CN105251162A - 一种折臂式消防机械人 - Google Patents

Abstract

本发明采用的一个技术方案是：一种折臂式消防机械人，由机体8、折臂、双折臂、吸盘、履带式行进装置、限位开关系统、主控模块等构成，所述履带式行进装置对称安装在机体的两侧，折臂分别安装在机体8上，所述双折臂对称安装在机体前面，双折臂分为左双折臂和右双折臂，左双折臂分为吸盘折臂和破拆折臂，右双折臂分为吸盘折臂和水炮折臂，吸盘折臂的前端安装吸盘，破拆折臂的前端安装破拆工具，水炮折臂安装消防水炮。本发明的一种折臂式消防机械人可以从一个面到另一个面或在曲面上的行进并作业，具有可靠性高、功能多样、可控性强等优点。

Description

一种折臂式消防机械人

技术领域

本发明属消防科技领域，涉及一种可以爬壁的折臂式消防机械人。

背景技术

随着科技的发展，机械人已经应用到消防科技领域。但是现在国内外的消防机械人还存在一些缺陷，例如机械人无法稳定的完成从一个面到另一个面或在曲面上的行进并作业。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种具有从一个面到另一个面或在曲面上的行进并作业的一种折臂式消防机械人，具有可靠性高、功能多样、可控性强等优点，更切合实际。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种折臂式消防机械人，由机体8、折臂、双折臂、吸盘、履带式行进装置、限位开关系统、主控模块等构成，所述履带式行进装置对称安装在机体的两侧，折臂分别安装在机体8上，所述双折臂对称安装在机体前面，双折臂分为左双折臂和右双折臂，左双折臂分为吸盘折臂和破拆折臂，右双折臂分为吸盘折臂和水炮折臂，吸盘折臂的前端安装吸盘，破拆折臂的前端安装破拆工具，水炮折臂安装消防水炮。可以背负水箱通过履带式前进装置在地面上或通过折臂和双折臂在竖直面上自由行走，进行消防救援工作。履带式行进装置对称安装在机体的两侧，履带由主动轮和从动轮支撑，所述轮毂由连杆连接，所述主动轮由驱动电机驱动。折臂分为第一臂、第二臂、第三臂，第一臂铰接在机体上，第二臂与第一臂连接，第三臂与第二臂连接，安有驱动电机、光传感器和限位开关，吸盘安装在第三臂前端。双折臂分为第一双折臂、第二双折臂第二双折臂、第三双折臂，第一双折臂铰接在机体上，铰接处安有驱动电机，第二双折臂和第二双折臂与第一双折臂连接，第三双折臂与第二双折臂连接，第三双折臂前端安有吸盘。安有驱动电机，双折臂切换装置，光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪和限位开关。限位开关系统可通过限位开关使折臂A、C、E、G、I同步向前行进，然后折臂B、D、F、H、J再同步向前行进，如此往复，完成所述机械人在竖直墙面以及天花板上的自由行走。限位开关系统可通过限位开关是双折臂M、N抬起吸附于墙上，折臂A、C、E、G、I、L同步向前行进，折臂F抬起抬起吸附于墙上，然后折臂B、D、K、H、J同步向前行进，折臂A抬起吸附于墙上，如此交替行进，完成所述机械人从地面到竖直面的行进，同样也可完成从竖直面到天花板上的行进。光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪、限位开关系统、驱动电机均接入主控模块，所述主控模块中有无线电收发模块，所述光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪收集的信息由所述主控模块通过所述无线电收发模块发送给远程计算机，再由远程计算机通过所述无线电收发模块反馈给所诉主控模块，完成指定的任务。

附图说明

图1为本发明一种折臂式消防机械人的整体结构示意图；

图2为本发明一种折臂式消防机械人的履带式行进装置示意图；

图3为本发明一种折臂式消防机械人的电路结构框图。

图中：1、吸盘2、第三折臂4、第二折臂6、第一折臂8、机体9、第一双折臂12、第三双折臂13、第二双折臂14、第二双折臂16、第二双折臂17、吸盘18、主动轮19、连杆20、连接卡齿21、履带22、从动轮23、主动轮

具体实施方式

本发明实施例包括：

一种折臂式消防机械人，由机体8、折臂、双折臂、吸盘、履带式行进装置、限位开关系统、主控模块等构成，所述履带式行进装置对称安装在机体8的两侧，所述折臂包括A、B、C、D、E、F、J、H、I、J、K、L，分别安装在机体8上，双折臂对称安装在机体8前面，双折臂分为左双折臂M和右双折臂N，左双折臂M分为吸盘折臂和破拆折臂，右双折臂N分为吸盘折臂14和水炮折臂13，吸盘折臂的前端安装吸盘17，破拆折臂的前端安装破拆工具，水炮折臂13安装消防水炮12。机械可以背负水箱通过履带式前进装置在地面上或通过折臂和双折臂在竖直面上自由行走，进行消防救援工作。

履带式行进装置对称安装在机体8的两侧，履带21由主动轮18、23和从动轮22支撑，轮毂由连杆19连接，主动轮由驱动电机驱动，完成所述机械人在地面上的行进。

折臂分为第一臂6、第二臂4、第三臂2，第一臂6铰接在机体8上，第二臂4与第一臂6连接，第三臂2与第二臂4连接，3、5、7处均安有驱动电机，3处安有光传感器和限位开关，吸盘1安装在第三臂2前端。

双折臂分为第一双折臂9、第二双折臂13、第二双折臂14、第三双折臂16，第一双折臂9铰接在机体8上，铰接处安有驱动电机，第二双折臂13和第二双折臂14与第一双折臂连接，第三双折臂12、16与第二双折臂13、14连接，第三双折臂前端安有吸盘17，10、11、15处均安有驱动电机，10处安有双折臂切换装置，15处安有光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪和限位开关。

限位开关系统可通过限位开关使折臂A、C、E、G、I同步向前行进，然后折臂B、D、F、H、J再同步向前行进，如此往复，完成所述机械人在竖直墙面以及天花板上的自由行走。所述限位开关系统可通过限位开关是双折臂M、N抬起吸附于墙上，折臂A、C、E、G、I、L同步向前行进，折臂F抬起抬起吸附于墙上，然后折臂B、D、K、H、J同步向前行进，折臂A抬起吸附于墙上，如此交替行进，完成所述机械人从地面到竖直面的行进，同样也可完成从竖直面到天花板上的行进。

为完成上述行动，由折臂式机械人在竖直墙面工作时的静力学分析得出：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_f>G\\ F_f=\Σ\left({\mathrm{\μFn}}_i\right)\\ {\mathrm{Fn}}_i=F_i=P_i{S}_i\\ G=Mg\end{array}\right.$

为了使机械人能在竖直墙面稳定的工作，在此引入一个安全系数K₁，则有：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_1>G\\ F_1=K_1{F}_f\\ F_f=\mathrm{\Σ}\left({\mathrm{\μFn}}_i\right)\\ {\mathrm{Fn}}_i=F_i=P_i{S}_i\\ G=Mg\end{array}\right.$

由折臂式机械人在天花板上工作时的静力学分析得出：

$\left\{\begin{array}{c}\Σ{\mathrm{Fn}}_i>G\\ Fn=F_i=P_i{S}_i\\ G=Mg\end{array}\right.$

为了使机械人能稳定天花板上的工作，在此引入一个安全系数K₂，则有：

$\left\{\begin{array}{c}\ΣF_2>G\\ F_2=K_2{\mathrm{Fn}}_i\\ {\mathrm{Fn}}_i=F_i=P_i{S}_i\\ G=Mg\end{array}\right.$

式中，F_f为为壁面对机械人的受总摩擦力，μ为避免摩擦系数，F_ni为壁面对单个折臂的反作用力，F_i为单个吸盘对壁面的吸附力，F_i与F_ni是一对作用力与反作用力，P_i为单个吸盘内负压强，S_i为单个吸盘吸附有效面积，G为机械人和其他配件所受重力，M为机械人总质量和其他配件质量，g为当地重力加速度。

所述光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪、限位开关系统、驱动电机均接入主控模块，所述主控模块中有无线电收发模块，所述光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪收集的信息由所述主控模块通过所述无线电收发模块发送给远程计算机，再由远程计算机通过所述无线电收发模块反馈给所述主控模块，完成指定的任务。

Claims (7)

1.一种折臂式消防机械人，其特征在于：所述机械人由机体8、折臂、双折臂、吸盘、履带式行进装置、限位开关系统、主控模块等构成，所述履带式行进装置对称安装在机体8的两侧，所述折臂包括A、B、C、D、E、F、J、H、I、J、K、L，分别安装在机体8上，所述双折臂对称安装在机体8前面，所述双折臂分为左双折臂M和右双折臂N，所述左双折臂M分为吸盘折臂和破拆折臂，所述右双折臂N分为吸盘折臂14和水炮折臂13，所述吸盘折臂的前端安装吸盘17，所述破拆折臂的前端安装破拆工具，所述水炮折臂13安装消防水炮12，所述机械可以背负水箱通过履带式前进装置在地面上或通过折臂和双折臂在竖直面上自由行走，进行消防救援工作。

2.根据权利要求1所述的一种折臂式消防机械人的实现方法，其特征在于，履带式行进装置对称安装在机体8的两侧，履带21由主动轮18、23和从动轮22支撑，所述轮毂由连杆19连接，所述主动轮由驱动电机驱动。

3.根据权利要求1所述的一种折臂式消防机械人的实现方法，其特征在于，所述折臂分为第一臂6、第二臂4、第三臂2，第一臂6铰接在机体8上，第二臂4与第一臂6连接，第三臂2与第二臂4连接，3、5、7处均安有驱动电机，3处安有光传感器和限位开关，吸盘1安装在第三臂2前端。

4.根据权利要求1所述的一种折臂式消防机械人的实现方法，其特征在于，双折臂分为第一双折臂9、第二双折臂13、第二双折臂14、第三双折臂16，第一双折臂9铰接在机体8上，铰接处安有驱动电机，第二双折臂13和第二双折臂14与第一双折臂连接，第三双折臂12、16与第二双折臂13、14连接，第三双折臂前端安有吸盘17，10、11、15处均安有驱动电机，10处安有双折臂切换装置，15处安有光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪和限位开关。

5.根据权利要求1或3所述的一种折臂式消防机械人的实现方法，其特征在于，限位开关系统可通过限位开关使折臂A、C、E、G、I同步向前行进，然后折臂B、D、F、H、J再同步向前行进，如此往复，完成所述机械人在竖直墙面以及天花板上的自由行走。

6.根据权利要求1或4所述的一种折臂式消防机械人的实现方法，其特征在于，限位开关系统可通过限位开关是双折臂M、N抬起吸附于墙上，折臂A、C、E、G、I、L同步向前行进，折臂F抬起抬起吸附于墙上，然后折臂B、D、K、H、J同步向前行进，折臂A抬起吸附于墙上，如此交替行进，完成所述机械人从地面到竖直面的行进，同样也可完成从竖直面到天花板上的行进。

7.根据权利要求1至4所述的一种折臂式消防机械人的实现方法，其特征在于，所述光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪、限位开关系统、驱动电机均接入主控模块，所述主控模块中有无线电收发模块，所述光传感器、火焰传感器、温度传感器、生命探测仪收集的信息由所述主控模块通过所述无线电收发模块发送给远程计算机，再由远程计算机通过所述无线电收发模块反馈给所诉主控模块，完成指定的任务。