专利名称：一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，属于消防设备领域。
背景技术：
隧道是重要的基础设施，并在区域经济发展上扮演至关重要的角色，隧道中一旦发生火灾，由于浓烟、照明等条件限制，消防人员很难接近火源，若不能及时扑灭火源，大量浓烟在隧道内积聚，高温积热不散会造成隧道崩裂或汽车油箱爆炸，火灾及爆炸造成的破坏与产生的有毒物质还将严重危及救灾人员和周围居民的生命与财产安全。然而，现有的消防设备无法满足隧道灭火的需要，为了防止和减少救灾人员在扑救过程中所造成的伤亡，研制能够满足隧道灭火要求的机器人，代替灭火救灾人员进入充满危险的灾害现场，保护消防人员的生命安全势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在隧道实现自主移动和消防灭火的机器人。为达成所述目的，本发明提供一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，包括箱体、导杆、注水管道、导轨、火源探测传感器、软水管、增压泵、快换接头上部、移动装置、导向装置、换接装置和灭火装置；所述的导轨和注水管道焊接在一起并通过导杆焊接在隧道顶部，所述的注水管道上设置有快换接头上部，快换接头上部与换接装置连接，换接装置、增压泵和灭火装置均通过软水管连接固定在注水管道下方的箱体上，移动装置和导向装置的一端固定在箱体一侧，另一端设置在导轨上；箱体上还设置有火源探测传感器。进一步地，所述的移动装置包括电机、电机架、联轴器、下套杯、驱动轮、上套杯、下轴承座、上主轴、上轴承座、上锥齿轮、轴端挡板、下锥齿轮和下主轴,其中电机架、上轴承座、下轴承座固连于箱体之上，电机固定于电机架上；下套杯、下锥齿轮、下轴承座、轴端挡板安装于下主轴上，组成下驱动轴系；下驱动轴系一端与电机通过联轴器相连，一端与上锥齿轮配合；上套杯、上锥齿轮、上轴承座安装于上主轴上，组成上驱动轴系；上驱动轴系一端与下锥齿轮配合，一端和驱动轮相连，驱动轮设置在导轨内；电机把动力通过联轴器、下主轴传递给下锥齿轮，下锥齿轮通过啮合把动力传递给上锥齿轮，上锥齿轮通过上主轴把动力传递给驱动轮，驱动轮通过与导轨间的摩擦带动箱体前进。进一步地，所述的导向装置包括导轮轴、轮架、导向轮、导轮上转动盖、导轮上杆、自制180度接头、导轮安装支杆和连接法兰，其中导向轮和轮架通过导轮轴连接；导轮上杆与自制180度接头相连、导轮上传动盖套在导轮上杆上，组成U型连杆，实现导向轮的转向；U型连杆一端与轮架焊接，一端与导轮安装支杆相连；导轮安装支杆与连接法兰相连，将导向装置固定于箱体上；导向轮置于导轨内，通过U型连杆的转动实现导向轮在导轨上灵活转弯，实现机器人在预设导轨上行走的导向。进一步地，所述的换接装置包括联轴器、曲轴、连杆下圆、连杆、滑槽机架、滑槽、接头、接口、位置传感器、快换接头下部、自制内径50T管接头、电机架和电机，其中自制内径50T管接头上端与快换接头下部螺纹相连，下端与接口相连，左端与接头相连；连杆下端与连杆下圆以螺纹连接安装在曲轴上，连杆上端与接口相连，并置于滑槽内，组成曲柄滑块机构；电机架与箱体固连，电机固定于电机架上；安装在快换接头下部的位置传感器能够定位距着火点最近的快换接头上部的位置，当机器人到达指定位置后，电机启动，通过联轴器带动曲柄滑块机构运动，推动快换接头下部与快换接头上部对接，从而可将水从管道引入软水管中。
进一步地，所述的灭火装置包含关节一和关节二，其中关节一含有大齿轮、小齿轮、基座、电机架、小主轴、联轴器、电机、立柱、大主轴和压块，其中压块一端与大主轴以螺钉相连，一端嵌在大臂内，关节一含有的基座、电机架与箱体固连，联轴器一端与电机与相连，一端与小主轴小端相连；电机通过联轴器带动小主轴旋转，小主轴通过小齿轮和大齿轮啮合，带动大主轴旋转，带动压块左右摇摆，从而带动与压块相连的大臂运动，实现末端喷嘴左右位置的调节；所述的关节二含有小齿轮轴、联轴器、电机架、电机、末端喷嘴、大臂、大齿轮、大齿轮轴、后壳和小齿轮，其中大齿轮与后壳相连，固定于箱体之上；电机通过电机架固定在大臂上，并通过联轴器与小齿轮轴的小端相连；末端喷嘴与软水管相连，且穿过大臂，可随大臂运动；电机通过联轴器带动小齿轮轴旋转，小齿轮绕固定的大齿轮旋转啮合，带动大臂上下俯仰运动，从而实现末端喷嘴上下位置的调节。本发明利用导轨和管道焊接在一起并通过导杆焊接在隧道顶部，注水管道间采用沟槽式连接，管道每隔一定距离安装有一个快换接头上部，能够与快换接头下部对接，快换接头上部和下部在未接通时阀门关闭，火源探测位置传感器检测到火情后，位置传感器定位离着火点最近的快换接头上部，机器人利用驱动轮和导向轮在导轨上快速移动，到达指定灭火位置，灭火装置通过末端喷嘴的左右摇摆和上下俯仰两个自由度，调节末端喷嘴的位姿，使其对准火源，机器人换接装置的电机启动，带动曲柄滑块机构运动，推动快换接头下部与上部对接，阀门打开，向灭火装置注水，水进入直流可控的增压泵调整压力后由末端喷嘴喷出，进行灭火。本发明具有自主移动、火源探测、快换接头上下部自动对接、末端喷嘴上下左右调节功能，在高温的恶劣环境中能够保证自身安全并且进行可靠的工作，具有较强的防爆和抗干扰功能。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中
图1是本发明总体结构示意图；图中标记为1-箱体、2-导杆、3-注水管道、4-导轨、5-火源探测传感器、6-软水管、7-增压泵、8-快换接头上部、9-移动装置、10-导向装置、11-换接装置、12-灭火装置；
图2是移动装置的结构不意图；图中标记为13_电机、14-上轴承座、15-联轴器、16-上锥齿轮、17-下端盖、18-下轴承座、19-下套杯、20-轴端挡板、21-驱动轮、22-下锥齿轮、23-上端盖、24-下轴承、25-上套杯、26-下主轴、27-上轴承、28-电机架、29-上主轴；图3是导向装置的结构示意图；图中标记为30-导轮轴、31-导轮上杆、32-轮架、33-自制180度接头、34-导向轮、35-导轮安装支杆、36-导轮上转动盖、37-连接法兰；
图4是换接装置的局部示意图；图中标记为38-联轴器、39-滑槽、40-轴承、41-接头、42-曲轴、43-位置传感器、44-连杆下圆、45-快换接头下部、46-连杆、47-自制内径50T管接头、48-轴承座、49-接口、50-端盖、51-电机、52-滑槽机架、53-电机架；
图5是灭火装置关节一的结构示意图；图中标记为54-大齿轮、55-小轴承、56-大轴套、57-小主轴、58-大轴承、59-联轴器、60-小齿轮、61-电机、62-轴承座、63-立柱、64-电机架、65-压块、66-基座、67-大主轴、68-小轴套；
图6是灭火装置关节二的结构示意图；图中标记为69-小齿轮轴、70-末端喷嘴、71-小轴承座、72-大臂、73-小套杯、74-大齿轮、75-小端盖、76-大齿轮轴、77-电机架、78-压板上盖、79-联轴器、80-大轴承、81-电机、82-后壳、83-大端盖、84-压块、85-大套杯、86-小齿轮、87-大轴承座、88-小轴承。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。如图1-6所示，一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，包括箱体1、导杆2、注水管道3、导轨4、火源探测传感器5、软水管6、增压泵7、快换接头上部8、移动装置9、导向装置10、换接装置11和灭火装置12，所述的导轨4和注水管道3焊接在一起并通过导杆2焊接在隧道顶部，所述的注水管道3上设置有快换接头上部8，快换接头上部8与换接装置11连接，换接装置11、增压泵7和灭火装置12均通过软水管6连接固定在注水管道3下方的箱体I上，移动装置9和导向装置10的一端固定在箱体I 一侧，另一端设置在导轨4上；箱体I上还设置有火源探测传感器5，所述的移动装置9包括电机13、电机架28、联轴器15、下套杯19、驱动轮21、上套杯25、下轴承座18、上主轴29、上轴承座14、上锥齿轮16、轴端挡板20、下锥齿轮22和下主轴26，其中电机架28、上轴承座14、下轴承座18固连于箱体I之上，电机13固定于电机架28上；下套杯19、下锥齿轮22、下轴承座18、轴端挡板20安装于下主轴26上，组成下驱动轴系；下驱动轴系一端与电机13通过联轴器15相连，一端与上锥齿轮16配合；上套杯25、上锥齿轮16、上轴承座14安装于上主轴29上，组成上驱动轴系；上驱动轴系一端与下锥齿轮22配合，一端和驱动轮21相连，驱动轮21设置在导轨4内；电机13把动力通过联轴器15、下主轴26传递给下锥齿轮22，下锥齿轮22通过啮合把动力传递给上锥齿轮16,上锥齿轮16通过上主轴29把动力传递给驱动轮21,驱动轮21通过与导轨4间的摩擦带动箱体I前进，所述的导向装置10包括导轮轴30、轮架32、导向轮34、导轮上转动盖36、导轮上杆31、自制180度接头33、导轮安装支杆35和连接法兰37，其中导向轮34和轮架32通过导轮轴30连接；导轮上杆31与自制180度接头33相连、导轮上传动盖36套在导轮上杆31上，组成U型连杆，实现导向轮34的转向山型连杆一端与轮架32焊接，一端与导轮安装支杆35相连；导轮安装支杆35与连接法兰37相连，将导向装置10固定于箱体I上；导向轮34置于导轨4内，通过U型连杆的转动实现导向轮34在导轨4上灵活转弯，实现在预设导轨上行走的导向，所述的换接装置11包括联轴器38、曲轴42、连杆下圆44、连杆46、滑槽机架52、滑槽39、接头41、接口 49、位置传感器43、快换接头下部45、自制内径50T管接头47、电机架53和电机51，其中自制内径50T管接头47上端与快换接头下部45螺纹相连，下端与接口 49相连，左端与接头41相连；连杆46下端与连杆下圆44以螺纹连接安装在曲轴42上，连杆46上端与接口 49相连，并置于滑槽39内，组成曲柄滑块机构；电机架53与箱体I固连，电机51固定于电机架53上；安装在快换接头下部45的位置传感器43能够定位距着火点最近的快换接头上部8的位置，当机器人到达指定位置后，电机51启动，通过联轴器38带动曲柄滑块机构运动，推动快换接头下部45与快换接头上部8对接，从而可将水从管道引入软水管6中，所述的灭火装置12包含关节一和关节二，其中关节一含有大齿轮54、小齿轮60、基座66、电机架64、小主轴57、联轴器59、电机61、立柱63、大主轴67和压块65,其中压块65 —端与大主轴67以螺钉相连,一端嵌在大臂内，关节一含有的基座66、电机架64与箱体I固连，联轴器59 —端与电机61与相连,一端与小主轴57小端相连；电机61通过联轴器59带动小主轴57旋转，小主轴57通过小齿轮60和大齿轮54啮合，带动大主轴67旋转，带动压块65左右摇摆，从而带动与压块65相连的大臂运动，实现末端喷嘴左右位置的调节；所述的关节二含有小齿轮轴69、联轴器79、电机架77、电机81、末端喷嘴70、大臂72、大齿轮74、大齿轮轴76、后壳82和小齿轮86，其中大齿轮74与后壳82相连，固定于箱体I之上；电机61通过电机架77固定在大臂72上，并通过联轴器79与小齿轮轴69的小端相连；末端喷嘴70与软水管6相连，且穿过大臂72，可随大臂72运动；电机81通过联轴器79带动小齿轮轴69旋转，小齿轮86绕固定的大齿轮74旋转啮合，带动大臂72上下俯仰运动，从而实现末端喷嘴70上下位置的调节。最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，包括箱体、导杆、注水管道、导轨、火源探测传感器、软水管、增压泵、快换接头上部、移动装置、导向装置、换接装置和灭火装置，其特征在于:所述的注水管道上设置有快换接头上部，快换接头上部与换接装置连接，换接装置、增压泵和灭火装置均通过软水管连接固定在注水管道下方的箱体上，移动装置和导向装置的一端固定在箱体一侧，另一端设置在导轨上；所述的箱体上还设置有火源探测传感器。
2.根据权利要求1所述的一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，其特征在于:所述的移动装置包括电机、电机架、联轴器、下套杯、驱动轮、上套杯、下轴承座、上主轴、上轴承座、上锥齿轮、轴端挡板、下锥齿轮和下主轴，其中电机架、上轴承座、下轴承座固连于箱体之上，电机固定于电机架上；下套杯、下锥齿轮、下轴承座、轴端挡板安装于下主轴上，组成下驱动轴系；下驱动轴系一端与电机通过联轴器相连，一端与上锥齿轮配合；上套杯、上锥齿轮、上轴承座安装于上主轴上，组成上驱动轴系；上驱动轴系一端与下锥齿轮配合，一端和驱动轮相连，驱动轮设置在导轨内。
3.根据权利要求1所述的一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，其特征在于:所述的导向装置包括导轮轴、轮架、导向轮、导轮上转动盖、导轮上杆、自制180度接头、导轮安装支杆和连接法兰，其中导向轮和轮架通过导轮轴连接；导轮上杆与自制180度接头相连、导轮上传动盖套在导轮上杆上，组成U型连杆，实现导向轮的转向;U型连杆一端与轮架焊接，一端与导轮安装支杆相连；导轮安装支杆与连接法兰相连，将导向装置固定于箱体上。
4.根据权利要求1所述的一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，其特征在于:所述的换接装置包括联轴器、曲轴、连杆下圆、连杆、滑槽机架、滑槽、接头、接口、位置传感器、快换接头下部、自制内径50T管接头、电机架和电机，其中自制内径50T管接头上端与快换接头下部螺纹相连，下端与接口相连，左端与接头相连；连杆下端与连杆下圆以螺纹连接安装在曲轴上，连杆上端与接口相连，并置于滑槽内，组成曲柄滑块机构；电机架与箱体固连，电机固定于电机架上。
5.根据权利要求1所述的一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，其特征在于:所述的灭火装置包含关节一和关节二，其中关节一含有大齿轮、小齿轮、基座、电机架、小主轴、联轴器、电机、立柱、大主轴和压块，其中压块一端与大主轴以螺钉相连，一端嵌在大臂内，关节一含有的基座、电机架与箱体固连，联轴器一端与电机与相连，一端与小主轴小端相连；关节二含有小齿轮轴、联轴器、电机架、电机、末端喷嘴、大臂、大齿轮、大齿轮轴、后壳和小齿轮，其中大齿轮与后壳相连，固定于箱体之上；电机通过电机架固定在大臂上，并通过联轴器与小齿轮轴的小端相连；末端喷嘴与软水管相连，且穿过大臂。
全文摘要
本发明公开了一种轨迹受约束的悬挂式隧道灭火机器人，包括箱体、导杆、注水管道、导轨、火源探测传感器、软水管、增压泵、快换接头上部、移动装置、导向装置、换接装置和灭火装置；所述的注水管道上设置有快换接头上部，快换接头上部与换接装置连接，换接装置、增压泵和灭火装置均通过软水管连接固定在注水管道下方的箱体上，移动装置和导向装置的一端固定在箱体一侧，另一端设置在导轨上；箱体上还设置有火源探测传感器。本发明具有自主移动、火源探测、快换接头上下部自动对接、末端喷嘴上下左右调节功能，在高温的恶劣环境中能够保证自身安全并且进行可靠的工作，具有较强的防爆和抗干扰功能。
文档编号B25J11/00GK103075175SQ20121058903
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者石立宏, 王洪波, 顾绮芳, 张玉琴, 王晓芸 申请人:无锡佑仁科技有限公司