一種用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)展迅猛，城市中各種功能的大型、高型建筑不斷涌現(xiàn)，隨之帶來(lái)的高層建筑火災(zāi)也層出不窮，并且愈演愈烈，然而目前國(guó)內(nèi)外缺乏比較成熟的專(zhuān)門(mén)針對(duì)高層建筑的消防設(shè)備。日本研制的可屈伸爬行的保安機(jī)器人具備自動(dòng)行駛的特別功能，能開(kāi)電梯巡視還可滅火，但是高層建筑一旦失火容易破壞其電力系統(tǒng)，其在高層建筑滅火中缺乏實(shí)用性。國(guó)際機(jī)器人技術(shù)中心等機(jī)構(gòu)共同研制的復(fù)合型消防機(jī)器人系統(tǒng)性能穩(wěn)定，但要應(yīng)用于高層建筑上需要相應(yīng)的導(dǎo)軌，在具體使用中還存在缺陷。對(duì)于最常用的消防設(shè)備一消防車(chē)，目前世界上最高、伸展長(zhǎng)度最長(zhǎng)的波蘭波浪濤云梯消防車(chē)也只有101米，對(duì)于更高的高層建筑火災(zāi)來(lái)說(shuō)，這些設(shè)備能達(dá)到的滅火高度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足，提供一種用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣的:該裝置包括上主旋翼、下主旋翼、主旋翼電機(jī)、火源探測(cè)器、副旋翼電機(jī)、飛控板、副旋翼、機(jī)架、涵道風(fēng)扇、輸電線、智能消防炮、水帶、牽引繩、水帶接口、消防炮支架、旋轉(zhuǎn)軸、箱體、共軸雙旋翼外軸和共軸雙旋翼內(nèi)軸；
[0005]共軸雙旋翼部分:上主旋翼連接至共軸雙旋翼內(nèi)軸頂端，下主旋翼安裝至共軸雙旋翼外軸頂端，共軸雙旋翼內(nèi)軸在共軸雙旋翼外軸內(nèi)部，兩者通過(guò)軸承連接，兩個(gè)軸通過(guò)齒輪與兩個(gè)主旋翼電機(jī)連接，主旋翼電機(jī)固定在箱體內(nèi)，箱體焊接于機(jī)架上；
[0006]四旋翼飛行器部分:副旋翼直接安裝在副旋翼電機(jī)主軸上，電機(jī)固定于機(jī)架上；火源探測(cè)器安裝于箱體外側(cè)；智能消防炮與涵道風(fēng)扇焊接于消防炮支架處，消防炮支架通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接至機(jī)架上；牽引繩上端安裝于水帶接口處，下端與地面控制系統(tǒng)連接；水帶通過(guò)水帶接口上端與消防炮支架連接，下端連接于地面高壓水栗處；輸電線上端與機(jī)器人連接，下端與地面電站連接，飛控板安裝在機(jī)架的中心位置。
[0007]所述的主旋翼電機(jī)為2個(gè)。
[0008]所述的副旋翼為4個(gè)。
[0009]所述的涵道風(fēng)扇為2個(gè)。
[0010]所述的箱體內(nèi)含共軸雙旋翼傳動(dòng)部分。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:
[0012](I)智能化程度高，無(wú)需復(fù)雜操作便可實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑的消防；
[0013](2)利用六旋翼飛行機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定性高，抗側(cè)風(fēng)能力強(qiáng)；
[0014](3)靈活機(jī)動(dòng)性好、人力消耗少。
[0015]【附圖說(shuō)明】:
[0016]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中:1上主旋翼、2下主旋翼、3主旋翼電機(jī)、4火源探測(cè)器、5副旋翼電機(jī)、6飛控板、7副旋翼、8機(jī)架、9涵道風(fēng)扇、10輸電線、11智能消防炮、12水帶、13牽引繩、14水帶接口、15消防炮支架、16旋轉(zhuǎn)軸、17箱體、18共軸雙旋翼外軸和19共軸雙旋翼內(nèi)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
[0019]飛控板6型號(hào):APM2.8飛控板；
[0020]主旋翼電機(jī)3型號(hào):Burgmann/博格曼無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)；
[0021]副旋翼電機(jī)5型號(hào):直流松下伺服馬達(dá)A5系列MSME082G1U ；
[0022]如圖1所示，該裝置包括上主旋翼1、下主旋翼2、主旋翼電機(jī)3 (2個(gè))、火源探測(cè)器4、副旋翼電機(jī)5、飛控板6、副旋翼7 (4個(gè))、機(jī)架8、涵道風(fēng)扇9 (2個(gè))、輸電線10、智能消防炮11、水帶12、牽引繩13、水帶接口 14、消防炮支架15、旋轉(zhuǎn)軸16、箱體17 (內(nèi)含共軸雙旋翼傳動(dòng)部分)、共軸雙旋翼外軸18和共軸雙旋翼內(nèi)軸19 ;
[0023]共軸雙旋翼部分:上主旋翼I連接至共軸雙旋翼內(nèi)軸19頂端，下主旋翼2安裝至共軸雙旋翼外軸18頂端，共軸雙旋翼內(nèi)軸19在共軸雙旋翼外軸18內(nèi)部，兩者通過(guò)軸承連接，兩個(gè)軸通過(guò)齒輪與兩個(gè)主旋翼電機(jī)3連接，主旋翼電機(jī)3固定在箱體17內(nèi)，箱體17焊接于機(jī)架8上；
[0024]四旋翼飛行器部分:四個(gè)副旋翼7直接安裝在四個(gè)副旋翼電機(jī)5主軸上，電機(jī)5固定于機(jī)架8上；火源探測(cè)器4安裝于箱體17外側(cè)；智能消防炮11與涵道風(fēng)扇9焊接于消防炮支架15處，消防炮支架15通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸16連接至機(jī)架8上；牽引繩13上端安裝于水帶接口處，下端與地面控制系統(tǒng)連接；水帶12通過(guò)水帶接口 14上端與消防炮支架15連接，下端連接于地面高壓水栗處；輸電線10上端與機(jī)器人連接，下端與地面電站連接，飛控板6安裝在機(jī)架8的中心位置。
[0025]本專(zhuān)利的工作原理與過(guò)程:
[0026]高層建筑消防飛行機(jī)器人主要應(yīng)用于距離地面高度在30米以上的高層建筑物，其主要功能是可以牽引消防水帶到高空進(jìn)行滅火，通過(guò)自身的探測(cè)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和姿態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等對(duì)著火點(diǎn)進(jìn)行定位、噴水滅火以及根據(jù)火場(chǎng)附近的氣候環(huán)境條件調(diào)節(jié)空中的飛行姿態(tài)來(lái)滿(mǎn)足高層建筑滅火的需要。
[0027]高層建筑消防飛行機(jī)器人主要由六旋翼飛行器及智能消防炮與涵道風(fēng)扇組成，其中六旋翼飛行器從結(jié)構(gòu)上看，是共軸直升機(jī)和四槳飛行器的組合，但它并不是簡(jiǎn)單的拼湊，而是將兩者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，與傳統(tǒng)直升機(jī)以及目前流行的四旋翼飛行器相比，有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)具有一定的抗側(cè)風(fēng)性；(2)具有很好的自平衡性；(3)大承載能力；(4)控制原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。其整機(jī)升力主要由2個(gè)共軸旋翼提供，飛行器的姿態(tài)調(diào)整由4個(gè)副旋翼控制，可以通過(guò)調(diào)節(jié)各電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變牽引力的大小，實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)與航向的控制。六旋翼飛行器的偏航運(yùn)動(dòng)與升降由2個(gè)共軸主旋翼決定，水平移動(dòng)由4個(gè)副旋翼決定，通過(guò)控制六旋翼飛行器的電機(jī)轉(zhuǎn)速可以實(shí)現(xiàn)飛行器空間姿態(tài)的變化。
[0028]智能消防炮與普通消防炮相比具有主動(dòng)探測(cè)、主動(dòng)定位、自動(dòng)控制的功能，在無(wú)人工干預(yù)的情況下，可以完成滅火作業(yè)，然而在空中消防噴水時(shí)消防炮會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的反沖力，為此在智能消防炮的基礎(chǔ)上安裝兩個(gè)涵道風(fēng)扇，涵道風(fēng)扇具有結(jié)構(gòu)緊湊、氣動(dòng)噪聲低、使用安全性好等特點(diǎn)，且常作為一種推力裝置，因此可以通過(guò)涵道風(fēng)扇產(chǎn)生的推力平衡消防炮產(chǎn)生的反沖力。
[0029]機(jī)器人各部分機(jī)構(gòu)功能:共軸雙旋翼主要提供主升力，由上主旋翼1、下主旋翼2、兩個(gè)主旋翼電機(jī)3、共軸雙旋翼外軸18、共軸雙旋翼內(nèi)軸19及箱體17內(nèi)的共軸雙旋翼傳動(dòng)部分等組成；四旋翼飛行器的功能是協(xié)助機(jī)器人在工作過(guò)程中保持自身穩(wěn)定性，其主要由四個(gè)副旋翼7、機(jī)架8、四個(gè)副旋翼電機(jī)5等組成；智能消防炮11為機(jī)器人的消防實(shí)施工具，在火源探測(cè)器4確定著火點(diǎn)位置后，對(duì)準(zhǔn)火源滅火；智能消防炮在噴水時(shí)，會(huì)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)生一個(gè)反沖力，兩個(gè)涵道風(fēng)扇9的主要功能是為消防炮提供反沖力，使機(jī)器人保持平衡，由于兩個(gè)涵道風(fēng)扇9與智能消防炮11安裝于消防炮支架15處，同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸16連接至機(jī)架8上，當(dāng)改變兩個(gè)涵道風(fēng)扇9的轉(zhuǎn)速時(shí)，涵道風(fēng)扇與消防炮便繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而改變消防炮口的對(duì)準(zhǔn)位置；牽引繩13上端安裝于水帶接口處，下端由地面控制中心控制，通過(guò)牽引繩對(duì)機(jī)器人的牽引，有助于機(jī)器人在空中保持穩(wěn)定性；水帶12通過(guò)水帶接口 14上端與消防炮支架15連接，下端連接于地面高壓水栗處，為消防機(jī)器人提供水源；輸電線10上端與機(jī)器人連接，下端與地面電站連接，為機(jī)器人提供電能；飛控板6為機(jī)器人的控制部分，可以控制各個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)速及涵道風(fēng)扇、智能消防炮的運(yùn)行，地面控制中心也協(xié)助對(duì)機(jī)器人的控制；機(jī)器人自身還包括其他輔助設(shè)備，如減震裝置、安全防護(hù)系統(tǒng)等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人，其特征在于:該裝置包括上主旋翼、下主旋翼、主旋翼電機(jī)、火源探測(cè)器、副旋翼電機(jī)、飛控板、副旋翼、機(jī)架、涵道風(fēng)扇、輸電線、智能消防炮、水帶、牽引繩、水帶接口、消防炮支架、旋轉(zhuǎn)軸、箱體、共軸雙旋翼外軸和共軸雙旋翼內(nèi)軸； 共軸雙旋翼部分:上主旋翼連接至共軸雙旋翼內(nèi)軸頂端，下主旋翼安裝至共軸雙旋翼外軸頂端，共軸雙旋翼內(nèi)軸在共軸雙旋翼外軸內(nèi)部，兩者通過(guò)軸承連接，兩個(gè)軸通過(guò)齒輪與兩個(gè)主旋翼電機(jī)連接，主旋翼電機(jī)固定在箱體內(nèi)，箱體焊接于機(jī)架上； 四旋翼飛行器部分:副旋翼直接安裝在副旋翼電機(jī)主軸上，電機(jī)固定于機(jī)架上；火源探測(cè)器安裝于箱體外側(cè)；智能消防炮與涵道風(fēng)扇焊接于消防炮支架處，消防炮支架通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接至機(jī)架上；牽引繩上端安裝于水帶接口處，下端與地面控制系統(tǒng)連接；水帶通過(guò)水帶接口上端與消防炮支架連接，下端連接于地面高壓水栗處；輸電線上端與機(jī)器人連接，下端與地面電站連接，飛控板安裝在機(jī)架的中心位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人，其特征在于:所述的主旋翼電機(jī)為2個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人，其特征在于:所述的副旋翼為4個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人，其特征在于:所述的涵道風(fēng)扇為2個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人，其特征在于:所述的箱體內(nèi)含共軸雙旋翼傳動(dòng)部分。
【專(zhuān)利摘要】一種用于高層建筑消防滅火的飛行機(jī)器人，包括上主旋翼、下主旋翼、主旋翼電機(jī)、火源探測(cè)器、副旋翼電機(jī)、飛控板、副旋翼、機(jī)架、涵道風(fēng)扇、輸電線、智能消防炮、水帶、牽引繩、水帶接口、消防炮支架、旋轉(zhuǎn)軸、箱體、共軸雙旋翼外軸和共軸雙旋翼內(nèi)軸；本實(shí)用新型的有益效果：智能化程度高，無(wú)需復(fù)雜操作便可實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑的消防；利用六旋翼飛行機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定性高，抗側(cè)風(fēng)能力強(qiáng)；靈活機(jī)動(dòng)性好、人力消耗少。
【IPC分類(lèi)】B64D1/18
【公開(kāi)號(hào)】CN204750571
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520359280
【發(fā)明人】趙建村, 朱瑛
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日