一种采用轮毂电机驱动的消防机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种采用轮毂电机驱动的消防机器人。

背景技术：

目前，随着我国经济建设与科技水平的迅猛发展，各类大型的石油化工企业不断增多。与之相应的，火灾爆炸安全事故的隐患也随之增加。工业火灾灾情复杂，消防员往往要冒着生命风险进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等事故现场。比如在2015年天津港的重大火灾爆炸事故中，便有104位消防员壮烈牺牲。

消防机器人作为一种智能消防设备，不仅可以代替消防人员进入危险的事故现场，及时完成对火源的探测并定位，自动或者是在人工操作下开展灭火工作，而且可以发送灾情信息到消防控制中心，帮助现场指挥人员制定合理正确的灭火方案。在没有灾情的情况下，消防机器人可以对保护区域进行全天候、全方位的监控。一旦发生火情，消防机器人可以立即发送警报到消防控制中心，并且自动开展灭火工作，防止灾情进一步恶化。

现有的消防机器人主要采用的驱动形式为集中电机驱动。由于集中电机驱动的消防机器人本体内存在减速器、传动轴等机械传动系统，不仅使得底盘结构相对复杂，机器人本体内空间利用率不高，而且机械传动系统在传递动力的过程中会产生较高的能量损耗，导致消防机器人的工作性能受到影响，不利于更好地控制灾情。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用轮毂电机驱动的消防机器人。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种采用轮毂电机驱动的消防机器人，包括：

车体，

行走单元，设置于车体两侧底部，以轮毂电机驱动和制动，

传感单元，包括设置于车体上的无线定位模块、障碍物检测模块、火焰识别模块和遥感装置，

灭火单元，由设置于车体上的灭火装置和供水接口组成，

电控单元，设置于车体内，分别与行走单元、传感单元和灭火单元连接，

动力源，设置于车体内，用于提供电能。

作为优选的技术方案，所述的行走单元采用履带式结构或轮式结构。

作为优选的技术方案，当行走单元采用履带式结构时，该行走单元包括轮毂电机、支重轮、引导轮、托轮以及围绕轮毂电机、支重轮、引导轮、托轮的履带，所述的轮毂电机外形呈同步带轮状。

作为优选的技术方案，所述的履带为同步齿形带，履带材质选用耐高温防火材料；所述的轮毂电机直接与车体连接，或通过减速器与车体连接。

作为优选的技术方案，所述的行走单元还设有减震器。

作为优选的技术方案：

所述的无线定位模块采用电磁波通信，设置于车体顶部，并且具有对称布置于车体两侧的信号天线；

所述的障碍物检测模块为激光雷达，设置于车体前端，低于灭火装置，且设有保护罩，避免灭火装置的干涉；

所述的火焰识别模块为工业摄像机，设置于车体前端；进一步优选工业摄像机支持多种分辨率；火焰识别模块可以对保护区域进行全天候、全方位的监控；

所述的遥感装置设置于车体顶部，用以远程接收操作人员的操控指令。

作为优选的技术方案，所述的灭火装置通过固定支架设置于车体顶端前部，且可以调整灭火方向和角度。

作为优选的技术方案，所述的灭火装置为消防炮或者消防水枪。

作为优选的技术方案，所述的灭火装置通过安装法兰与固定支架连接，且安装法兰与固定支架之间设有用于防止水从缝隙中泄露的橡胶垫圈；所述的供水接口设置于车体尾端，并与灭火装置相连通。

作为优选的技术方案，所述的车体表面覆有隔热涂料。

作为优选的技术方案，所述的动力源为蓄电池。

作为优选的技术方案，所述的电控单元为plc，设置于电控箱中，并可远程发送报警信号，例如将报警信号发送至消防控制中心。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)成本优化。使用轮毂电机，可以舍弃传动系统，使得消防机器人车体内部机构简单化，设计、制造、维修保养的成本降低。而且由于消防机器人内部结构简单化，减少了定期维护及故障，进一步降低了成本。工作安全性提升。将电机内置于轮子中，大幅减轻了消防机器人本体的重量，获得更好的空间利用率的同时减轻了车体的负担，提升消防机器人工作的安全性。

(2)工作效率提升。取消传动轴等中间传动装置而提高了传动效率，减少了传动过程中的能量损耗，进而提升了消防机器人的工作效率。

(3)兼容性强。轮毂电机可以与纯电动、混合动力、燃料电池等多种能源包进行平台化集成，当任何一种能源形势有显著进步时，消防机器人都可与其匹配，更好地提升工作性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中，1为车体，2为灭火装置，3为遥感装置，4为固定支架，5为供水接口，6为轮毂电机，7为无线定位模块，8为障碍物检测模块，9为火焰识别模块，10为电控箱，11为动力源，12为保护罩，13为履带，14为引导轮，15为支重轮，16为托轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种采用轮毂电机驱动的消防机器人，如图1所示，包括车体1、行走单元、传感单元、灭火单元、电控单元和动力源，其中：车体1为其他功能模块的安装基准；行走单元设置于车体1两侧底部，以轮毂电机6驱动和制动；传感单元包括设置于车体1上的无线定位模块7、障碍物检测模块8、火焰识别模块9和遥感装置3；灭火单元由设置于车体1上的灭火装置2和供水接口5组成；电控单元设置于车体1内，分别与行走单元、传感单元和灭火单元连接；动力源设置于车体1内，用于提供电能。

本实施例采用轮毂电机6驱动和制动，能够适应绝大多数灭火场景，并且以轮毂电机6作为驱动和制动装置，驱动消防机器人移动的同时，在消防机器人灭火工作时自动制动以抵御灭火装置2喷射产生的反作用力。行走单元可以采用履带式结构或轮式结构。本实施中，行走单元采用履带式结构，该行走单元包括轮毂电机6、支重轮15、引导轮14、托轮16以及围绕轮毂电机6、支重轮15、引导轮14、托轮16的履带13，轮毂电机6外形呈同步带轮状。进一步优选履带13为同步齿形带，履带13材质选用耐高温防火材料；轮毂电机6直接与车体1连接，或通过减速器与车体1连接。行走单元还可以设置减震器，减震器可以采用常用的履带式行走单元的减震器。

本实施例中，灭火装置2通过固定支架4设置于车体1顶端前部，且可以调整灭火方向和角度。进一步地，本实施例中，灭火装置2通过安装法兰与固定支架4连接，且安装法兰与固定支架4之间设有用于防止水从缝隙中泄露的橡胶垫圈；供水接口5(用于连接外部供水装置)设置于车体1尾端，并与灭火装置2相连通。灭火装置2可以采用消防炮或者消防水枪。

无线定位模块7采用电磁波通信，设置于车体1顶部，并且具有对称布置于车体1两侧的信号天线，，提供消防机器人的位置信息；障碍物检测模块8为激光雷达，设置于车体1前端，低于灭火装置2，且设有保护罩12，避免灭火装置2的干涉；火焰识别模块9为支持多种分辨率的工业摄像机，设置于车体1前端；遥感装置3设置于车体1顶部，用以远程接收操作人员的操控指令。电控单元可以采用plc，设置于电控箱10中，分别与轮毂电机6、动力源11、遥感装置3、灭火装置2、无线定位模块7、障碍物检测模块8以及火焰识别模块9相连，用于对遥感装置3、无线定位模块6、障碍物检测模块8、火焰识别模块9提供的数据信息进行处理，并且分别将驱动信号和灭火信号送入轮毂电机6和灭火装置2，使消防机器人开始工作，并可远程发送报警信号，例如将报警信号发送至消防控制中心。动力源11可以采用蓄电池，以提供能量。

本实施例中，车体1表面可以覆盖隔热涂料。

当灾情发生时，火焰识别模块9快速(例如可以自动在30秒内)完成对火源的探测并定位，电控箱10接收到火焰识别模块9提供的数据信息后，主动发送报警信号到消防控制中心，同时对无线定位模块6、障碍物检测模块8提供的数据信息进行处理，将驱动信号送入轮毂电机6，使消防机器人到达合适位置后，控制灭火装置2开始灭火工作，灭火装置2喷水角度可以调节。在灭火工作开始的同时，电控箱10将制动信号送入轮毂电机6，以保证消防机器人工作的稳定性。电控箱10也可以通过遥感装置3接收远程工作人员操控指令，在人工操作下完成同样的工作过程。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。