一种全地形消防机器人及工作方法与流程

本发明属于机器人领域，具体涉及一种全地形消防机器人及工作方法。

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，比如，在面临易燃易爆气体、有毒有害、高温浓烟等灾害情况时，容易给消防员带来中毒、烧伤甚至死亡威胁，所以现在越来越多的机器人逐渐代替人工进入高危现场作业。

但是，火灾等场景下现场环境极其恶劣，包括地面和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很高要求。目前通常采用履带式移动底盘作为消防机器人(包含消防侦察机器人、消防灭火人以及消防排烟机器人等)的移动平台，实现机器人在高危复杂路面安全稳定行动功能。所以，当前消防机器人技术主要围绕如何更高性能地避障、越障和越沟进行研究。

在如何提高消防机器人越障能力方面，通常采用履带式移动底盘技术，目前常规的移动底盘悬挂系统或悬挂技术中，通常将驱动轮、从动轮和承重轮集成在悬挂组件上从而形成一体的悬挂系统，托带轮单独设置在机器人本体两侧，与悬挂系统分离开。这种悬挂构造随时间和使用频次的增加，会存在弊端。例如当对悬挂系统进行维修换件时，托带轮与悬挂系统分离，导致更换不变，维修成本增加；由于履带系统在行进过程中会不断发生形变，而托带轮与悬挂系统的分离，会对悬挂系统的张紧装置带来较大行程和负荷变化，影响机器人爬坡越障能力，并且会大大增加履带脱落的风险。对于防爆类等防护等级较高的消防机器人，将托带轮等设置在机器人本体上还会增加机器人整体防水防爆性能，严重影响机器人越障爬坡性能。

悬挂系统是消防机器人移动平台最核心、最关键的组件，目前悬挂系统按照构造分类主要分为两大类：

(1)悬挂系统内部的轮系组件独立的设置在机器人机体两侧

该种结构中，通常将悬挂系统中的驱动轮、从动轮、托带轮、承重轮等通过摆臂或连杆结构，固定在机器人中央机体的两侧，轮系系统通过履带实现动力传输、重力承受和传动导向等功能。典型的结构或技术方案主要有如下：申请号为201610091164.9的发明专利公布了一种消防机器人及其控制方法，消防机器人包括：底盘架，用于承载和连接各个部件；支重轮组件，安装在底盘架下方，用于支撑整车质量；驱动轮，安装在底盘架前部，且位于支重轮组件的上方，用于输出动力；涨紧轮，安装在底盘架后部，且位于支重轮组件的上方。

属于该类方案的还有申请号为201610622972.3的发明专利一种防爆消防灭火侦察机器人，申请号为201611048497.x的发明专利一种履带式消防灭火机器人机器操作方法，申请号为201710109232.4的发明专利一种智能遥控消防机器人，申请号为201710536881.2的发明专利一种遥控操作智能监控灭火机器人，申请号为201720459629.1的实用新型专利一种移动式智能消防灭火机器人，申请号为201720562482.9的实用新型专利一种消防机器人等。

(2)悬挂系统内部的轮系组件部分的设置于机器人机体两侧

该种结构中，通常将悬挂系统中的驱动轮、从动轮、托带轮、承重轮等两个以上进行组合，然后通过摆臂或连杆结构固定在机器人悬挂组件的本体上，固定在悬挂系统上的轮系通过悬挂支架上的轴连接与机器人本体发生动力传递作用，轮系系统同样通过履带实现动力传输、重力承受和传动导向等功能。典型的构造或技术方案如下：申请号为201520714972.7的实用新型专利公布了用于消防灭火机器人的移动系统，机箱主体、履带、设置于履带内的前悬挂、交叉悬挂和后悬挂，其中：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；所述的交叉悬挂包括：通过中间轴连接的交叉臂、连接交叉臂上部的中间弹簧、位于交叉臂下部的平衡臂和平衡轮。属于该类机构的消防机器人技术方案还有：申请号为201610303161.7发明专利履带式消防机器人，申请号为201620549875.1的一种特种消防机器人，申请号为201710315858.0的发明专利一种新型消防机器人，申请号为2016202691649的一种履带式移动底盘避震机构等。

在如何提高消防机器人越障能力方面，为了提高机器人的离去角，通常不采用直驱驱动轮的方式，因采用该方法需将驱动轮变大，这样不仅会材料和结构要求变高，更会对动力系统转速和转矩提高要求；故通常采用链条间接传动方式，将驱动轮沿机体向后拓展，将驱动轮拓展至机器人车体外侧的后方以增大离去角，提高越沟越障能力。但是采用链条传动方式的动力系统中，链条可能因为出厂设置过紧造成严重磨损，在使用过程中同样容易因使用频次增加而发生松弛进而导致滑脱等问题。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。

在实现机器人传动链条或履带张紧技术方面，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的履带张紧装置及其张紧方法等。

在如何提高机器人避障能力方面，目前常规方案通常采用在机体上方布置摄像头，摄像头采集的图像起到示宽作用，消防员通过机器人回传的视频图像判断机器人的大致方位以及距离前方障碍物的距离，实现粗略避障功能；或在此技术基础上改进，将摄像机改进为带云台的机构，摄像机可实现对机器人周围障碍物或火灾的侦察功能。该方法在复杂恶劣地面以及空间救援现场并不实用，尤其是因无线遥控系统存在迟滞效应，仅依靠经验判断从而对机器人采取刹车的行为显然不合适，机器人极易因误判行为而发生碰撞事故，严重影响紧急救援进程和危害机器人自身安全。典型的技术方案有：申请号为201610622972.3的发明专利公布了一种防爆消防灭火侦察机器人，该机器人包括消防机器人本体和远程控制箱两部分，消防机器人上设置有数据采集多媒体组件，并携带有传感器、摄像机等实现现场环境参数检测的功能。该类专利技术还有申请号为201610677978.0的发明专利轮履变换移动底盘及具有其的消防探测机器人，申请号为201610762662.1的发明专利一种可远程控制的消防机器人，申请号为201620549875.1的发明专利一种特种消防机器人，申请号为201710109232.4的发明专利一种智能遥控消防机器人以及申请号为201710392265.4的发明专利一种高效消防机器人等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种全地形消防机器人，将履带式悬挂系统的轮系布局在整套悬挂支架上，整个悬挂作为一个整体，从而提高机器人越障性能；通过履带张紧机构和链条张紧机构实现对悬挂系统的张紧功能，提高机器人越障、越沟和爬坡性能，提高履带张紧功能的调整效率；在机器人车体前端加入紧急避障传感器，实现机器人对障碍物的智能感知行为；综合提高机器人越障和避障性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全地形消防机器人，包括全地形移动平台、消防水炮系统、感知交互系统、电控系统，全地形移动平台是机器人的移动载体，全地形移动平台为履带式结构，由壳体、悬挂减震组件、履带、行走轮系、链条张紧组件、驱动组件、履带张紧组件组成，消防水炮系统、感知交互系统、电控系统均安装于全地形移动平台上，电控系统与全地形移动平台、消防水炮系统、感知交互系统连接。

具体地，所述消防水炮系统由炮体、炮头、垂向角度调节机构、横向角度调节机构、喷流变换组件、自喷淋模组组成；感知交互系统由避障传感器、气体检测仪、水炮工况采集摄像机、车前位工况采集摄像机、车后位工况采集摄像机、环境工况采集摄像机、照明模块、警示模块组成；电控系统由控制器、驱动器、无线传输系统和能源模块组成。

具体地，所述壳体两侧安装固定有悬挂减震组件，壳体还包含两套防异物盖板，防异物盖板为薄板结构，通过支架固定在悬挂减震组件外侧；

悬挂减震组件分为左右两套，每套悬挂减震组件包括悬挂骨架、从动轴、驱动轴、从动轮减震板、承重轮减震板、驱动轮减震板、从动张紧避震板、驱动张紧避震板、弹性元件；

行走轮系由驱动轮、从动轮、承重轮、托带轮、驱动齿轮、传动链条、从动齿轮、防尘盖组成，履带套接在由驱动轮、从动轮、承重轮、托带轮组成的框架上，通过驱动轮的驱动作用带动履带转动；

链条张紧组件共两套，链条张紧组件前端连接驱动张紧避震板，后端连接驱动轮减震板，每套链条张紧组件由位移滑板、张紧螺栓、位置紧固螺栓、主调节滑块、副调节滑块、前挡板、后挡板、侧板组成；

驱动组件包括驱动电机和减速箱，驱动电机、减速箱数量均为两套，分别布局在壳体内部两侧靠后方，驱动电机的转轴连接减速箱，减速箱的输出还连接驱动轴；

履带张紧组件的结构与链条张紧组件的结构相同，同样由位移滑板、张紧螺栓、位置紧固螺栓、主调节滑块、副调节滑块、前挡板、后挡板、侧板组成，履带张紧组件的前端连接从动轮减震板，后端连接从动张紧避震板。

具体地，所述悬挂骨架为片状机构，每两片组成骨架结构，用以安装从动轴、驱动轴、从动轮减震板、承重轮减震板、驱动轮减震板；

从动轴设置在从动张紧避震板和悬挂骨架连接处，从动轴还插接固定在壳体上，用以固定悬挂骨架并作为悬挂骨架与壳体连接的第一支点；

驱动轴设置在驱动张紧避震板和悬挂骨架连接处，驱动轴同样固定在壳体上，用以固定悬挂骨架并作为悬挂骨架和壳体连接的第二支点，同时驱动轴还作为机器人动力输出轴连接驱动齿轮；

从动轮减震板为斜t形板，前端连接从动轮，后端通过履带张紧组件连接从动张紧避震板；

承重轮减震板包括两个交叉成x型的交叉板，两交叉板通过转轴连接，两交叉板下端均设置有承重轮，两交叉板上端之间则设置有弹性元件；

驱动轮减震板为槽形板，前端通过链条张紧组件连接驱动张紧避震板，后端设置有驱动轮；

从动张紧避震板为镰刀板，前端连接有履带张紧组件，后端通过从动轴连接悬挂骨架，从动张紧避震板上端还通过弹性元件连接悬挂骨架，组成减震系统；

驱动张紧避震板为条形板，前端通过弹性元件与悬挂骨架连接，中间穿过驱动轴，后端通过链条张紧组件连接驱动轮减震板。

具体地，所述驱动轮为齿轮结构，驱动轮通过转轴设置在驱动轮减震板后端，在驱动轮的外侧还设置有从动齿轮，驱动轮与从动齿轮设置在同一转轴上；

从动轮为双排四轮结构，设置在从动轮减震板的前端；

承重轮为单排双轮结构，设置在承重轮减震板下端；

托带轮为双排单轮结构，设置在悬挂骨架的最顶端；

驱动齿轮设置在驱动轴最外侧，驱动齿轮和从动齿轮间套接有传动链条，驱动齿轮随驱动轴转动，带动传动链条转动，进而带动从动齿轮转动，最终带动驱动轮转动；

防尘盖为环形轮状，内部设置有用以容纳轮系转轴的圆凹口，防尘盖外部边缘沿圆周方向均匀设置有四个螺孔，用以固定轮系，防尘盖分别通过螺栓固定在驱动轮、从动轮和托带轮上。

具体地，所述每个链条张紧组件中含有两块位移滑板，对称设置在驱动轮减震板前端两侧，位移滑板为方形板，四角处设置有槽口和透孔，用以穿过张紧螺栓、位置紧固螺栓；

张紧螺栓数量为一个，张紧螺栓贯穿驱动轮减震板前端两侧的两个位移滑板，通过螺母进行闭合固定；

位置紧固螺栓数量为三个，贯穿驱动轮减震板前端两侧的两个位移滑板，通过与侧板上的螺纹孔连接固定；

位置紧固螺栓上还套接有套筒，用以套接驱动张紧避震板；

主调节滑块为梯形滑块，中间有透孔，透孔内设置有与张紧螺栓配合的螺纹，主调节滑块套接在张紧螺栓上，且斜面与副调节滑块的斜面接触配合；

副调节滑块为梯形滑块，后端端面处设置有贯穿透孔，透孔直径大于位置紧固螺栓的直径，副调节滑块的前端接触并连接前挡板，副调节滑块前后滑动带动前挡板前后移动；

前挡板为方形板，垂直于位移滑板，并且横跨在驱动张紧避震板之间，前挡板厚度方向上，两侧的内部均设置有螺纹孔，其中外侧配合安装位置紧固螺栓，内侧则通过螺栓连接固定侧板；

后挡板结构和形状与前挡板相同，后挡板垂直于位移滑板，并且横跨在驱动轮减震板之间，外部通过螺栓与驱动轮减震板固定；

侧板为三角形板，其上设置有三个螺纹孔，分别与位置紧固螺栓实现配合安装。

具体地，所述炮体为管状结构，经过弯折后设置在壳体上，炮体的后端连接进水口，前端连接炮头，垂向角度调节机构包含手动和自动调节两种模式，垂向角度调节机构设置在炮头后方，并且与炮体连接，横向角度调节机构同样包含手动和自动两种模式，横向角度调节机构设置在垂向角度调节机构的后方，喷流变换组件同样包含手动和自动两种模式，安装在炮头和垂向角度调节机构之间，自喷淋模组安装固定在炮体的最顶端处，且自喷淋模组直接贯穿炮体所在的管道内壁，自喷淋模组上自带继电器模块，能够自动的开合；

具体地，所述避障传感器安装在壳体的最前端，气体检测仪设置在壳体上方，水炮工况采集摄像机安装在消防水炮系统的炮头上，车前位工况采集摄像机安装在壳体前侧，车后位工况采集摄像机安装在壳体的后侧，环境工况采集摄像机为具备二维云台功能的摄像机，环境工况采集摄像机设置在消防水炮系统的上方，照明模块包含多个，分别设置在壳体的前方和后方，警示模块包括警灯和警笛，固定在壳体上，避障传感器、气体检测仪、水炮工况采集摄像机、车前位工况采集摄像机、车后位工况采集摄像机、环境工况采集摄像机、照明模块、警示模块均与电控系统连接。

具体地，所述控制器为机器人的控制、分析和决策中心，连接驱动器、无线传输系统以及感知交互系统，控制器通过无线传输系统与上位机控制台进行信息传递和交互，驱动器分别与驱动电机、垂向角度调节机构、横向角度调节机构、喷流变换组件和自喷淋模组连接，驱动驱动组件中的驱动电机运转，驱动消防水炮系统中的垂向角度调节机构和横向角度调节机构进行角度变换，驱动喷流变换组件和自喷淋模组进行喷流形式变换以及喷淋的启停；能源模块与机器人中的用电器件连接并为其供电。

同时，基于以上的一种全地形消防机器人，本发明还提供了上述全地形消防机器人的工作方法，具体工作步骤如下：

(1)全地形消防机器人运动及避障步骤：

1)全地形消防机器人运动步骤：

电控系统中的无线传输系统接收到来自上位机控制台的控制指令，并将指令发送至控制器中，控制器将控制指令分析、决策并将控制指令传输至驱动器中，驱动器驱动驱动组件中的驱动电机转动，从而实现全地形消防机器人运动。

2)全地形消防机器人避障步骤：

当机器人在行进过程中，控制器实时控制感知系统中的避障传感器实时检测机器人前方障碍物，避障传感器将检测的障碍物信息实时回传至控制器中，从而实现机器人遇到障碍物紧急停止。

优选的，当感知系统中的避障传感器实时检测到机器人前方有障碍物时，控制器还能根据障碍物大小控制机器人进行避障绕行。

(2)全地形消防机器人侦察和灭火步骤：

1)全地形消防机器人侦察步骤：

控制器实时控制感知系统中的气体检测仪、水炮工况采集摄像机、车前位工况采集摄像机、车后位工况采集摄像机、环境工况采集摄像机、照明模块工作，其中气体检测仪将机器人周围环境中特种气体的参数传输至控制器中，水炮工况采集摄像机、车前位工况采集摄像机、车后位工况采集摄像机分别对水炮前方、机器人车体前方和后方的环境进行图像或视频采集，并将采集的信息发送至控制器中，环境工况采集摄像机对机器人周围三维空间内的环境实时变角度进行图像或视频信息采集并送入控制器中，进而将采集的图像或视频信息通过无线传输系统传输至上位机控制台上，供消防人员观测现场环境并决出控制决策。

优选的，为了提高机器人对周围环境参数采集时的外部光照条件，控制器还能控制照明模块工作，提高水炮工况采集摄像机、车前位工况采集摄像机、车后位工况采集摄像机、环境工况采集摄像机采集时的光照亮度，同时也为救援过程中提供高亮环境。

2)全地形消防机器人灭火步骤：

当消防机器人上的消防水炮系统开始工作时，炮头开始喷射，控制器控制驱动器工作，驱动器驱动垂向角度调节机构、横向角度调节机构分别进行横向和垂向的角度调整，使得水流落入待灭火区域，同时，控制器控制驱动器工作，驱动器驱动喷流变换组件工作，实现喷射形式的变换。

优选的，当现场火势较大时，通过喷流变换组件工作，将喷射出的水流变化为水柱式进行集中灭火；而当现场浓烟较大时，通过喷流变换组件工作，将喷射出的水流变化为水雾式进行消烟。

优选的，在该过程中，根据现场需要，控制器控制自喷淋模组工作，自喷淋模组喷射，在机器人周围形成环形水幕，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。

(3)全地形消防机器人链条及履带张紧步骤：

当消防机器人出厂或工作一段时间后，行走轮系中的传动链条会产生过紧或松弛问题，此时调节过程如下：首先将位置紧固螺栓调松，然后适度调整张紧螺栓，此时张紧螺栓会带动主调节滑块相对副调节滑块移动，进而带动与位置紧固螺栓套接的套筒、以及套筒上的驱动张紧避震板移动，从而间接实现驱动张紧避震板和位移滑板间距的调整，由于位移滑板还与驱动轮减震板连接，故最终实现驱动轮减震板和驱动张紧避震板的间距调节，此时套接在驱动齿轮和从动齿轮上的传动链条会根据调整变的松弛或张紧，调整完毕后，将位置紧固螺栓拧紧进行定位。

履带张紧组件与链条张紧组件的操作步骤一致。履带张紧组件可实现对所述履带的张紧功能，保证机器人行走过程中履带的转动效率，同时避免履带滑脱问题，进而保证机器人在恶劣环境中的运动安全性。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明将履带式悬挂系统的轮系布局在整套悬挂支架上，整个悬挂作为一个整体，不仅保证了机器人的密闭性，提高了机器人的防水防爆等级，而且还大大提高了机器人越障性能。

(2)通过履带张紧机构和链条张紧机构实现对悬挂系统的张紧功能，提高了对机器人链条传动系统和履带行进系统的张紧调节效率，进一步提高了机器人越障、越沟和爬坡性能，同时降低了履带和链条张紧调整的工作难度，提高了机器人参数校正调整效率。

(3)在机器人车体前端加入紧急避障传感器，实现机器人对障碍物的智能感知行为，不仅综合提升了机器人越障和避障性能，而且还可以提高机器人与环境交互能力，有利于提升机器人后续的全自动智能运动能力，符合人工智能发展趋势。

附图说明

图1是本发明一种全地形消防机器人的立体结构示意图。

图2是本发明一种全地形消防机器人的主视结构示意图。

图3是本发明一种全地形消防机器人的左视结构示意图。

图4是本发明一种全地形消防机器人的右视结构示意图。

图5是本发明一种全地形消防机器人的后视结构示意图。

图6是本发明一种全地形消防机器人的仰视结构示意图。

图7是本发明一种全地形消防机器人去除防异物盖板后的主视结构示意图。

图8是本发明一种全地形消防机器人的驱动组件和电控系统局部放大示意图。

图9是本发明一种全地形消防机器人的悬挂减震组件主视结构示意图。

图10是本发明一种全地形消防机器人的悬挂减震组件左视结构示意图。

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1-10所示，一种全地形消防机器人，包括全地形移动平台100、消防水炮系统200、感知交互系统300、电控系统400，消防水炮系统200、感知交互系统300、电控系统400均安装于全地形移动平台100上，电控系统400与全地形移动平台100、消防水炮系统200、感知交互系统300连接。

全地形移动平台100是机器人的移动载体，是决定机器人实现在高危复杂地面中灵活可靠运动的基础。全地形移动平台100为履带式结构，由壳体110、悬挂减震组件120、履带130、行走轮系140、链条张紧组件150、驱动组件160、履带张紧组件170组成。

壳体110为多体结构，两侧安装固定有悬挂减震组件120，壳体110还包含两套防异物盖板111，防异物盖板111为薄板结构，外形贴合所述悬挂骨架121，通过支架固定在悬挂减震组件120外侧，用以保护悬挂减震组件120，避免外部异物进入导致机器人传动和转动故障。

悬挂减震组件120分为左右两套，每套悬挂减震组件120包括悬挂骨架121、从动轴122、驱动轴123、从动轮减震板124、承重轮减震板125、驱动轮减震板126、从动张紧避震板127、驱动张紧避震板128、弹性元件129。

悬挂骨架121为片状机构，每两片组成骨架结构，用以安装从动轴122、驱动轴123、从动轮减震板124、承重轮减震板125、驱动轮减震板126。

从动轴122设置在从动张紧避震板127和悬挂骨架121连接处，从动轴122还插接固定在壳体110上，用以固定、定位悬挂骨架121并作为悬挂骨架121与壳体110连接的第一支点。

驱动轴123设置在驱动张紧避震板128和悬挂骨架121连接处，驱动轴123同样固定在壳体110上，用以固定、定位悬挂骨架121并作为悬挂骨架121和壳体110连接的第二支点，同时驱动轴123还作为机器人动力输出轴连接驱动齿轮145。

从动轮减震板124为斜t形板，前端连接从动轮142，后端通过履带张紧组件170连接从动张紧避震板127。

承重轮减震板125包括两个交叉成x型的交叉板，两交叉板通过转轴连接，两交叉板下端均设置有承重轮143，两交叉板上端之间则设置有弹性元件129。

驱动轮减震板126为槽形板，前端通过链条张紧组件150连接驱动张紧避震板128，后端设置有驱动轮141。

从动张紧避震板127为镰刀板，前端连接有履带张紧组件170，后端通过从动轴122连接悬挂骨架121，从动张紧避震板127上端还通过弹性元件129连接悬挂骨架121，组成减震系统，从而实现所述从动轮142和所述悬挂骨架121间的减震避震功能。

驱动张紧避震板128为条形板，前端通过弹性元件129与悬挂骨架121连接，实现驱动轮141与悬挂骨架121间减震避震功能；中间穿过驱动轴123，后端通过链条张紧组件150连接驱动轮减震板126。

弹性元件129共六条，左右各三条分别布置在悬挂骨架121与从动张紧避震板127之间、悬挂骨架121和驱动张紧避震板128之间、承重轮减震板125上。

履带130共两条，履带130套接在由驱动轮141、从动轮142、承重轮143、托带轮144组成的框架上，通过驱动轮141的驱动作用带动履带130转动，从而实现机器人的运动功能。

行走轮系140由驱动轮141、从动轮142、承重轮143、托带轮144、驱动齿轮145、传动链条146、从动齿轮147、防尘盖148组成，主要辅助实现机器人行走功能。

驱动轮141为齿轮结构，可配合内部齿轮与履带130配合，实现拖动履带130转动功能，驱动轮141通过转轴设置在驱动轮减震板126后端，在驱动轮141的外侧还设置有从动齿轮147，驱动轮141与从动齿轮147设置在同一转轴上，二者旋转速度同步。

从动轮142为双排四轮结构，设置在从动轮减震板124的前端，实现对履带130的被动传动作用。

承重轮143为单排双轮结构，设置在承重轮减震板125下端，实现对车体承重功能。

托带轮144为双排单轮结构，设置在悬挂骨架121的最顶端，用以实现被动拖动履带转动功能。

驱动齿轮145设置在驱动轴123最外侧，驱动齿轮145和从动齿轮147间套接有传动链条146，驱动齿轮145随驱动轴123转动，带动传动链条146转动，进而带动从动齿轮147转动，最终带动驱动轮141转动，实现动力传输。

防尘盖148为环形轮状，内部设置有用以容纳轮系转轴的圆凹口，防尘盖148外部边缘沿圆周方向均匀设置有四个螺孔，用以固定轮系，防尘盖148数量为十二个，分别通过螺栓固定在驱动轮141、从动轮142和托带轮144上。防尘盖148主要防止外部异物进入驱动轮141、从动轮142和托带轮144转轴内造成机械转动故障，使机器人更适合外部有缠绕、有异物和障碍物的环境。

链条张紧组件150共两套，链条张紧组件150前端连接驱动张紧避震板128，后端连接驱动轮减震板126，每套链条张紧组件150由位移滑板151、张紧螺栓152、位置紧固螺栓153、主调节滑块154、副调节滑块155、前挡板156、后挡板157、侧板158组成；链条张紧组件150可实现对驱动齿轮145和从动齿轮147间的传动链条146的张紧功能。

每个链条张紧组件150中含有两块位移滑板151，对称设置在驱动轮减震板126前端两侧，位移滑板151为方形板，四角处设置有槽口和透孔，用以穿过张紧螺栓152、位置紧固螺栓153。

张紧螺栓152数量为一个，张紧螺栓152贯穿驱动轮减震板126前端两侧的两个位移滑板151，通过螺母进行闭合固定。

位置紧固螺栓153数量为三个，与张紧螺栓152安装方式相似，在靠近位置紧固螺栓153位置处，贯穿驱动轮减震板126前端两侧的两个位移滑板151，通过与侧板158上的螺纹孔连接固定。与张紧螺栓152不同的是，位置紧固螺栓153上还套接有套筒，用以套接驱动张紧避震板128。位置紧固螺栓153和张紧螺栓152的安装位置从侧面观察为矩形状，同时张紧螺栓152从位移滑板151上的透孔中贯穿过去，而位置紧固螺栓153则从位移滑板151上的槽形孔中贯穿过去。效果为张紧螺栓152的位置相对位移滑板151以及驱动轮减震板126固定，而位置紧固螺栓153的位置相对位移滑板151以及驱动轮减震板126是可沿槽孔移动的，即：位置紧固螺栓153与其配套的螺母相对松弛时，且位置紧固螺栓153受外部推力时，其可沿位移滑板151内的槽孔滑动，最终可带动与位置紧固螺栓153套接的套筒、以及套筒上的驱动张紧避震板128移动，从而间接实现调整驱动张紧避震板128和位移滑板151间距的功能，由于位移滑板151还与驱动轮减震板126，故最终可实现驱动轮减震板126和驱动张紧避震板128的间距调节功能。

主调节滑块154为梯形滑块，中间有透孔，透孔内设置有与张紧螺栓152配合的螺纹，主调节滑块154套接在张紧螺栓152上，且斜面与副调节滑块155的斜面接触配合，效果为：当张紧螺栓152正转或反转时，主调节滑块154沿张紧螺栓152的轴线方向向前或向后移动，主调节滑块154沿垂直于张紧螺栓152的轴线方向上前进或后退。由于主调节滑块154与副调节滑块155之间的斜面相互配合接触，从而带动副调节滑块155沿垂直于张紧螺栓152的轴线方向上前后移动，进而带动与副调节滑块155所连接的前挡板156前后移动，最终带动驱动张紧避震板128前移。

副调节滑块155为梯形滑块，后端端面处设置有贯穿透孔，透孔直径大于位置紧固螺栓153的直径，副调节滑块155的前端接触并连接前挡板156，副调节滑块155前后滑动带动前挡板156前后移动。

前挡板156为方形板，垂直于位移滑板151，并且横跨在驱动张紧避震板128之间，前挡板厚度方向上，两侧的内部均设置有螺纹孔，其中外侧配合安装位置紧固螺栓153，内侧则通过螺栓连接固定侧板158，效果为：前挡板156通过与侧板158的连接作用可随驱动张紧避震板128的移动而移动。

后挡板157结构和形状与前挡板156相同，后挡板157垂直于位移滑板151，并且横跨在驱动轮减震板126之间，外部通过螺栓与驱动轮减震板126固定。

侧板158为三角形板，其上设置有三个螺纹孔，分别与位置紧固螺栓153实现配合安装。

驱动组件160包括驱动电机161和减速箱162，驱动电机161、减速箱162数量均为两套，分别布局在壳体110内部两侧靠后方，驱动电机161的转轴连接减速箱162，减速箱162的输出还连接驱动轴123；驱动组件160实现带动机器人的运动行走功能。

履带张紧组件170可实现对履带130的张紧功能，保证机器人行走过程中履带的转动效率，同时避免履带滑脱问题，进而保证机器人在恶劣环境中的运动安全性。履带张紧组件170的结构与链条张紧组件150的结构相同，同样由位移滑板、张紧螺栓、位置紧固螺栓、主调节滑块、副调节滑块、前挡板、后挡板、侧板组成。履带张紧组件170和链条张紧组件150大小不同，链条张紧组件150是为配合链条张紧功能而设计的，而履带张紧组件170则是为配合履带张紧功能而设计的机构。链条张紧组件150前端连接的是驱动张紧避震板128，后端连接的是驱动轮减震板126；而履带张紧组件170前端连接的是从动轮减震板124，后端连接的是从动张紧避震板127。

消防水炮系统200是实现消防灭火的工具，消防水炮系统200由炮体210、炮头220、垂向角度调节机构230、横向角度调节机构240、喷流变换组件250、自喷淋模组260组成。

炮体210为管状结构，经过弯折后设置在壳体110上，炮体210的后端连接进水口，前端连接炮头220，炮头220可实现水流导向作用。

垂向角度调节机构230可实现对炮头220的垂向角度调整功能，包含手动和自动调节两种模式，垂向角度调节机构230设置在炮头220后方，并且与炮体210连接。

横向角度调节机构240可实现对炮头220以及垂向角度调节机构230组成的整体在水平方向的角度调整功能，同样包含手动和自动两种模式，横向角度调节机构240设置在垂向角度调节机构230的后方。

喷流变换组件250可实现对炮头220喷射出的水流进行喷射模块变换功能，可实现喷射水流、水雾等功能，同样包含手动和自动两种模式，安装在炮头220和垂向角度调节机构230之间。

自喷淋模组260安装固定在炮体210的最顶端处，且自喷淋模组260直接贯穿炮体210所在的管道内壁从而实现取水功能，自喷淋模组260上自带继电器模块，可实现自动的开合，从而实现从炮体210中取水功能，实现自喷淋功能，为机器人降温，保证机器人工作的安全性和稳定性，使机器人更加适合高温等环境。

感知交互系统300是实现采集周围环境参数、机器人与周围环境和人相交互的媒介，由避障传感器310、气体检测仪320、水炮工况采集摄像机330、车前位工况采集摄像机340、车后位工况采集摄像机350、环境工况采集摄像机360、照明模块370、警示模块380组成。

避障传感器310安装在壳体110的最前端，从而实现对机器人前方障碍物感知功能，在电气上，避障传感器310还与控制器410连接，将感知到的环境障碍物参数发送至控制器410供分析和决策，尤其是当机器人急速前进时，避障传感器310将起到提前预警和提前急停等关键作用。

气体检测仪320设置在壳体110上方，可实现对环境中特定气体参数实时检测。气体检测仪320还与控制器410连接，可将检测的气体参数发送至控制器供分析参考。优选的是，气体检测仪320可以为单种气体检测传感器，也可多为多种气体检测传感器，具体选配应根据实际现场侦察需要。

水炮工况采集摄像机330安装在消防水炮系统200的炮头220上，车前位工况采集摄像机340安装在壳体110前侧，车后位工况采集摄像机350安装在壳体110的后侧，水炮工况采集摄像机330、车前位工况采集摄像机340和车后位工况采集摄像机350分别实现对消防水炮系统200、机器人前方和后方的环境图像和视频参数采集功能，水炮工况采集摄像机330、车前位工况采集摄像机340和车后位工况采集摄像机350均连接电控系统400并可将采集的图像和视频信息通过无线传输系统430发送至上位机控制台上供消防人员查看。

环境工况采集摄像机360为具备二维云台功能的摄像机，环境工况采集摄像机360设置在消防水炮系统200的上方，可实时采集机器人所在位置的周围环境状况并通过与之连接的电控系统400发送至上位机控制台上。

照明模块370包含多个，分别设置在壳体110的前方和后方，实现为机器人探路照明功能，照明模块370还与电控系统400连接，从而实现控制和供电功能。

警示模块380包括警灯和警笛，固定在壳体110上，起到救援过程中警示作用，警示模块380还与电控系统400连接，从而实现控制和供电功能。

电控系统400是实现机器人行走、感知环境、人机交互等功能的驱动、控制和决策中心，电控系统400由控制器410、驱动器420、无线传输系统430和能源模块440组成。

控制器410为机器人的控制、分析和决策中心，连接需要控制的设备，例如驱动器420、无线传输系统430以及感知交互系统300中的各个传感器等。控制器410还通过无线传输系统430接收来自上位机控制台的控制信号，从而实现对机器人的控制、驱动等功能。

驱动器420主要实现对全地形移动平台100、消防水炮系统200的电机驱动功能，驱动器420分别与驱动电机161、垂向角度调节机构230、横向角度调节机构240、喷流变换组件250和自喷淋模组260连接，驱动驱动组件160中的驱动电机161运转，驱动消防水炮系统200中的垂向角度调节机构230和横向角度调节机构240进行角度变换，驱动喷流变换组件250和自喷淋模组260进行喷流形式变换以及喷淋的启停。

无线传输系统430主要实现机器人与上位机控制台的信息传递和交互功能，主要包括：无线传输系统430可将自身采集的参数信息、机器人自身的状态参数等传输至上位机控制台上，也可接受来自上位机控制台上的控制信息，并将其传递给控制器410，供机器人进行指令分析、判断和驱动控制等。

能源模块440主要是为机器人运动以及消防系统工作提供电能，能源模块440与机器人中的用电器件连接并为其供电，比如电控系统400、全地形移动平台100以及消防水炮系统200中的耗电器件。

本发明还提供了上述全地形消防机器人的工作方法，具体工作步骤如下：

(1)全地形消防机器人运动及避障步骤：

1)全地形消防机器人运动步骤：

电控系统400中的无线传输系统430接收到来自上位机控制台的控制指令，并将指令发送至控制器410中，控制器410将控制指令分析、决策并将控制指令传输至驱动器420中，驱动器420驱动驱动组件160中的驱动电机161转动，从而实现全地形消防机器人运动。

2)全地形消防机器人避障步骤：

当机器人在行进过程中，控制器410实时控制感知系统300中的避障传感器310实时检测机器人前方障碍物，避障传感器310将检测的障碍物信息实时回传至控制器410中，从而实现机器人遇到障碍物紧急停止。

优选的，当感知系统300中的避障传感器310实时检测到机器人前方有障碍物时，控制器410还能根据障碍物大小控制机器人进行避障绕行。

(2)全地形消防机器人侦察和灭火步骤：

1)全地形消防机器人侦察步骤：

控制器410实时控制感知系统300中的气体检测仪320、水炮工况采集摄像机330、车前位工况采集摄像机340、车后位工况采集摄像机350、环境工况采集摄像机360、照明模块370工作，其中气体检测仪320将机器人周围环境中特种气体的参数传输至控制器410中，水炮工况采集摄像机330、车前位工况采集摄像机340、车后位工况采集摄像机350分别对水炮前方、机器人车体前方和后方的环境进行图像或视频采集，并将采集的信息发送至控制器410中，环境工况采集摄像机360对机器人周围三维空间内的环境实时变角度进行图像或视频信息采集并送入控制器410中，进而将采集的图像或视频信息通过无线传输系统430传输至上位机控制台上，供消防人员观测现场环境并决出控制决策。

优选的，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410还能控制照明模块370工作，提高水炮工况采集摄像机330、车前位工况采集摄像机340、车后位工况采集摄像机350、环境工况采集摄像机360采集时的光照亮度，同时也为救援过程中提供高亮环境。

2)全地形消防机器人灭火步骤：

当消防机器人上的消防水炮系统200开始工作时，炮头220开始喷射，控制器410控制驱动器420工作，驱动器420驱动垂向角度调节机构230、横向角度调节机构240分别进行横向和垂向的角度调整，使得水流落入待灭火区域，同时，控制器410控制驱动器420工作，驱动器420驱动喷流变换组件250工作，实现喷射形式的变换。

优选的，当现场火势较大时，通过喷流变换组件250工作，将喷射出的水流变化为水柱式进行集中灭火；而当现场浓烟较大时，通过喷流变换组件250工作，将喷射出的水流变化为水雾式进行消烟。

优选的，在该过程中，根据现场需要，控制器410控制自喷淋模组260工作，自喷淋模组260喷射，在机器人周围形成环形水幕，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。

(3)全地形消防机器人链条及履带张紧步骤：

当消防机器人出厂或工作一段时间后，行走轮系140中的传动链条146会产生过紧或松弛问题，此时调节过程如下：首先将位置紧固螺栓153调松，然后适度调整张紧螺栓152，此时张紧螺栓152会带动主调节滑块154相对副调节滑块155移动，进而带动与位置紧固螺栓153套接的套筒、以及套筒上的驱动张紧避震板128移动，从而间接实现驱动张紧避震板128和位移滑板151间距的调整，由于位移滑板151还与驱动轮减震板126连接，故最终实现驱动轮减震板126和驱动张紧避震板128的间距调节，此时套接在驱动齿轮145和从动齿轮147上的传动链条146会根据调整变的松弛或张紧，调整完毕后，将位置紧固螺栓153拧紧进行定位。

履带张紧组件170与链条张紧组件150的操作步骤一致。履带张紧组件170可实现对所述履带130的张紧功能，保证机器人行走过程中履带的转动效率，同时避免履带滑脱问题，进而保证机器人在恶劣环境中的运动安全性。

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。