CN106693248A - 一种智能遥控消防机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的一种智能遥控消防机器人，包括车体，车体两侧设置有履带式行走机构，车体前部上端设置有水炮回转台，水炮回转台下部设置有回转接头，回转接头驱动连接有直流回转电机，回转接头连接有弯管，弯管上端通过关节球头连接有水炮炮头，水炮炮头与转台相对摆动连接有推杆电机实现伸缩，弯管下端连接有水炮连接管，水炮连接管前后贯穿在车体内底部并与车体固定连接，水炮连接管后端连接有固定在车体后端的消防水带接口，车体顶部中间设置有带云台的摄像头。本发明的有益效果是：消防机器人具有良好的环境适应性，能在浓烟雾恶劣环境下迅速发现火源，快速接近目标进行灭火。

Description

一种智能遥控消防机器人

技术领域

本发明涉及一种智能遥控消防机器人。

背景技术

随着社会的进步，机器人技术的不断发展使得机器人的应用领域不断扩展，从以往多应用于工业领域而渐渐融入人们的生活。近年来多发的自然灾害如地震、火灾、洪水,人为的恐怖祸害如恐怖活动、武力冲突,以及由炭疽热、禽流感等生化病毒和有毒物质、辐射性物质等带来的恐怖，威胁着人们的安全，引起了人们广泛的关注。虽然人们对各种灾难的警觉和反应能力有所提高,但在处理破坏性灾难事件时还是准备不够充分,很多人依然死于不专业、不及时的救援灭火活动。

以城市环境为例,人口城市化和城市人口密集现象加剧,高层建筑、地下工程、大型商贸场所、文化娱乐场所迅猛发展,城市建筑物不断增加,使得城市建筑环境中的灭火救援作业十分复杂。在一些危险性大的灾难中,如随时会引发爆炸的火灾现场-震惊世界的天津火灾大爆炸，有易燃、易爆或剧毒气体存在的现场,地震后存在易二次倒塌建筑物的现场,施救人员无法深入进行侦察或施救,人们急于探知灾难现场的内部险情,但又不敢或无法接近或进入灾难现场。此时,机器人的参与可以有效地提高救援的效率和减少施救人员的伤亡,它们能够帮助工作人员执行灭火救援工作,而且能够代替工作人员执行搜救任务,在灾难救援中起着越来越重要的作用。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种环境适应性强，操控性能好，灭火效果好的智能遥控消防机器人。

本发明是通过以下措施实现的：

本发明的一种智能遥控消防机器人，包括车体，所述车体底部设置有履带式行走机构，车体上设置有电源、行走电机、驱动总成、电子控制系统和无线通讯单元，所述电子控制系统通过无线通讯单元信号连接有遥控器，所述车体顶部前端设置有水炮回转台，所述水炮回转台下部设置有回转接头，所述回转接头驱动连接有直流回转电机，回转接头连接有弯管，所述弯管上端通过关节球头连接有流量可调的水炮炮头，水炮炮头与水炮回转台之间连接有推杆电机，弯管下端连接有水炮连接管，所述水炮连接管前后贯穿在车体内底部并与车体固定连接，水炮连接管后端连接有固定在车体后端的消防水带接口，车体顶部中间设置有带云台的摄像头，所述车体上设置有电子罗盘单元和超声波测距单元，所述电子罗盘单元、摄像头和超声波测距单元与电子控制系统信号连接。

上述车体上设置有自保护喷淋降温系统，所述自保护喷淋降温系统包括对称连接在水炮连接管左右两侧的喷水横管，所述喷水横管连接有设置在车体左右两侧的喷水竖管，所述喷水竖管上端设置有喷雾头，喷水竖管上设置有Y型过滤器。

上述车体后部左右侧壁上开有检测腔室，所述检测腔室开口处设置有盖板，盖板上设置有进气孔，检测腔室内设置有吸气泵和有毒气体探测仪，所述有毒气体探测仪与电子控制系统信号连接。

上述还包括控制箱体，所述遥控器设置在控制箱体内，所述遥控器上设置有水炮控制按键、刹车保护按键、云台控制按键和行驶操纵杆，控制箱体内设置有显示屏。

上述所述车体顶部设置有与电子控制系统相连接的声光报警器、激光测距仪、热成像仪、照明装置，车体上还设置有与电子控制系统相连接的温度传感器、水压传感器、电压电流检测单元。

上述车体前端设置有前摄像头，车体后端设置有后摄像头，云台上设置有高清摄像头和红外热成像仪，所述前摄像头、后摄像头、高清摄像头和红外热成像仪通过可切换的四路视频传输通道连接有带HDMI接口的高清显示屏，所述视频传输通道采用HDMI无线图像传输模块。

上述行驶操纵杆包括霍尔手柄和原地旋转按钮。

上述遥控器和电子控制系统均采用了基于ARM-CortexM4内核的STM32F407高性能控制芯片，控制信号传输采用433MHz数字通信模块。

上述履带式行走机构包括履带和支撑载重轮系，所述支撑载重轮系设置有弹簧自动调节机构，所述履带采用阻燃橡胶制造，履带外表面凸出三段矩形花纹，凹下一个矩形花纹，矩形花纹凹凸等距间隔设置，履带内表面设置有梯形同步带结构。

上述车体采用铝合金、不锈钢及高分子材料，该消防机器人长宽高为1350mm×815mm×800mm，电源采用锂电池。

本发明的有益效果是：1.消防机器人具有良好的环境适应性，能够直行、爬坡、转弯、原地旋转、越障、避障以及防倾翻；2.具有自喷淋冷却保护、遇到危险自动断电刹车自我保护功能；3.能在浓烟雾恶劣环境下迅速发现火源，快速接近目标进行灭火。4.消防机器人具有良好操控性能，操作简便、灵活，灭火能力强。5.消防机器人采用模块化制造，可以快速装配，使制造过程简化。6.采用无线通讯技术、多种传感器元件及控制技术应用使消防机器人更加智能化。

附图说明

图1 为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的侧面结构示意图。

图3为本发明的水炮结构示意图。

图4为本发明的自保护喷淋降温系统结构示意图。

其中：1车体，2履带式行走机构，3水炮炮头，4摄像头，5消防水带接口，6检测腔室，7喷雾头，8声光报警器，9关节球头，10推杆电机，11弯管，12水炮回转台，13回转接头，14直流回转电机，15水炮连接管，16Y型过滤器，17喷水竖管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：

如图1、2、3所示，本发明的一种智能遥控消防机器人，包括车体1，车体1底部设置有履带式行走机构2，车体1上设置有电源、行走电机、驱动总成、电子控制系统和无线通讯单元，电子控制系统通过无线通讯单元信号连接有遥控器，车体1顶部前端设置有水炮回转台12，水炮回转台12下部设置有回转接头13，回转接头13驱动连接有直流回转电机14，回转接头13连接有弯管11，弯管11上端通过关节球头9连接有水炮炮头3，水炮炮头3与水炮回转台12转动连接有推杆电机10，弯管11下端连接有水炮连接管15，水炮连接管15前后贯穿在车体1内底部并与车体1固定连接，水炮连接管15后端连接有固定在车体1后端的消防水带接口5，车体1顶部中间设置有带云台的摄像头4，车体1上设置有电子罗盘单元和超声波测距单元，电子罗盘单元、摄像头4和超声波测距单元与电子控制系统信号连接。采用电子罗盘单元，实时将车身状态传输至后台显示屏上。当机器人遇到斜坡≥30°，有倾覆危险时，声光报警器8闪亮。采用超声波测距单元实时测量显示距离障碍物距离；当机器人越障过程中障碍物高度≥180mm无法逾越时，超声波测距范围；290-1400mm，机器人在离障碍物≤1200mm时信号报警灯闪亮，并实时传输至后台显示屏上。

水炮可以实现炮头的仰俯摆动、左右旋转及直流喷雾，将水流以不同的角度或直流或喷雾的方式喷射到着火点；水炮炮头3流量可调，通过推杆电机10伸缩及水炮上安装的关节球头9绕轴摆动实现水炮炮头3仰俯。直流回转电机14安装在回转接头13上，通过涡轮蜗杆带动水炮炮头3和水炮回转台12转动。水炮炮身下面固定在车体1中间上面，离地高度仅有188mm，实现了作业重心低，保证了高压大流量喷水工作时车身稳定，并且消防水炮炮头3流量可调，保证在流量范围内，根据灭火需要在水炮额定最大工作压力范围内保证水炮射程，即节能又高效。炮身上面安装有压力传感器，可以实时观察水流的额定工作压力。

如图4所示，车体1上设置有自保护喷淋降温系统，自保护喷淋降温系统包括对称连接在水炮连接管15左右两侧的喷水横管，喷水横管连接有设置在车体1左右两侧的喷水竖管17，喷水竖管17上端设置有喷雾头7，喷水竖管17上设置有Y型过滤器16。喷淋系统材料采用铝合金和不锈钢组成，耐低温和高温，能自动过滤管路中杂质防止阻塞喷雾喷头。消防机器人喷淋系统通过喷雾能有效给消防机器人在高温环境中降温，保证消防机器人正常工作。

车体1后部左右侧壁上开有检测腔室6，检测腔室6开口处设置有盖板，盖板上设置有进气孔，检测腔室6内设置有吸气泵和有毒气体探测仪，有毒气体探测仪与电子控制系统信号连接。数据可无线传输至后台遥控器，进行实时分析和及时处置，对人体超出有害值报警提醒。

本发明还包括控制箱体，遥控器设置在控制箱体内，遥控器上设置有水炮控制按键、刹车保护按键、云台控制按键和行驶操纵杆，控制箱体内设置有显示屏。行驶操纵杆霍尔手柄和原地旋转按钮，单独设计了原地旋转按钮，可以一键实现机器人的原地旋转，方便机器人在狭小的空间内转动。消防机器人控制部分采用单片机手动遥控控制， 机器人遥控控制主要由无线发射器、信号接收器等组成，主要用来对机器人进行遥控操作，直行、后退、转向，可以灵活控制消防机器人直行、转弯、爬坡、越障、原地旋转及消防机器人消防水炮回转、仰俯、直流、喷雾。

车体1顶部设置有与电子控制系统相连接的声光报警器8、激光测距仪、热成像仪，车体1上还设置有与电子控制系统相连接的温度传感器、水压传感器、电压电流检测单元。机器人的监控系统主要由高清摄像头4、红外热成像仪显示屏组成，可以观察到火场的监控画面，通过无线发射及接收系统进行对消防机器人进行操作。消防机器人配有激光测距仪，探测机器人与前方目标物的距离。前后摄像头4、超声波壁障测距、电子罗盘监控机器人行走时方向安全避免翻车。采用多部位安装高清摄像头4、热成像仪、气体传感器、温度传感器、压力传感器、电压电流传感器等将火灾现场多种环境信息与车身状况进行采集与回传；后场的遥控平台上显示现场火源、有害气体、目标物距离、行驶中障碍物、灭火机器人温度、倾斜度，消防炮水压等全方位等信息并可实时处理。车体前端设置有前摄像头，车体后端设置有后摄像头，云台上设置有高清摄像头和红外热成像仪，所述前摄像头、后摄像头、高清摄像头和红外热成像仪通过可切换的四路视频传输通道连接有带HDMI接口的高清显示屏，视频传输通道采用HDMI无线图像传输模块。通过遥控器可以切换到任意一路的视频图像。

本发明采用高端芯片、数传，保障精确控制和传输：系统功能繁多、集成度高、技术复杂、采用了多项最新技术，为可靠实现远距离精确控制和多种类信息双向传输，遥控器和机器人均采用了基于ARM-CortexM4内核的STM32F407高性能控制芯片，控制传输采用最新的433MHz数字通信模块。

采用4路视频采用数字通信，清晰、稳定：在国内首创了前、后、高清、热成像4路视频显示切换和传输技术。采用7寸分辨率1080*1024高清高亮HDMI接口显示，视频图像清晰、可靠、稳定。无线图传使用了高清（HDMI）图传模块，使四路摄像在后台遥控器上清晰显示并能实时录制，传输距离可达200米以上。

采锂电池供电，直流电动机提供动力，动力强劲；调速性能好电机节能-驱动电机根据负荷大小输出相应功率，负荷传感无浪费功率，效率高，工作时间更长。消防灭火机器人支撑载重轮系采用弹簧自动调节机构，遇到崎岖不平复杂路况能自动调节支撑轮，保持消防机器人平衡；良好的结构减震功能，越野性能好。其轮系履带采用阻燃橡胶制造，能耐高温，履带独特外侧凸三段矩形花纹，凹为一个矩形，间隔等距凹凸设计；内侧梯形同步带结构。附着系数大，与地接触面积大，越野性能好；使消防机器人能适应不同路况，行驶中不打滑履带松紧采用涨紧调节机构，履带拆卸方便快捷。其材质主体结构选用铝合金及高分子材料。使得消防灭火机器人具有体积小外形长宽高1350×815×800，重量轻180Kg。减少机器人电力消耗，运行更持久。

以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能遥控消防机器人，包括车体，所述车体底部设置有履带式行走机构，车体上设置有电源、行走电机、驱动总成、电子控制系统和无线通讯单元，所述电子控制系统通过无线通讯单元信号连接有遥控器，其特征在于：所述车体顶部前端设置有水炮回转台，所述水炮回转台下部设置有回转接头，所述回转接头驱动连接有直流回转电机，回转接头连接有弯管，所述弯管上端通过关节球头连接有流量可调的水炮炮头，水炮炮头与水炮回转台之间连接有推杆电机，弯管下端连接有水炮连接管，所述水炮连接管前后贯穿在车体内底部并与车体固定连接，水炮连接管后端连接有固定在车体后端的消防水带接口，车体顶部中间设置有带云台的摄像头，所述车体上设置有电子罗盘单元和超声波测距单元，所述电子罗盘单元、摄像头和超声波测距单元与电子控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述车体上设置有自保护喷淋降温系统，所述自保护喷淋降温系统包括对称连接在水炮连接管左右两侧的喷水横管，所述喷水横管连接有设置在车体左右两侧的喷水竖管，所述喷水竖管上端设置有喷雾头，喷水竖管上设置有Y型过滤器。

3.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述车体后部左右侧壁上开有检测腔室，所述检测腔室开口处设置有盖板，盖板上设置有进气孔，检测腔室内设置有吸气泵和有毒气体探测仪，所述有毒气体探测仪与电子控制系统信号连接。

4.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：还包括控制箱体，所述遥控器设置在控制箱体内，所述遥控器上设置有水炮控制按键、刹车保护按键、云台控制按键和行驶操纵杆，控制箱体内设置有显示屏。

5.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述车体顶部设置有与电子控制系统相连接的声光报警器、激光测距仪、热成像仪、照明装置，车体上还设置有与电子控制系统相连接的温度传感器、水压传感器、超声波避障传感器、电压电流检测单元。

6.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述车体前端设置有前摄像头，车体后端设置有后摄像头，云台上设置有高清摄像头和红外热成像仪，所述前摄像头、后摄像头、高清摄像头和红外热成像仪通过可切换的四路视频传输通道连接有带HDMI接口的高清显示屏，所述视频传输通道采用HDMI无线图像传输模块。

7.根据权利要求4所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述行驶操纵杆包括霍尔手柄和原地旋转按钮。

8.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述遥控器和电子控制系统均采用了基于ARM-CortexM4内核的STM32F407高性能控制芯片，控制信号传输采用433MHz数字通信模块。

9.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述履带式行走机构包括履带和支撑载重轮系，所述支撑载重轮系设置有弹簧自动调节机构，有越障减震功能，所述履带采用阻燃橡胶制造，履带外表面凸出三段矩形花纹，凹下一个矩形花纹，矩形花纹凹凸等距间隔设置，履带内表面设置有梯形同步带结构。

10.根据权利要求1所述智能遥控消防机器人，其特征在于：所述车体采用铝合金、不锈钢及高分子材料，该消防机器人长宽高为1350mm×815mm×800mm，电源采用锂电池。