一种仿生消防机器人及其消防方法与流程

文档序号:17928213发布日期:2019-06-15 00:34阅读:432来源:国知局
一种仿生消防机器人及其消防方法与流程

本发明涉及消防领域,尤其一种仿生消防机器人及其消防方法。



背景技术:

随着人类探索自然界步伐的不断加速,各应用领域对具有复杂环境自主移动能力机器人的需求,日趋广泛而深入,作为地球上最成功的运动生物,多足昆虫则以其复杂精妙的肢体结构和简易灵巧的运动控制策略,轻易地穿越了各种复杂的自然地形,甚至能在光滑的表面上倒立行走。

消防救援对火灾的控制作用显著,主要体现在消防出动时间和消防战斗时间,前者反映消防救援的及时性,后者反映消防救援的有效性。

然而在现有消防中,基本采用大型消防设备和人为消防,而在消防员无法到达的狭小地区、高温地区的消防成为消防难题,影响消防效率。



技术实现要素:

发明目的:提供一种仿生消防机器人,以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案:一种仿生消防机器人,包括:

基础组件,包括行走组件,设置在所述行走组件端部的放置台,以及设置在所述放

置台内部的控制器;

驱动组件,包括设置在所述行走组件端部的升降机构,以及设置在放置台侧部且与行走组件转动连接的转动机构;

感应消防组件,包括设置在所述放置台上方的喷射器和端部的热成像仪,设置在所述行走组件上的多组温度感应器。

在进一步的实施例中,所述行走组件包括六组完全相同的机械臂,所述机械臂包括一级仿生爪、设置在一级仿生爪端部的一级关节,设置在所述一级关节侧部的二级仿生爪,设置在二级仿生爪端部的二级关节,设置在所述二级关节侧部的三级仿生爪,以及设置在三级仿生爪端部的三级关节。

在进一步的实施例中,所述升降机构包括与三级关节固定连接的第一连接块,与所述第一连接块活动连接的升降气缸,设置在所述升降气缸端部的第一固定块,以及与所述第一固定块固定连接且与所述三级关节活动连接的转动机构。

在进一步的实施例中,所述转动机构包括与所述三级关节转动连接的第二连接块,与所述第二连接块固定连接的回转气缸,以及与所述回转气缸固定连接且设置在所述放置台侧部的第二固定块;所述三级关节为球状关节,所述第二连接块与三级关节适配且与三级关节设有预定间隙。

在进一步的实施例中,所述一级仿生爪内部设有减振装置,所述减振装置包括设置在一级仿生爪端部的收缩爪,与所述收缩抓固定连接的限位杆,套接所述限位杆的第一减振弹簧。

在进一步的实施例中,所述一级仿生爪内部嵌有限位块,所述限位块部分延伸至一级仿生爪外侧;所述限位块和一级仿生爪中部开有圆形通孔,所述圆形通孔螺接螺栓。

在进一步的实施例中,所述二级关节上方设有两组第三连接块,所述两组第三连接块之间设有第一连杆,所述第一连杆的中部固定连接伸缩杆,所述伸缩杆的端部固定连接第四连接块,所述第四连接块固定连接三级仿生爪。

在进一步的实施例中,所述喷射器包括喷嘴、与所述喷嘴固定连接的喷管,设置在所述喷管中部的自动阀门和端部的壳体;所述喷管穿透所述壳体延伸至壳体内部;所述壳体内部设有阀板,且所述阀板与喷管固定连接,所述阀板与喷管连接处开有圆形通孔。

在进一步的实施例中,所述喷嘴端部为凹状,所述凹状中部设有针管,所述针管穿透所述喷嘴且延伸至喷嘴外侧与空气接触,所述喷嘴外圈套接转动阀门。

一种仿生消防机器人的消防方法,包括:

s1:当仿生消防机器人需要工作时,由温度传感器感应温度较高地点;

s2:温度传感器将信息传输至控制器,由控制器驱动热成像仪进行勘测地形,再由控制器规划适宜路线;

s3:再由升降机构与转动机构配合移动行走组件仿生消防机器人至温度较高地点;

s4:仿生消防机器人抵达位置后,调整方向,通过温度传感器和热成像仪观测燃烧物体,此时自动阀门打开,由喷嘴喷射压缩在喷射器内部的液体二氧化碳,达到消防效果;

s5:此时热成像仪和温度传感器再次观测燃烧物体,当确定燃烧物体的温度低于燃点,将再次消防其它然烧物体。

有益效果:本发明公开了一种仿生消防机器人,采用仿生设计行走组件,模仿蜘蛛的行走方式,根据热成型和温度传感器,观测温度高低,从而判断消防情况,且在行走组件端部设有一组减振装置,已达到在楼梯、高低不平地域任可以稳定行走。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明放置台示意图。

图3是本发明行走组件剖视图。

图4是本发明喷射器示意图。

图5是本发明喷嘴示意图。

图6是本发明减振杆示意图。

图7是本发明热成像仪示意图。

附图标记为:喷射器1、喷嘴101、针管101a、转动阀门101b、喷管102、自动阀门103、阀板104、壳体105、行走组件2、一级仿生爪201、一级关节202、二级仿生爪203、二级关节204、三级仿生爪205、三级关节206、收缩爪207、第一减振弹簧208、限位杆209、第三连接块210、伸缩杆211、第四连接块212、第一连接块213、第二连接块214、升降气缸215、第一固定块216、第一连杆217、回转气缸218、第二固定块219、减振杆220、减振气缸220a、第二减振弹簧220b、减振连杆220c、软壳220d、阻挡块220e、限位块221、温度传感器3、转动机构4、控制器5、放置台6、热成像仪7、仪壳701、仪眼702、防护层703、升降机构8。

具体实施方式

在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

经过申请人的研究分析,出现这一问题(火灾发生时,燃源点和地域较为狭窄地区消防较为困难)的原因在于,燃源点温度较高,且火灾的发生使得房窝内部结构发生变化,安全系数增加,且在狭小地域的火情由于较为狭小,消防人员无法确保完全消防,容易出现重燃的安全隐患,而本发明设计的消防机器人,克服燃源点温度较高的难题,可以安全消防燃源点,且狭小地域的消防,设计温度传感器和热成像仪可以准确的感知燃点,防止消防后二次重燃,出现安全隐患。

一种仿生消防机器人,包括:喷射器1、喷嘴101、针管101a、转动阀门101b、喷管102、自动阀门103、阀板104、壳体105、行走组件2、一级仿生爪201、一级关节202、二级仿生爪203、二级关节204、三级仿生爪205、三级关节206、收缩爪207、第一减振弹簧208、限位杆209、第三连接块210、伸缩杆211、第四连接块212、第一连接块213、第二连接块214、升降气缸215、第一固定块216、第一连杆217、回转气缸218、第二固定块219、减振杆220、减振气缸220a、第二减振弹簧220b、减振连杆220c、软壳220d、阻挡块220e、限位块221、温度传感器3、转动机构4、控制器5、放置台6、热成像仪7、仪壳701、仪眼702、防护层703、升降机构8。

其中,所述行走组件2的端部连接放置台6,所述放置台6的上方设有喷射器1,所述喷射器1包括喷嘴101、与所述喷嘴101固定连接的喷管102,设置在所述喷管102中部的自动阀门103和端部的壳体105;所述喷管102穿透所述壳体105延伸至壳体105内部;所述壳体105内部设有阀板104,且所述阀板104与喷管102固定连接,所述阀板104与喷管102连接处开有圆形通孔,设计圆形通孔与喷管102相通,使得压缩在喷射器1内部的二氧化碳液体可以在喷管102内部流通,所述喷嘴101端部为凹状,所述凹状中部设有针管101a,所述针管101a穿透所述喷嘴101且延伸至喷嘴101外侧与空气接触,所述喷嘴101外圈套接转动阀门101b,所述喷嘴101为雾化喷嘴101,可以将压缩在喷射器1内部的二氧化碳液体喷出成为雾状,使得在消防过程中更加充分渗透、侵入燃烧物体,从而达到消防效果。

所述行走组件2包括六组完全相同的机械臂,所述机械臂包括一级仿生爪201、设置在一级仿生爪201端部的一级关节202,设置在所述一级关节202侧部的二级仿生爪203,设置在二级仿生爪203端部的二级关节204,设置在所述二级关节204侧部的三级仿生爪205,以及设置在三级仿生爪205端部的三级关节206,设计三节转动关节,可以更加灵活改变仿生消防机器人的运动轨迹,所述一级仿生爪201内部设有减振装置,所述减振装置包括设置在一级仿生爪201端部的收缩爪207,与所述收缩抓固定连接的限位杆209,套接所述限位杆209的第一减振弹簧208,将减振装置设置在一级仿生爪201的端部,使得减振效果更加显著,因为一级仿生爪201的端部为接触地面部分,而在仿生消防机器人在楼梯、具有高低差的地方向下行走时,由减振装置进行减振,使得仿生消防机器人在楼梯、具有高低差的地方下行不会出现震荡,不稳,减振装置在减振时,第一减振弹簧208将进行减振,收缩爪207将缩入一级仿生爪201内部,完成减振后收缩爪207将再次归为。

所述二级关节204上方设有两组第三连接块210,所述两组第三连接块210之间设有第一连杆217,所述第一连杆217的中部固定连接伸缩杆211,所述伸缩杆211的端部固定连接第四连接块212,所述第四连接块212固定连接三级仿生爪205,设计伸缩杆211从而控制二级仿生爪203的高低,使得仿生消防机器人在行走过程中更加精确、便捷,所述三级关节206转动连接转动机构4,所述转动机构4包括与所述三级关节206转动连接的第二连接块214,与所述第二连接块214固定连接的回转气缸218,以及与所述回转气缸218固定连接且设置在所述放置台6侧部的第二固定块219;所述三级关节206为球状关节,所述第二连接块214与三级关节206适配且与三级关节206设有预定间隙,所述转动机构4的侧部设有升降机构8,所述升降机构8包括与所述三级关节206固定连接的第一连接块213,与所述第一连接块213活动连接的升降气缸215,设置在所述升降气缸215端部的第一固定块216,以及与所述第一固定块216固定连接且与所述三级关节206活动连接的转动机构4,所述三级关节206设计为球状,既可以使得升降组件的升降,也可以适配转动组件的转动。

所述二级仿生爪203与一级仿生爪201之间设有减振杆220,所述减振杆220既可以充当减振组件,也可以改变一级仿生爪201和二级仿生爪203之间的角度,更加精确的控制行走组件2的运动轨迹,所述减振杆220包括两组对称设置的单元,每组对称单元包括减振连杆220c、套接所述减振连杆220c的第二减振弹簧220b,所述减振连杆220c穿透所述阻挡块220e,所述减振连杆220c的端部设有限位板(图中未标注),所述阻挡块220e的外侧设有软壳220d,所述软壳220d具有预定弹性,所述限位板主要为防止第二减振弹簧220b错位,所述两组对称设置的单元之间设有减振气缸220a,设计减振气缸220a以推动两组减振连杆220c的延长,从而达到控制一级仿生爪201、二级仿生爪203之间的角度,而第二减振弹簧220b,以供减振连杆220c的复位,所述减振气缸220a与限位板之间设有预定间隙,当仿生消防机器人从高处向地处下行,且高度超过行走组件2的最大高度时,仿生机器人跌落地面,此时通过减振装置进行一级减振,再由软管的弹性进行二级减振,所述一级仿生爪201内部嵌有限位块221,所述限位块221部分延伸至一级仿生爪201外侧;所述限位块221和一级仿生爪201中部开有圆形通孔,所述圆形通孔螺接螺栓,设计限位块221达到限位一级仿生爪201与二级仿生爪203的最大角度,所述控制器5由温度感应器感应温度,将信息传输至控制器5由控制器5控制热成像仪7,勘测地形然后规划线路,控制驱动组件移动仿生消防机器人至消防位置,打开喷射器1进行消防,所述热成像仪7为球状,所述热成像仪7包括仪壳701,设置在仪壳701内部的仪眼702,以及包裹所述仪眼702的防护层703,设计防护层703防止高温对热成像仪7的损坏,所述温度传感器3设置在一级仿生爪201手的表层,设置在最前段,以供最近感应温度变化,所述热成像仪7设置在所述放置台6的端部。

工作原理:当仿生消防机器人需要工作时,由温度传感器3感应温度较高地点,温度传感器3将信息传输至控制器5,由控制器5驱动热成像仪7进行勘测地形,再由控制器5规划适宜路线,再由升降机构8与转动机构4配合移动行走组件2仿生消防机器人至温度较高地点,升降气缸215将带动第一连接块213,进而带动三级关节206进行转动,进而带动三级仿生爪205进行抬升和下降,进而由伸缩杆211带动二级仿生爪203进行抬升和下降,再由减振气缸220a带动减振连杆220c进行伸缩,进而改变一级仿生爪201和二级仿生爪203之间的角度,再由回转气缸218带动第一连接块213进行转动,进而带动三级关节206进行转动,进而带动三级仿生爪205、二级仿生爪203、一级仿生爪201进行前后摆动,从而达到模拟蜘蛛趴行动作,进而移动至温度较高地点,在移动过程中,当仿生消防机器人从高处向地处下行,且高度超过行走组件2的最大高度时,仿生机器人跌落地面,此时通过第一减振弹簧208进行一级减振,再由软管的弹性能力进行二级减振,仿生消防机器人抵达位置后,调整方向,通过温度传感器3和热成像仪7观测燃烧物体,此时自动阀门103打开,由喷嘴101喷射压缩在喷射器1内部的液体二氧化碳,达到消防效果,此时热成像仪7和温度传感器3再次观测燃烧物体,当确定燃烧物体的温度低于燃点,将再次消防其它然烧物体,本发明模拟蜘蛛的行走仿生,可以胜任多组地形,完成消防任务。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种等同变换,这些等同变换均属于本发明的保护范围。

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