过主动链轮1-10、从动链轮1-2带动驱动轮1-1 转动，驱动轮1-1的驱动轮轴1-8通过带座轴承与上坚杆1-7相连。驱动轮轴1-8上设有 轴承挡圈1-11。
[0037] 其中，底盘框架1具有驱动和承重两重功能：1.驱动功能，电机1-6转动的时候带 动主动链轮1-10转动，主动链轮1-10通过链条1-3带动从动链轮1-2转动，而从动链轮1-2 和驱动轮1-1同轴设置，驱动轮1-1转动的时候，带动整个装置向前移动；2.承重功能：由 底盘框架和承重轮机构共同完成，上横杆1-4、上坚杆1-7直接与载重接触，通过横杆、坚杆 间的搭建连接，最终由承重轮机构完成载重，减震承担了部分承重和减震的双重作用。
[0038] 如图11所示，所述细水雾系统3包括水箱3-1，水箱3-1与比例混合阀3-3相连， 比例混合阀3-3另一个入口与洗消剂储罐3-2相连，比例混合阀3-3的出水口与高压柱塞 泵3-4相连，高压柱塞泵3-4与动力源3-8相连，高压柱塞泵3-4的出水口与压力表3-6、喷 枪3-7相连。高压柱塞泵3-4与压力表3-6之间的软管上还连有溢流减压阀3-5,溢流减压 阀3-5还连接到比例混合阀3-3、高压柱塞泵3-4之间的软管上。
[0039] 细水雾系统是整个装置中起到洗消作用的主要部分，高压柱塞泵3-4、洗消剂储罐 3-2安装在底盘框架上，动力源3-8将动力传递给高压柱塞泵3-4,高压柱塞泵3-4的出口 接有溢流减压阀3-5,溢流减压阀3-5的出口通过高压软管与洗消用喷枪3-7相连接。高压 柱塞泵3-4工作的时候，将水和洗消剂混合物喷枪3-7喷出，实现了洗消工作，水泵7则可 以向水箱3-1内充水。底盘框架上连有上方支撑架9,水泵7等设置在上方支撑架9上。
[0040] 由于泄露现场可能存在有毒或者带电的灰尘入侵控制电路或者电源会造成腐蚀 或短路，因此防尘等级需要达到6,即完全防止外物或灰尘进入。因前端是细水雾系统，会产 生大量来自各个方向的细水雾，在气流的作用下会飘到控制盒或者电源周围，细水雾系统 由于密封的问题会有部分水滴泄露出来，可能会形成飞溅水滴，因此把电路的防水等级定 为IP防尘4级（防止飞溅水侵入)。本发明中的控制盒应达到IP64标准，控制盒是一个全 密封的结构，为保证散热主体由纯铝铸造而成，出线的地方用的是PG9防水接头，开关用的 是防水船型开关；主体和上盖用的是法兰连接，中间有橡胶密封圈，为方便观察盒内情况， 盒盖采用的是有机玻璃板，这样的控制盒内部是一个密闭的空间。
[0041] 本发明还包括监控系统，监控系统包括固定在底盘框架上的锂电池8和电动推杆 5,电动推杆5与摄像头6相连，锂电池8外包覆有一层铝壳。设置铝壳可以增加锂电池的 防水性能，能够防止水飞溅，电池的接口可采用PG9防水接头。优选的，所述电动推杆5顶 部穿过连接孔10-1之后与摄像头6底部基座相连，连接孔10-1设置在上连接板10-2上， 上连接板10-2与中间连接板10-3垂直相连，中间连接板10-3与L型的下连接板10-4垂 直相连，而喷枪3-7设置在下连接板10-4上，当电动推杆5工作的时候，摄像头和喷枪3-7 一起移动，这样便于摄像头记录喷枪3-7的工作状况。
[0042] 在工作的时候能够调节喷枪的角度、高低，以适应现场作业。
[0043] 本发明中所述控制机构分为两大部分：上位机控制部分和下位机控制部分。
[0044] 上位机控制部分包括控制器、上位机和无线通信模块，其主要作用是将控制器的 信息通过上位机的读取和转换变成符合通信协议的控制字发送给下位机。同时上位机还具 有无线视频通信的功能，使用网络摄像头通过无线信号传输现场图像信息。
[0045] 下位机控制部分可以分为两部分：动力部分和细水雾部分。动力部分包括2个 120W的直流电机；细水雾部分包括：一个水泵、一个电磁阀、一个升降杆和一个云台电机。 其中动力部分和细水雾部分需要用MCU控制，下位机控制原理如图12所示。
[0046] 上位机件可实现以下两个任务：（1)读取摇杆控制信号；（2)将控制信号提取、分 解，通过串口发送符合通信协议的字符串到下位机； LabVIEW自带的控件能方便的读取摇杆的信息，只需要将摇杆插到计算机U口后安装 驱动即可。本申请中控制器是一个用于PC的飞行摇杆，具有3个旋转轴、4按键，分别是： X轴和y轴控制前后以及行进中转向，z轴控制原地转向。X轴是基准值，y轴是差分值，推 进X轴时LabVIEW读取其坐标值值（-43000-43000)，正负表示方向，数值表示大小且均匀 变化。通过数值的转换转化成两个数值表示的电机控制信号，分别是一个方向位（0正转，1 反）和pwm位，发送给下位机来控制车身运动。
[0047] 上位机最重要的功能是将控制信号采集到后予以合理的处理，转化成能直接发送 给下位机的串口信号。根据通信协议和摇杆的信息，由上位机产生一个11个字节的控制字 符串。控制主要有以下几种状态：1.摇杆的y轴代表油门的基数，即两个电机在X轴偏移 量为〇时输出值，但是X轴发生偏转后将作为偏转系数乘到y轴所代表的基数上，因此可以 在行进中控制车辆的转向；2.z轴的旋转会产生一个矢量，提取其方向和大小，分配给两个 电机，产生大小相同，方向相反的两个pwm值，使其原地转向；3.按键1控制电磁阀的开关， 按键2控制泵的开启和关闭，两个方向键控制推杆电机的升降。
[0048] 本申请采用用WIFI来进行视屏信号的传输。通过一个摄像头6采集图像信号并 自动散发成WIFI信号，然后用上位机(笔记本电脑）的无线网卡连接上无线摄像头的局域 网，即可进行在上位机上看到实时图像。
[0049] 下位机软件可完成两个任务：（1)将上位机发送过来的串口通信数据进行解析， 读取每个控制位；（2)将读取到的上位机控制位信号转化成能直接控制相应模块的下位机 控制信号，分别控制两个电机驱动和四个继电器，完成对两个电机、一个水泵、一个电磁阀 和一个升降杆的操控。
[0050] 本申请中机器人性能参数测试表如下所示
【主权项】
1. 一种化工厂泄露事故洗消机器人，包括控制机构、底盘框架（1)、承重轮机构（2)和 细水雾系统（3)，承重轮机构（2)设置在底盘框架（1)底部，细水雾系统（3)设置在底盘框 架（1)上部，底盘框架（1)和承重轮机构（2)外包覆有履带（4)，其特征在于：所述承重轮机 构（2 )包括支撑轮（2-9 )，支撑轮（2-9 )与支撑轮轴（2-10 )相连，支撑轮轴（2-10 )与支撑杆 (2-7 )相连，支撑杆（2-7 )与减震底座（2-8 )、带座轴承（2-6 )相连，减震底座（2-8 )与减震 杆（2-11)相连，减震杆（2-11)上设有调节圈（2-5)，弹簧（2-4)套设在减震杆（2-11)上且 弹簧（2-4)底座由调节圈（2-5 )限位，减震杆（2-11)顶部的挡圈（2-2 )与钢轴（2-1)相连， 带座轴承（2-6 )上也连有一个钢轴（2-1 )，钢轴（2-1)两端连有钢轴夹（2-3 )。
2. 根据权利要求1所述的化工厂泄露事故洗消机器人，其特征在于：所述底盘框 架（1)包括驱动部分、上横杆（1-4)、下横杆（1-9)、上坚杆（1-7)、下坚杆（1-12)，上横杆 (1-4)、下横杆（1-9)通过连接杆（1-13)相连上横杆（1-4)与上坚杆（1-7)垂直连接，下横 杆（1-9)与下坚杆（1-12)垂直连接，带座轴承（2-6)两端的钢轴夹（2-3)与下坚杆（1-12) 相连，减震杆（2-11)顶部的两个钢轴夹（2-3)与上坚杆（1-7)相连。
3. 根据权利要求2所述的化工厂泄露事故洗消机器人，其特征在于：所述驱动部分包 括电机（1_6)，电机（1-6)设置在电机支架（1-5)上，电机（1-6)通过主动链轮（1-10)、从动 链轮（1-2 )带动驱动轮（1-1)转动，驱动轮（1-1)的驱动轮轴（1-8 )通过带座轴承与上坚杆 (1-7)相连。
4. 根据权利要求1所述的化工厂泄漏事故洗消机器人，其特征在于：所述细水雾系统 (3 )包括水箱（3-1 )，水箱（3-1)与比例混合阀（3-3 )相连，比例混合阀（3-3 )另一个入口与 洗消剂储罐（3-2)相连，比例混合阀（3-3)的出水口与高压柱塞泵（3-4)相连，高压柱塞泵 (3-4)与动力源（3-8)相连，高压柱塞泵（3-4)的出水口与压力表（3-6)、喷枪（3-7)相连。
5. 根据权利要求4所述的化工厂泄露事故洗消机器人，其特征在于：高压柱塞泵 (3-4)与压力表（3-6 )之间的软管上还连有溢流减压阀（3-5 )，溢流减压阀（3-5 )还连接到 比例混合阀（3-3 )、高压柱塞泵（3-4)之间的软管上。
6. 根据权利要求1~5之一所述的化工厂泄露事故洗消机器人，其特征在于：还包括监 控系统，监控系统包括固定在底盘框架上的锂电池（8)和电动推杆（5)，电动推杆（5)与摄 像头（6)相连，锂电池（8)外包覆有一层铝壳。
7. 根据权利要求6所述的化工厂泄露事故洗消机器人，其特征在于：所述电动推杆 (5 )顶部穿过连接孔（10-1)之后与摄像头（6 )底部基座相连，连接孔（10-1)设置在上连接 板（10-2)上，上连接板（10-2)与中间连接板（10-3)垂直相连，中间连接板（10-3)与L型 的下连接板（10-4)垂直相连。
【专利摘要】本发明提出一种化工厂泄露事故洗消机器人，包括控制机构、底盘框架、承重轮机构和细水雾系统，承重轮机构设置在底盘框架底部，细水雾系统设置在底盘框架上部，底盘框架和承重轮机构外包覆有履带，所述承重轮机构包括支撑轮，支撑轮与支撑轮轴相连，支撑轮轴与支撑杆相连，支撑杆与减震底座、带座轴承相连，减震底座与减震杆相连，减震杆上设有调节圈，弹簧套设在减震杆上且弹簧底座由调节圈限位，减震杆顶部的挡圈与钢轴相连，带座轴承上也连有一个钢轴，钢轴两端连有钢轴夹。本发明能够在危险化学品发生泄漏的时候替代工作人员、到达最接近现场的地方，可以利用细水雾系统进行洗消操作，防止工人进入现场作业导致的二次伤害。
【IPC分类】B05B7-04, B05B13-04, A61L2-18, B05B12-00, B05B15-08, B62D55-08
【公开号】CN104689940
【申请号】CN201510104025
【发明人】钟委, 梁天水, 黄中意, 刘雪剑, 李想
【申请人】郑州大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月10日