CN105459079A - 一种太阳能化学事故处理用机器人及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能化学事故处理用机器人，包括主支撑板、前支撑板、控制箱、车轮、车轮支架、信号发射接收器、气体化学物检测器、支撑气缸、电池板用气缸、电池板旋转电机、电机安装板、角度调节电机、太阳能安装板、太阳能电池板、取样吸管、伸缩气缸、取样检测装置、折叠喷洒管、纵向喷洒管、摄像头旋转电机、摄像头固定架、角度控制电机、摄像头、横向气缸、喷头调节电机、喷头、放置架、储液箱、主伸缩气缸、喷枪枪头和光强度感应器，该机器人可根据相应的检测结果及拍摄结果对事故区进行相应的处理，处理效果好，处理效率高，并且采用可变角度太阳能电池板进行供电，其太阳能电池板可随光线角度发生变化，太阳能吸收效率高，使用时间长。

Description

一种太阳能化学事故处理用机器人及工作方法

技术领域

本发明涉及化学事故处理用机器人领域，特别是涉及一种太阳能化学事故处理用机器人及工作方法。

背景技术

近年来，化工厂泄露事故频发，造成了重大的人员伤亡和财产损失。化工生产中的三种主要事故：火灾、毒气泄露和腐蚀都可能会产生人无法靠近的环境，并且可能对环境造成永久的损坏，这时需要工作人员穿着防化服或者其他防化措施靠近现场进行洗消作业以消除环境的危害。所谓洗消，是指消除染毒体和污染区毒性危害的主要措施，因此危险化学品灾害事故处置中洗消是个非常重要的必不可少的环节。消洗包括物理方法和化学方法，无论是物理方法还是化学方法，都需要工作人员手持相应设备进入危险环境实施洗消作业，这样无疑增加了对人员产生二次伤害的可能性。而且很多化工泄露事故容易发生二次爆炸，如最近的天津化工爆炸事件，就是因为二次爆炸人员躲避不及时而造成救灾人员大量伤完，而且很多化学污染的洗消往往周期非常长，因此容易对人员造成长久危害，即使相应工作人员穿着防化服或者其他防化措施也容易造成危害，此外在化学事故处理现场往往还会遇到各种特殊情况需要处理，因此对机器人的功能要求往往比较高，并且处理时间往往较长，若电能不够需要经常更换电池非常麻烦，而传统电池板由于角度不可变，因此蓄电收集效率往往非常有限。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种太阳能化学事故处理用机器人及工作方法，该机器人主要包括支撑板、运动轮、化学物质检测设备、碰洒设备、多角度摄像头、可变角度太阳能电池板等设备，其可根据相应的检测结果及拍摄结果对事故区进行相应的处理，处理效果好，处理效率高，并且采用可变角度太阳能电池板进行供电，其太阳能电池板可随光线角度发生变化，太阳能吸收效率高，使用时间长，为达此目的，本发明提供一种太阳能化学事故处理用机器人，包括主支撑板、前支撑板、控制箱、车轮、车轮支架、信号发射接收器、气体化学物检测器、支撑气缸、电池板用气缸、电池板旋转电机、电机安装板、角度调节电机、太阳能安装板、太阳能电池板、取样吸管、伸缩气缸、取样检测装置、折叠喷洒管、纵向喷洒管、摄像头旋转电机、摄像头固定架、角度控制电机、摄像头、横向气缸、喷头调节电机、喷头、放置架、储液箱、主伸缩气缸、喷枪枪头和光强度感应器，所述主支撑板底部有4个支撑气缸，所述车轮有两对，所述车轮分别安装在对应车轮支架的转轴上，所述主支撑板下方4个角各有一个气体化学物检测器，所述主支撑板中部下方有取样检测装置，所述伸缩气缸在取样检测装置下方，所述取样吸管在伸缩气缸的伸缩杆上；

所述主支撑板两侧各有一个纵向喷洒管，所述纵向喷洒管两端通过折叠喷洒管与主支撑板侧端相连；

所述主支撑板前端有前支撑板，所述前支撑板上有摄像头旋转电机，所述摄像头旋转电机的转轴上有摄像头固定架，所述摄像头通过转轴固定在摄像头固定架内，所述角度控制电机在摄像头固定架外侧，所述角度控制电机的转轴与摄像头的转轴相连；

所述主支撑板上有控制箱，所述控制箱后端有一对信号发射接收器，所述控制箱内有槽，所述电池板用气缸在控制箱的槽内，所述电池板用气缸的伸缩杆上有电池板旋转电机，所述电池板旋转电机的转轴上有电机安装板，所述电机安装板上固定安装有角度调节电机，所述太阳能安装板下方的支架分别与角度调节电机的转轴相连，所述太阳能安装板上铺设有太阳能电池板，所述太阳能安装板上方四个角各有一个光强度感应器；

所述主支撑板上有放置架和主伸缩气缸，所述储液箱有2个或3个，所述储液箱放置在放置架顶端，所述储液箱通过管道与纵向喷洒管和折叠喷洒管相连，所述主伸缩气缸在放置架前方，所述主伸缩气缸的伸缩杆的端部有横向气缸，所述喷头通过连接杆与横向气缸的伸缩杆端部相连，所述横向气缸的伸缩杆的端部两侧各有一个喷头调节电机，所述储液箱前方有喷枪枪头，所述喷枪枪头通过一对管道与储液箱相连，两个管道的交接处通过伸缩管道与主伸缩气缸的伸缩杆的端部相连。

本发明的进一步改进，所述主支撑板的四个端面各有一对位置感应器，所述位置感应器为超声波感应器，支架四面各有一对位置感应器，可感应周围物件距离防止在运行过程中碰撞到他物。

本发明的进一步改进，所述摄像头为双眼摄像头，为了保证视野范围可采用双眼摄像头。

本发明的进一步改进，所述取样检测装置底部有4个伸缩气缸，为了保证取样精准可通过4个伸缩气缸进行取样。

本发明的进一步改进，所述车轮外有一圈防腐蚀层，由于本发明主要用于化学现场因此可在车轮外设置防腐蚀层。

本发明的进一步改进，所述支撑气缸底端伸缩杆上有防滑减震垫，支撑气缸主要用于固定机器人，为了防止活动及减少震动可设置防滑减震垫。

一种太阳能化学事故处理用机器人，其特征在于：所述支撑气缸（9）底端伸缩杆上有防滑减震垫。

一种太阳能化学事故处理用机器人工作方法，具体流程如下：

1、开启机器人后，进入工作区域；

2、通过气体化学物检测器检测空气与地面有毒物质浓度，判断相应地形是否需要进行洗消；

3、若需要洗消，判断消洗的液体，通过控制阀打开对应管道，再通过支撑杆进行固定，再打开折叠喷洒管，折叠喷洒管和纵向喷洒管喷洒洗消液并延时至3-5S之后逐步移动继续进行相应的洗消操作，然后再次通过气体化学物检测器检测空气与地面有毒物质浓度，判断相应地形是否需要进行洗消；

4、如果不需要进行清洗或者清洗达标进行移动，移动过程通过摄像头旋转电机控制摄像头不断旋转收集图样信息，再通过采集GPS定位信息，再通过控制器图像处理，判断前方是否需要远距离消洗，若危险度较高或者较远，则打开喷枪枪头进行远距离消洗，若面积较大可通过横向气缸和喷头调节电机调节喷头位置，进行大面积喷洒；

5、消洗完成后通过伸缩气缸控制取样吸管吸取地面是的残夜经过取样检测装置进行取样检测判断是否消洗合格是否还需要消洗，若不合格重复步骤2-5；

6、若合格区域消洗完成，机器人进行路径规划，机器人进行移动，机器人移动过程中避开障碍，至相应的位置，然后停止行动；

7、整个移动过程中光强度感应器进行光强度判断，判断完成后太阳能电池板通过电池板用气缸和电池板旋转电机同步至最佳角度。

本发明一种太阳能化学事故处理用机器人及工作方法的发明点如下：

1、机器人采用4个轮子进行运动，地形适应性强，轮子外部可包裹有一层耐腐蚀层，可以防止轮子被化学物质腐蚀。

2、支架的底部的4个角各有一个气体化学物检测器，通过化学气体检测器对事故现场具体情况进行初步判定。

3、支架的底部设计有4个支撑气缸，到需要灭火时候，可通过气缸对位置进行固定，再进行喷洒，这样可以防止喷水后的反冲力过大。

4、支架的底部有4个液体汲取及检测装置，平时收起，需要时候可以伸出汲取液体进行精准分析判断。

5、支架四面各有一对位置感应器，可感应周围物件距离防止在运行过程中碰撞到他物。

6、支架两侧设置有一对折叠喷杆，外接喷杆和折叠喷杆，可以较大范围的喷洒洗消液，并且可根据需要调节相应的范围。

7、控制器一端设置有一对信号发射接收器用来接收和发送信号。

8、控制器上太阳能电池板的4个角各有一个光强度感应器可判断太阳能电池板最佳角度，太阳能电池板则通过电机控制角度及方向以求达到最佳光强度收集效果。

9、支架前方有一个可以旋转方向可以调节的双眼摄像头，用来拍摄前方景象，这样可以获得较大范围的拍摄效果，也可便于远程控制。

10、摄像头上的放置架上有两个箱体用来放置水和对应中和液，遇到未知情况也可放置酸液和碱液。

11、放置架前方有个高度可调的大型条形喷头，可用来大规模喷洒液体，喷头角度可通过电机调整。

12、两个箱体前方有各高压喷头用于远距离喷射液体，用于扑灭明火。

附图说明

图1为本发明一种结构示意图；

图2为本发明另一种结构示意图；

图3为本发明另一种结构示意图；

图4为本发明工作流程示意图；

图示说明:

1、主支撑板；2、前支撑板；3、位置感应器；

4、控制箱；5、车轮；6、车轮支架；

7、信号发射接收器；8、气体化学物检测器；9、支撑气缸；

10、电池板用气缸；11、电池板旋转电机；12、电机安装板；

13、角度调节电机；14、太阳能安装板；15、太阳能电池板；

16、取样吸管；17、伸缩气缸；18、取样检测装置；

19、折叠喷洒管；20、纵向喷洒管；21、摄像头旋转电机；

22、摄像头固定架；23、角度控制电机；24、双眼摄像头；

25、横向气缸；26、喷头调节电机；27、喷头；

28、放置架；29、储液箱；30、主伸缩气缸；

31、喷枪枪头；32、光强度感应器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对发明做详细的说明：

本发明提供一种太阳能化学事故处理用机器人及工作方法，该机器人主要包括支撑板、运动轮、化学物质检测设备、碰洒设备、多角度摄像头、可变角度太阳能电池板等设备，其可根据相应的检测结果及拍摄结果对事故区进行相应的处理，处理效果好，处理效率高，并且采用可变角度太阳能电池板进行供电，其太阳能电池板可随光线角度发生变化，太阳能吸收效率高，使用时间长。

作为本发明一种实施例，本发明提供一种太阳能化学事故处理用机器人，包括主支撑板1、前支撑板2、控制箱4、车轮5、车轮支架6、信号发射接收器7、气体化学物检测器8、支撑气缸9、电池板用气缸10、电池板旋转电机11、电机安装板12、角度调节电机13、太阳能安装板14、太阳能电池板15、取样吸管16、伸缩气缸17、取样检测装置18、折叠喷洒管19、纵向喷洒管20、摄像头旋转电机21、摄像头固定架22、角度控制电机23、摄像头、横向气缸25、喷头调节电机26、喷头27、放置架28、储液箱29、主伸缩气缸30、喷枪枪头31和光强度感应器32，所述主支撑板1底部有4个支撑气缸9，所述车轮5有两对，所述车轮5分别安装在对应车轮支架6的转轴上，所述主支撑板1下方4个角各有一个气体化学物检测器8，所述主支撑板1中部下方有取样检测装置18，所述伸缩气缸17在取样检测装置18下方，所述取样吸管16在伸缩气缸17的伸缩杆上；

本发明所述主支撑板1两侧各有一个纵向喷洒管20，所述纵向喷洒管20两端通过折叠喷洒管19与主支撑板1侧端相连；

本发明所述主支撑板1前端有前支撑板2，所述前支撑板2上有摄像头旋转电机21，所述摄像头旋转电机21的转轴上有摄像头固定架22，所述摄像头通过转轴固定在摄像头固定架22内，所述角度控制电机23在摄像头固定架22外侧，所述角度控制电机23的转轴与摄像头的转轴相连；

本发明所述主支撑板1上有控制箱4，所述控制箱4后端有一对信号发射接收器7，所述控制箱4内有槽，所述电池板用气缸10在控制箱4的槽内，所述电池板用气缸10的伸缩杆上有电池板旋转电机11，所述电池板旋转电机11的转轴上有电机安装板12，所述电机安装板12上固定安装有角度调节电机13，所述太阳能安装板14下方的支架分别与角度调节电机13的转轴相连，所述太阳能安装板14上铺设有太阳能电池板15，所述太阳能安装板14上方四个角各有一个光强度感应器32；

本发明所述主支撑板1上有放置架28和主伸缩气缸30，所述储液箱29有2个或3个，所述储液箱29放置在放置架28顶端，所述储液箱29通过管道与纵向喷洒管20和折叠喷洒管19相连，所述主伸缩气缸30在放置架28前方，所述主伸缩气缸30的伸缩杆的端部有横向气缸25，所述喷头27通过连接杆与横向气缸25的伸缩杆端部相连，所述横向气缸25的伸缩杆的端部两侧各有一个喷头调节电机26，所述储液箱29前方有喷枪枪头31，所述喷枪枪头31通过一对管道与储液箱29相连，两个管道的交接处通过伸缩管道与主伸缩气缸30的伸缩杆的端部相连。

作为本发明一种最佳具体实施例，本发明提供如图1-3所示的一种太阳能化学事故处理用机器人，包括主支撑板1、前支撑板2、控制箱4、车轮5、车轮支架6、信号发射接收器7、气体化学物检测器8、支撑气缸9、电池板用气缸10、电池板旋转电机11、电机安装板12、角度调节电机13、太阳能安装板14、太阳能电池板15、取样吸管16、伸缩气缸17、取样检测装置18、折叠喷洒管19、纵向喷洒管20、摄像头旋转电机21、摄像头固定架22、角度控制电机23、摄像头、横向气缸25、喷头调节电机26、喷头27、放置架28、储液箱29、主伸缩气缸30、喷枪枪头31和光强度感应器32，所述主支撑板1底部有4个支撑气缸9，所述支撑气缸9底端伸缩杆上有防滑减震垫，支撑气缸主要用于固定机器人，为了防止活动及减少震动可设置防滑减震垫，所述车轮5有两对，所述车轮5分别安装在对应车轮支架6的转轴上，所述车轮5外有一圈防腐蚀层，由于本发明主要用于化学现场因此可在车轮外设置防腐蚀层，所述主支撑板1下方4个角各有一个气体化学物检测器8，所述主支撑板1中部下方有取样检测装置18，所述取样检测装置底部有4个伸缩气缸，为了保证取样精准可通过4个伸缩气缸进行取样，所述取样吸管16在伸缩气缸17的伸缩杆上；

本发明所述主支撑板1两侧各有一个纵向喷洒管20，所述纵向喷洒管20两端通过折叠喷洒管19与主支撑板1侧端相连，所述主支撑板1的四个端面各有一对位置感应器3，所述位置感应器3为超声波感应器，支架四面各有一对位置感应器，可感应周围物件距离防止在运行过程中碰撞到他物；

本发明所述主支撑板1前端有前支撑板2，所述前支撑板2上有摄像头旋转电机21，所述摄像头旋转电机21的转轴上有摄像头固定架22，所述摄像头通过转轴固定在摄像头固定架22内，所述摄像头为双眼摄像头24，为了保证视野范围可采用双眼摄像头，所述角度控制电机23在摄像头固定架22外侧，所述角度控制电机23的转轴与摄像头的转轴相连；

本发明所述主支撑板1上有控制箱4，所述控制箱4后端有一对信号发射接收器7，所述控制箱4内有槽，所述电池板用气缸10在控制箱4的槽内，所述电池板用气缸10的伸缩杆上有电池板旋转电机11，所述电池板旋转电机11的转轴上有电机安装板12，所述电机安装板12上固定安装有角度调节电机13，所述太阳能安装板14下方的支架分别与角度调节电机13的转轴相连，所述太阳能安装板14上铺设有太阳能电池板15，所述太阳能安装板14上方四个角各有一个光强度感应器32；

本发明所述主支撑板1上有放置架28和主伸缩气缸30，所述储液箱29有2个或3个，所述储液箱29放置在放置架28顶端，所述储液箱29通过管道与纵向喷洒管20和折叠喷洒管19相连，所述主伸缩气缸30在放置架28前方，所述主伸缩气缸30的伸缩杆的端部有横向气缸25，所述喷头27通过连接杆与横向气缸25的伸缩杆端部相连，所述横向气缸25的伸缩杆的端部两侧各有一个喷头调节电机26，所述储液箱29前方有喷枪枪头31，所述喷枪枪头31通过一对管道与储液箱29相连，两个管道的交接处通过伸缩管道与主伸缩气缸30的伸缩杆的端部相连。

本发明一种太阳能化学事故处理用机器人工作方法，具体流程如如图4所示如下：

1、开启机器人后，进入工作区域；

2、通过气体化学物检测器检测空气与地面有毒物质浓度，判断相应地形是否需要进行洗消；

3、若需要洗消，判断消洗的液体，通过控制阀打开对应管道，再通过支撑杆进行固定，再打开折叠喷洒管，折叠喷洒管和纵向喷洒管喷洒洗消液并延时至3-5S之后逐步移动继续进行相应的洗消操作，然后再次通过气体化学物检测器检测空气与地面有毒物质浓度，判断相应地形是否需要进行洗消；

4、如果不需要进行清洗或者清洗达标进行移动，移动过程通过摄像头旋转电机控制摄像头不断旋转收集图样信息，再通过采集GPS定位信息，再通过控制器图像处理，判断前方是否需要远距离消洗，若危险度较高或者较远，则打开喷枪枪头进行远距离消洗，若面积较大可通过横向气缸和喷头调节电机调节喷头位置，进行大面积喷洒；

5、消洗完成后通过伸缩气缸控制取样吸管吸取地面是的残夜经过取样检测装置进行取样检测判断是否消洗合格是否还需要消洗，若不合格重复步骤2-5；

6、若合格区域消洗完成，机器人进行路径规划，机器人进行移动，机器人移动过程中避开障碍，至相应的位置，然后停止行动；

7、整个移动过程中光强度感应器进行光强度判断，判断完成后太阳能电池板通过电池板用气缸和电池板旋转电机同步至最佳角度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种太阳能化学事故处理用机器人，包括主支撑板（1）、前支撑板（2）、控制箱（4）、车轮（5）、车轮支架（6）、信号发射接收器（7）、气体化学物检测器（8）、支撑气缸（9）、电池板用气缸（10）、电池板旋转电机（11）、电机安装板（12）、角度调节电机（13）、太阳能安装板（14）、太阳能电池板（15）、取样吸管（16）、伸缩气缸（17）、取样检测装置（18）、折叠喷洒管（19）、纵向喷洒管（20）、摄像头旋转电机（21）、摄像头固定架（22）、角度控制电机（23）、摄像头、横向气缸（25）、喷头调节电机（26）、喷头（27）、放置架（28）、储液箱（29）、主伸缩气缸（30）、喷枪枪头（31）和光强度感应器（32），其特征在于：所述主支撑板（1）底部有4个支撑气缸（9），所述车轮（5）有两对，所述车轮（5）分别安装在对应车轮支架（6）的转轴上，所述主支撑板（1）下方4个角各有一个气体化学物检测器（8），所述主支撑板（1）中部下方有取样检测装置（18），所述伸缩气缸（17）在取样检测装置（18）下方，所述取样吸管（16）在伸缩气缸（17）的伸缩杆上；

所述主支撑板（1）两侧各有一个纵向喷洒管（20），所述纵向喷洒管（20）两端通过折叠喷洒管（19）与主支撑板（1）侧端相连；

所述主支撑板（1）前端有前支撑板（2），所述前支撑板（2）上有摄像头旋转电机（21），所述摄像头旋转电机（21）的转轴上有摄像头固定架（22），所述摄像头通过转轴固定在摄像头固定架（22）内，所述角度控制电机（23）在摄像头固定架（22）外侧，所述角度控制电机（23）的转轴与摄像头的转轴相连；

所述主支撑板（1）上有控制箱（4），所述控制箱（4）后端有一对信号发射接收器（7），所述控制箱（4）内有槽，所述电池板用气缸（10）在控制箱（4）的槽内，所述电池板用气缸（10）的伸缩杆上有电池板旋转电机（11），所述电池板旋转电机（11）的转轴上有电机安装板（12），所述电机安装板（12）上固定安装有角度调节电机（13），所述太阳能安装板（14）下方的支架分别与角度调节电机（13）的转轴相连，所述太阳能安装板（14）上铺设有太阳能电池板（15），所述太阳能安装板（14）上方四个角各有一个光强度感应器（32）；

所述主支撑板（1）上有放置架（28）和主伸缩气缸（30），所述储液箱（29）有2个或3个，所述储液箱（29）放置在放置架（28）顶端，所述储液箱（29）通过管道与纵向喷洒管（20）和折叠喷洒管（19）相连，所述主伸缩气缸（30）在放置架（28）前方，所述主伸缩气缸（30）的伸缩杆的端部有横向气缸（25），所述喷头（27）通过连接杆与横向气缸（25）的伸缩杆端部相连，所述横向气缸（25）的伸缩杆的端部两侧各有一个喷头调节电机（26），所述储液箱（29）前方有喷枪枪头（31），所述喷枪枪头（31）通过一对管道与储液箱（29）相连，两个管道的交接处通过伸缩管道与主伸缩气缸（30）的伸缩杆的端部相连。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能化学事故处理用机器人，其特征在于：所述主支撑板（1）的四个端面各有一对位置感应器（3）。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能化学事故处理用机器人，其特征在于：所述位置感应器（3）为超声波感应器。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能化学事故处理用机器人，其特征在于：所述摄像头为双眼摄像头（24）。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能化学事故处理用机器人，其特征在于：所述取样检测装置（18）底部有4个伸缩气缸（17）。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能化学事故处理用机器人，其特征在于：所述车轮（5）外有一圈防腐蚀层。

7.根据权利要求1所述的一种太阳能化学事故处理用机器人，其特征在于：所述支撑气缸（9）底端伸缩杆上有防滑减震垫。

8.一种太阳能化学事故处理用机器人工作方法，具体流程如下，其特征在于：

1、开启机器人后，进入工作区域；

2、通过气体化学物检测器检测空气与地面有毒物质浓度，判断相应地形是否需要进行洗消；

3、若需要洗消，判断消洗的液体，通过控制阀打开对应管道，再通过支撑杆进行固定，再打开折叠喷洒管，折叠喷洒管和纵向喷洒管喷洒洗消液并延时至3-5S之后逐步移动继续进行相应的洗消操作，然后再次通过气体化学物检测器检测空气与地面有毒物质浓度，判断相应地形是否需要进行洗消；

4、如果不需要进行清洗或者清洗达标进行移动，移动过程通过摄像头旋转电机控制摄像头不断旋转收集图样信息，再通过采集GPS定位信息，再通过控制器图像处理，判断前方是否需要远距离消洗，若危险度较高或者较远，则打开喷枪枪头进行远距离消洗，若面积较大可通过横向气缸和喷头调节电机调节喷头位置，进行大面积喷洒；

5、消洗完成后通过伸缩气缸控制取样吸管吸取地面是的残夜经过取样检测装置进行取样检测判断是否消洗合格是否还需要消洗，若不合格重复步骤2-5；

6、若合格区域消洗完成，机器人进行路径规划，机器人进行移动，机器人移动过程中避开障碍，至相应的位置，然后停止行动；

7、整个移动过程中光强度感应器进行光强度判断，判断完成后太阳能电池板通过电池板用气缸和电池板旋转电机同步至最佳角度。