CN105749461A - 一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人，涉及消防救援机器人技术领域，包括车身装置，车轮装置，灭火装置和取水装置，灭火装置包括灭火平台，液压支架，回转马达，回转支撑内圈，回转支撑外圈，转动灭火台，泡沫水炮，雾状喷嘴，电热圈，直流水炮，驱动马达和驱烟风扇；本发明对恶劣的地形环境适应性强，能实现原地多角度水炮喷射功能，通过压力检测，在高阻力或爬坡时自动切换为低速状态，行入平缓路段阻力减小时切换为高速状态，保证车体行进的安全性和消防效率，具备多种灭火模式，适用范围广，设有取水装置，可以就地取水，还设有环绕水幕，驱烟装置和无线电控制装置，确保恶劣环境中消防工作的顺利进行。

Description

一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人

技术领域

本发明涉及消防救援机器人技术领域，具体涉及一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人。

背景技术

随着经济水平发展和生活水平的提高，人们的生活品质因科技产品得到了极大的改善，但在为人们的生活提供便利的同时，科技产品也存在很多安全隐患，无论是科技隐患导致的毒气泄漏、火灾、爆炸还是自然原因形成的森林火场等灾害，均严重威胁着人类的生命和财产安全；除了尽力预防灾害的发生，在灾害产生以后迅速、有效的进行消防救援，也是保障生命和财产安全的有效方式，现有的消防灭火装置在灭火时主要通过左右行走马达单边动作或反方向运动，调整消防机器人左右的回转角度，操作复杂，很难适应狭窄范围的特殊场所，动力供给方式单一，越障能力很弱，不能适应多种特殊地形需求，灭火模式较为单一，且在采用雾状方式灭火时，常因低温气候环境导致细雾喷嘴冻结而无法正常工作，不具备就地取水的功能，适用范围极其有限，且当灾害现场温度过高或烟雾浓重时，机器人本身易损伤，探测装置易受到干扰，影响消防工作正常进行。

通过专利检索，存在以下已知的技术方案：

专利1：

申请号：201410330309.7，申请日：2014-07-14，授权公告日：2016-02-03，本发明涉及消防技术领域，名称是高效消防机器人，具有车体，车体上有电源连接的电机，体下面有电机连动的轮子，车体上还具有喷洒消防液的喷洒装置，所述喷洒装置包括输液管，输液管后面是进口，输液管前端是喷头，其特征是：在所述的进口和喷头之间的输液管上还安装有搅拌室，还有搅拌件插入搅拌室内，搅拌件在搅拌室外面连接搅拌电机，搅拌电机连接电源，还有进气管道通向搅拌室，这样的消防机器人具有喷洒时泡沫更丰富、灭火效率更高的优点；进气管道通向搅拌室，具有泡沫更丰富，灭火效果更好的优点，另外它还具有增加喷射压力，射程更远的优点。

专利2：

申请号：201310691593.6，申请日：2013-12-17，授权公告日：2014-04-09，本发明提供了一种消防机器人的技术方案，该方案为一种消防机器人，包括有箱体、控制台控制手柄，还包括摄像头和水泵、水箱、喷头和由可编程控制器控制的行走驱动器和升降驱动器；箱体内的底部固定有导向杆；导向杆上设置有升降板；升降板上方固定有升降筒；升降板下方设置有升降驱动器；升降筒能从箱体顶部伸出；升降筒的顶部固定有支撑管；支撑管上设置有喷头和摄像头；箱体内部的一侧设置有水箱；水箱下方设置有水泵；水泵通过软管与喷头连接；箱体底部设置有行走驱动器。该方案能够解决了在DDNP起爆药生产中出现紧急情况时对DDNP起爆药的应急处理时的难题；实现了人药分离，提高了生产过程中的安全性。

专利3：

申请号：201510548758.3，申请日：2015-08-31，授权公告日：2015-11-18，本发明涉及一种机器人，特别涉及一种救火用消防机器人，包括车体，车体两侧设有行走链轮，车体上部设有喷水装置，车体前端设置翻转机构，翻转机构包括转盘及驱动转盘的驱动轴，沿转盘圆周设有若干转臂，每一转臂内设置伸缩杆，伸缩杆由伸缩前杆、伸缩后杆组成，伸缩后杆与转臂前端之间设置一弹簧，弹簧套装在伸缩前杆上，伸缩后杆后端连接一永磁体，永磁体与电磁铁相对面极性相同。本发明能够使车体自动复位，继续完成消防救火工作，提高灭火效率。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是提供了一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人，以克服现有消防灭火机器人在灭火时主要通过左右行走马达单边动作或反方向运动，调整消防机器人左右的回转角度，操作复杂，很难适应狭窄范围的特殊场所，动力供给方式单一，越障能力很弱，不能适应多种特殊地形需求，灭火模式较为单一，且在采用雾状方式灭火时，常因低温气候环境导致细雾喷嘴冻结而无法正常工作，不具备就地取水的功能，适用范围极其有限，且当灾害现场温度过高或烟雾浓重时，机器人本身易损伤，探测装置易受到干扰，影响消防工作正常进行的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人，包括车身装置(1)，车轮装置(2)，灭火装置(3)和取水装置(4)，所述车身装置(1)连接有车轮装置(2)，灭火装置(3)和取水装置(4)；所述车身装置(1)包括外壳(101)，车架(102)，主控制器(103)，信号发射器(104)，压力传感控制器(105)，油源阀及电磁阀块(106)，显示器(107)，信号采集器(108)，环绕水幕(109)，生命探测仪(501)，信号接收器(502)，和空气采样分析仪(503)，所述车架(102)连接有外壳(101)，所述支架(102)上设有主控制器(103)，信号发射器(104)，压力传感控制器(105)和油源阀及电磁阀块(106)，所述外壳(101)上设有显示器(107)，信号采集器(108)和空气采样分析仪(503)，所述外壳(101)前侧面连接有生命探测仪(501)和信号接收器(502)，所述外壳(101)连接有环绕水幕(109)；所述灭火装置(3)包括灭火平台(301)，液压支架(302)，回转马达(303)，回转支撑内圈(304)，回转支撑外圈(305)，转动灭火台(306)，泡沫水炮(307)，雾状喷嘴(308)，电热圈(309)，直流水炮(310)，驱动马达(311)和驱烟风扇(312)，所述车架(102)连接有回转支撑内圈(304)，所述回转支撑内圈(304)连接有回转支撑外圈(305)，所述回转支撑外圈(305)连接有灭火平台(301)，所述灭火平台(301)连接有回转马达(303)和转动灭火台(306)，所述灭火平台(301)底部设有液压支架(302)，所述转动灭火台(306)通过齿条连接有回转马达(303)，所述转动灭火台(306)连接有驱动马达(311)，所述驱动马达(311)连接有泡沫水炮(307)，电热圈(309)，直流水炮(310)和驱烟风扇(312)，所述电热圈(309)连接有雾状喷嘴(308)。

进一步的，所述车轮装置(2)包括车轮支架(201)，驱动轮(202)，托链轮(203)，支重轮(204)，引导轮(205)，链条(206)和履带(207)，所述压力传感控制器(105)连接有驱动轮(202)，所述车架(102)连接有车轮支架(201)，所述车轮支架(201)连接有驱动轮(202)，托链轮(203)，支重轮(204)和引导轮(205)，所述驱动轮(202)，托链轮(203)，支重轮(204)和引导轮(205)连接有链条(106)，所述链条(206)连接有履带(207)。

进一步的，所述取水装置(4)包括水车(401)，水车连杆(402)，供水管(403)，水泵转盘(404)，自吸泵(405)，取水卷管(406)和挡板(407)，所述水车(401)通过水车连杆(402)连接有外壳(101)，所述水车(401)通过供水管(403)连接有车身装置(1)的水箱，所述水车(401)上连接有水泵转盘(404)，所述水泵转盘(404)连接有自吸泵(405)，所述自吸泵(405)连接有取水卷管(406)和挡板(407)。

进一步的，所述环绕水幕(109)包括水幕连板(1091)，水幕转轴(1092)，水幕软管(1093)和水幕喷头(1094)，所述外壳(101)连接有水幕连板(1091)，所述水幕连板(1091)连接有水幕转轴(1092)，所述水幕转轴(1092)连接有水幕喷头(1094)，所述水幕喷头(1094)通过水幕软管(1093)连接有车身装置(1)的水箱

进一步的，所述履带(206)为可拆卸的橡胶履带或钢履带。

(三)有益效果

本发明提供了一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人，采用可拆卸更换的橡胶履带或钢履带轮，对恶劣的地形环境适应性强，设有压力传感控制器，通过压力检测，在遇到高阻力或爬坡时自动切换为低速状态，避免地面阻力过大扭矩不足导致的翻车、无法越障等情况，保证车体行进的安全性，当其行入平缓路段阻力减小，切换为高速状态，实现高速行走，还设有回转马达和转动灭火炮台，可以原地360度回转，实现了原地多角度水炮喷射的功能，具备多种灭火模式，适用范围广，设有取水装置，可以进行就地取水，提高灭火效率，还设有环绕水幕，驱烟装置和无线电控制装置，确保恶劣环境中消防工作的顺利进行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明车身装置的结构示意图；

图3为本发明环绕水幕的结构示意图；

图4为本发明车身装置的剖视结构示意图；

图5为本发明车轮装置的剖视结构示意图；

图6为本发明灭火装置的结构示意图；

图7为本发明取水装置的结构示意图。

图中：

1、车身装置；101、外壳；102、车架；103、主控制器；104、信号发射器；105、压力传感控制器；106、油源阀及电磁阀块；107、显示器；108、信号采集器；109、环绕水幕；1091、水幕连板；1092、水幕转轴；1093、水幕软管；1094、水幕喷头；

2、车轮装置；201、车轮支架；202、驱动轮；203、托链轮；204、支重轮；205、引导轮；206、链条；207、履带；

3、灭火装置；301、灭火平台；302、液压支架；303、回转马达；304、回转支撑内圈；305、回转支撑外圈；306、转动灭火台；307、泡沫水炮；308、雾状喷嘴；309、电热圈；310、直流水炮；311、驱动马达；312、驱烟风扇；

4、取水装置；401、水车；402、水车连杆；403、供水管；404、水泵转盘；405、自吸泵；406、取水卷管；407、挡板；

501、生命探测仪；502、信号接收器；503、空气采样分析仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～图7所示，其结构关系为：包括车身装置1，车轮装置2，灭火装置3和取水装置4，所述车身装置1连接有车轮装置2，灭火装置3和取水装置4；所述车身装置1包括外壳101，车架102，主控制器103，信号发射器104，压力传感控制器105，油源阀及电磁阀块106，显示器107，信号采集器108，环绕水幕109，生命探测仪501，信号接收器502，和空气采样分析仪503，所述车架102连接有外壳101，所述支架102上设有主控制器103，信号发射器104，压力传感控制器105和油源阀及电磁阀块106，所述外壳101上设有显示器107，信号采集器108和空气采样分析仪503，所述外壳101前侧面连接有生命探测仪501和信号接收器502，所述外壳101连接有环绕水幕109；所述灭火装置3包括灭火平台301，液压支架302，回转马达303，回转支撑内圈304，回转支撑外圈305，转动灭火台306，泡沫水炮307，雾状喷嘴308，电热圈309，直流水炮310，驱动马达311和驱烟风扇312，所述车架102连接有回转支撑内圈304，所述回转支撑内圈304连接有回转支撑外圈305，所述回转支撑外圈305连接有灭火平台301，所述灭火平台301连接有回转马达303和转动灭火台306，所述灭火平台301底部设有液压支架302，所述转动灭火台306通过齿条连接有回转马达303，所述转动灭火台306连接有驱动马达311，所述驱动马达311连接有泡沫水炮307，电热圈309，直流水炮310和驱烟风扇312，所述电热圈309连接有雾状喷嘴308。

优选的，所述车轮装置2包括车轮支架201，驱动轮202，托链轮203，支重轮204，引导轮205，链条206和履带207，所述压力传感控制器105连接有驱动轮202，所述车架102连接有车轮支架201，所述车轮支架201连接有驱动轮202，托链轮203，支重轮204和引导轮205，所述驱动轮202，托链轮203，支重轮204和引导轮205连接有链条106，所述链条206连接有履带207。

优选的，所述取水装置4包括水车401，水车连杆402，供水管403，水泵转盘404，自吸泵405，取水卷管406和挡板407，所述水车401通过水车连杆402连接有外壳101，所述水车401通过供水管403连接有车身装置1的水箱，所述水车401上连接有水泵转盘404，所述水泵转盘404连接有自吸泵405，所述自吸泵405连接有取水卷管406和挡板407。

优选的，所述环绕水幕109包括水幕连板1091，水幕转轴1092，水幕软管1093和水幕喷头1094，所述外壳101连接有水幕连板1091，所述水幕连板1091连接有水幕转轴1092，所述水幕转轴1092连接有水幕喷头1094，所述水幕喷头1094通过水幕软管1093连接有车身装置1的水箱

优选的，所述履带206为可拆卸的橡胶履带或钢履带。

具体使用时，驱动轮202提供动力，带动连接于驱动轮202、托链轮203、支重轮204和引导轮205上的链条206运动，进而带动履带207运动，机器人行进前往火场，在行进过程中，压力传感控制器105检测压力，当地面阻力过大时，压力传感控制器105控制油源阀及电磁阀块106改变驱动轮202马达的给油压力，控制驱动轮202进入低速状态，提高扭矩，增加机器人的越障和爬坡能力，保证车体行进的安全性，当行入平缓路段阻力减小时，切换为高速状态，实现高速行走，以确保尽快到达灭火地点。

到达火场后，生命探测仪501进行生命探测，当发现有幸存者以后，通过信号发射器104向人工台发出信号请求救援，信号采集器108采集火场灾情信号，反馈至主控制器103，主控制器103控制液压支架302调整灭火平台301高度，回转马达303通过齿条带动转动灭火台306转动调整角度，主控制器103根据信号采集器108采集的灾情信息，控制使用泡沫水炮307、雾状喷嘴308和直流水炮310中的一种或多种进行灭火；当环境为低温恶劣环境时，电热圈309工作，避免低温气候环境下细雾喷嘴冻结，确保灭火机器人正常工作；当空气采样分析仪503检测到空气中烟雾较大时，驱烟风扇312开启，对机器人附近烟雾进行驱散；当灾害现场环境较为复杂时，也可通过信号发射器104和信号接收器502进行信号交换，通过人工台人工进行灭火搜救工作。

在搜救过程中，当机器人周围环境过高，威胁机器人安全作业时，环绕水幕109工作，水由水箱经水幕软管1093到达水幕喷头1094喷出，水幕转轴1092带动水幕喷头1094往复转动，降低整车温度并隔绝恶劣火场环境。

在具备就地取水灭火的条件时，机器人行驶到就地取水的地点，水泵转盘404转动，带动自吸泵405上成卷安装的取水卷管406打开进入水源，自吸泵405将水抽至水车401中，通过供水管403将水通过车身装置1的水箱供给灭火装置3进行灭火工作。

综上，本发明实施例具有如下有益效果：采用可拆卸更换的橡胶履带或钢履带轮，对恶劣的地形环境适应性强，设有压力传感控制器，通过压力检测，在遇到高阻力或爬坡时自动切换为低速状态，避免地面阻力过大扭矩不足导致的翻车、无法越障等情况，保证车体行进的安全性，当其行入平缓路段阻力减小，切换为高速状态，实现高速行走，还设有回转马达和转动灭火炮台，可以原地360度回转，实现了原地多角度水炮喷射的功能，具备多种灭火模式，适用范围广，设有取水装置，可以进行就地取水，提高灭火效率，还设有环绕水幕，驱烟装置和无线电控制装置，确保恶劣环境中消防工作的顺利进行。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种适用于复杂地形和高危环境的履带式消防救援机器人，包括车身装置(1)，其特征在于：还包括车轮装置(2)，灭火装置(3)和取水装置(4)，所述车身装置(1)连接有车轮装置(2)，灭火装置(3)和取水装置(4)；所述车身装置(1)包括外壳(101)，车架(102)，主控制器(103)，信号发射器(104)，压力传感控制器(105)，油源阀及电磁阀块(106)，显示器(107)，信号采集器(108)，环绕水幕(109)，生命探测仪(501)，信号接收器(502)，和空气采样分析仪(503)，所述车架(102)连接有外壳(101)，所述支架(102)上设有主控制器(103)，信号发射器(104)，压力传感控制器(105)和油源阀及电磁阀块(106)，所述外壳(101)上设有显示器(107)，信号采集器(108)和空气采样分析仪(503)，所述外壳(101)前侧面连接有生命探测仪(501)和信号接收器(502)，所述外壳(101)连接有环绕水幕(109)；所述灭火装置(3)包括灭火平台(301)，液压支架(302)，回转马达(303)，回转支撑内圈(304)，回转支撑外圈(305)，转动灭火台(306)，泡沫水炮(307)，雾状喷嘴(308)，电热圈(309)，直流水炮(310)，驱动马达(311)和驱烟风扇(312)，所述车架(102)连接有回转支撑内圈(304)，所述回转支撑内圈(304)连接有回转支撑外圈(305)，所述回转支撑外圈(305)连接有灭火平台(301)，所述灭火平台(301)连接有回转马达(303)和转动灭火台(306)，所述灭火平台(301)底部设有液压支架(302)，所述转动灭火台(306)通过齿条连接有回转马达(303)，所述转动灭火台(306)连接有驱动马达(311)，所述驱动马达(311)连接有泡沫水炮(307)，电热圈(309)，直流水炮(310)和驱烟风扇(312)，所述电热圈(309)连接有雾状喷嘴(308)。

2.根据权利要求2所述的一种适用于恶劣火场环境的环装水幕救援机器人，其特征在于：所述车轮装置(2)包括车轮支架(201)，驱动轮(202)，托链轮(203)，支重轮(204)，引导轮(205)，链条(206)和履带(207)，所述压力传感控制器(105)连接有驱动轮(202)，所述车架(102)连接有车轮支架(201)，所述车轮支架(201)连接有驱动轮(202)，托链轮(203)，支重轮(204)和引导轮(205)，所述驱动轮(202)，托链轮(203)，支重轮(204)和引导轮(205)连接有链条(106)，所述链条(206)连接有履带(207)。

3.根据权利要求3所述的一种适用于恶劣火场环境的环装水幕救援机器人，其特征在于：所述取水装置(4)包括水车(401)，水车连杆(402)，供水管(403)，水泵转盘(404)，自吸泵(405)，取水卷管(406)和挡板(407)，所述水车(401)通过水车连杆(402)连接有外壳(101)，所述水车(401)通过供水管(403)连接有车身装置(1)的水箱，所述水车(401)上连接有水泵转盘(404)，所述水泵转盘(404)连接有自吸泵(405)，所述自吸泵(405)连接有取水卷管(406)和挡板(407)。

4.根据权利要求3所述的一种适用于恶劣火场环境的环装水幕救援机器人，其特征在于：所述环绕水幕(109)包括水幕连板(1091)，水幕转轴(1092)，水幕软管(1093)和水幕喷头(1094)，所述外壳(101)连接有水幕连板(1091)，所述水幕连板(1091)连接有水幕转轴(1092)，所述水幕转轴(1092)连接有水幕喷头(1094)，所述水幕喷头(1094)通过水幕软管(1093)连接有车身装置(1)的水箱。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种适用于恶劣火场环境的环装水幕救援机器人，其特征在于：所述履带(206)为可拆卸的橡胶履带或钢履带。