一种基于太阳能动力的智能消防机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人设计应用技术领域，具体为一种基于太阳能动力的智能消防机器人。

背景技术：

消防机器人从用途上分为很多种，其中常见的火场侦察机器人可代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场，通过各种电子传感设备进行数据采集、处理、反馈，有效地解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以根据其反馈结果，及时对灾情做出科学判断，并对灾害事故现场工作做出正确、合理的决策。常见的灭火机器人装有高压水枪和输水软管以及热成像照相机，它们可以自主或遥控形式，轻松自如地进入高危险地带代替消防救援人员实施灭火，高压水枪通过高压输水软管与后方输水设备相连，近距离喷射灭火液扑灭火源，避免了消防人员冒着生命危险携带灭火设备置身火场的险境。

在消防机器人实际作业过程中，其电能补给一般都是使用市电充电且火场的环境复杂，有些地形对消防机器人的行走造成很大阻碍，因此，需要设计一款节能环保且作业稳定性强的消防机器人。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种基于太阳能动力的智能消防机器人。

为了达到以上目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种基于太阳能动力的智能消防机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括底盘和履带行走机构，所述底盘下方安装蓄电池组，所述底盘设有若干穿线孔，所述底盘上方固定有蓄水箱和电连接蓄电池组的控制模块、无线模块、火焰检测模块，所述蓄水箱内设置有水泵，所述底盘正前方固定有电连接蓄电池组的超声波模块，所述底盘上方还安装有壳体，所述壳体两侧连接有太阳能板安装架，所述壳体正中部安装有受控制模块控制的主舵机，所述主舵机上安装有连通水泵的高压喷头和电连接蓄电池组的云台摄像机，所述太阳能板电连接蓄电池组；所述履带行走机构包括驱动电机组、前履带、后履带和对应的履带轮。

进一步地，所述太阳能板安装架包括孔轴配合的第一关节、铰接式连接的第二关节和固定于太阳能板安装架上关节舵机，所述第一关节和第二关节均通过其对应的关节舵机控制动作，所述关节舵机的电机受控制模块控制。

进一步地，所述壳体两侧连接有基于双通道单片功率放大芯片的太阳能自动追踪系统，所述太阳能自动追踪装置包括双通道单片功率放大集成电路、关节舵机的电机、光敏电阻、太阳能板、太阳能板安装架，所述双通道单片功率放大集成电路连接关节舵机的电机和若干光敏电阻，所述光敏电阻均固定在太阳能板上。

进一步地，所述主舵机、关节舵机和驱动电机均采用直流电机。

进一步地，所述控制模块为arduinomega2560arduino，所述无线模块为wifi模块，所述火焰检测模块包括火焰传感器，所述火焰传感器选用紫外光电管，超声波模块采用超声波测距传感器。

进一步地，所述蓄电池组还配合设有充电插孔和充电器。

进一步地，所述机器人还设有报警器，所述控制模块接收来自火焰传感器的信号并控制报警器。

进一步地，所述高压喷头和水泵通过输水管连通；所述蓄水箱设置有注水口，所述壳体设有注水口配合孔。

太阳能电池板自动寻光功能的原理说明：

本设计采用tda2822功率放大特性，利用不同方向布置的光敏电阻所采集的光电压差值信号，作为tda2822输入信号接入tda2822的5、6、7、8输入端，以12v为vcc直流电源输入接入tda2822的2、4端，关节舵机的电机接入tda2822的1、3端。当光敏电阻受到光的照射，电阻减小、电路电流增强，功率信号经过tda2822功率放大的特性，来达到驱动控制电机目的。

当光源照射到光敏电阻使电路中的电流低于定值时，给tda2822一个输出信号，输出放大的功率信号驱动关节电机，关节电机驱动机械结构动作，当光敏电阻值恢复正常后，电路中的电流值恢复定值，tda2822停止放大的功率信号输出，关节电机停止动作。如此可实现太阳能电池板自动寻光功能。

有益效果：

(1)太阳能清洁能源提供动力来源，节能环保；

(2)前履带、后履带分离式履带，行走更稳定；

(3)太阳能板安装架可以自动跟踪太阳光线调整角度，实现了太阳能电池板自动寻光功能。

附图说明

图1为消防机器人的主要结构示意图；

图2为太阳能安装架的主要结构示意图；

图3为太阳能电池板自动寻光原理示意图；

图4为底盘结构示意图示意图；

图中，底盘1，履带行走机构2，前履带21，后履带22，控制模块3，火焰检测模块31，无线模块32，超声波模块33，壳体4，安装架5，第一关节51，第二关节52，蓄水箱6，注水口61，穿线孔7，水泵8，输水管81，喷头82，主舵机9，云台摄像机10，驱动电机组11，蓄电池组12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种基于太阳能动力的智能消防机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括底盘1和履带行走机构2，所述底盘1下方安装蓄电池组12，所述底盘1设有若干穿线孔7，所述底盘1上方固定有蓄水箱6和电连接蓄电池组12的控制模块3、无线模块32、火焰检测模块31，所述蓄水箱6内设置有高压水泵8，所述底盘1正前方固定有电连接蓄电池组12的超声波模块33，用于避障，超声波用于机器人实现避障功能，所述机器人还设有报警器，所述控制模块3接收来自火焰传感器的信号并控制报警器。由于本实用新型所述的消防机器人是按照事先规定的路线巡航的，当路线中出现障碍物时，立即停止并给控制模块3一个信号，控制模块3控制报警器报警。

所述底盘1上方还安装有壳体4，所述壳体4两侧连接有太阳能板安装架5，所述壳体4正中部安装有受控制模块3控制的主舵机9，所述主舵机9上安装有连通水泵8的高压喷头82和电连接蓄电池组12的云台摄像机10，所述主舵机9通过固定座安装，所述固定座可焊接固定在壳体4上，所述高压喷头82和云台摄像机10同时随主舵机9转动，所述云台摄像机10可将检测到的火情拍摄下来并通过无线模块32传输至接收端，为此，无线模块32设有储存容量来满足此功能，在此不作赘述。本实用新型所述控制模块3为arduinomega2560arduino开发板，所述无线模块32为wifi模块，wifi模块还配置有手机控制端app，本实施例中所述wifi模块为ar93310wifi模块，完全满足此功能；所述火焰检测模块31采用紫外光电管作为火焰传感器，反应更加灵敏；超声波模块33采用超声波测距传感器。

本实用新型所述消防机器人还包括对应的用以配合控制的继电器。

所述太阳能板电连接蓄电池组12，用以补充电能，本实用新型的太阳能板安装架5可以自动跟踪太阳光线调整角度，实现了太阳能电池板自动寻光功能，太阳能是一种低密度、间歇性、空间分布不断变化的能源，与常规能源有很大的区别，这就对太阳能的收集和利用提出了较高的要求。在太阳能利用中，必须使太阳能电池板从日出到日落跟踪太阳，而在太阳能光电中，相同条件下，自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35％，成本下降25％。因此在太阳能利用中，进行跟踪装置的控制方式进行研究是一项很有意义的工作。

如图2所示，所述太阳能板安装架5包括孔轴配合的第一关节51、铰接式连接的第二关节52和固定于太阳能板安装架5上关节舵机，所述第一关节51和第二关节52均通过其对应的关节舵机控制动作，所述关节舵机的电机受控制模块3控制。

tda2822是意法半导体(st)开发的双通道单片功率放大集成电路，通常在袖珍式盒式放音机(walkman)、收录机和多媒体有源音箱中作音频放大器。本实用新型利用其制造出基于双通道单片功率放大芯片的太阳能自动追踪系统，所述壳体4两侧连接有基于双通道单片功率放大芯片的太阳能自动追踪系统，如图3所示，所述太阳能自动追踪装置包括双通道单片功率放大集成电路(tda2822)、关节舵机的电机、光敏电阻、太阳能板、太阳能板安装架5，所述双通道单片功率放大集成电路连接关节舵机的电机和若干光敏电阻，所述光敏电阻均固定在太阳能板上。

所述履带行走机构2包括驱动电机组11、前履带21、后履带22和对应的履带轮及传动轴。也可如图4所示，通过四个驱动电机组11驱动，每个驱动电机组11均包括减速机和电机，四个驱动电机组11驱动四个动力轮，其余均为和履带配合的自由轮，如此，两个前履带21和两个后履带22共四个履带，均配合动力轮驱动，动力更足。所述驱动电机组11通过电机固定座螺栓固定在地盘上，或使用法兰盘连接固定。

所述主舵机9、关节舵机和驱动电机均采用直流电机。直流电机的调速性能好，在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流减速电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。另外，起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等，都用直流电动机拖动。

所述蓄电池组12还配合设有充电插孔和充电器，用以无法进行太阳能时备用或者配合使用。

所述高压喷头82和水泵8通过输水管81连通；所述蓄水箱6设置有注水口61，所述壳体4设有注水口61配合孔。

太阳能电池板自动寻光功能的原理说明：本设计采用tda2822功率放大特性，利用不同方向布置的光敏电阻所采集的光电压差值信号，作为tda2822输入信号接入tda2822的5、6、7、8输入端，以12v为vcc直流电源输入接入tda2822的2、4端，关节舵机的电机接入tda2822的1、3端。当光敏电阻受到光的照射，电阻减小、电路电流增强，功率信号经过tda2822功率放大的特性，来达到驱动控制电机目的。

当光源照射到光敏电阻使电路中的电流低于定值时，给tda2822一个输出信号，输出放大的功率信号驱动关节电机，关节电机驱动机械结构动作，当光敏电阻值恢复正常后，电路中的电流值恢复定值，tda2822停止放大的功率信号输出，关节电机停止动作。如此可实现太阳能电池板自动寻光功能。

综上所述，本实用新型显而易见的有益效果有：

(1)太阳能清洁能源提供动力来源，节能环保；

(2)前履带21、后履带22分离式履带，行走更稳定；

(3)太阳能板安装架5可以自动跟踪太阳光线调整角度，实现了太阳能电池板自动寻光功能。