一种消防侦察灭火机器人及其工作方法与流程

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种消防侦察灭火机器人及其工作方法。

背景技术：

消防人员在高危火场等事故现场救援或勘察中存在许多劣势，消防侦察灭火机器人应用而生。消防侦察灭火机器人可替代消防人员在外围实现灭火功能，同时拆掉水带则可以代替消防人员进入危险灾害事故现场实现侦察甚至救援功能，因此发展前景广阔。

然而，一方面，火灾等场景下现场环境极其恶劣，尤其是地面或空间内存在很多障碍物，这对机器人的越障性能和避障能力提出巨大挑战。目前通常采用履带式移动底盘作为消防机器人(消防侦察机器人、消防灭火人以及消防排烟机器人等消防类机器人统称)的移动平台，实现机器人在高危复杂路面移动功能。另外一方面，由于消防机器人在火灾现场外围拖动水带灭火时，需拖动充满水的消防水带前进，这对消防机器人的悬挂系统带来载荷挑战；当消防机器人作为侦察救援设备进入现场救援时，同样需要载重多人撤离现场，机器人同样需具备较强的承载重物能力。

目前绝大多数履带式移动底盘的悬挂系统采用多组单排承重轮配合弹性元件实现承重和越障功能，但是这种结构存在当悬挂系统前端触碰障碍物时，履带容易发生过多形变而发生履带滑脱问题；或者采用在从动轮和承重轮间，靠近车体接近障碍物的部位增加固定的承重轮结构实现越障功能，但是这类结构的机器人在爬坡越障时的稳定性能差、震动剧烈，不利于机器人平稳运行。在驱动轮和履带配合方式上，目前驱动轮和履带驱动多采用拨齿结构，该类结构对履带形变异常敏感，当机器人机身上载荷发生较大变动时，或机器人悬挂系统越障时，履带的形变因素极易发生掉履带故障。与之相应的，为降低履带机器人掉履带风险，通常在悬挂系统中增加履带张紧机构，目前最常用的是采用弹簧挤压滑块的形式或采用液压缸推动滑块实现张紧履带功能。对于履带张紧装置，采用传统的弹簧式张紧装置会使得弹簧随复杂工况变化而变化，无法保持履带常态张紧状态；且随使用时间增加，弹簧式张紧装置中的弹簧会发生疲劳，导致履带松弛从而发生滑脱等问题。对于重性的机器人，这种履带或链条张紧方式显然不合适。而采用液压缸式的张紧装置性能较强，但结构较复杂，需要依赖液压系统，不利于小型化消防人集成安装和应用。

目前履带式移动机器人相关技术中，首先在驱动构造上，驱动轮和履带间的传动方式多采用拨齿结构，即：驱动轮上一般设置有带凹槽的轮组，履带内壁设置有凸块，驱动轮拨动履带内壁的凸块实现履带驱动功能，从而带动履带向前铺设行进。典型的技术方案如下：申请号为201520714972.7的专利公布了一种用于消防灭火机器人的移动系统，一种用于消防灭火机器人的移动系统，前悬挂、交叉悬挂和后悬挂依次相连，机箱主体通过上轴与履带内的上导轮相连；所述的前悬挂包括：通过前轴相连的前臂、前中臂、连接前臂和前中臂的前弹簧、与前臂相连的前导轮和后导轮；驱动轮和履带通过拨齿结构驱动。同类技术方案还有诸如申请号为201610091164.9的专利公布的一种消防机器人及其控制方法；申请号为201610303161.7的专利公布的履带式消防机器人；申请号为201610622972.3的专利公布的一种防爆消防灭火侦察机器人；专利201610677978.0公开的轮履变换移动底盘及具有其的消防探测机器人；申请号为201611048497.x公布的一种履带式消防灭火机器人及其操作方法等。

其次在实现机器人履带张紧技术方面，通常采用弹簧式或液压缸式的支撑技术：例如申请号为201721131694.8的专利公布了一种防爆消防灭火侦察机器人履带总成，包括履带、连接架、承重轮、避震装置、驱动轮、托带轮、侧板、张紧装置和导向轮，连接架、承重轮、避震装置、驱动轮、托带轮、侧板、张紧装置和导向轮均设置在履带的柔性链环内，且履带与导向轮、承重轮、驱动轮和托带轮依次连接，张紧装置远离侧板的一侧与导向轮连接。张紧装置包括压缩弹簧和调节螺栓和伸缩杆，张紧装置与履带相适配。该类专利还有申请号为201710681176.1的发明专利一种履带拖拉机的履带张紧机构；申请号为201711445105.8的发明专利公布的一种履带张紧装置和履带式行走机械；申请号为201720909718.1的实用新型专利公布了一种履带张紧装置及具有该装置的履带车以及申请号为201310224671.1的发明专利公开的履带张紧装置及其张紧方法等。

最后，在机器人悬挂组件汇中，通常直接采用在从动轮和承重轮间，靠近车体接近障碍物的部位增加固定的承重轮结构实现越障功能，典型的专利方案有：申请号为201720886004.3的一种能攀爬越障的消防灭火机器人，履带行走机构包括固定在消防灭火机器人本体底部的履带梁、位于履带梁前端的驱动轮、位于履带梁后端的张紧轮、位于驱动轮与张紧轮之间的固定式支重轮和浮动式支重轮，且固定式支重轮与浮动式支重轮和张紧轮处于同一接地平面上。类似的构造还有申请号为201710109232.4公布的一种智能遥控消防机器人，申请号为201610622972.3公布的一种防爆消防灭火侦察机器人，申请号为201320414471.8的专利公布的一种改进的消防灭火机器人等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种消防侦察灭火机器人，针对目前驱动轮和履带的驱动效率和稳定问题，通过插齿驱动轮和与之配套的履带实现驱动轮和履带间高效传动功能；针对目前悬挂系统的爬坡越障性能不足问题，通过设计一种双排双列复合接近轮保证悬挂系统越障过程中与履带的贴合性能，显著提升机器人越障爬坡能力；针对机器人悬挂系统张紧机构存在的弊端，通过楔形张紧机构实现对机器人上悬挂系统的张紧功能，保证机器人履带运动的松紧度，从而进一步提升机器人运动安全稳定性能，降低机器人维护难度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种消防侦察灭火机器人，包括履带底盘、消防灭火水炮和侦察机构，消防灭火水炮和侦察机构均设置于履带底盘上，履带底盘由底盘本体、底盘壳体、悬挂横梁、驱动轮、从动轮组、托带轮组、承重轮组、减震板组、弹性元件、接近轮组、张紧机构、避障组件、警示组件、驱动组件、控制器、无线传输组件、履带组件、防尘盖板、探照灯、锂电池组成，消防灭火水炮由水炮炮头、喷射变换组件、垂向变换组件、水平转向组件、水炮导向管、水炮本体、水带接头、喷淋组件组成，侦察机构由摄像机、气体传感器、升降组件和侦察机构本体组成。

具体地，所述控制器是机器人的控制核心，控制器分别连避障组件、警示组件、驱动组件、无线传输组件、探照灯、消防灭火水炮中的垂向变换组件、水平转向组件、喷淋组件以及侦察机构中的摄像机、气体传感器和升降组件。

具体地，所述履带底盘中，悬挂横梁包括耙形长板和悬挂连轴，驱动轮包括插齿驱动轮和驱动轴，从动轮组包括从动轮、从动轮转轴和从动位移滑板，托带轮组包括托带轮和托带轮轴，承重轮组包括承重轮、承重轮转轴，减震板组包含减震板和减震板摆轴，弹性组件包括弹性元件和弹性组件转轴，接近轮组由接近承重轮、接近轮、接近轮轴和接近轮摆板组成，张紧机构由张紧螺丝、移位紧固螺丝、主楔形滑块、副楔形滑块、前挡板、后挡板和紧固板组成，避障组件包括避障摄像机和超声波测距模块，警示组件包括警灯和警笛，驱动组件包括驱动电机和差速箱，无线传输组件包括电气模块和天线，履带组件包括履带主体和拨块；所述消防灭火水炮中，喷淋组件包括喷淋器和继电器。

具体地，所述底盘本体设置在履带底盘的下半段，用以支撑连接悬挂系统和电控系统，底盘壳体设置在履带底盘的上半段，与底盘本体配合形成封闭立体空间；

悬挂横梁共两套，分别设置在底盘本体两侧，每套悬挂横梁包括两条耙形长板，两板间隔叠放，耙形长板上端设置两块突起用以设置转轴从而固定托带轮组；耙形长板下端设置四块突起用以设置转轴从而固定减震板组，在耙形长板近中央横向上均匀设置四个通孔用以固定悬挂连轴，悬挂连轴共八根，分为左右两组，每组悬挂连轴外侧固定在耙形长板上，内侧则连接固定在底盘本体上，实现悬挂系统和车体的连接固定；

驱动轮为单排齿轮结构，数量为两个，驱动轮的插齿驱动轮通过驱动轴设置在底盘本体最后方两侧，驱动轴与差速箱输出转轴连接以获得动力来源，插齿驱动轮的后轮缘插入履带组件内，插齿驱动轮的齿牙与拨块配合拨动；

从动轮组为双列单轮结构，从动轮组的从动轮跨在从动轮转轴两端，从动轮转轴贯穿在从动位移滑板最前端的两侧，从动位移滑板为矩形板，数量为四个，两个为一套叠放，设置在悬挂横梁最前方的内侧，从动位移滑板连接固定张紧机构，且从动轮前轮缘和履带组件内壁接触；

托带轮组为双列单轮结构，数量共八个，分为两套，左右两套对称布置，每套四对，托带轮组的托带轮通过托带轮轴固定在耙形长板上端，托带轮上轮缘与履带组件内壁接触；

承重轮组为双列单排轮，共八组，承重轮组的承重轮通过承重轮转轴设置于减震板下端，且承重轮下轮缘和履带组件内壁接触；

减震板组共八组，每组减震板组包含两条减震板，减震板为长条板，两条堆叠为一组，上端通过减震板摆轴与耙形长板连接固定，下端连接承重轮组，减震板能够绕减震板摆轴摆动；未加载荷情况下，减震板组与悬挂横梁夹角介于30°～70°间，该角度主要由弹性组件和机器人负载大小决定。

弹性组件的弹性元件的上端通过弹性组件转轴固定在耙形长板上，弹性元件的下端通过弹性组件转轴固定在减震板中央处，弹性元件共十条，其中八条与减震板配合，通过承压耙形长板和承重轮间的压力进行泄力，从而实现减震避震，另外两条弹性元件与接近轮组配合；

避障组件的避障摄像机和超声波测距模块对称安装在底盘本体最前方靠近中央处，警示组件的警灯和警笛分别安装在底盘壳体后端两侧，驱动组件的驱动电机与差速箱配套使用，驱动电机安装在底盘本体内部后方，驱动电机连接控制器，差速箱输出轴连接驱动轴；

无线传输组件靠近控制器，天线与无线传输组件内的电气模块连接以提高信息发射和接收距离；防尘盖板为圆轮结构，设置有螺孔并通过螺栓和所有的从动轮、承重轮固定；探照灯共一对，安装在底盘本体最前方的两侧；锂电池安装在底盘本体内部，锂电池在电气上分别和机器人上的耗电器件连接并为其提供电能。

具体地，所述接近轮组包括接近承重轮、接近轮、接近轮轴和接近轮摆板，接近承重轮和接近轮均为双列单轮结构，接近承重轮与承重轮一样，内径大于接近轮，接近轮摆板为镰刀状板，两条堆叠为一组，横向放置，最上端通过接近轮轴固定在耙形长板最前端，并能够绕耙形长板摆动，接近轮通过转轴安装在接近轮摆板的中央弯折处的最外端，接近轮前轮缘接触履带组件内壁，在机器人前进遭遇障碍物时减小甚至避免履带组件形变，接近承重轮下轮缘接触履带组件内壁，在接近轮摆板的中间偏上处设置有弹性元件，实现接近轮组与悬挂横梁的弹性支撑；

具体地，所述张紧机构共两套，分别设置在左右两侧的从动位移滑板和耙形长板之间，张紧螺丝贯穿并通过螺母固定在耙形长板前端两侧，张紧螺丝上套接有主楔形滑块；

移位紧固螺丝共六个，分为两套，每三个呈现三角分布，前面一只移位紧固螺丝贯穿从动位移滑板和耙形长板，后面两只移位紧固螺丝贯穿耙形长板和前挡板，移位紧固螺丝尾部通过紧固板固定；

主楔形滑块与副楔形滑块均为梯形滑块，主楔形滑块中间有透孔，透孔内设置有与张紧螺丝配合的螺纹，主楔形滑块套接在张紧螺丝上，主楔形滑块的斜面与副楔形滑块的斜面接触配合，通过张紧螺丝的转动带动主楔形滑块沿垂直于张紧螺丝的轴线方向进退；

副楔形滑块的后端端面处设置有贯穿透孔，透孔直径大于移位紧固螺丝的直径，副楔形滑块的前端接触并连接前挡板，当副楔形滑块前后滑动时，可带动前挡板前后移动；

前挡板为方形板，垂直且横跨于耙形长板间，后挡板结构和形状与前挡板相同，垂直并横跨于耙形长板之间；

紧固板为三角形板，其上设置有螺纹孔，与移位紧固螺丝相配合。

具体地，所述履带组件左右各一挂，履带组件的履带主体为封闭扁平条状结构，在履带主体中央横向设置有拨块，拨块为方体结构，设置有倒角，拨块与插齿驱动轮配合，通过插齿驱动轮的转动拨动拨块受力，进而带动履带主体转动。

具体地，所述水炮炮头、水炮导向管、水炮本体以及水带接头连接成一体，水炮导向管为弯管，用以连接水炮各组件，喷射变换组件设置在水炮炮头和水炮导向管之间，垂向变换组件和水平转向组件均通过水炮导向管连接于水炮本体上，水带接头连接水炮本体，水炮本体设置于底盘壳体内，水带接头设置于机器人的底盘壳体的后方，喷淋组件设置于水炮导向管最上部，喷淋组件包括喷淋器和继电器，喷淋器通过水炮导向管取水，配合继电器实现对机器人的喷淋降温，继电器连接控制器。

具体地，所述摄像机与气体传感器并排设置，摄像机设置于升降组件上，升降组件外部设置有侦察机构本体。

本发明的另一目的在于提供一种消防侦察灭火机器人的工作方法，包括以下步骤：

(1)机器人运动行走及感知避障步骤：

控制器通过无线传输组件接收来自远处无线指令，指令经控制器分析决策后控制机器人上的驱动组件实现对驱动轮转动控制，从而实现机器人的运动控制，包括机器人的前后、后退、转弯和急停；

当机器人在前进过程中，控制器还实时控制避障组件工作，采集机器人前方的图像视频信息、环境参数信息，并通过无线传输组件发送至远处的控制台上供消防人员查看、分析和决策；

当控制器通过超声波测距模块检测到机器人前方近距离内存在障碍物时，若此时障碍物与机器人的距离小于预设的安全阈值，此时控制器直接控制驱动组件实现对机器人紧急刹车行为，而不受控于远处控制台来自消防人员的停止控制指令；上述在进行障碍物判定时，为提高纠错冗余，避障摄像机还能够配合超声波测距模块工作，实现对机器人前方障碍物的辅助判定；

(2)机器人侦察步骤：

控制器控制侦察机构中的摄像机、气体传感器工作，对现场机器人周围图像视频和特定气体参数进行采集，并将采集的参数通过无线传输组件发送至远处的控制台上，供消防人员分析现场环境状态以便进一步作出决策，在该过程中，为提高参数采集的广度，控制器还能够控制升降组件实现升降功能，从而完成对机器人不同高度空间内的环境参数或图像视频信息采集；控制器还能将机器人自身的工况参数传输至远处的控制台，供操纵人员实时查看和分析机器人工作状态；控制器还能控制避障摄像机工作对机器人前方低位的图像视频进行采集；控制器还能够控制探照灯，在现场参数采集及现场救援时提供足够的环境光照亮度；

(3)机器人灭火步骤：

当控制器通过无线传输组件接收到消防灭火指令后，控制器控制垂向变换组件、水平转向组件进行水炮角度调整，远处控制台实时根据侦察机构采集的图像进行实时控制调整，从而使消防灭火水炮喷出的水柱落入火源内，进行灭火；

根据现场灭火需要，控制器还能控制喷射变换组件工作对水炮的喷射形式进行变换，另外，控制器还能控制喷淋组件工作实现水幕喷射为机器人机体进行降温；

(4)机器人履带张紧步骤：

当消防机器人出厂或工作一段时间后，履带组件会发生过紧或松弛问题，调节过程如下：将移位紧固螺丝调松，转动张紧螺丝，副楔形滑块相对主楔形滑块后移或前移，实现前挡板带动从动轮和从动位移滑板后移或前移，从而实现履带松紧调整，调整完毕后，拧紧移位紧固螺丝。

本发明具有以下有益效果：

本发明的消防侦察灭火机器人采用插齿驱动轮和与之配套的履带，解决了驱动轮和履带间的打滑掉带等问题，实现了驱动轮和履带间高效传动，降低了履带和驱动轮的制作难度，显著削减了机器人关键部件的制造成本；

采用双排双列复合接近轮，不仅保证了悬挂系统越障过程中与履带的贴合性能，还可以提高机器人越障爬坡时的稳定度，降低履带滑脱风险，显著提升机器人越障爬坡能力；

采用楔形张紧机构，实现了对机器人上悬挂系统的张紧功能，保证机器人履带运动的松紧度，从而进一步提升机器人运动安全稳定性能，降低了机器人维护难度和应用成本。

附图说明

图1是本发明一种消防侦察灭火机器人立体结构图。

图2是本发明一种消防侦察灭火机器人主视结构图。

图3是本发明一种消防侦察灭火机器人左视结构图。

图4是本发明一种消防侦察灭火机器人右视结构图。

图5是本发明一种消防侦察灭火机器人后视结构图。

图6是本发明一种消防侦察灭火机器人仰视结构图。

图7是本发明一种消防侦察灭火机器人的履带底盘局部结构图。

图8是本发明一种消防侦察灭火机器人的履带底盘局部结构图。

图9是本发明一种消防侦察灭火机器人的张紧机构局部结构图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

如图1所示，一种消防侦察灭火机器人，包括履带底盘1、消防灭火水炮2和侦察机构3，消防灭火水炮2和侦察机构3均设置于履带底盘1上。

如图2-6所示，履带底盘1由底盘本体1-1、底盘壳体1-2、悬挂横梁1-3、驱动轮1-4、从动轮组1-5、托带轮组1-6、承重轮组1-7、减震板组1-8、弹性元件1-9、接近轮组1-10、张紧机构1-11、避障组件1-12、警示组件1-13、驱动组件1-14、控制器1-15、无线传输组件1-16、履带组件1-17、防尘盖板1-18、探照灯1-19、锂电池1-20组成。

底盘本体1-1设置在履带底盘1的下半段，用以支撑连接悬挂系统和电控系统，底盘壳体1-2设置在履带底盘1的上半段，同样为中空薄板结构，与底盘本体1-1配合形成封闭立体空间。

悬挂横梁1-3共两套，分别设置在底盘本体1-1两侧，每套悬挂横梁1-3包括两条耙形长板1-3a，两板间隔叠放，耙形长板1-3a上端设置两块突起用以设置转轴从而固定托带轮组1-6；耙形长板1-3a下端设置四块突起用以设置转轴从而固定减震板组1-8，在耙形长板1-3a近中央横向上均匀设置四个通孔用以固定悬挂连轴1-3b。悬挂连轴1-3b共八根，分为左右两组，每组悬挂连轴1-3b外侧固定在耙形长板1-3a上，内侧则连接固定在底盘本体1-1上，实现悬挂系统和车体的连接固定。

驱动轮1-4为单排齿轮结构，数量为两个，驱动轮1-4包括插齿驱动轮1-4a、驱动轴1-4b，驱动轮1-4的插齿驱动轮1-4a通过驱动轴1-4b设置在底盘本体1-1最后方两侧，驱动轴1-4b与差速箱1-14b输出转轴连接以获得动力来源，插齿驱动轮1-4a的后轮缘插入履带组件1-17内，插齿驱动轮1-4a的齿牙与拨块1-17b配合拨动。

从动轮组1-5为双列单轮结构，包括从动轮1-5a、从动轮转轴1-5b、从动位移滑板1-5c。从动轮1-5a跨在从动轮转轴1-5b两端，从动轮转轴1-5b贯穿在从动位移滑板1-5c最前端的两侧，从动位移滑板1-5c为矩形板，数量为四个，两个为一套叠放，设置在悬挂横梁1-3最前方的内侧。从动位移滑板1-5c连接固定张紧机构1-11，且从动轮1-5a前轮缘和履带组件1-17内壁接触。

托带轮组1-6为双列单轮结构，数量共八个，分为两套，左右两套对称布置，每套四对。托带轮组1-6包括托带轮1-6a、托带轮轴1-6b，托带轮1-6a通过托带轮轴1-6b固定在耙形长板1-3a上端，托带轮1-6a上轮缘与履带组件1-17内壁接触。

承重轮组1-7为双列单排轮，共八组，承重轮组1-7包括承重轮1-7a、承重轮转轴1-7b。承重轮1-7a通过承重轮转轴1-7b设置于减震板1-8a下端，且承重轮1-7a下轮缘和履带组件1-17内壁接触。

减震板组1-8共八组，每组减震板组1-8包含两条减震板1-8a，减震板1-8a为长条板，两条堆叠为一组，上端通过减震板摆轴1-8b与耙形长板1-3a连接固定，下端连接承重轮组1-7，减震板1-8a能够绕减震板摆轴1-8b摆动。未加载荷情况下，减震板组1-8与悬挂横梁1-3夹角介于30°～70°间，该角度主要由弹性组件1-9和机器人负载大小决定。

如图8所示，弹性组件1-9包含弹性元件1-9a和弹性组件转轴1-9b，弹性元件1-9a的上端通过弹性组件转轴1-9b固定在耙形长板1-3a上，弹性元件1-9a的下端通过弹性组件转轴1-9b固定在减震板1-8a中央处。弹性元件1-9a共十条，其中八条与减震板1-8a配合，通过承压耙形长板1-3a和承重轮1-7a间的压力进行泄力，从而实现减震避震，另外两条弹性元件1-9a与接近轮组1-10配合。

接近轮组1-10包括接近承重轮1-10a、接近轮1-10b、接近轮轴1-10c和接近轮摆板1-10d。接近承重轮1-10a和接近轮1-10b均为双列单轮结构，接近承重轮1-10与承重轮1-7a一样，内径大于接近轮1-10b。接近轮摆板1-10d为镰刀状板，两条堆叠为一组，横向放置，最上端通过接近轮轴1-10c固定在耙形长板1-3a最前端，并能够绕耙形长板1-3a摆动。接近轮1-10b通过转轴安装在接近轮摆板1-10d的中央弯折处的最外端，接近轮1-10b前轮缘接触履带组件1-17内壁，在机器人前进遭遇障碍物时减小甚至避免履带组件1-17形变。接近承重轮1-10a下轮缘接触履带组件1-17内壁，起到承重支撑作用。在接近轮摆板1-10d的中间偏上处设置有弹性元件1-9a，实现接近轮组1-10与悬挂横梁1-3的弹性支撑，提高接近轮组1-10的减震、避障和越障性能。

如图7、图9所示，张紧机构1-11包括张紧螺丝1-11a、移位紧固螺丝1-11b、主楔形滑块1-11c、副楔形滑块1-11d、前挡板1-11e、后挡板1-11f、紧固板1-11g。张紧机构1-11共两套，分别设置在左右两侧的从动位移滑板1-5c和耙形长板1-3a之间。

张紧螺丝1-11a贯穿并通过螺母固定在耙形长板1-3a前端两侧，张紧螺丝1-11a上套接有主楔形滑块1-11c。

移位紧固螺丝1-11b共六个，分为两套，每三个呈现三角分布，前面一只移位紧固螺丝1-11b贯穿从动位移滑板1-5c和耙形长板1-3a，后面两只移位紧固螺丝1-11b贯穿耙形长板1-3a和前挡板1-11e，移位紧固螺丝1-11b尾部通过紧固板1-11g固定。

主楔形滑块1-11c与副楔形滑块1-11d均为梯形滑块，主楔形滑块1-11c中间有透孔，透孔内设置有与张紧螺丝1-11a配合的螺纹，主楔形滑块1-11c套接在张紧螺丝1-11a上，主楔形滑块1-11c的斜面与副楔形滑块1-11d的斜面接触配合，通过张紧螺丝1-11a的转动带动主楔形滑块1-11c沿垂直于张紧螺丝1-11a的轴线方向进退。

副楔形滑块1-11d的后端端面处设置有贯穿透孔，透孔直径大于移位紧固螺丝1-11b的直径，副楔形滑块1-11d的前端接触并连接前挡板1-11e，当副楔形滑块1-11d前后滑动时，可带动前挡板1-11e前后移动。

前挡板1-11e为方形板，垂直且横跨于耙形长板1-3a间，后挡板1-11f结构和形状与前挡板1-11e相同，垂直并横跨于耙形长板1-3a之间；紧固板1-11g为三角形板，其上设置有螺纹孔，与移位紧固螺丝1-11b相配合。

避障组件1-12包括避障摄像机1-12a和超声波测距模块1-12b。避障摄像机1-12a和超声波测距模块1-12b对称安装在底盘本体1-1最前方靠近中央处，分别可以采集机器人前方图像视频信息、机器人前方障碍物信息。避障摄像机1-12a、超声波测距模块1-12b与控制器1-15连接，将采集的信息传递至控制中心供数据分析和决策。

警示组件1-13包括警灯1-13a和警笛1-13b，警灯1-13a和警笛1-13b分别安装在底盘壳体1-2后端两侧，起警示作用。警灯1-13a和警笛1-13b还与控制器1-15连接，并受其控制作用进行通断工作。

驱动组件1-14包括驱动电机1-14a、差速箱1-14b，驱动电机1-14a与差速箱1-14b配套使用，驱动电机1-14a安装在底盘本体1-1内部后方，驱动电机1-14a连接控制器1-15，差速箱1-14b输出轴连接驱动轴1-4b。

控制器1-15是机器人的控制核心，设置在所述底盘本体1-1内部，控制器1-15分别连避障组件1-12、警示组件1-13、驱动组件1-14、无线传输组件1-16、探照灯1-19、消防灭火水炮2中的垂向变换组件2-3、水平转向组件2-4、喷淋组件2-8以及侦察机构3中的摄像机3-1、气体传感器3-2和升降组件3-3。控制器1-15连接驱动电机1-14a实现对机器人的运动控制功能，连接避障组件1-12实现对机器人前方障碍物信号的监测，连接无线传输组件1-16实现对机器人自身参数以及采集的环境参数进行无线发送、接收来自远处控制台的控制指令并实现智能感知和控制，连接警示组件1-13实现报警和警示功能，连接探照灯1-19控制探照灯1-19亮灭实现对现场照明补偿功能，控制继电器2-8b实现喷淋降温开闭功能，控制摄像机3-1、气体传感器3-2实现对现场图像视频和气体参数进行采集。

无线传输组件1-16靠近控制器1-15，主要将机器人状态参数和采集的周围环境参数发送至控制台上，无线传输组件1-16包括电器模块和一对天线1-16a，分别用以传递参数信息和图像视频信息，天线1-16a与无线传输组件1-16内的电气模块连接以提高信息发射和接收距离。

履带组件1-17左右各一挂，履带组件1-17包括履带主体1-17a、拨块1-17b，履带主体1-17a为封闭扁平条状结构，在履带主体1-17a中央横向设置有拨块1-17b，拨块1-17b为方体结构，设置有倒角，拨块1-17b与插齿驱动轮1-4a配合，通过插齿驱动轮1-4a的转动拨动拨块1-17b受力，进而带动履带主体1-17a转动。

防尘盖板1-18为圆轮结构，设置有螺孔并通过螺栓和所有的从动轮1-5a、承重轮1-7a固定。

探照灯1-19共一对，安装在底盘本体1-1最前方的两侧，起探照作用，提高现场光照亮度。

锂电池1-20安装在底盘本体1-1内部，锂电池1-20在电气上分别和机器人上的耗电器件连接并为其提供电能。

如图4、图5所示，消防灭火水炮2由水炮炮头2-1、喷射变换组件2-2、垂向变换组件2-3、水平转向组件2-4、水炮导向管2-5、水炮本体2-6、水带接头2-7、喷淋组件2-8组成。

水炮炮头2-1、水炮导向管2-5、水炮本体2-6以及水带接头2-7连接成一体，水炮导向管2-5为弯管，用以连接水炮各组件，喷射变换组件2-2设置在水炮炮头2-1和水炮导向管2-5之间，实现喷射水流形式变换功能。垂向变换组件2-3和水平转向组件2-4均通过水炮导向管2-5连接于水炮本体2-6上，并分别实现垂向角度和水平角度调整功能。水带接头2-7连接水炮本体2-6，水炮本体2-6设置于底盘壳体1-2内，水带接头2-7设置于机器人的底盘壳体1-2的后方。喷淋组件2-8设置于水炮导向管2-5最上部，喷淋组件2-8包括喷淋器2-8a和继电器2-8b，喷淋器2-8a通过水炮导向管2-5取水，配合继电器2-8b实现对机器人的喷淋降温，继电器2-8b连接控制器1-15。

如图3、图4所示，侦察机构3由摄像机3-1、气体传感器3-2、升降组件3-3和侦察机构本体3-4组成。摄像机3-1与气体传感器3-2并排设置，摄像机3-1和气体传感器3-2分别实现对机器人周围图像视频和气体参数的检测功能。摄像机3-1和气体传感器3-2均连接所述控制器1-15，将采集的信息向控制机构传递。摄像机3-1设置于升降组件3-3上，升降组件3-3内部含有升降杆等，可实现对所述摄像机3-1、气体传感器3-2的升降控制作用，从而实现对机器人不同高度上的图像视频和气体参数检测功能。升降组件3-3外部设置有侦察机构本体3-4，实现支撑保护作用。

本发明不仅公开了一种消防侦察灭火机器人，而且还包括相应的机器人运动、消防灭火、侦察以及其自身对应各类功能的工作方法，具体如下。需要说明的是，在上述过程中，已经对本发明的技术方案作了详尽阐述，包括每个组件或模块的连接关系、工作方式甚至工作效果，下面仅对机器人大致功能实现做简单阐述。

上述消防侦察灭火机器人的工作方法，包括以下步骤：

(1)机器人运动行走及感知避障步骤：

控制器1-15通过无线传输组件1-16接收来自远处无线指令，指令经控制器1-15分析决策后控制机器人上的驱动组件1-14实现对驱动轮1-4转动控制，从而实现机器人的运动控制，包括机器人的前后、后退、转弯和急停。

当机器人在前进过程中，控制器1-15还实时控制避障组件1-12工作，采集机器人前方的图像视频信息、环境参数信息，并通过无线传输组件1-16发送至远处的控制台上供消防人员查看、分析和决策。

当控制器1-15通过超声波测距模块1-12b检测到机器人前方近距离内存在障碍物时，若此时障碍物与机器人的距离小于预设的安全阈值，此时控制器1-15直接控制驱动组件1-14实现对机器人紧急刹车行为，而不受控于远处控制台来自消防人员的停止控制指令。

作为优选，上述在进行障碍物判定时，为提高纠错冗余，避障摄像机1-12a还能够配合超声波测距模块1-12b工作，实现对机器人前方障碍物的辅助判定。

(2)机器人侦察步骤：

控制器1-15控制侦察机构3中的摄像机3-1、气体传感器3-2工作，对现场机器人周围图像视频和特定气体参数进行采集，并将采集的参数通过无线传输组件1-16发送至远处的控制台上，供消防人员分析现场环境状态以便进一步作出决策。在该过程中，为提高参数采集的广度，控制器1-15还能够控制升降组件3-3实现升降功能，从而完成对机器人不同高度空间内的环境参数或图像视频信息采集。

作为优选，控制器1-15还能将机器人自身的工况参数传输至远处的控制台，例如机器人自身工作速度、温度、执行机构工作状态等参数传输至远处的控制台，供操纵人员实时查看和分析机器人工作状态。

作为优选，为了提高参数采集的丰富性，控制器1-15还能控制避障摄像机1-12a工作对机器人前方低位的图像视频进行采集。为了提高机器人对周围环境参数采集时的外部光照条件，控制器1-15还能够控制探照灯1-19，提高机器人进行现场参数采集时的环境光照亮度，同时也可为救援过程提供高亮环境，提高救援效率。

(3)机器人灭火步骤：

当控制器1-15通过无线传输组件1-16接收到消防灭火指令后，控制器1-15控制垂向变换组件2-3、水平转向组件2-4进行水炮角度调整，远处控制台实时根据侦察机构3采集的图像进行实时控制调整，从而使消防灭火水炮2喷出的水柱落入火源内，进行灭火，提高灭火效率。

根据现场灭火需要，控制器1-15还能控制喷射变换组件2-2工作对水炮的喷射形式进行变换，例如可控制消防灭火水炮2喷射出水雾，实现对现场小火灾、大范围或浓烟进行灭火或消散浓烟。

另外，为保护机器人自身工作安全稳定性能，控制器1-15还能控制喷淋组件2-8工作实现水幕喷射为机器人机体进行降温，保障机器人在高温环境中的安全性。

(4)机器人履带张紧步骤：

当消防机器人出厂或工作一段时间后，履带组件1-17会发生过紧或松弛问题，履带组件1-17过紧会造成磨损严重，机器人维护时间和成本上涨，而履带组件1-17过松则容易发生滑脱掉履带问题，严重影响机器人安全。调节过程如下：将移位紧固螺丝1-11b调松，转动张紧螺丝1-11a，副楔形滑块1-11d相对主楔形滑块1-11c后移或前移，实现前挡板1-11e带动从动轮1-5a和从动位移滑板1-5c后移或前移，从而实现履带松紧调整，调整完毕后，拧紧移位紧固螺丝1-11b。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。