一種消防機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種消防機器人，屬于消防探測設備技術領域。本發(fā)明包括消防水槍、水箱Ⅰ、水箱Ⅱ、底盤、步足；水箱Ⅰ、水箱Ⅱ分別安裝在底盤上，消防水槍安裝在水箱Ⅰ上，步足安裝在底盤周部。本發(fā)明消防機器人可利用其獨特的腳底傳感器給腳趾作出運動反饋，能有效避開行走過程因燃燒產生的高空墜落物，可提高消防作業(yè)的安全性；高壓消防水槍槍頭出口掃射面積大，可利用高壓消防水槍對消防人員無法到達的著火點附近實施有效滅火，省時省力，安全可靠；高壓水槍采用二級泵加壓，能夠使水泵壓力更大，滅火更加有效；可減少主體的重量，還方便安裝和拆卸，方便易損部件的更換；便于實施作業(yè)。
【專利說明】
一種消防機器人
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種消防機器人，屬于消防探測設備技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的迅猛發(fā)展，建筑和企業(yè)生產的特殊性，導致化學危險品和放射性物質泄漏以及燃燒、爆炸、坍塌的事故隱患增加，事故發(fā)率也相應提高。而一旦發(fā)生災害事故，消防員面對高溫、黑暗、有毒和濃煙等危害環(huán)境時，若沒有相應的設備貿然沖進現場，不僅不能完成任務，還會徒增人員傷亡。
[0003]消防機器人作為特種機器人的一種，在滅火和搶險救援中發(fā)揮舉足輕重的作用。消防機器人通常具有車體，車體上有電源連接的電機，車體下面有電機聯(lián)動的輪子，車體上有噴灑消防液的噴灑裝置?，F有消防機器人中，在進口端和噴頭端采用單級加壓，而沒有采用加壓，使得加壓效果不明顯，工作不穩(wěn)定，對火勢控制效果很差。消防機器人行走裝置一般采用履帶式或輪式，履帶式裝置價格昂貴，易損率高，機器人主體不能夠根據地形進行相應的變形，適應性較差，而輪式行走裝置對于地形條件要求高，在火勢復雜，且路面復雜時不能實現避讓，同時輪式行走裝置耐火性差，這使得滅火效率大大降低。在底盤驅動方面，現有消防機器人技術通常使用有刷電機控制行走和轉向，其控制精度差，并且底盤高度和底盤傾斜度不能進行調整，這使得機器主題靈活性和環(huán)境適應性差，作業(yè)的不穩(wěn)定性提高，大大降低工作效率。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種消防機器人，以解決現有消防機器人行走不靈活、不能對復雜路面實現避讓、滅火效果差等問題。
[0005]本發(fā)明按以下技術方案實現:一種消防機器人，包括消防水槍1、水箱12、水箱Π3、底盤4、步足5;水箱12、水箱Π 3分別安裝在底盤4上，消防水槍I安裝在水箱12上，步足5安裝在底盤4周部，消防水槍I包括槍管16、槍管117、槍管1118、水栗9、槍管￥10、槍管1￥11、舵機12、聯(lián)軸器13、連接桿114、連接桿Π 15、槍嘴116、槍嘴Π 17、連接桿ΙΠ18、舵機支撐座19、調節(jié)閥20、止回閥21、栗體122、栗體Π 23、壓力罐24、電機125、電機軸26、進口法蘭27、水栗接合器128、電機Π 29、水栗接合器Π 30、水管卡箍31;槍管16—端與槍管Π 7—端連接，舵機支撐座19安裝在槍管16—端，舵機12安裝在舵機支撐座19上，聯(lián)軸器13安裝在舵機12的輸出軸上，連接桿114、連接桿Π 15—端分別與聯(lián)軸器13連接，連接桿ΙΠ18與連接桿Π 15另一端連接，槍嘴116、槍嘴Π 17安裝在槍管16另一端上，槍嘴116位于槍嘴Π 17下部，槍嘴116與連接桿114另一端連接，槍嘴Π 17與連接桿Π 15另一端連接，槍管ΙΠ 8—端通過水管卡箍31與槍管Π 7另一端連接，槍管IVll—端通過水栗接合器Π 30與槍管ΙΠ8另一端連接，槍管VlO一端與槍管IVll另一端通過水栗接合器128連接，進口法蘭27安裝在槍管VlO另一端，電機125安裝在水栗接合器Π 30上，栗體Π 23安裝在電機125端部，栗體122連接安裝在栗體Π 23上，止回閥21安裝在栗體122上，電機軸26安裝在電機125上，調節(jié)閥20安裝在電機軸26端部上，壓力罐24安裝在栗體Π 23上，電機Π 29安裝在水栗接合器128上，消防水槍I通過槍管V1的進口法蘭27安裝在水箱12上，水箱12上設有凸臺33，水箱Π 3上開設有溝槽32，水箱12通過凸臺33與溝槽32配合與水箱Π 3連接，步足5包括腳趾34、液壓桿35、步進電機136、大腿37、組合電機支撐座38、步進電機Π 39、步進電機ΙΠ40、彈簧41、腳部連接件42、傳感器43、腳趾連接桿144、腳趾連接桿Π 45、小腿47 ;組合電機支撐座38安裝在底盤4周部，組合電機支撐座38上安設有步進電機支撐柱150、步進電機支撐柱Π 51，步進電機Π 39安裝在步進電機支撐柱Π 51上，步進電機ΙΠ40安裝在步進電機支撐柱150上，大腿37—端安裝在步進電機Π39上，小腿47上開設有步進電機安裝位48，步進電機136安裝在小腿47的步進電機安裝位48上，小腿47上安設有彈簧固定柱46，小腿47通過其上安設有的腳部連接件固定柱49與腳部連接件42連接，彈簧41安裝在彈簧固定柱46、腳部連接件固定柱49上，大腿37另一端安裝在步進電機136上，傳感器43安裝在腳部連接件42底部，腳趾連接桿144 一端通過其上安設有的固定柱ΙΠ54與腳趾連接桿Π 45—端連接，腳趾34與腳趾連接桿144另一端上安設有的固定柱Π 53配合與腳祉連接桿144連接，液壓桿35—端安裝在腳祉34上，另一端與腳部連接件42上部連接，腳趾連接桿Π 45另一端通過其上安設有的固定柱152與腳趾34連接，腳趾連接桿144、腳趾連接桿Π 45通過固定柱ΙΠ54與腳部連接件42下部連接。
[0006]所述底盤4包括底盤支撐座156、上底盤58、底盤支撐座Π 59、下底盤60;上底盤58通過底盤支撐座156、底盤支撐座Π 59安裝在下底盤60上，上底盤58、下底盤60上開設有步足安裝位55，步足5通過組合電機支撐座38與步足安裝位55配合安裝在底盤4周部，上底盤58上開設有水箱安裝位57，水箱12安裝在水箱安裝位57上。
[0007]所述槍管ΙΠ8為L型，槍管IVll為S型。
[0008]所述大腿37為V型。
[0009]所述腳趾34為馬蹄型。
[0010]一種消防機器人的工作原理為:消防機器人開始運動時，首先左側靠外的兩個步足5和右側中間步足5構成三角形支架，以保證機器人重心在處于三角形內，具有穩(wěn)定性，不易摔倒；右側靠外的兩個步足5和左側中間的步足5抬起，準備向前擺動前進;三個步足5擺動向如跨步；由于右側靠外的兩個步足5和左側中間的步足5的跨步擺動，支撐步足(左側靠外的兩個步足5和右側中間步足5)進行了一定角度的擺動，在支撐機器人底盤的同時，機器人整體也向前運動半個步長;機器人整體前進半步長后，擺動步足(右側靠外的兩個步足5和左側中間的步足5)迅速放下，接替左側靠外的兩個步足5和右側中間步足5形成新的三角支撐，是機器人的重心位置穩(wěn)定處于右側靠外的兩個步足5和左側中間的步足5三條支撐步足所構成的三角支架內，左側靠外的兩個步足5和右側中間步足5已抬起進入擺動狀態(tài)，做好向前跨步的準備，左側靠外的兩個步足5和右側中間步足5向前跨步擺動，右側靠外的兩個步足5和左側中間的步足5—邊支撐底盤，一邊帶動機器人整體使其又向前運動半個步長，以上運動為一個整個周期。為了保證惡劣環(huán)境下機器人的步足靈活性和整體適應性，機器人可以調節(jié)步進電機136從而改變機器人步幅高度，通過調節(jié)步進電機Π 39從而改變機器人重心高度，通過調節(jié)步進電機ΙΠ40從而改變機器人的行走步長。
[0011]在機器人行走過程中，腳部落地瞬間會產生較大沖擊力，極易對機體造成損害。為了保證惡劣環(huán)境下機器人的步足靈活性和整體適應性，機器人可以調節(jié)步進電機136的轉角，在保證機器人步幅靈活性的基礎上使機器人步足的高度改變，進而改變機器人步幅高度;通過調節(jié)步進電機Π 39的轉角從而改變機器人重心高度，通過調節(jié)步進電機ΙΠ40的轉角從而改變機器人的行走步長。在機器人行走過程中，腳部落地瞬間會產生較大沖擊力，極易對機體造成損害，機器人腳部的被動懸掛機構彈簧41和液壓桿35組成避震機構，能有效減少腳部復雜度，加強機械工作穩(wěn)定性，被動吸收運動過程中所產生的震動。
[0012]消防機器人開始執(zhí)行滅火任務時，消防水槍I進入工作狀態(tài)，舵機12轉過一定角度，帶動連接桿114和連接桿Π 15運動，使得連接桿114和連接桿Π 15的張角變小，此時槍嘴116和槍嘴Π 17張開，水栗9上的電機125和電機Π 29開始高速旋轉給槍管內的消防用水加壓，當消防水槍I對準火源時，調節(jié)閥20和止回閥21調整到合適工作位置實施滅火。
[0013]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、該消防機器人可利用其獨特的腳底傳感器給腳趾作出運動反饋，能有效避開行走過程因燃燒產生的高空墜落物，可提高消防作業(yè)的安全性；
2、高壓消防水槍槍頭出口掃射面積大，可利用高壓消防水槍對消防人員無法到達的著火點附近實施有效滅火，省時省力，安全可靠；
3、高壓水槍采用二級栗加壓，能夠使水栗壓力更大，滅火更加有效；
4、該消防機器人采用框架式結構，不僅可減少主體的重量，還方便安裝和拆卸，同時其功能采用模塊化設計，方便易損部件的更換；
5、該消防機器人的六肢可多自由度運動，并且底盤高度可調整，使得機器人能夠根據復雜地形做出不同的動作變化，從而便于實施作業(yè)。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明的消防水槍結構示意圖；
圖3為本發(fā)明的槍管I結構示意圖；
圖4為本發(fā)明的槍管m結構示意圖；
圖5為本發(fā)明的栗體結構示意圖；
圖6為本發(fā)明的水箱I結構示意圖；
圖7為本發(fā)明的水箱Π結構示意圖；
圖8為本發(fā)明的步足結構示意圖；
圖9為本發(fā)明的腳趾連接桿結構示意圖；
圖10為本發(fā)明的小腿結構示意圖；
圖11為本發(fā)明的腳部連接件結構示意圖；
圖12為本發(fā)明的組合電機支撐座結構示意圖；
圖13為本發(fā)明的大腿結構示意圖；
圖14為本發(fā)明的腳趾結構示意圖；
圖15為本發(fā)明的腳趾連接桿連接結構示意圖；
圖16為本發(fā)明的底盤結構示意圖。
[0015]圖中各標號為:1:消防水槍、2:水箱1、3:水箱Π、4:底盤、5:步足、6:槍管1、7:槍管
11、8:槍管111、9:水栗、10:槍管￥、11:槍管1￥、12:舵機、13:聯(lián)軸器、14:連接桿1、15:連接桿Π、16:槍嘴1、17:槍嘴Π、18、連接桿ΙΠ、19:舵機支撐座、20:調節(jié)閥、21:止回閥、22:栗體1、23:栗體Π、24:壓力罐、25:電機1、26:電機軸、27:進口法蘭、28:水栗接合器1、29:電機11、30:水栗接合器Π、31:水管卡箍、32:溝槽、33:凸臺、34:腳趾、35:液壓桿、36:步進電機1、37:大腿、38:組合電機支撐座、39:步進電機Π、40:步進電機ΙΠ、41:彈簧、42:腳部連接件、43:傳感器、44:腳祉連接桿1、45:腳祉連接桿Π、46:彈簧固定柱1、47:小腿、48:步進電機安裝位、49:腳部連接件固定柱、50:步進電機支撐柱1、51:步進電機支撐柱Π、52:固定柱1、53:固定柱Π、54:固定柱ΙΠ、55:步足安裝位、56:底盤支撐座1、57:水箱安裝位、58:上底盤、59:底盤支撐座Π、60:下底盤。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的內容并不限于所述范圍。
[0017]實施例1:如圖1-16所示，一種消防機器人，包括消防水槍1、水箱12、水箱Π3、底盤
4、步足5;水箱12、水箱Π 3分別安裝在底盤4上，消防水槍I安裝在水箱12上，步足5安裝在底盤4周部，消防水槍I包括槍管16、槍管Π 7、槍管ΙΠ 8、水栗9、槍管V1、槍管IV11、舵機12、聯(lián)軸器13、連接桿114、連接桿Π 15、槍嘴116、槍嘴Π 17、連接桿ΙΠ18、舵機支撐座19、調節(jié)閥20、止回閥21、栗體122、栗體Π 23、壓力罐24、電機125、電機軸26、進口法蘭27、水栗接合器I28、電機Π 29、水栗接合器Π 30、水管卡箍31;槍管16—端與槍管Π 7—端連接，舵機支撐座19安裝在槍管16—端，舵機12安裝在舵機支撐座19上，聯(lián)軸器13安裝在舵機12的輸出軸上，連接桿114、連接桿Π 15—端分別與聯(lián)軸器13連接，連接桿ΙΠ18與連接桿Π 15另一端連接，槍嘴116、槍嘴Π 17安裝在槍管16另一端上，槍嘴116位于槍嘴Π 17下部，槍嘴116與連接桿I14另一端連接，槍嘴Π 17與連接桿Π 15另一端連接，槍管ΙΠ8—端通過水管卡箍31與槍管Π7另一端連接，槍管IVll—端通過水栗接合器Π 30與槍管ΙΠ8另一端連接，槍管V 10—端與槍管IVll另一端通過水栗接合器128連接，進口法蘭27安裝在槍管V10另一端，電機125安裝在水栗接合器Π 30上，栗體Π 23安裝在電機125端部，栗體122連接安裝在栗體Π 23上，止回閥21安裝在栗體122上，電機軸26安裝在電機125上，調節(jié)閥20安裝在電機軸26端部上，壓力罐24安裝在栗體Π 23上，電機Π 29安裝在水栗接合器128上，消防水槍I通過槍管V 10的進口法蘭27安裝在水箱12上，水箱12上設有凸臺33，水箱Π 3上開設有溝槽32，水箱12通過凸臺33與溝槽32配合與水箱Π 3連接，步足5包括腳趾34、液壓桿35、步進電機136、大腿37、組合電機支撐座38、步進電機Π 39、步進電機ΙΠ40、彈簧41、腳部連接件42、傳感器43、腳趾連接桿144、腳趾連接桿Π 45、小腿47;組合電機支撐座38安裝在底盤4周部，組合電機支撐座38上安設有步進電機支撐柱150、步進電機支撐柱Π 51，步進電機Π 39安裝在步進電機支撐柱Π 51上，步進電機ΙΠ40安裝在步進電機支撐柱150上，大腿37—端安裝在步進電機Π 39上，小腿47上開設有步進電機安裝位48，步進電機136安裝在小腿47的步進電機安裝位48上，小腿47上安設有彈簧固定柱46，小腿47通過其上安設有的腳部連接件固定柱49與腳部連接件42連接，彈簧41安裝在彈簧固定柱46、腳部連接件固定柱49上，大腿37另一端安裝在步進電機136上，傳感器43安裝在腳部連接件42底部，腳趾連接桿144 一端通過其上安設有的固定柱ΙΠ54與腳趾連接桿Π 45—端連接，腳趾34與腳趾連接桿144另一端上安設有的固定柱Π 53配合與腳祉連接桿144連接，液壓桿35—端安裝在腳祉34上，另一端與腳部連接件42上部連接，腳趾連接桿Π 45另一端通過其上安設有的固定柱152與腳趾34連接，腳趾連接桿144、腳趾連接桿Π 45通過固定柱ΙΠ54與腳部連接件42下部連接。
[0018]底盤4包括底盤支撐座156、上底盤58、底盤支撐座Π 59、下底盤60;上底盤58通過底盤支撐座156、底盤支撐座Π 59安裝在下底盤60上，上底盤58、下底盤60上開設有步足安裝位55，步足5通過組合電機支撐座38與步足安裝位55配合安裝在底盤4周部，上底盤58上開設有水箱安裝位57，水箱12安裝在水箱安裝位57上。
[0019]槍管ΙΠ8為L型，槍管IVlI為S型。大腿37為V型。腳趾34為馬蹄型。
【主權項】
1.一種消防機器人，其特征在于:包括消防水槍(I)、水箱1(2)、水箱Π(3)、底盤(4)、步足(5 );水箱I (2 )、水箱Π (3 )分別安裝在底盤(4)上，消防水槍(I)安裝在水箱I (2 )上，步足(5)安裝在底盤(4)周部，消防水槍(I)包括槍管1(6)、槍管Π (7)、槍管ΠΚ8)、水栗(9)、槍管V( 10)、槍管IV( 11)、舵機(12)、聯(lián)軸器(13)、連接桿1(14)、連接桿Π( 15)、槍嘴1(16)、槍嘴Π (17)、連接桿ΙΠ( 18)、舵機支撐座(19)、調節(jié)閥(20)、止回閥(21)、栗體I (22)、栗體Π(23)、壓力罐(24)、電機I(25)、電機軸(26)、進口法蘭(27)、水栗接合器I(28)、電機Π (29)、水栗接合器Π (30)、水管卡箍(31);槍管1(6)—端與槍管Π (7)—端連接，舵機支撐座(19)安裝在槍管I (6)—端，舵機(12)安裝在舵機支撐座(19)上，聯(lián)軸器(13)安裝在舵機(12)的輸出軸上，連接桿I (14)、連接桿Π (15 )—端分別與聯(lián)軸器(13 )連接，連接桿ΙΠ (18 )與連接桿Π (15)另一端連接，槍嘴I(16)、槍嘴Π (17)安裝在槍管I(6)另一端上，槍嘴I(16)位于槍嘴Π (17)下部，槍嘴1(16)與連接桿1(14)另一端連接，槍嘴Π (17)與連接桿Π (15)另一端連接，槍管ΠΚ8)—端通過水管卡箍(31)與槍管Π (7)另一端連接，槍管IV(Il)—端通過水栗接合器Π (30)與槍管ΠΚ8)另一端連接，槍管V(1)—端與槍管IV(Il)另一端通過水栗接合器1(28)連接，進口法蘭(27)安裝在槍管V (10)另一端，電機1(25)安裝在水栗接合器Π (30)上，栗體Π (23)安裝在電機1(25)端部，栗體1(22)連接安裝在栗體Π (23)上，止回閥(21)安裝在栗體I (22)上，電機軸(26)安裝在電機I (25)上，調節(jié)閥(20)安裝在電機軸(26)端部上，壓力罐(24)安裝在栗體Π (23)上，電機Π (29)安裝在水栗接合器1(28)上，消防水槍(I)通過槍管V(1)的進口法蘭(27)安裝在水箱1(2)上，水箱1(2)上設有凸臺(33)，水箱Π (3)上開設有溝槽(32)，水箱1(2)通過凸臺(33)與溝槽(32)配合與水箱Π (3)連接，步足(5)包括腳趾(34)、液壓桿(35)、步進電機1(36)、大腿(37)、組合電機支撐座(38)、步進電機Π (39)、步進電機ΙΠ (40)、彈簧(41)、腳部連接件(42)、傳感器(43 )、腳趾連接桿1(44)、腳趾連接桿Π (45)、小腿(47);組合電機支撐座(38)安裝在底盤(4)周部，組合電機支撐座(38)上安設有步進電機支撐柱1(50)、步進電機支撐柱Π (51)，步進電機Π (39)安裝在步進電機支撐柱Π (51)上，步進電機ΠΚ40)安裝在步進電機支撐柱1(50)上，大腿(37)—端安裝在步進電機Π (39)上，小腿(47)上開設有步進電機安裝位(48)，步進電機1(36)安裝在小腿(47)的步進電機安裝位(48)上，小腿(47)上安設有彈簧固定柱(46)，小腿(47)通過其上安設有的腳部連接件固定柱(49)與腳部連接件(42)連接，彈簧(41)安裝在彈簧固定柱(46)、腳部連接件固定柱(49)上，大腿(37)另一端安裝在步進電機I (36)上，傳感器(43)安裝在腳部連接件(42)底部，腳趾連接桿I (44)一端通過其上安設有的固定柱ΠΚ54)與腳趾連接桿Π(45)—端連接，腳趾(34)與腳趾連接桿1(44)另一端上安設有的固定柱Π (53)配合與腳趾連接桿I (44)連接，液壓桿(35)—端安裝在腳趾(34)上，另一端與腳部連接件(42)上部連接，腳祉連接桿Π (45)另一端通過其上安設有的固定柱I(52)與腳祉(34)連接，腳祉連接桿1(44)、腳趾連接桿Π (45)通過固定柱ΠΚ54)與腳部連接件(42)下部連接。2.根據權利要求1所述的消防機器人，其特征在于:所述底盤(4)包括底盤支撐座I(56)、上底盤(58)、底盤支撐座Π (59)、下底盤(60);上底盤(58)通過底盤支撐座1(56)、底盤支撐座Π (59)安裝在下底盤(60)上，上底盤(58)、下底盤(60)上開設有步足安裝位(55)，步足(5)通過組合電機支撐座(38)與步足安裝位(55)配合安裝在底盤(4)周部，上底盤(58)上開設有水箱安裝位(57)，水箱I (2)安裝在水箱安裝位(57)上。3.根據權利要求1所述的消防機器人，其特征在于:所述槍管ΠΚ8)為L型，槍管IV(Il)為S型。4.根據權利要求1所述的消防機器人，其特征在于:所述大腿(37)為V型。5.根據權利要求1所述的消防機器人，其特征在于:所述腳趾(34)為馬蹄型。
【文檔編號】B62D57/032GK105857436SQ201610287894
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】王娟, 王夢盈
【申請人】昆明理工大學