一种消防栓自动对接机械手及其使用方法与流程

1.本发明涉及一种消防栓自动对接机械手及其使用方法，属于消防设备技术领域。


背景技术：

2.消防栓，正式叫法为消火栓，一种固定式消防设施，主要作用是控制可燃物、隔绝助燃物、消除着火源，分室内消火栓和室外消火栓，消防系统包括，室外消火栓系统、室内消火栓系统、灭火器系统，有的还会有自动喷淋系统、水炮系统、气体灭火系统、火探系统、水雾系统等，消火栓套装一般由消防箱+消防水带+水枪+接扣+栓+卡子等组合而成，消火栓主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火，也可以直接连接水带、水枪出水灭火，所以，室内外消火栓系统也是扑救火灾的重要消防设施之一。
3.消防机器人是一种专门用于火灾扑灭、救援侦察的特种机器人，可代替消防官兵进入或靠近火场进行救火作业，在石油化工、森林火灾、高层火灾等场合已有广泛的应用，因火场环境复杂消防官兵不能进入，同时距离过远拖拽消防水带难度过大，这时可以采用消防机器人进入到火灾现场进行灭火，但是，当消防机器人需要单独进入大型火灾现场时，现有的消防栓在接入消防机器人使用时，大多通过消防员手动连接，这限制了消防机器人在远距离、复杂地形、人员不可接近的火灾环境中使用，现有技术中具有自动对接功能的消防栓大多体积较大，对于消防栓的改造成本较高，同时对于消防栓或消防机器人配套设施的标准化要求较为严格，不便于安装推广使用。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种消防栓自动对接机械手及其使用方法，具有结构合理、体积较小、方便使用的优点，便于安装推广，可以有效解决背景技术中的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种消防栓自动对接机械手，包括支撑杆、第一安装座、第二安装座，所述第一安装座、第二安装座固定连接在支撑杆顶部，所述第一安装座、第二安装座之间滑动连接有第一传动块，所述第一传动块底部固定连接有滑动支座，所述滑动支座上滑动连接有第二传动块，所述第二传动块底部固定连接有对接机械手，所述对接机械手底部安装有管道夹爪，所述对接机械手用于控制管道夹爪的收紧放松、调节管道夹爪的高度以及角度，所述管道夹爪通过对接机械手完成消防栓与消防机器人进水管道的自动对接。
6.作为本发明的进一步改进，所述第一安装座、第二安装座之间设置有第一螺纹杆、第一导向杆，所述第一螺纹杆转动连接在第一安装座、第二安装座之间，所述第一导向杆固定连接在第一安装座、第二安装座之间，所述第一传动块螺纹连接在第一螺纹杆上，所述第一传动块滑动连接在第一导向杆上。
7.作为本发明的进一步改进，所述第二安装座上固定连接有第一驱动电机，所述第一驱动电机输出端固定连接第一螺纹杆，通过第一驱动电机带动第一螺纹杆转动实现第一传动块在左右方向上的滑动。
8.作为本发明的进一步改进，所述滑动支座设置为框架结构，所述滑动支座内部固定连接有第二导向杆，所述滑动支座内部转动连接有第二螺纹杆，所述第二传动块一侧固定连接有滑动块，所述滑动块螺纹连接第二螺纹杆，所述第二导向杆贯穿并滑动连接滑动块，所述滑动支座上固定连接有第二驱动电机，所述第二驱动电机输出端固定连接第二螺纹杆。
9.作为本发明的进一步改进，所述对接机械手由基座、连接盘、液压缸、执行气缸构成，所述基座内部形成有安装腔，所述安装腔内部安装有第三驱动电机、减速电机，所述第三驱动电机的动力输出端连接减速电机的输入端，所述减速电机底部输出端贯穿基座与连接盘固定连接。
10.作为本发明的进一步改进，所述液压缸固定连接在连接盘底部，所述液压缸输出端固定连接执行气缸，所述执行气缸上对称转动连接有连接杆。
11.作为本发明的进一步改进，所述管道夹爪与连接杆均对称设置为两个，所述管道夹爪顶部设置有限位板，所述管道夹爪由对称设置的夹持部以及连接轴构成，所述夹持部上连接有夹紧板，所述连接轴固定连接在夹持部之间，所述夹持部顶部通过转轴转动连接限位板。
12.作为本发明的进一步改进，所述连接杆的顶部以及底部均开设有连接孔，所述连接杆通过连接孔转动连接连接轴。
13.一种消防栓自动对接机械手使用方法，包括以下步骤：第一步：通过第一驱动电机控制第一传动块在水平方向运动，通过第二驱动电机控制第二传动块在前后方向运动，通过执行气缸控制管道夹爪将消防栓上连接的水带接头夹起；第二步：根据消防机器人的停车位置，通过第一驱动电机、第二驱动电机、液压缸、第三驱动电机、减速电机调节管道夹爪上水带接头的位置；第三步：利用第二驱动电机带动管道夹爪上的水带接头靠近消防机器人上的管道接头完成对接；第四步：通过执行气缸将管道夹爪松开，利用液压缸将管道夹爪升起，通过消防机器人的运动带动消防水带前往灭火位置。
14.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过以机械手的形式来完成消防机器人管道接头与消防水带接头的自动对接，通过丝杆传动机构来实现对接机械手在左右方向以及前后方向的运动调节，通过第三驱动电机驱动减速电机带动连接盘转动，从而带动连接盘底部的液压缸、执行气缸、管道夹爪以及管道夹爪上的消防水带管道接头实现角度调节，通过液压缸带动底部的执行气缸、管道夹爪以及管道夹爪上的消防水带管道接头进行高度调节，满足消防水带管道接头在对接过程中的位置调节要求，通过执行气缸来控制管道夹爪的动作来完成对消防水带管道接头的抓取与释放，实现了消防栓与消防机器人通过消防水带的自动对接，便于消防机器人供水灭火使用；对消防机器人的停车位置以及停车精度没有过高要求，以机械手的形式来完成消防机器人管道接头与消防水带接头的自动对接，整体结构体积较小，无需针对消防水带接头配套专门的标准化配套设备，在安装时整体结构可以进行事先组装，最后通过底座固定安装在消防栓附近即可，安装精度要求低，整体成本较低，且便于整体结构更换消防栓进行
使用，通用化程度更高，便于推广使用。
附图说明
15.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。
16.图1是本发明一种消防栓自动对接机械手结构图。
17.图2是本发明一种消防栓自动对接机械手主视图。
18.图3是本发明一种消防栓自动对接机械手滑动支座结构图。
19.图4是本发明一种消防栓自动对接机械手中对接机械手组件结构图。
20.图5是本发明一种消防栓自动对接机械手中对接机械手组件爆炸图。
21.图6是本发明一种消防栓自动对接机械手中管道夹爪结构图。
22.图7是本发明实施例2中一种消防栓自动对接机械手中管道夹爪结构图。
23.图中标号：1、支撑杆；2、第一安装座；3、第二安装座；4、第一传动块；5、第一螺纹杆；6、第一导向杆；7、第一驱动电机；8、滑动支座；9、第二驱动电机；10、第二传动块；11、对接机械手；12、管道夹爪；13、安装底座；14、滑动块；15、基座；16、连接盘；17、液压缸；18、执行气缸；19、连接杆；20、限位板；21、第三驱动电机；22、减速电机；23、夹持部；24、夹紧板；25、连接轴；26、第二螺纹杆；27、第二导向杆。
具体实施方式
24.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
25.为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，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.实施例1在现有技术中，消防机器人通过消防水带连接消防栓，而消防水带与消防机器人之间通过具有自锁功能的管道接头进行连接，在连接完成后通过消防机器人带动消防水带前往灭火地点，通过打开消防栓向消防水带内部供水为消防机器人灭火提供水源，目前，针对消防水带管道接头与消防机器人管道接头的自动对接大多通过两种形式，一种是对现有的消防栓进行结构改造，形成具有对消防水带管道接头驱动能力的运动结构，另一种是采用复杂的对接结构及软件定位系统，将消防水带管道接头固定放置在消防栓附近，利用消防机器人的运动完成对接，这两种形式均具有较高的成本，对于消防栓改造后体积较大，不
便于更换消防栓安装使用，同时对消防水带管道接头的标准化配套设备加工精度要求较高，不便于推广使用。
27.如图1-图6所示，一种消防栓自动对接机械手，包括支撑杆1、第一安装座2、第二安装座3，所述第一安装座2、第二安装座3固定连接在支撑杆1顶部，所述支撑杆1的底部固定连接有底座13，底座13通过地脚螺栓固定安装在消防栓附近，所述第一安装座2、第二安装座3之间滑动连接有第一传动块4，所述第一传动块4底部固定连接有滑动支座8，所述滑动支座8上滑动连接有第二传动块10，所述第二传动块10底部固定连接有对接机械手11，所述对接机械手11底部安装有管道夹爪12，所述对接机械手11用于控制管道夹爪12的收紧放松、调节管道夹爪12的高度以及角度，所述管道夹爪12通过对接机械手11完成消防栓与消防机器人进水管道的自动对接。
28.本技术整体以机械手的形式来完成消防机器人管道接头与消防水带接头的自动对接，整体结构体积较小，无需针对消防水带接头配套专门的标准化配套设备，在安装时整体结构可以进行事先组装，最后通过底座13固定安装在消防栓附近即可，安装精度要求低，整体成本较低，且便于整体结构更换消防栓进行使用，通用化程度更高，便于推广使用。
29.在本实施例中，所述第一安装座2、第二安装座3之间设置有第一螺纹杆5、第一导向杆6，所述第一螺纹杆5转动连接在第一安装座2、第二安装座3之间，所述第一导向杆6固定连接在第一安装座2、第二安装座3之间，所述第一传动块4螺纹连接在第一螺纹杆5上，所述第一传动块4滑动连接在第一导向杆6上。
30.在本实施例中，所述第二安装座3上固定连接有第一驱动电机7，所述第一驱动电机7输出端固定连接第一螺纹杆5，通过第一驱动电机7带动第一螺纹杆5转动实现第一传动块4在左右方向上的滑动。
31.第一螺纹杆5、第一导向杆6以及第一传动块4形成丝杆传动机构，通过第一驱动电机7的转动，带动第一传动块4在第一导向杆6上进行左右滑动运动，便于调节底部对接机械手11以及管道夹爪12在左右方向的位置，在管道夹爪12将消防水带管道接头夹取后方便进行位置调整对接。
32.在本实施例中，所述滑动支座8设置为框架结构，所述滑动支座8内部固定连接有第二导向杆27，所述滑动支座8内部转动连接有第二螺纹杆26，所述第二传动块10一侧固定连接有滑动块14，所述滑动块14螺纹连接第二螺纹杆26，所述第二导向杆27贯穿并滑动连接滑动块14，所述滑动支座8上固定连接有第二驱动电机9，所述第二驱动电机9输出端固定连接第二螺纹杆26。
33.第二螺纹杆26、第二导向杆27以及滑动块14构成形成丝杆传动机构，通过第二驱动电机9的转动，带动滑动块14在第二导向杆27上进行前后滑动运动，通过滑动块14带动第二传动块10进行前后滑动，便于调节底部对接机械手11以及管道夹爪12在前后方向上的位置，在管道夹爪12将消防水带管道接头夹取后方便进行位置调整对接。
34.进一步的，在第一传动块4与滑动块14上均开设有螺纹孔、导向孔，螺纹孔分别与第一螺纹杆5、第二螺纹杆26螺纹连接，第一导向杆6、第二导向杆27贯穿导向孔。
35.在本实施例中，所述对接机械手11由基座15、连接盘16、液压缸17、执行气缸18构成，所述基座15内部形成有安装腔，所述安装腔内部安装有第三驱动电机21、减速电机22，优选的，减速电机22设置为谐波减速器，所述第三驱动电机21的动力输出端连接减速电机
22的输入端，所述减速电机22底部输出端贯穿基座15与连接盘16固定连接。
36.在消防水带管道接头与消防机器人管道接头的自动对接过程中，由于对消防机器人的停车位置以及停车精度没有过高要求，需要在管道夹爪12将消防水带管道接头夹取后具有角度调节以及高度调节功能，通过第三驱动电机21驱动减速电机22可以带动连接盘16转动，从而带动连接盘16底部的液压缸17、执行气缸18、管道夹爪12以及管道夹爪12上的消防水带管道接头实现角度调节，通过液压缸17带动底部的执行气缸18、管道夹爪12以及管道夹爪12上的消防水带管道接头进行高度调节，满足消防水带管道接头在对接过程中的位置调节要求。
37.在本实施例中，所述液压缸17固定连接在连接盘16底部，所述液压缸17输出端固定连接执行气缸18，所述执行气缸18上对称转动连接有连接杆19。
38.在本实施例中，所述管道夹爪12与连接杆19均对称设置为两个，所述管道夹爪12顶部设置有限位板20，所述管道夹爪12由对称设置的夹持部23以及连接轴25构成，所述夹持部23上连接有夹紧板24，其中夹紧板24固定连接在夹持部23上中部位置，所述连接轴25固定连接在夹持部23之间，所述夹持部23顶部通过转轴转动连接限位板20。
39.其中夹持部23设置为“《”“》”的形状，夹紧板24设置为与夹持部23上半部分平行的板状结构，在执行气缸18的输出端向上运动时，带动夹持部23朝靠近管道一侧转动，通过夹板24的配合对消防水带管道接头形成稳定的夹持结构，当执行气缸18的输出端向下运动时，带动夹持部23朝远离管道一侧转动，从而将消防水带管道接头松开。
40.在本实施例中，所述连接杆19的顶部以及底部均开设有连接孔，所述连接杆19通过连接孔转动连接连接轴25。
41.一种消防栓自动对接机械手使用方法，包括以下步骤：第一步：通过第一驱动电机7控制第一传动块4在水平方向运动，通过第二驱动电机9控制第二传动块10在前后方向运动，通过执行气缸18控制管道夹爪12将消防栓上连接的水带接头夹起；第二步：根据消防机器人的停车位置，通过第一驱动电机7、第二驱动电机9、液压缸17、第三驱动电机21、减速电机22调节管道夹爪12上水带接头的位置；第三步：利用第二驱动电机9带动管道夹爪12上的水带接头靠近消防机器人上的管道接头完成对接；第四步：通过执行气缸18将管道夹爪12松开，利用液压缸17将管道夹爪12升起，通过消防机器人的运动带动消防水带前往灭火位置。
42.应当说明的是，本技术中的消防栓自动对接机械手应于现有技术中用于定位的摄像头系统或探测单元进行配合使用，摄像头系统或探测单元根据实际需要安装在支撑杆1上相应高度，用于对消防机器人上管道接头的位置进行定位，同时，消防栓自动对接机械手配备有相应的控制系统，控制系统通过摄像头系统或探测单元的定位信息来控制消防栓自动对接机械手的动作，实现消防栓水带与消防机器人的自动对接，提高消防灭火的处置效率。
43.通过以机械手的形式来完成消防机器人管道接头与消防水带接头的自动对接，通过丝杆传动机构来实现对接机械手在左右方向以及前后方向的运动调节，通过第三驱动电机21驱动减速电机22带动连接盘16转动，从而带动连接盘16底部的液压缸17、执行气缸18、
管道夹爪12以及管道夹爪12上的消防水带管道接头实现角度调节，通过液压缸17带动底部的执行气缸18、管道夹爪12以及管道夹爪12上的消防水带管道接头进行高度调节，满足消防水带管道接头在对接过程中的位置调节要求，通过执行气缸18来控制管道夹爪12的动作来完成对消防水带管道接头的抓取与释放，实现了消防栓与消防机器人通过消防水带的自动对接，便于消防机器人供水灭火使用。
44.实施例2如图7所示，在本实施例中，所述管道夹爪12与连接杆19均对称设置为两个，所述管道夹爪12顶部设置有限位板20，所述管道夹爪12由对称设置的夹持部23以及连接轴25构成，所述夹持部23上连接有夹紧板24，其中夹紧板24转动连接在夹持部23上中部位置，再夹紧板24与夹持部23之间通过弹簧连接，所述连接轴25固定连接在夹持部23之间，所述夹持部23顶部通过转轴转动连接限位板20。
45.其中夹持部23设置为“《”“》”的形状，夹紧板24在不受其他外力的情况下设置为与夹持部23上半部分平行的板状结构，在执行气缸18的输出端向上运动时，带动夹持部23朝靠近管道一侧转动，通过夹板24的转动压缩弹簧对消防管道接头进行夹持，形成稳定的柔性夹持结构，可以减少长时间使用后对消防水带表面的磨损，当执行气缸18的输出端向下运动时，带动夹持部23朝远离管道一侧转动，从而将消防水带管道接头松开。
46.需要说明的是，本发明为一种消防栓自动对接机械手及其使用方法，相比于现有技术，对消防机器人的停车位置以及停车精度没有过高要求，以机械手的形式来完成消防机器人管道接头与消防水带接头的自动对接，整体结构体积较小，无需针对消防水带接头配套专门的标准化配套设备，在安装时整体结构可以进行事先组装，最后通过底座13固定安装在消防栓附近即可，安装精度要求低，整体成本较低，且便于整体结构更换消防栓进行使用，通用化程度更高，便于推广使用。
47.以上为本发明较佳的实施方式，以上显示和描述了本发明的基本原理和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说明本发明的原理，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以及改进，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。