一种消防机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种消防机器人。

背景技术：

目前的消防机器人多以灭火功能为主，缺乏火场资讯收集功能，并因无线遥控技术的限制，无法在室外、障碍物多的空间操作。以致目前消防机器人在火场的使用案例中，都是在火场外部进行灭火的工作，无法展现消防机器人的特殊性。

在消防处理的过程中，消防人员最需要的是除了有灭火功能的机器人外，还需在火后进入现场勘查，避免消防人员因火后建筑物本身结构脆弱，或是余灰未燃的情况造成二次火难导致消防人员伤亡事情发生。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的不足，本发明提出一种消防机器人。

一种消防机器人，包括行走装置、与行走装置相连的机器人平台、安装在机器人平台外侧的防护外罩、安装在机器人平台上的电控箱、安装在机器人平台上的消防炮塔、安装在消防炮塔上的雷射测距仪和热显像仪，所述防护外罩上安装有摄像机，所述机器人平台的前部安装有气体侦测装置。

所述消防炮塔上安装有消防瞄子，所述雷射测距仪、热显像仪均安装在消防瞄子上。

作为本发明的进一步改进，所述机器人平台上安装有与消防炮塔通过管道连通的一号电动阀、与一号电动阀相连的一号快速接头，所述一号快速接头通过管道与消防车或消防栓相连，与一号快速接头相连的管道上安装有信号中继站。

作为本发明的进一步改进，所述气体侦测装置包括安装在机器人平台前部且位于防护外罩前部内侧的气体侦测器、安装在防护外罩的前部上侧、前部下侧、前部左侧、前部右侧上的风扇，所述风扇与气体侦测器之间通过管道相连。

作为本发明的进一步改进，所述防护外罩的前端安装有水雾冷却系统,所述防护外罩为双层钣金结构。所述水雾冷却系统包括若干个安装在防护外罩双层钣金之间的水雾喷头，所述水雾喷头通过管道与一号快速接头相连。

作为本发明的进一步改进，所述电控箱内部设置有冷却系统，所述冷却系统为液态二氧化碳或冷却机，所述冷却系统设置在机器人平台上，通过管线将冷却液输送至电控箱内部进行冷却，所述冷却系统也可设置在室外操控端并通过管线与机器人相连进行冷却。所述冷去系统上连接有二号电动阀，所述二号电动阀与电控箱上的管道之间连接有二号快速接头。

作为本发明的进一步改进，所述行走装置包括行走机构、与行走机构相连的换挡机构、与换挡机构相连的主马达，所述行走机构为履带结构、轮型结构或轨道结构中的任一种。

作为本发明的进一步改进，所述换挡机构包括机架、安装在机架上的输入轴和输出轴、均安装在输入轴和输出轴上的第一齿轮组和第二齿轮组、安装在机架上的且中部设置有齿条的拨杆、安装在机架上的换挡马达、与换挡马达相连的且与拨杆上的齿条相啮合的小齿轮，所述拨杆上固定有两端面上均安装有转盘的安装板，所述转盘上固定有销，所述第一齿轮组和第二齿轮组上均设置有与销配合的孔。

作为本发明的进一步改进，所述行走机构的履带结构包括履带、承载板、安装在承载板左端且与履带配合的主动轮，安装在承载板上且与履带配合使用的三角座组、前导轮组、张力机构。

作为本发明的进一步改进，所述三角座组包括与承载板铰接的第一避震弹簧、第二避震弹簧、中部与第一避震弹簧铰接的第一角板、与第一角板的一端铰接的第一杠杆、与第一杠杆两端相连的第一底滚轮、一端与第一角板的另一端铰接且中部与第二避震弹簧铰接的第二角板、与第二角板远离第一角板的一端铰接的第二杠杆、与第二杠杆两端相连的第二底滚轮。

作为本发明的进一步改进，所述前导轮组包括与承载板铰接的第三避震弹簧、与第三避震弹簧远离承载板的一端铰接的第三杠杆、与第三杠杆两端相连的导轮。

作为本发明的进一步改进，所述张力机构包括与承载板固连的轮架、与轮架的中部铰接且固定在承载板上的斜撑架、安装在轮架上远离承载板的一端且与履带配合的张力轮。

作为本发明的进一步改进，所述防护外罩的上安装有led灯,所述与机器人相连的外部消防水带上设置有与led灯配合使用的led光源引导装置，所述防护外罩上位于led灯上方设置有红外温度传感器，所述红外温度传感器在消防机械人中通过网络通信快速响应,侦测环境的范围温度从-30到1600℃。

作为本发明的进一步改进，所述电控箱内设置有温度感应器，温度感应器在机器人中用于显示环境中的温度及湿度，也可以及时的与各项通讯手机及智能蓝牙设备进行通信。

作为本发明的进一步改进，所述机器人的前方、下方、后方位置处安装有固定在防护外罩内部的接近开关，所述接近开关包括感应器本体、圆柱杆，所述圆柱杆为模拟感应器测量光束。

作为本发明的进一步改进，所述消防瞄子上设置有瞄子控制器。

作为本发明的进一步改进，所述电控箱内包括控制系统、与控制系统相连的电池、与控制系统相连的第一无线发射接收器、与电池和第一无线发射接收器相连的电脑、与电脑相连的界面显示器、与第一无线发射接收器配合使用的第二无线发射接收器、与第二无线发射接收器相连的瞄子控制器。

所述机器人的周围设置有局域网lan，机器人通过lan与操控台实现信息交流，并通过操控台操控机器人。

所述控制系统与行走装置中的主马达相连，以控制行走装置的前后左右运转，另外控制系统还与led灯、摄像机、一号电动阀、二号电动阀相连，分别控制led灯照明、摄像机工作、一号电动阀和二号电动阀启动。所述控制系统通过lan连接第一无线发射接收器，第一无线发射接收器和温度感应器通过lan控制红外温度传感器、接近开关进行工作。

所述电池连接有稳压器，所述稳压器用于维持电控箱中电压稳定，所述瞄子控制器通过第二无线发射接收器接收指令，与小马达相连，控制消防瞄子进行转动。

此外，本发明的机器人平台还安装有具备指向性的beacon/rfid接收器。

本发明配备雷射测距仪、热显像仪、摄影机和气体侦测器，能够实现气体侦测、热影成像以及人员搜索功能；机器人自带冷却降温功能；设置led灯光引导，使得人员撤离更安全；采用信号中继站，能够消除遥控死角，增强传输遥控距离；适应场所能力强，能够实现野外操作；同时本发明采用独立模块化设计，各个模块能够与其他设备配合使用，整个发明自动化和智能化程度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的立体图一；

图2为本发明去除部分机构后的立体图；

图3为本发明的消防炮塔立体图；

图4为本发明的气体侦测装置立体图；

图5为本发明部分结构示意图；

图6为本发明的水雾冷却系统立体图；

图7为本发明的电控箱冷却系统立体图；

图8为本发明中的接近开关的结构图；

图9为本发明的立体图二；

图10为图9的b处局部放大图；

图11为本发明的行走装置部分立体图；

图12为本发明的换挡机构立体图；

图13为图12的a处局部放大图；

图14为本发明的行走机构立体图；

图15为图14的三角座组立体图；

图16为图14的前导轮组立体图；

图17为图14的张力机构立体图；

图18为本发明的电控箱内部结构框图；

图19为本发明的控制框图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1至图19所示，一种消防机器人，包括行走装置1、与行走装置1相连的机器人平台2、安装在机器人平台2外侧的防护外罩3、安装在机器人平台2上的电控箱4、安装在机器人平台2上的消防炮塔5、安装在消防炮塔5上的雷射测距仪6和热显像仪7，所述防护外罩3上安装有摄像机15，所述机器人平台2的前部安装有气体侦测装置8。

所述消防炮塔5上设置有消防瞄子9，所述雷射测距仪6、热显像仪7均安装在消防瞄子9上。通过热显像仪7辨识火源、热源，再搭配雷射测距仪6，透过控制系统计算出消防瞄子9的瞄准角度与距离，自动导引消防瞄子9朝目标喷水进行灭火，所述摄像机15能够对火场情况进行实施记录并将影像传递给操控台。

所述机器人平台2上安装有与消防炮塔5通过管道连通的一号电动阀16、与一号电动阀16相连的一号快速接头17，所述一号快速接头17通过管道与消防车或消防栓相连，与一号快速接头17相连的管道上安装有信号中继站。鉴于一般的机器人远程操控易受障碍物限制，通过设置信号中继站能够消除障碍物死角，增加传输距离远，所述消防炮塔5采用模块化设计，可拆卸安装与固定架、消防车、云梯车等使用。

所述气体侦测装置8包括安装在机器人平台2前部且位于防护外罩3前部内侧的气体侦测器81、安装在防护外罩3的前部上侧、前部下侧、前部左侧、前部右侧上的风扇82，所述风扇82与气体侦测器81之间通过管道相连，由于气体有比重的特性，为了提高气体侦测装置的精确性，将风扇82分别布置在防护外罩3的前部上侧、前部下侧、前部左侧、前部右侧，启动风扇82后，将气体吸入到气体侦测器81内进行混合整流和检测。

所述防护外罩3的前端安装有水雾冷却系统10，所述防护外罩3为双层钣金结构。所述水雾冷却系统10包括若干个安装在防护外罩3双层钣金之间的水雾喷头101，所述水雾喷头101通过管道与快速接头16相连。采用水雾冷却系统10能够实现对自身防火降温，且利用来自消防水带的水进行降温，提高了水的利用率，同时降温的水还能够循环使用灭火。

所述电控箱4内部设置有冷却系统20，所述冷却系统20为液态二氧化碳或冷却机，所述冷却系统20设置在机器人平台2上通过管线连接电控箱4进行冷却，所述冷却系统20也可设置在室外操控端并通过管线与机器人相连进行冷却。所述冷去系统20上连接有二号电动阀18，所述二号电动阀18与电控箱4上的管道之间连接有二号快速接头19。

所述行走装置1包括行走机构11、与行走机构11相连的换挡机构13、与换挡机构13相连的主马达12，所述行走机构11为履带结构、轮型结构或轨道结构中的任一种。

所述换挡机构13包括机架130、安装在机架130上的输入轴131和输出轴132、均安装在输入轴131和输出轴132上的第一齿轮组133和第二齿轮组134、安装在机架130上的且中部设置有齿条的拨杆135、安装在机架130上的换挡马达136、与换挡马达136相连的且与拨杆135上的齿条相啮合的小齿轮136a，所述拨杆135上固定有两端面上均安装有转盘138的安装板137，所述转盘138上固定有销138a，所述第一齿轮组133和第二齿轮组134上均设置有与销138a配合的孔139。

所述第一齿轮组133和第二齿轮组134之间的距离大于两销138a的顶面之间的距离，所述第一齿轮组133的传动比大于第二齿轮组134的传动比。

换挡时，起初所述的第一齿轮组133和第二齿轮组134在主马达12的带动下处于空转状态，当换挡马达136驱动小齿轮136a转动，小齿轮136a与拨杆135上的齿条啮合，使拨杆135沿输出轴132的轴线方向水平运动，当转盘138上的销138a与第一齿轮组133上的孔139配合时，输出轴132与第一齿轮组133相连，由于第一齿轮组133之间的传动比大，行走装置1进行一档低速前进，当挡马达136驱动拨杆135使转盘138上的销138a与第二齿轮组134上的孔139配合时，输出轴132与第二齿轮组134相连，由于第二齿轮组134的传动比小，行走装置1进行二档高速前进。

所述行走机构的履带结构包括履带11、承载板111、安装在承载板111左端且与履带11配合的主动轮110，安装在承载板111上且与履带11配合使用的三角座组、前导轮组、张力机构。所述主动轮110与输出轴132相连实现运动。

所述三角座组包括与承载板111铰接的第一避震弹簧112、第二避震弹簧113、中部与第一避震弹簧112铰接的第一角板114、与第一角板114的一端铰接的第一杠杆115、与第一杠杆115两端相连的第一底滚轮116、一端与第一角板114的另一端铰接且中部与第二避震弹簧113铰接的第二角板117、与第二角板117远离第一角板114的一端铰接的第二杠杆118、与第二杠杆118两端相连的第二底滚轮119。通过第一避震弹簧112、第二避震弹簧113实现履带结构的弹性缓冲。

所述前导轮组包括与承载板111铰接的第三避震弹簧121、与第三避震弹簧121远离承载板111的一端铰接的第三杠杆122、与第三杠杆122两端相连的导轮123，所述张力机构包括与承载板111固连的轮架124、与轮架124的中部铰接且固定在承载板111上的斜撑架125、安装在轮架124上远离承载板111的一端且与履带配合的张力轮126。

所述防护外罩3的前端安装有led灯14。外部消防水带上设置有led光源引导装置，与led灯14配合形成光源线方便人员确认出口方向并安全撤离。所述防护外罩3上位于led灯14的上方设置有红外温度传感器22，所述红外温度传感器22在消防机械人中通过网络通信快速响应,侦测环境的范围温度从-30到1600℃。

所述电控箱4内设置有温度感应器，温度感应器在消防机械人中用于显示环境中的温度及湿度，也可以及时的与各项通讯手机及智能蓝牙设备进行通信。

所述机器人的前方、下方、后方位置处安装有固定在防护外罩3内部的接近开关21，所述接近开关21包括感应器本体、圆柱杆，所述圆柱杆为模拟感应器测量光束。

所述机器人上还设置有接近开关，所述消防瞄子9上设置有瞄子控制器。

作为本发明的进一步改进，所述电控箱4包括控制系统、与控制系统相连的电池、与控制系统相连的第一无线发射接收器、与电池和第一无线发射接收器相连的电脑、与电脑相连的界面显示器、与第一无线发射接收器配合使用的第二无线发射接收器、与第二无线发射接收器相连的瞄子控制器。

所述机器人的周围设置有局域网lan，机器人通过lan与操控台实现信息交流，并通过操控台操控机器人。

所述控制系统与行走装置中的主马达12相连，以控制行走装置1的前后左右运转，另外控制系统还与led灯14、摄像机15、一号电动阀16、二号电动阀18相连，分别控制led灯14进行照明、摄像机15工作、一号电动阀16和二号电动阀18启动。所述控制系统通过lan连接第一无线发射接收器，第一无线发射接收器和温度感应器通过lan控制红外温度传感器22、接近开关21进行工作。

所述电池连接有稳压器，所述稳压器用于维持电控箱4中电压稳定，所述瞄子控制器通过第二无线发射接收器接收指令，与小马达51相连，控制消防瞄子9进行转动。

此外，本发明的机器人平台还安装有具备指向性的beacon/rfid接收器。通过与消防人员身上配置的beacon/rfid发射器配合，可定位消防人员的位置，方便火场人员搜索管制。

下面将进一步对本发明的使用方法作进一步阐述：

本发明，后台中控指挥中心通过控制系统控制消防机器人，控制系统控制行走装置1，驱动消防机器人进入火场，通过消防炮塔5上的雷射测距仪6、热显像仪7以及摄影机15确认火源位置以及距离，通过消防瞄子9喷水灭火，当消防机器人自身温度过高时，水雾冷却系统10可以对消防机器人进行冷却降温，电控箱4内部的冷却系统20对电控箱4内部的电路进行降温，机器人在后方协助灭火时，消防机器人上的beacon/rfid接收器可以接受消防人员身上的beacon/rfid发射器发射的信号，对火场人员进行搜索管制，当遇到情况复杂，视线受阻严重时，消防机器人上的led灯14打开，配合消防水带上的led光源引导装置，火场人员能够沿着光源进行安全撤离，整个灭火过程，机器人可以通过摄像机15将现场情况实施记录并将影响同步传递给外部的操控端。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。