一种全地形消防机器人的制作方法

本发明涉及消防设备技术领域，更具体地说，涉及一种全地形消防机器人。

背景技术：

随着城市化进程的不断加快，各种超级商场、地下室、高层楼房建筑等不断出现，以及各种大型石化工厂、仓库的不断兴建，当建筑内部发生火灾时，由于内部地势较为复杂，消防人员或者消防设备不能及时进入到火灾区域进行救火，给火灾扑救带来极大的困难。此外，山区林地森林火灾受复杂的地形、地貌、山风、谷风小气候及不同植被群分布等多种因素的共同作用，发生火灾时，其火势猛、火速快、发展、变化规律极为复杂，由于山区地势较为复杂，同样存在消防人员或者消防设备不能及时进入到火灾区域进行救火的问题，导致救火不及时，火灾区域蔓延。

消防机器人作为消防车的一种进一步升级装备，能够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，有效地保障了消防人员的人身安全，但是现有的消防设备在地势较为复杂的情况下，其行驶较为困难，主要体现在消防设备抓地性较差，从而导致行驶缓慢，不能及时到达火灾区域，致使火灾蔓延，灾情扩大。

经检索，中国专利申请号：cn200620161222.2，发明创造名称：一种森林消防车，该申请案包括车体、储水箱和驾驶室，车体的底部安装履带式行走装置，车体上部安装驾驶室和储水箱，储水箱与水泵连接，水泵与水管的一端连接，水管的另一端与高压水枪连接，高压水枪与驾驶室的顶部连接。它的履带式行走装置即是坦克或装甲车的履带结构，该行走装置在森林中沟壑、陡坡纵横的道路上穿梭往来如履平地，可高效快捷地到达起火点，抓住最佳的灭火时机灭火；它的驾驶室是由双层中空钢板制成，钢板的空腔内填充水或者泡沫液，起到良好的隔热作用，可保证即使消防车冲入火场内部，消防人员也会不受到外界环境的伤害；它的储水箱上安装折叠罩，折叠罩内可安放救援物品或承载救援人员，使该申请案的运输能力远大于现有的各种消防车辆。

又如，中国专利申请号：cn201711083924.2，发明创造名称：一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人，该申请案包括消防灭火机器人装置、操纵控制台、消防水炮、火灾探察组件、火焰自动瞄准组件、水带自动脱落组件、自喷淋组件、环境参数采集模组。此外，该申请案中提到其消防灭火机器人采用履带行走组件带动消防灭火机器人本体运动。

上述两件对比专利都是通过履带作为消防设备的行走装置，带动消防设备在地面上行走，虽然履带式的行走装置的越野性能较好，爬坡能力较大，但是，这种履带式行走机构制作成本较高，运行速度低，造成不能及时到达发生火灾区域，从而导致灾情扩大，需进一步改进。

技术实现要素：

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中消防机器人在地势较为复杂的情况下不能及时到达火灾区域的问题，提供了一种全地形消防机器人；本发明通过将消防机器人的车轮设计成一半径可变结构，且与地面相接触的链轮由多块链板铰接而成，行走时提高车轮的抓地性能，从而提高行走速度，使得消防机器人能够及时的到达火灾现场。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种全地形消防机器人，包括车身，以及安装在车身底部的车轮，所述车轮包括轮毂和链轮，且所述轮毂与链轮之间通过气弹簧相连，所述链轮由多个链板铰接而成；所述车身前端顶部安装有消防水炮。

作为本发明的更进一步改进，所述链板的横截面形状为等腰梯形，且相邻两个链板之间的铰接点位于等腰梯形腰的底端。

作为本发明的更进一步改进，所述链板的侧壁与水平面的夹角α为15°-75°。

作为本发明的更进一步改进，所述轮毂沿其轴向设有3个环形凸起，3个环形凸起等间隔设置，每个环形凸起上周向等间隔开设一号销轴孔，该一号销轴孔开设的方向与轮毂的轴向相同，所述一号销轴孔中安装有一号销轴，所述一号销轴通过球铰与气弹簧的一端相连；所述链轮的链板上设有固定块，该固定块沿链轮周向等间隔设置，所述固定块上开设有用于安装二号销轴的二号销轴孔，所述二号销轴与气弹簧的另一端通过球铰相连；所述轮毂上环形凸起的一号销轴孔与链轮上的二号销轴孔一一对应。

作为本发明的更进一步改进，所述环形凸起上的每根一号销轴都与两个气弹簧相连，且两个气弹簧分别位于环形凸起的两侧；所述链轮上的每根二号销轴都与两个气弹簧相连；位于环形凸起上第n号位的一号销轴上两个气弹簧分别与链轮上第n-1号位、第n+1号位上的二号销轴相连。

作为本发明的更进一步改进，所述环形凸起其中一侧面上的气弹簧呈顺时针分布或逆时针分布，且该气弹簧分布方向与环形凸起另一侧面上的气弹簧分布方向相反。

作为本发明的更进一步改进，位于轮毂两端的环形凸起上第n号位的一号销轴孔同轴；位于轮毂中间的环形凸起上第n号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起的第n号位的一号销轴孔与第n±1号位的一号销轴孔之间。

作为本发明的更进一步改进，位于轮毂两端的环形凸起上第n号位的气弹簧、第n号位的一号销轴，以及位于链板上的第n-1号位或第n±1号位二号销轴围成一等腰梯形。

作为本发明的更进一步改进，位于轮毂两端的环形凸起上第n号位的气弹簧与第n号位的一号销轴之间的夹角β为45°-85°。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种全地形消防机器人，通过在消防机器人的底部安装有车轮，该车轮的半径可变，其行走时与地面相接触的轮毂设计成由多块链板铰接而成，且链轮与轮毂之间通过长度可变的气弹簧进行连接，使得消防机器人在行走时，能够适应不同的地形，通过改变链轮与地面的接触面积，增加车轮的抓地性能，便于消防机器人高速行走，及时到达火灾现场，通过消防水炮进行灭火。

(2)本发明的一种全地形消防机器人，通过将链板的横截面设计成等腰梯形结构，且相邻两个链板之间的铰接点位于等腰梯形腰的底端，即位于链板的侧壁的底端，车轮在行走时，其链轮上的部分链板与地面相接触，由于等腰梯形结构和铰接的存在，使得相邻两个链板在行走过程中两者相互干涉的作用小，有利于消防机器人的行驶；同时，链板的侧壁呈一定的角度，进一步增大行驶过程中与地面之间的接触面积，也有效增加车轮与地面之间在水平方向上的相互作用力，提高行走速度。

(3)本发明的一种全地形消防机器人，通过对气弹簧的数量以及空间分布进行布局，使得车轮上的气弹簧之间呈三角形结构，从而保证车轮运行的稳定性；此外，通过球铰使车轮更加适应不同地形，有利于车轮的快速行走。

附图说明

图1为本发明的一种全地形消防机器人的结构示意图；

图2为本发明中车轮的结构示意图；

图3为图2的主视结构示意图；

图4为本发明中一个环形凸起与链轮之间的连接结构示意图；

图5为本发明中轮毂的结构示意图；

图6为本发明中链轮的部分结构示意图；

图7为本发明中链板的结构示意图；

图8为本发明中链板的横截面的结构示意图；

图9为本发明中轮毂两端环形凸起上的气弹簧安装结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、车身；200、车轮；210、轮毂；211、环形凸起；212、一号销轴；220、链轮；221、链板；222、固定块；223、二号销轴；230、气弹簧；300、消防水炮。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种全地形消防机器人，结合图1和图2，该消防机器人包括车身100、安装在车身100底部的车轮200、以及安装在车身100前端顶部的消防水炮300。其中，车轮200为一半径可变的结构，具体为：本实施例中的车轮200包括轮毂210和链轮220，轮毂210和链轮220之间通过多个气弹簧230相连，且本实施例中的链轮220由多个链板221铰接而成，此处的气弹簧230与链板221的数量是根据消防机器人车轮200的大小，以及消防机器人的重量等因素来决定。

值得说明的是，由于气弹簧230以及链板221的存在，消防机器人行驶时，其链轮220与地面相互接触，当行驶路面的地势发生变化时，链轮220与地面的接触面积发生改变，从而改变车轮200的抓地性能。本实施例的车轮200在行走过程中，气弹簧230收缩，链轮220与地面之间的接触面积增大，从而增加车轮200的抓地性能，进而能够提高消防机器人的行走速度，有效保证消防机器人及时的到达火灾现场，通过消防水炮300对火灾区域进行灭火，避免灾情进一步扩大。此外，本实施例中的车轮200其行驶路径较为复杂时，尤其在崎岖不平的地区行驶时，在气弹簧230中弹簧的作用下，能够有效减缓地势改变而对消防机器人造成冲击力，提高消防机器人的使用寿命。

优选的，本实施例中为了进一步提高消防机器人的车轮200的抓地性能，其链板221的结构如图7和图8所示，并结合图2，该链板221的横截面形状为一等腰梯形，且该等腰梯形上长度较小的上底远离轮毂210设置。由于链板221的侧壁即等腰梯形的腰与长度较长的下底之间的存在一定的夹角，即图8中等腰梯形的腰与水平面之间的存在一定的夹角α。本实施例中由于链板221的侧壁呈一定的角度，能够增加车轮200与地面之间的接触面积，从而增加消防机器人的抓地性能；同时，车轮200在行驶过程中，链板221的侧壁与相接触的地面之间存在相互作用力，从而增加车轮200与地面之间在水平方向上的相互作用力，提高车轮200的行驶速度，即提高消防机器人的移动速度。

此外，本实施例中相邻两个链板221之间的铰接点位于等腰梯形腰的底端，即链板221侧壁的底端，具体连接位置见图3，使得链轮220在行走变形过程中，相邻两个链板221之间的相互干涉作用小，有利于车轮200的行走。

如图8所示，本实施例中链板221的侧壁与水平面的夹角α为15°-75°，如15°、30°、45°、60°、70°、75°；作为一种优选，本实施例中链板221的侧壁与水平面的夹角α取45°。

本实施例中的车轮200的具体结构如图2所示，并结合图3、图4、图5和图6，其车轮200的轮毂210沿其轴向设有3个环形凸起211，3个环形凸起211等间隔设置，每个环形凸起211上周向等间隔开设一号销轴孔，该一号销轴孔开设的方向与轮毂210的轴向相同，所述一号销轴孔中安装有一号销轴212，所述一号销轴212通过球铰与气弹簧230的一端相连；所述链轮220的链板221上设有与每个环形凸起211对应的固定块222，即一个环形凸起211对应链轮220上一圈固定块222，便于安装气弹簧230。本实施例中的固定块222沿链轮220周向等间隔设置，该固定块222上开设有用于安装二号销轴223的二号销轴孔，所述二号销轴223与气弹簧230的另一端通过球铰相连。本实施例中通过球铰使车轮200更加适应不同的地形，有利于行走。

值得说明的是，本实施例中的每个环形凸起211上的一号销轴孔的数量与该环形凸起211对应链轮220上的一圈固定块222数量相等，即两者一一对应。

优选的，本实施例中每个环形凸起211上的一号销轴212都与两个气弹簧230相连，且两个气弹簧230分别位于对应的环形凸起211的两侧。

值得说明的是，本实施例中的轮毂210上环形凸起211的一号销轴孔与链轮220上的二号销轴孔一一对应。即如图4所示，如轮毂210上的环形凸起211上的第n号位一号销轴孔与链轮220上的第n号位二号销轴孔两者在一圆的半径的延长线上，该圆形指的是轮毂210横截面所在的圆。

更进一步的，本实施例中位于环形凸起211上第n号位的一号销轴212上两个气弹簧230分别与链轮220上第n-1号位、第n+1号位上的二号销轴223相连；其单个环形凸起211处的气弹簧230分布如图4所示，通过对气弹簧230的数量以及空间分布进行布局，使得车轮200上的气弹簧230之间呈三角形结构，有效保证车轮200运行的稳定性，有利于消防机器人在复杂的地势条件下行走。

此外，本实施例中环形凸起211其中一侧面上的气弹簧230呈顺时针分布或逆时针分布，且该气弹簧230分布方向与环形凸起211另一侧面上的气弹簧230分布方向相反。

为了便于消防机器人在不同的地形上快速行走，以及保证消防机器人能够及时到达火灾区域，本实施例的消防机器人其整体体积设计较小，重量轻，便于控制操作，更加适用于城市住宅小区等易堵塞、小空间的火场。

实施例2

本实施例的一种全地形消防机器人，基本同实施例1，更进一步的：本实施例中为了使车轮200行走的更加稳定，结合图2和图5，位于轮毂210两端的环形凸起211上第n号位的两个一号销轴孔同轴，因此，本实施例中轮毂210的两端位于第n号位的一号销轴孔可以采用同一根一号销轴212；位于轮毂210中间的环形凸起211上第n号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起211的第n号位的一号销轴孔与第n±1号位的一号销轴孔之间，优选的，本实施例中位于轮毂210中间的环形凸起211上第n号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起211的第n号位的一号销轴孔与第n±1号位的一号销轴孔的中间。图5中显示的是位于轮毂210中间的环形凸起211上第n号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起211的第n号位的一号销轴孔与第n+1号位的一号销轴孔之间。上述结构设计一方面增加轮毂210的宽度，即增加车轮200与地面的接触面积，进而提高抓地性能；另一方面，对不同的环形凸起211上开设的一号销轴孔位置进行设计，从而改变气弹簧230的位置分布，使得气弹簧230分布的更加合理，车轮200中三角形的数量更多，稳定性能更好。

值得说明的是，本实施例中链轮220与气弹簧230相连的位置组成一三角形结构，结合图2中黑实线和图6虚线，该结构进一步提高车轮200的稳定性。值得说明的是，本实施例中由于位于轮毂210中间的环形凸起211所连接的气弹簧230与链轮220中部相连，在行走过程中，为了避免由于地势的改变造成链板221的损坏，因此，本实施例中与轮毂210中部环形凸起211上的气弹簧230相连接的链板221上都设有3个固定块222，位于同一块链板221上的3个固定块222由一个根二号销轴223相连，二号销轴223为链板221提供一定的支撑力。

更进一步的，如图9所示，本实施例中位于轮毂210两端的环形凸起211上第n号位的气弹簧230、第n号位的一号销轴212，以及位于链板221上的第n±1号位二号销轴223围成一等腰梯形，该等腰梯形的腰与下底之间存在一定的夹角，如图9中夹角β，该夹角β的大小为45°-85°。此处的第n±1号位二号销轴223指得是第n+1号位二号销轴223或第n-1号位二号销轴223。本实施例中β可以取45°、60°、70°、75°、80°、85°。该结构设计使得车轮200在行进过程中其链轮220发生变形时，保证链轮220稳定变形，提高车轮200的稳定性。

优选的，本实施例中β取80°。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。