图一；

图8为本发明中保护箱系统的立体结构图二；

图9为本发明中保护箱系统的部分立体结构图一；

图10为本发明中保护箱系统的部分立体结构图二；

图11-15为本发明中一种火灾救援机器人翻越障碍物的过程示意图；

图16为本发明中一种火灾救援机器人救援清醒受困人员时的结构示意图；

图17-21为本发明中一种火灾救援机器人救援昏迷不醒人员时的过程示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1-10所示，一种火灾救援机器人，包括机架1，所述机架1的两侧安装有履带行进轮1a，所述机架1上安装有用于驱动履带行进轮1a转动的驱动装置1b；所述机架1的前端安装有前侧板1a1、后端安装有后侧板1a2、左侧安装有左侧板1a3、右侧安装有右侧板1a4，所述左侧板1a3的上端铰接有左盖板5a，所述右侧板1a4的上端铰接有右盖板5b；所述机架1内在靠近左侧板1a3和右侧板1a4处分别安装有沿竖直方向设置的用于控制左盖板5a和右盖板5b开合的第一电动推杆7a1和第二电动推杆7a2。

所述机架1内在靠近前侧板1a1处安装有清铲机构；所述清铲机构包括推铲2，以及安装在机架1内的两个轴承架2a，两个轴承架2a之间沿垂直于机架1的长度方向转动连接有横杆2b，所述横杆2b上在靠近其两端位置处均安装有伸出所述前侧板1a1的推杆2c，所述推铲2安装在所述推杆2c上；所述左侧板1a3的内侧面上以及所述右侧板1a4的内侧面上均安装有第三电动推杆7b，所述第三电动推杆7b的伸缩端均通过连接块7b1与所述推杆2c的杆身铰接，用于通过推杆2c控制所述推铲2抬起或者放下。

所述机架1内在靠近所述后侧板1a2处安装有越障辅助机构，所述越障辅助机构包括沿机架1的长度方向对称地设置机架1内且分别靠近左侧板1a3和右侧板1a4处的第四电动推杆7d，所述第四电动推杆7d的伸缩端伸出所述后侧板1a2，且安装有水平设置的撑杆7d1；所述第四电动推杆7d的杆身在靠近其伸缩端处铰接在所述机架1上；所述机架1内在所述第四电动推杆7d的下方均设有用于驱动第四电动推杆7d绕其与机架1的铰接点转动的第五电动推杆7e。

所述机架1内在靠近后侧板1a2处沿机架1的长度方向设有保护箱系统；所述机架1内在靠近前侧板1a1处安装支撑架7c1，所述支撑架7c1上转动连接有沿竖直方向设置的第六电动推杆7c，所述第六电动推杆7c的下端安装有旋转齿轮6a，所述支撑架7c1上安装有旋转电机8a，所述旋转电机8a的输出轴上安装有与所述旋转齿轮6a啮合的主动齿轮6b；所述第六电动推杆7c的伸缩端安装有用于控制驱动装置、清铲机构、越障辅助机构、保护箱系统工作的智能摄像头4；所述第六电动推杆7c的伸缩端在所述智能摄像头4的下方安装有干粉灭火喷头3。

所述保护箱系统包括箱体10和拖拽机构10a，所述机架1上在靠近后侧板1a2处设有支撑块1001，所述箱体10的底板后端铰接在所述支撑块1001上，所述机架1上在箱体10的下方设有用于推动箱体10绕支撑块1001转动的翻转电动推杆7g；所述箱体10的上端、前端、后端均设有开口，所述箱体10的左侧板上端铰接有上箱板9，所述箱体10的左侧板外侧安装有用于控制上箱板9开合的第七电动推杆7j；所述箱体10的前端开口处铰接有前箱板17，所述箱体10的左侧板外侧安装有用于控制前箱板17开合的第八电动推杆7i；所述箱体10的后端开口处铰接有后箱板18，所述箱体10的左侧板外侧安装有用于控制后箱板18开合的第九电动推杆7k。

所述拖拽机构10a包括第一齿条12b、第一滑轨13b、第一滑块13c；所述第一齿条12b和第一滑轨13b沿箱体10的长度方向均安装在箱体10的右侧板外侧，且第一滑轨13b位于第一齿条12b的上方；所述第一滑块13c滑动连接在所述第一滑轨13b上；所述第一滑块13c上安装有第一驱动电机8d，所述第一驱动电机8d的输出轴上安装有与所述第一齿条12b啮合的第一齿轮6f；所述第一滑块13c上安装有沿垂直于第一滑轨13b的长度方向设置的第十电动推杆7h；所述第十电动推杆7h的伸缩端沿平行于第十电动推杆7h的长度方向设有连接杆7h1，所述连接杆7h1上在远离第一滑轨13b的一端固定安装有支杆7h2，所述支杆7h2上铰接有拖拽架11，所述支杆7h2上固定安装有第二齿轮6e，所述拖拽架11上安装有第二驱动电机8b，所述第二驱动电机8b的输出轴上安装有与所述第二齿轮6e啮合的第三齿轮6d；所述拖拽架11的侧板上安装有夹紧机构10b。

所述夹紧机构10b包括左铲板14a、右铲板14b、左驱动电机8c1、右驱动电机8c2；所述拖拽架11的侧板上沿平行于支杆7h2方向安装有第二滑轨13a，所述第二滑轨13a上安装有左滑块13a1和右滑块13a2；所述左铲板14a安装在所述左滑块13a1上，所述右铲板14b安装在右滑块13a2上；所述左铲板14a上沿第二滑轨13a的长度方向设有左齿条12a1，所述右铲板14b上沿第二滑轨13a的长度方向设有右齿条12a2；所述左驱动电机8c1和右驱动电机8c2均安装在拖拽架11的侧板上且分别位于左滑块13a1和右滑块13a2的下方，所述左驱动电机8c1和右驱动电机8c2的输出轴上分别安装有与所述左齿条12a1和右齿条12a2啮合的左齿轮6c1和右齿轮6c2；所述左铲板14a和右铲板14b上沿垂直于第二滑轨13a方向分别设有左夹板14a1和右夹板14b1；所述左铲板14a上在所述左夹板14a1旁边设有左夹紧电动推杆7c1，所述左夹紧电动推杆7f1的伸缩端安装有左压紧块16a；所述右铲板14b上在所述右夹板14b1旁设有右夹紧电动推杆7f2，所述右夹紧电动推杆7f2的伸缩端安装有右压紧块16b。

该火灾救援机器人工作时，由旋转电机8a通过主动齿轮6b驱动旋转齿轮6a左右转动，进而驱动第六电动推杆7c左右转动，通过其上端的智能摄像头4控制火灾救援机器人的工作；如图11-15所示，当遇到一定高度的障碍时，首先第六电动推杆7c调整智能摄像头4的高度，调整好后智能摄像头4对障碍高度进行判断，如可以翻越，则第三电动推杆7b收缩，通过推杆2c抬起推铲2使火灾救援机器人的履带行进轮1a可以接触到障碍，然后火灾救援机器人由于履带行进轮1a的摩擦力开始向上爬，当火灾救援机器人的履带行进轮1a的前端超过障碍物顶端时，第五电动推杆7e改变长度，调节第四电动推杆7d的角度，第四电动推杆7d伸出将火灾救援机器人的履带行进轮1a的后端抬起，然后火灾救援机器人继续前进，直到火灾救援机器人到达障碍物上端，接着第四电动推杆7d收缩，不会阻碍火灾救援机器人继续前行，这样火灾救援机器人就可以翻越火场中出现的障碍，更加适应火场的复杂地形，有助于快速救援受困者。

当火灾救援机器人被重物砸中或被重物压住受困时，第一电动推杆7a1和第二电动推杆7a2伸出将左盖板5a和右盖板5b推开，由于合页的连接作用左盖板5a会绕着左侧板1a3外翻，右盖板5b会绕着右侧板1a4外翻，将压在火灾救援机器人上的重物推离火灾救援机器人，使其实现自行脱困。

当火灾救援机器人的智能摄像头4在捕捉到受困者后，火灾救援机器人立即向受困者靠近，通过干粉灭火喷头3对受困者周围进行简单灭火确保暂时安全；同时通过智能摄像头4对受困者状态进行判断，如图16所示，当智能摄像头4判断受困者为清醒状态时，则第一电动推杆7a1和第二电动推杆7a2伸出，将左盖板5a和右盖板5b打开，接着翻转电动推杆7g伸出，推动箱体10绕支撑块1001转动，第七电动推杆7j收缩，将箱体10的上箱板9打开，等受困者自行进入箱体10内后，当智能摄像头4检测受困者进入箱体10后，第七电动推杆7j伸出，将箱体10的上箱板9关闭，翻转电动推杆7g收缩，将整个箱体10放平，第一电动推杆7a1和第二电动推杆7a2收缩，将左盖板5a和右盖板5b关闭，受困者在火灾救援机器人中随同其一起逃离火灾现场。

当智能摄像头4判断受困者昏迷不醒时，如图17-21所示，则第一电动推杆7a1和第二电动推杆7a2伸出，将左盖板5a和右盖板5b打开，第二驱动电机8b带动第三齿轮6d转动，由于第三齿轮6d和第二齿轮6e的配合带动拖拽架11绕着支杆7h2转动，并且第十电动推杆7h伸出，第一驱动电机8d带动第一齿轮6f转动，由于第一齿轮6f和第一齿条12b的配合使第一滑块13c沿着第一滑轨13b移动，同时第八电动推杆7i和第九电动推杆7k伸出将前箱板17和后箱板18打开，第二驱动电机8b带动第三齿轮6d继续转动，由于第三齿轮6d和第二齿轮6e的配合带动拖拽架11继续绕着支杆7h2转动，直到使左铲板14a和右铲板14b水平贴于地面，然后左驱动电机8c1和右驱动电机8c2分别带动左齿轮6c1和右齿轮6c2转动，进而通过左齿条12a1和右齿条12a2驱动左铲板14a和右铲板14b沿着第二滑轨13a向两侧分开，同时左夹紧电动推杆7f1和右夹紧电动推杆7f2伸出，将左压紧块16a和右压紧块16b抬高，火灾救援机器人移动将左铲板14a和右铲板14b对称分布在受困者头部两侧，再铲入到受困者背部以下，左驱动电机8c1和右驱动电机8c2转动，带动左铲板14a和右铲板14b合拢，当左夹板14a1和右夹板14b2将受困者夹紧后，左夹紧电动推杆7f1和右夹紧电动推杆7f2电杆收缩，带动左压紧块16a和右压紧块16b向下压，由于左压紧块16a和右压紧块16b压紧位置位于人体胸部以下，所以不会影响受困者呼吸。在火灾救援机器人用夹紧机构10b将受困者固定好后，然后控制第一驱动电机8d和反向转动通过拖拽架11将受困者拖入箱体10中，当智能摄像头4检测受困者进入箱体10后，控制左夹紧电动推杆7f1和右夹紧电动推杆7f2电杆伸出，带动左压紧块16a和右压紧块16b向上运动，同时左驱动电机8c1和右驱动电机8c2分别带动左齿轮6c1和右齿轮6c2转动，进而通过左齿条12a1和右齿条12a2驱动左铲板14a和右铲板14b沿着第二滑轨13a向两侧分开；第二驱动电机8b带动第三齿轮6d反向转动，由于第三齿轮6d和第二齿轮6e的配合带动拖拽架11绕着支杆7h2反向转动，并且第十电动推杆7h收缩，将拖拽架11收纳到机架1内；接着第七电动推杆7j伸出将箱体10的上箱板9关闭，同时第八电动推杆7i和第九电动推杆7k收缩将前箱板78和后箱板18关闭，第一电动推杆7a1和第二电动推杆7a2收缩，将左盖板5a和右盖板5b关闭，受困者在火灾救援机器人中随同其一起逃离火灾现场。在逃离火灾现场时第三电动推杆7d伸出，将推铲放下将逃离路线上的石子等硬物清除。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。