本發(fā)明涉及一種消防用設(shè)施，具體涉及一種履帶式多用消防機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑和企業(yè)生產(chǎn)的特殊性，導(dǎo)致危險化學(xué)品和放射性物質(zhì)泄漏以及燃燒、爆炸、坍塌的事故頻繁增加。一旦發(fā)生災(zāi)害事故，消防員面對高溫、黑暗、有毒和濃煙等危險環(huán)境時，若沒有相應(yīng)的設(shè)備貿(mào)然沖進(jìn)現(xiàn)場，不僅不能完成任務(wù)，還會徒增人員傷亡。

這方面，公安消防部隊已歷經(jīng)諸多血的教訓(xùn)。面對這樣的大型災(zāi)害，一款可以前進(jìn)、后退、調(diào)頭、爬坡、越障、噴射滅火、排煙和現(xiàn)場偵察的遠(yuǎn)程操控消防滅火機(jī)器人順勢而生。

近年來，火災(zāi)事故頻發(fā)，消防人員傷亡消息不斷。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，2007年至2015年，全國共發(fā)生211萬起火災(zāi)事故，一線傷亡消防員776人。在自動控制技術(shù)和智能技術(shù)不斷成熟的當(dāng)下，由消防機(jī)器人、無人偵察機(jī)等先進(jìn)設(shè)備代替消防員，完成消防救援任務(wù)已成為可能。2015年8月14日，國務(wù)院安全生產(chǎn)委員會發(fā)布緊急通知，強(qiáng)調(diào)大力推廣應(yīng)用先進(jìn)的安全技術(shù)裝備，未來將實現(xiàn)多功能消防機(jī)器人對單一消防車的逐步替代。如今市面上的消防機(jī)器人繁多而復(fù)雜，各種機(jī)器人功能不盡相同，但多數(shù)機(jī)器人的功能比較單一，不能滿足發(fā)展越來越快的社會需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種履帶式多用消防機(jī)器人，本發(fā)明的消防機(jī)器人代替消防救援人員進(jìn)入危險災(zāi)害事故現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，有效地解決消防員在上述場所面臨的人身安全、數(shù)據(jù)信息采集不足等問題。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種履帶式多用消防機(jī)器人，包括機(jī)器人外殼以及設(shè)置在機(jī)器人外殼中的機(jī)器人主體，所述機(jī)器人主體采用履帶式消防車結(jié)構(gòu)，其改進(jìn)之處在于，所述機(jī)器人主體包括底盤、驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)、遠(yuǎn)控消防水泡、排風(fēng)機(jī)、電路控制主機(jī)和供電電源；所述遠(yuǎn)控消防水泡、排風(fēng)機(jī)、電路控制主機(jī)和供電電源均設(shè)置在底盤上，所述底盤設(shè)置在所述驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)上；所述所述供電電源為所述消防機(jī)器人提供整車電源。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括發(fā)動機(jī)/電動機(jī)、變速箱、傳動軸或皮帶；所述發(fā)動機(jī)驅(qū)動變速箱和傳動軸或皮帶運(yùn)動；所述行走機(jī)構(gòu)包括搖臂、減震器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和履帶；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)的搖臂、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、履帶和剎車、原地轉(zhuǎn)向動作。

進(jìn)一步地，所述遠(yuǎn)控消防水泡由用于提供水源的供水模塊；當(dāng)發(fā)生火情時，執(zhí)行滅火及報警動作的執(zhí)行模塊和對供水模塊和執(zhí)行模塊進(jìn)行控制的控制模塊組成；

所述滅火消防水炮可實現(xiàn)流量90～3800升/分鐘調(diào)整。進(jìn)口和出口為快速聯(lián)接設(shè)計，便于安裝維護(hù)。無線操控器的有效范圍為152m，使用鋰電池設(shè)備可連續(xù)作業(yè)8小時。當(dāng)電池電壓低時，電源(POWER)指示燈會開始閃爍，此時還可以連續(xù)作業(yè)3個小時。遙控水炮可設(shè)定自動工作模式，實現(xiàn)自擺。

進(jìn)一步地，所述電路控制主機(jī)包括DSP和ARM雙核處理器、至少一個高清攝像頭、前端云臺和鏡頭控制器；所述DSP和ARM雙核處理器通過RS485總線分別與前端云臺和鏡頭控制器進(jìn)行通信；所述高清攝像頭與鏡頭控制器連接；所述DSP和ARM雙核處理器中的DSP芯片ARM芯片利用HPI并行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

進(jìn)一步地，所述DSP芯片用于圖像數(shù)據(jù)處理，包括視頻的壓縮和火災(zāi)的識別；所述ARM芯片上運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，用于消防機(jī)器人的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

進(jìn)一步地，所述電路控制主機(jī)還包括視頻編碼器、視頻解碼器、音頻編碼器、SDRAM、FLASH緩存和電源單元；所述視頻編碼器、視頻解碼器、音頻編碼器、SDRAM、FLASH緩存和電源單元均與DSP芯片連接；所述視頻解碼器與高清攝像頭連接。

所述音頻編碼器還連接有麥克風(fēng)和喇叭；所述視頻編碼器還連接有電視機(jī)。

進(jìn)一步地，所述電路控制主機(jī)還包括云鏡解碼器、Zigbee模塊、無線網(wǎng)絡(luò)適配器和移動網(wǎng)絡(luò)模塊；所述云鏡解碼器、Zigbee模塊、無線網(wǎng)絡(luò)適配器和移動網(wǎng)絡(luò)模塊均與ARM芯片連接；所述云鏡解碼器與高清攝像頭連接。

進(jìn)一步地，所述供電電源為鋰電池模塊，所述單個鋰電池模塊充滿電后能夠工作4個小時，雙電池箱設(shè)計。

進(jìn)一步地，所述高清攝像頭用于實時傳輸視頻數(shù)據(jù)至鏡頭控制器，其視角范圍70°，其功率12W，無限成像距離；排煙風(fēng)機(jī)能夠在10°到20°之間精確調(diào)節(jié)排煙風(fēng)機(jī)傾斜度，排煙量85200立方米/小時。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是：

1、遠(yuǎn)程操控，代替消防員進(jìn)入危險事故現(xiàn)場，有效防止意外傷害：

受災(zāi)現(xiàn)場可能發(fā)生二次爆炸，這會給消防員帶來非常大的致命傷害。機(jī)器人可代替消防員深入易燃易爆、有毒有害、濃煙等等危險的災(zāi)害現(xiàn)場，最大限度保障一線消防官兵人身安全，防止觸電事故、二次爆炸危害和毒氣危害。消防機(jī)器人代替消防救援人員進(jìn)入危險災(zāi)害事故現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋，有效地解決消防員在上述場所面臨的人身安全、數(shù)據(jù)信息采集不足等問題。

2、模塊化設(shè)計，具有滅火和排煙、運(yùn)輸三功能：本發(fā)明提供的消防機(jī)器人配備排煙風(fēng)機(jī)以及結(jié)構(gòu)運(yùn)輸箱、消防水泡，用戶只需輕松幾步，即可在排煙風(fēng)機(jī)和水炮機(jī)構(gòu)運(yùn)輸箱三大功能之間進(jìn)行切換，可選配置如：熱成像儀攝像頭、氣體探測器、溫度探測器、防撞裝置、車身降溫系統(tǒng)音視頻系統(tǒng)、防傾覆裝置、多用途工作板、絞盤。備用電池因此機(jī)器人的使用更靈活，功能性更高，適合不同類型的消防任務(wù)。

3、無可比擬的越障能力：采用厚實的底盤，使得機(jī)器人可以穿越多種障礙物。越障高度40厘米，而且可以越過45度的障礙物——非常適合惡劣的、陡峭的事故現(xiàn)場。

4、現(xiàn)場信息采集：前端設(shè)有高清攝像頭，并實時傳輸視頻數(shù)據(jù)至控制器，幫助操作人員收集、分析前方景象。

5、耐高溫、耐腐蝕：

本發(fā)明采用國外零部件和國產(chǎn)零部件組合的方式研發(fā)。國產(chǎn)零部件主要解決耐高溫和耐腐蝕的特性，保證機(jī)器人在惡劣條件下正常工作，其核心國產(chǎn)零部件采用自主研發(fā)的方式。

6、操作簡單的智能數(shù)據(jù)化操作平臺：可以為用戶提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，包括機(jī)器人行駛速度、GPS信號強(qiáng)度、視頻、氣體探測和溫度探測等。其核心操控及傳輸部分自主研發(fā)。

7、強(qiáng)大的超過3000Nm的扭矩可輕松拖拽400公斤的物體

8、動力部分由24V鋰電池供電，電池箱上方有兩個啟動/緊急制動按鈕。

9、消防機(jī)器人完全是遠(yuǎn)程控制。機(jī)器人的控制器采用非常耐用而且精密的材料制成?？刂破髂苓h(yuǎn)程接收攝像頭實時視頻，控制器上的高精度控制搖桿控制機(jī)器人的移動。遠(yuǎn)程控制器主體集成化設(shè)計，內(nèi)置抗干擾無線發(fā)射和接收模塊。帶電量顯示的鋰電池10.8V5.6Ah；控制器的電池是可以拆下的；充滿電的電池可以為機(jī)器人提供長達(dá)20小時的工作。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明提供的消防機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖2是本發(fā)明提供的消防機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖3是本發(fā)明提供的DSP和ARM雙核處理器中DSP芯片與ARM芯片之間數(shù)據(jù)交換的示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的DSP芯片與ARM芯片利用HPI并行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的示意圖；

圖5是本發(fā)明提供的消防機(jī)器人工作的流程圖。

圖中：1-遠(yuǎn)控消防水泡；11-供水模塊；12-執(zhí)行模塊；13-控制模塊；2-排煙風(fēng)機(jī)；3-電路控制主機(jī)；31-高清攝像頭；32-前端云臺；33-鏡頭控制器；4-蓄電池；5-變速箱；6-行走機(jī)構(gòu)；7-底盤；8-傳動軸；9-發(fā)動機(jī)。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

第一優(yōu)選技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種履帶式多用消防機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)圖如圖1和2所示，包括機(jī)器人外殼以及設(shè)置在機(jī)器人外殼中的機(jī)器人主體，所述機(jī)器人主體采用履帶式消防車結(jié)構(gòu)，所述機(jī)器人主體包括底盤7、驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)6、遠(yuǎn)控消防水泡1、排風(fēng)機(jī)2、電路控制主機(jī)3和供電電源；所述遠(yuǎn)控消防水泡1、排風(fēng)機(jī)2、電路控制主機(jī)3和供電電源均設(shè)置在底盤7上，所述底盤7設(shè)置在所述驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)6上；所述供電電源為所述消防機(jī)器人提供整車電源，由蓄電池4構(gòu)成。

具體的，所述驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)6包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)6，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括發(fā)動機(jī)/電動機(jī)9、變速箱5、傳動軸8或皮帶；所述發(fā)動機(jī)9驅(qū)動變速箱5和傳動軸8或皮帶運(yùn)動；所述行走機(jī)構(gòu)6包括搖臂、減震器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和履帶；所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)6的搖臂、減震器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、履帶和剎車、原地轉(zhuǎn)向動作。

具體的，所述電路控制主機(jī)3包括DSP和ARM雙核處理器、至少一個高清攝像頭31、前端云臺32和鏡頭控制器33；所述DSP和ARM雙核處理器通過RS485總線分別與前端云臺和鏡頭控制器進(jìn)行通信；所述高清攝像頭與鏡頭控制器連接；所述DSP和ARM雙核處理器中的DSP芯片ARM芯片利用HPI并行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

具體的，所述DSP芯片用于圖像數(shù)據(jù)處理，包括視頻的壓縮和火災(zāi)的識別；所述ARM芯片上運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，用于消防機(jī)器人的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

具體的，所述電路控制主機(jī)3還包括視頻編碼器、視頻解碼器、音頻編碼器、SDRAM、FLASH緩存和電源單元；所述視頻編碼器、視頻解碼器、音頻編碼器、SDRAM、FLASH緩存和電源單元均與DSP芯片連接；所述視頻解碼器與高清攝像頭連接。

所述音頻編碼器還連接有麥克風(fēng)和喇叭；所述視頻編碼器還連接有電視機(jī)。

具體的，所述電路控制主機(jī)3還包括云鏡解碼器、Zigbee模塊、無線網(wǎng)絡(luò)適配器和移動網(wǎng)絡(luò)模塊；所述云鏡解碼器、Zigbee模塊、無線網(wǎng)絡(luò)適配器和移動網(wǎng)絡(luò)模塊均與ARM芯片連接；所述云鏡解碼器與高清攝像頭連接。如圖3和4所示。

第二優(yōu)選技術(shù)方案

遠(yuǎn)控消防水泡1設(shè)置在底盤上并且高于所有的裝置。本發(fā)明提供的消防機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖之一如圖1所示，所述遠(yuǎn)控消防水泡1由供水模塊11、發(fā)生火情時，執(zhí)行滅火及報警動作的執(zhí)行模塊12以及對供水模塊11和執(zhí)行模塊12進(jìn)行控制的控制模塊13組成；遠(yuǎn)控消防水炮是以水作介質(zhì)，遠(yuǎn)距離撲滅火災(zāi)的滅火設(shè)備。其中供水模塊11主要由水源、消防水泵、高位水箱或氣壓穩(wěn)壓裝置、水泵接合器和管路組成，其目的在于能給裝置提供快速的、充足的水源。

所示執(zhí)行模塊12由滅火裝置121、電源裝置122、火災(zāi)自動報警裝置123等中間執(zhí)行裝置組成，即當(dāng)發(fā)生火情時，執(zhí)行滅火及報警動作的相關(guān)組件。

控制模塊13由聯(lián)動控制柜及區(qū)域控制箱、系統(tǒng)電源控制器、計算機(jī)火災(zāi)(視頻)監(jiān)控系統(tǒng)組成。其目的在于對供水模塊和執(zhí)行模塊進(jìn)行控制，可靈活的實現(xiàn)手動、自動以及現(xiàn)場、消防中心的各種操作。有效完成從發(fā)現(xiàn)火災(zāi)直至撲滅火災(zāi)等一系列動作。并能使自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)通過輸入模塊和輸入輸出模塊直接與火災(zāi)自動報警中心連接，保證火災(zāi)報警系統(tǒng)的整體性。

本發(fā)明提供的消防機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖之二如圖2所示，排煙風(fēng)機(jī)2的形狀為一般風(fēng)扇的形狀一樣，但是它能夠在10°到20°之間精確調(diào)節(jié)排煙風(fēng)機(jī)傾斜度，排煙量85200立方米/小時。

第三優(yōu)選技術(shù)方案

(1)機(jī)器人主體：一塊電池工作時間4小時，雙電池箱設(shè)計，兩塊電池8個小時；越障高度40厘米；傾斜角度45度；

拖拽能力400公斤。

(2)高清攝像頭：視角范圍70°；功率12W；無限成像距離。

(3)消防水炮：90至3800升/分鐘-16巴；防水等級IP65；射程62～84米@7巴@3800升/分鐘。

消防機(jī)器人的工作流程如圖5所示，包括：

主要完成以下功能：遠(yuǎn)程監(jiān)控視頻；通過主從CPU完成火災(zāi)火焰的圖像識別和通信功能；通過RS485總線與前端云臺和鏡頭控制器進(jìn)行通信,控制云臺和鏡頭的旋轉(zhuǎn)角度或巡航速度。系統(tǒng)軟件包含機(jī)器人本機(jī)服務(wù)器軟件和客戶端軟件。利用DSP系統(tǒng)可組建遠(yuǎn)程視頻服務(wù)器,可遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)器人的視頻，可用ARM系統(tǒng)可組建Web服務(wù)器,在遠(yuǎn)端完成對機(jī)器人的各種查詢和控制功能。DSP和ARM可各自作為獨立的系統(tǒng)使用。利用HPI并行接口,DSP與主機(jī)ARM通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

精密、高標(biāo)準(zhǔn)的材料和生產(chǎn)環(huán)節(jié)

機(jī)身采用太空鋁合金材料，經(jīng)過防腐蝕處理，可以進(jìn)入惡劣的化學(xué)品泄漏事故現(xiàn)場；優(yōu)秀的設(shè)計和制造工藝，使得每個機(jī)器人符合嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)成本低，使用壽命更長，且使用保養(yǎng)維修率低。

操作簡單的數(shù)據(jù)化操作平臺

有兩種控制模式可供客戶選擇：第一種是搖桿控制模式：更加輕便，操作手感強(qiáng)，材料堅固而且防風(fēng)雨，配有12寸的清晰LCD顯示屏。通過搖桿控制機(jī)器人的動作；第二種是電腦控制模式：可以為用戶提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)，包括機(jī)器人行駛速度、GPS信號強(qiáng)度、視頻、氣體探測和溫度探測等。

運(yùn)載底盤、監(jiān)控等技術(shù)的國產(chǎn)化

本發(fā)明的載底盤、監(jiān)控等技術(shù)采用自主研發(fā)，能確保消防機(jī)器人使用的可靠性與實用性。

隨著消防機(jī)器人在消防行業(yè)中顯示的地位越來越重要，市面上出現(xiàn)了越來越多的消防機(jī)器人，各機(jī)器人的功能不盡相同，與市面上的其他消防機(jī)器人相比，本發(fā)明提供的多功能的遠(yuǎn)程遙控的履帶式消防機(jī)器人具有以下優(yōu)勢：

(1)機(jī)器人的各個模塊經(jīng)過防腐蝕處理，能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境；

(2)行駛穩(wěn)定性高，具有爬坡和越障能力，輕松進(jìn)入多種惡劣的現(xiàn)場環(huán)境；

(3)維修率低，維修成本低；

(4)耐高壓能力、防爆能力以及耐高溫能力強(qiáng)；

(5)續(xù)航能力強(qiáng)，工作時間為4至8小時，并且支持選用備用電池進(jìn)行續(xù)航，適合執(zhí)行大型火災(zāi)的長時間工作任務(wù)；

(6)利用鋰電池供電，不消耗任何燃油，不需更換機(jī)油，沒有廢氣及汽油的污染，十分環(huán)保。

本發(fā)明提供的可遠(yuǎn)程控制的履帶式消防機(jī)器人實用性強(qiáng)，支持不同功能的切換，在消防行業(yè)將受到長時間的廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明的消防機(jī)器人主要有以下的影響：

(1)對消防人員的影響

本發(fā)明研發(fā)的可遠(yuǎn)程控制的履帶式消防機(jī)器人能夠代替消防人員進(jìn)入到危險的受災(zāi)現(xiàn)場，消防人員通過高清攝像頭了解現(xiàn)場情況，并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，令機(jī)器人在受災(zāi)現(xiàn)場中進(jìn)行各項操作，能夠最大限度地保障一線消防人員的人身安全。

(2)對受災(zāi)人員的影響

本發(fā)明所研發(fā)的消防機(jī)器人配備排煙風(fēng)機(jī)以及消防水炮，能夠根據(jù)不同的災(zāi)場情況自主更換，因此能有效地對受災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行排煙、滅火等，在短時間內(nèi)控制災(zāi)場情況，保障受災(zāi)人員的生命安全。

(3)對環(huán)境的影響

本發(fā)明所研發(fā)的消防機(jī)器人利用鋰電池供電，不消耗任何燃油，不需更換機(jī)油，沒有廢氣及汽油的污染，十分環(huán)保。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。