履带式消防机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型的履带式消防机器人，包括底盘、左履带、右履带、驱动总成、遥控器、电路部分，特征在于：底盘的上方设置有顶板，顶板上设置有转接管，底盘的后端设置有消防水带对接口，转接管的上端口上固定有喷射头；顶板上固定有驱使转接管在水平面内转动的水平旋转电机，转接管上固定有驱使喷射头俯仰转动的俯仰运动电机，喷射头上设置有对水柱状态进行调节的喷水状态选择电机。本实用新型的履带式消防机器人，可用于替代消防员接近火场喷水灭火，减小消防员的工作危险性，大大减轻了消防员的工作危险性和体能损耗，既有利于快速扑救火灾，有利于最大限度地保护消防官兵的生命安全。
【专利说明】
履带式消防机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种履带式消防机器人，更具体的说，尤其涉及一种可代替消防员将喷射头带至火场并可进行喷射方向调节的履带式消防机器人。
【背景技术】
[0002]消防是城市、森林防火建设的重要环节，在诸多火灾救援现场，需要消防官兵手持喷射头对准火源，才可达到灭火效果。由于消防员距离火源过近，很多情况下会危及消防官兵的生命安全，因此，如果能有一种可将喷射头带入火源附近，并可调整喷射头的方向进行灭火的设备，将会替代消防员接近火场喷水灭火，减小消防员的工作危险性，大大减轻消防员的工作危险性和体能损耗。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种可代替消防员将喷射头带至火场并可进行喷射方向调节的履带式消防机器人。
[0004]本实用新型的履带式消防机器人，包括底盘、左履带、右履带、驱动总成、遥控器以及控制消防机器人运行的电路部分，底盘和驱动总成均设置于左履带和右履带上，左履带、右履带上分别设置有驱使驱动总成运行的左侧伺服电机和右侧伺服电机；其特别之处在于:所述底盘的上方设置有顶板，顶板上设置有转接管，底盘的后端设置有与转接管的下端口相通的消防水带对接口，转接管的上端口上固定有喷射头;顶板上固定有驱使转接管在水平面内转动的水平旋转电机，转接管上固定有驱使喷射头俯仰转动的俯仰运动电机，喷射头上设置有对水柱状态进行调节的喷水状态选择电机。
[0005]本实用新型的履带式消防机器人，所述喷射头上固定有水炮摄像头，以采集喷水场景画面，底盘的前端固定有行走摄像头，以采集行走道路的画面;所述喷射头上固定有用于上传采集画面和接收遥控器控制命令的无线收发器。
[0006]本实用新型的履带式消防机器人，所述电路部分由数据控制处理单元、车辆电池、双模无线收发模块和信号处理模块组成，车辆电池经内部电源模块对双模无线收发模块和数据控制处理单元进行供电，数据控制处理单元通过执行单元对信道处理模块的控制，用于接收行走摄像头和水炮摄像头采集的图像数据，并经双模无线收发模块将采集的图像数据发送至遥控器;数据控制处理单元经CAN总线控制单元连接有无刷伺服电机控制器和有刷电机控制器，无刷伺服电机控制器用于对左侧伺服电机和右侧伺服电机的运行状态进行控制，有刷电机控制器用于对水平旋转电机、俯仰运动电机和喷水状态选择电机的运行进行控制。
[0007]本实用新型的履带式消防机器人，所述遥控器由信号处理单元以及与其相连接的行走摇杆、水炮摇杆、视频无线模块、信号无线模块组成，视频无线模块连接有视频显示屏，信号无线模块、视频无线模块分别连接有信号天线、视频天线;行走摇杆、水炮摇杆分别产生行走控制、水炮控制信号，信号处理单元通过视频无线模块接收采集的图像信息并通过视频显示屏显示出来，通过信号无线模块发出控制命令，以控制行走和水炮状态。
[0008]本实用新型的履带式消防机器人，所述底盘的前端设置有照明灯，底盘后端的上方设置有控制箱体，电路部分位于控制箱体中；控制箱体上设置有紧急停车开关、电源指示灯和充电接口。
[0009]本实用新型的有益效果是:本实用新型的履带式消防机器人，通过在左履带、右履带上设置底盘和驱动总成，以及驱使驱动总成运行的左侧伺服电机和右侧伺服电机，在电路部分的控制作用下，实现了消防机器人的前进、后退、左转、右转和旋转运动，有利于消防机器人运动至便于进行扑救火灾的位置。通过设置由转接管、喷射头、水平旋转电机、俯仰运动电机、喷水状态选择电机组成的水炮总成，有效地实现了喷射头的水平、俯仰转动，以及喷射状态的转换。本实用新型的履带式消防机器人，可用于替代消防员接近火场喷水灭火，减小消防员的工作危险性，喷射头代替了消防员手持水枪向着火点喷水，使用该消防机器人后，消防员可以远程遥控该机器人向火场中喷水，大大减轻了消防员的工作危险性和体能损耗，既有利于快速扑救火灾，有利于最大限度地保护消防官兵的生命安全。
[0010]进一步地，通过设置水炮摄像头和行走摄像头，有利于操作人员根据上传的道路画面控制消防机器人按正确路径行走，根据火灾画面控制喷射头按正确方向运动，有利于火灾扑救。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的履带式消防机器人的立体图；
[0012]图2为本实用新型的履带式消防机器人的主视图；
[0013]图3为本实用新型的履带式消防机器人的左视图；
[0014]图4为本实用新型的履带式消防机器人的右视图；
[0015]图5为本实用新型的履带式消防机器人的俯视图；
[0016]图6为本实用新型中电路部分的电路原理图；
[0017]图7为本实用新型中遥控器的电路原理图。
[0018]图中:I底盘，2左履带，3右履带，4驱动总成，5顶板，6左侧伺服电机，7右侧伺服电机，8转接管，9喷射头，1水平旋转电机，11俯仰运动电机，12喷水状态选择电机，13消防水带对接口，14控制箱体，15无线收发器，16水炮摄像头，17紧急停车开关，18电源指示灯，19行走摄像头;20数据控制处理单元，21车辆电池，22内部电源模块，23双模无线收发模块，24信道处理模块，25执行单元，26 CAN总线控制单元，27无刷伺服电机控制器，28有刷电机控制器，29照明灯，30报警灯，31充电接口。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0020]如图1至图5所示，分别给出了本实用新型的履带式消防机器人的立体图、主视图、左视图、右视图、俯视图，所示的履带式消防机器人由底盘1、左履带2、右履带3、驱动总成4、顶板5、左侧伺服电机6、右侧伺服电机7、转接管8、喷射头9、水平旋转电机10、俯仰运动电机U、喷水状态选择电机12、控制箱体14组成，所示底盘I和驱动总成设置于左履带2和右履带3上，左侧伺服电机6和右侧伺服电机7用于驱使驱动总成运动，实现底盘I随左履带2和右履带3行走。底盘I顶部的前、后分别设置有顶板5和控制箱体14，电路部分位于控制箱体14中，用于控制整个消防机器人的运行。
[0021]所示的转接管8设置于顶板5上，转接管8的下端与消防水带对接口13相通，上端与喷射头9相通，消防水带对接口 13设置于底盘I的后方，用于与消防水带相连接。水平旋转电机10设置于顶板5上，用于驱使转接管8在水平面内转动;俯仰运动电机11设置于转接管8上，用于驱使喷射头9进行俯仰运动。喷水状态选择电机12设置于喷水头9上，用于驱使喷水头9的喷射状态在水柱与水雾之间转换。
[0022]这样，通过电路部分对左侧伺服电机6和右侧伺服电机7的运行状态的控制，可控制履带式消防机器人的行走，使其运动至便于扑灭火灾的位置，而无需消防官兵靠近火源，实现了对消防员的保护作用。通过水平旋转电机10和俯仰运动电机11调节喷水方向，使喷水朝向火源，实现灭火作用。
[0023]所示喷射头9上设置有水炮摄像头16和无线收发器15，水炮摄像头16用于采集火灾现场图像;底盘I的前端设置有行走摄像头19和照明灯29，行走摄像头用于采集行走路面的图像。控制箱体14上设置有紧急停车开关17、电源指示灯18和充电接口 31，紧急停车开关17用于紧急情况下的停车。
[0024]如图6所示，给出了本实用新型中电路部分的电路原理图，其由数据控制处理单元20、车辆电池21、内部电源模块22、双模无线收发模块23、信道处理模块、执行单元25、CAN总线控制单元26、无刷伺服电机控制器27、有刷电机控制器28组成，数据控制处理单元20具有采集、运算和控制作用，内部电源模块22将车辆电池21的电压转化后对数据控制处理单元20和双模无线收发模块23供电。行走摄像头19和水炮摄像头16采集的图像经信道处理模块24的处理后上传至双模无线收发模块23，双模无线收发模块23将采集的图像信息上传至遥控器并接收遥控器发出的控制信号。
[0025]数据控制处理单元20通过执行单元25对信号处理模块24、照明灯29和报警灯30进行控制，通过CAN总线控制单元26与无刷伺服电机控制器27和有刷电机控制器28相连接。无刷伺服电机控制器27用于控制左侧伺服电机6和右侧伺服电机7的运行，以实现消防机器人的行走;有刷电机控制器28对水平旋转电机1、俯仰运动电机11和喷水状态选择电机12的运行进行控制，以实现喷水方向和喷水状态的调节。
[0026]如图7所示，给出了本实用新型中遥控器的电路原理图，其由信号处理单元、信号无线模块、视频显示屏、视频无线模块、行走摇杆、水炮摇杆、电池组成，所示的信号处理单元具有采集、运算和控制作用，行走摇杆用于输入控制消防机器人行走的指令，水炮摇杆用于输入控制水柱喷射方向的指令。信号无线模块和视频无线模块用于与双模无线收发模块23相通信，以便接收摄像头采集的图像信息和发送控制指令至电路部分。接收的图像通过视频显示屏显示出来，以供操作人员观察。
[0027]本实用新型的履带式消防机器人的控制步骤如下:
[0028]开机，顺时针旋转紧急停车开关17，紧急停车开关17弹起，并且电源指示灯18点亮，消防机器人开机。按下遥控器电源按钮，遥控器开机。
[0029]水炮俯仰的控制，水炮的俯仰动作由遥控器的水炮摇杆来控制。朝前(俯视状态下)推动摇杆，俯仰运动电机11动作，水炮垂直角度逐渐变小，即做低头动作;朝后(俯视状态下)拉动摇杆，俯仰运动电机11反向动作，水炮垂直角度逐渐变大，即做抬头动作。
[0030]水炮转动的控制，水炮在水平面内的转动由遥控器的水炮摇杆来控制。朝左(俯视状态下)推动摇杆，水平旋转电机10动作，水炮向左旋转摆动;朝右(俯视状态下)推摇杆，水平旋转电机1反向动作，水炮向右旋转摆动。
[0031 ]喷射状态变化的控制，喷射状态变化动作由遥控器的水炮摇杆来控制。顺时针旋转(俯视状态下)水炮摇杆，喷水状态选择电机12动作，水炮喷射头9喷射状态为柱状;逆时针旋转(俯视状态下)水炮摇杆，喷射状态喷水状态选择电机12反向动作，水炮喷射头9喷射状态为雾状。
[0032]水炮混合动作，水炮混合动作由遥控器的水炮摇杆来控制。消防机器人无线无线收发器15收到遥控器发出的水炮动作信号，相应电机动作，同时收到水炮动作信号，相应电机同时动作，实现了水炮多维度多角度动作。
[0033]消防机器人的前进后退动作，前进后退动作由遥控器的行走摇杆来控制。朝前(俯视状态下，以下相同)推动行走摇杆，左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同速同向动作，带动左履带2和右履带3相应动作，消防机器人前进，摇杆朝前推动角度越大，左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同向速度越快，消防机器人前进速度越快;朝后拉动摇杆，左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同速与前进时反向动作，带动左履带2和右履带3相应动作，消防机器人后退。摇杆朝后拉动角度越大，左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同向速度越快，消防机器人后退速度越快。
[0034]左转动作、右转动作、原地旋转动作，消防机器人的无线收发器15收到遥控器发出的动作信号后，数据控制处理单元20快速运算处理信号，执行系统左侧伺服电机6和右侧伺服电机7执行相应动作，带动左履带2和右履带3相应动作，实现机器人多角度行走。左转动作是左侧伺服电机6运转速度低于右侧伺服电机7运转速度;左侧伺服电机6和右侧伺服电机7运转速度差速越大，左转角度越大。右转动作是右侧伺服电机7运转速度低于左侧伺服电机6运转速度;右侧伺服电机7和左侧伺服电机6运转速度差速越大，右转角度越大。原地旋转是左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同速反向动作。
[0035]照明灯动作，消防机器人接收到来自遥控器的照明灯动作命令信号后，控制会控制照明灯29执行点亮或是关灭动作。手动操作水炮动作，水炮俯仰动作由手动俯仰操作杆来控制，手动俯仰操作杆设置在控制箱体上，在图中没有给出，水炮左右摆动动作由手动左右摇摆操作杆来控制。视频传输，消防机器人接收到摄像头动作命令后，通过无线收发器15实时上传图像以便遥控器将图像显示出来，可选择同时视频录像存储。
【主权项】
1.一种履带式消防机器人，包括底盘(I)、左履带(2)、右履带(3 )、驱动总成(4)、遥控器以及控制消防机器人运行的电路部分，底盘和驱动总成均设置于左履带和右履带上，左履带、右履带上分别设置有驱使驱动总成运行的左侧伺服电机(6)和右侧伺服电机(7);其特征在于:所述底盘的上方设置有顶板(5)，顶板上设置有转接管(8)，底盘的后端设置有与转接管的下端口相通的消防水带对接口(13)，转接管的上端口上固定有喷射头(9);顶板上固定有驱使转接管在水平面内转动的水平旋转电机(10)，转接管上固定有驱使喷射头俯仰转动的俯仰运动电机(11)，喷射头上设置有对水柱状态进行调节的喷水状态选择电机(12)。2.根据权利要求1所述的履带式消防机器人，其特征在于:所述喷射头(9)上固定有水炮摄像头(16)，以采集喷水场景画面，底盘(I)的前端固定有行走摄像头(19)，以采集行走道路的画面;所述喷射头上固定有用于上传采集画面和接收遥控器控制命令的无线收发器(15)。3.根据权利要求2所述的履带式消防机器人，其特征在于:所述电路部分由数据控制处理单元(20)、车辆电池(21)、双模无线收发模块(23)和信号处理模块(24)组成，车辆电池经内部电源模块(22)对双模无线收发模块和数据控制处理单元进行供电，数据控制处理单元通过执行单元对信道处理模块的控制，用于接收行走摄像头(19)和水炮摄像头(16)采集的图像数据，并经双模无线收发模块将采集的图像数据发送至遥控器;数据控制处理单元经CAN总线控制单元(26)连接有无刷伺服电机控制器(27)和有刷电机控制器(28)，无刷伺服电机控制器用于对左侧伺服电机(6)和右侧伺服电机(7)的运行状态进行控制，有刷电机控制器用于对水平旋转电机(10)、俯仰运动电机(11)和喷水状态选择电机(12)的运行进行控制。4.根据权利要求3所述的履带式消防机器人，其特征在于:所述遥控器由信号处理单元以及与其相连接的行走摇杆、水炮摇杆、视频无线模块、信号无线模块组成，视频无线模块连接有视频显示屏，信号无线模块、视频无线模块分别连接有信号天线、视频天线；行走摇杆、水炮摇杆分别产生行走控制、水炮控制信号，信号处理单元通过视频无线模块接收采集的图像信息并通过视频显示屏显示出来，通过信号无线模块发出控制命令，以控制行走和水炮状态。5.根据权利要求1或2所述的履带式消防机器人，其特征在于:所述底盘(I)的前端设置有照明灯(29)，底盘后端的上方设置有控制箱体(14)，电路部分位于控制箱体中；控制箱体上设置有紧急停车开关(17)、电源指示灯(18)和充电接口(31)。
【文档编号】A62C37/00GK205659300SQ201620415034
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】王其辉, 赵新伟, 潘孝威, 赵正义
【申请人】济南科亚电子科技有限公司