CN107198848A - 一种能攀爬越障的消防灭火机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能攀爬越障的消防灭火机器人，包括消防灭火机器人本体和两个对称设置的履带行走机构，所述履带行走机构包括固定在消防灭火机器人本体底部的履带梁、位于履带梁前端的驱动轮、位于履带梁后端的张紧轮、位于驱动轮与张紧轮之间的固定式支重轮和浮动式支重轮，且固定式支重轮与浮动式支重轮和张紧轮处于同一接地平面上，固定式支重轮的重心与最后方浮动式支重轮的重心之间的距离占接地履带长度的40％～70％，履带围绕驱动轮、张紧轮、浮动式支重轮和固定式支重轮形成钝角朝上的钝角三角形结构，所述钝角的顶点为固定式支重轮，以及介于浮动式支重轮后部、张紧轮前部之间的履带梁悬空于接地履带。

Description

一种能攀爬越障的消防灭火机器人

技术领域

本发明是涉及一种消防灭火机器人，具体说，是涉及一种能攀爬越障的消防灭火机器人，属于消防设备技术领域。

背景技术

随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事故隐患增加，事故发生的概率也相应提高。一旦发生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡。消防灭火机器人作为特种消防设备可代替消防队员接近火场实施有效的灭火救援、化学检验和火场侦察等作业。它的应用将提高消防部队扑灭特大恶性火灾的实战能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡将产生重要的作用。

然而灾害事故现场情况复杂，消防灭火机器人在行走中可能会碰到路障或地面凸起的地方，如果消防灭火机器人选择绕道行驶，不仅浪费时间，而且影响火灾救援的进度，因此消防灭火机器人需要具有较强的攀爬越障能力，否则在其进入火场后将无法自如行走、作业，也就不可能满足复杂火场的应用要求，从而使消防灭火机器人在火灾救援中的广泛应用受到局限。为了能适用于复杂路况的行走要求，现有的消防灭火机器人常设置有履带行走机构，例如：专利号为201420426639.1的中国实用新型专利提供了一种履带式消防灭火机器人，但由于该种消防灭火机器人采用呈四边形结构的履带行走机构，接地履带能够变形的程度受到限制，以致越障的能力有限，且不能实现稳定安全攀爬。为了提高消防灭火机器人的越障能力，专利号为201620829138.7的中国实用新型专利公开了一种消防灭火机器人的履带行走装置，其包括两个对称设于消防灭火机器人机体下方的履带架，每个履带架中设有主动轮、从动轮、支撑轮、柔性链环及履带链环，主动轮和从动轮平行设于支撑轮的下方，支撑轮靠近从动轮设置，柔性链环和履带链环整体呈三角形结构，柔性链环与主动轮、从动轮及支撑轮相啮合，履带链环由若干履带板和履带销组成。虽然该专利提供的履带行走装置采用三角履带式设计结构，柔性链环及履带链环能够变形的程度较大，底盘高，可轻松越过一般障碍物，但该种履带结构中支撑轮设置在主动轮和从动轮的上方，且支撑轮靠近从动轮设置，以致消防灭火机器人的载重能力受到局限，且越障稳定性差，攀爬能力受限，因此仍然不能满足消防灭火机器人的自由越障和攀爬的行走要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，攀爬越障能力强且稳定性和安全性好，具有一定承载能力的能攀爬越障的消防灭火机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种能攀爬越障的消防灭火机器人，包括消防灭火机器人本体和两个对称设置在消防灭火机器人本体下方的履带行走机构，所述履带行走机构包括履带、履带梁、驱动轮、固定式支重轮、浮动式支重轮和张紧轮，所述驱动轮位于履带梁的前端，所述张紧轮位于履带梁的后端，所述履带梁包括两侧梁，均通过连接件固定在消防灭火机器人本体的底部；其特征在于：所述固定式支重轮和浮动式支重轮位于驱动轮与张紧轮之间，且固定式支重轮位于浮动式支重轮的前方，固定式支重轮与浮动式支重轮和张紧轮处于同一接地平面上，固定式支重轮的重心与最后方浮动式支重轮的重心之间的距离占接地履带长度的40％～70％，履带围绕驱动轮、张紧轮、浮动式支重轮和固定式支重轮形成钝角朝上的钝角三角形结构，所述钝角的顶点为固定式支重轮，以及介于浮动式支重轮后部、张紧轮前部之间的履带梁悬空于接地履带。

一种实施方案，所述浮动式支重轮为8个，每2个浮动式支重轮为一组，均通过浮动支架两两对称设置在位于固定式支重轮后方的两侧梁的正下方。

一种实施方案，所述浮动支架由四个一级浮动支架和一个二级浮动支架组成，所述一级浮动支架和二级浮动支架均呈等腰三角形，在每一个呈等腰三角形的一级浮动支架的底角上均转动连接有一个浮动式支重轮，每两个一级浮动支架相对称设置在两侧梁的正下方，相对应的两个一级浮动支架之间通过一转轴相连接，所述转轴的两端分别与其对应的一级浮动支架的顶角销接，且呈等腰三角形的二级浮动支架的两个底角分别套设在连接一级浮动支架的前后转轴上，所述二级浮动支架的顶角通过销轴设置在两侧梁之间，所述销轴的两端分别与两侧梁固定连接，从而形成一点固定、四点支撑的两级浮动支撑结构。

作为优选方案，所述钝角三角形中，以驱动轮为顶点的内角为25～35°，以张紧轮为顶点的内角为5～15°。

作为优选方案，介于浮动式支重轮后部与张紧轮前部之间的履带梁与接地履带之间的悬空高度为10～30mm。

作为优选方案，固定式支重轮的重心与最后方浮动式支重轮的重心间距占接地履带长度的50％～60％。

一种实施方案，所述驱动轮为1个，通过驱动轮转轴设置在履带梁前端的两侧梁中间，所述驱动轮转轴与两侧梁之间销接。

一种实施方案，所述固定式支重轮为2个，分别通过固定支架设置在位于驱动轮后方的两侧梁的正下方，所述固定支架与两侧梁之间固定连接。

一种实施方案，所述张紧轮为2个，分别通过张紧轮连接板设置在两侧梁的后端，所述张紧轮连接板的一端与张紧轮销接，另一端与侧梁固定连接。

作为优选方案，还包括张紧轮松紧调节结构，所述张紧轮松紧调节结构包括连杆和连杆驱动机构，所述连杆的一端与连接两个张紧轮的连接轴固定连接，所述连杆的另一端与连杆驱动机构的输出轴固定连接。

相较于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：

本发明所述的消防灭火机器人，通过使履带行走机构中的驱动轮、张紧轮、浮动式支重轮、固定式支重轮之间形成钝角朝上的钝角三角形结构，使驱动轮的位置稍微高置和前置，且固定式支重轮前置，履带梁加长，并使履带梁后部悬空，消防灭火机器人的整个重心前移，从而使得所述的消防灭火机器人不仅具有一定承载能力，而且在攀爬越障时，稍微高置的驱动轮可避免受到外界障碍物的撞击，稍微前置的驱动轮具有较强的牵引力，以及前置的重心可降低攀爬越障时的阻力；另外，悬空的履带梁后部使得接地履带具有形变空间，从而使得加长的履带梁后部能稳定支撑在坡面上，使履带抓地力得到增加，可有效避免履带脱轨和倾翻危险，并且不影响转弯的灵活性能；尤其是，当同时采用一点固定、四点支撑的两级浮动支撑结构，可使所述的消防灭火机器人在攀爬越障时，能灵活适应接地履带的变形以减少震动与冲击，增强稳定性；因此，本发明所述的消防灭火机器人在不影响承载力下，可显著提高攀爬越障能力，安全性和稳定性好，可适应各种地形的行走要求，能满足消防灭火机器人的自由越障和攀爬的行走要求，具有显著性进步和应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种能攀爬越障的消防灭火机器人的立体结构示意图；

图2是本发明实施例所述的履带行走机构的截面结构示意图；

图3是本发明实施例所述的履带行走机构在未装配履带时的结构示意图；

图4是本发明实施例所述的履带行走机构中的两级浮动支撑结构示意图；

图5是本发明实施例所述的两级浮动支撑结构的简易几何结构示意图。

图中标号示意如下：1、消防灭火机器人本体；2、履带行走机构；21、履带；211、接地履带；22、履带梁；221、悬空履带梁；222、侧梁；23、驱动轮；231、驱动轮转轴；24、固定式支重轮；241、固定支架；25、浮动式支重轮；26、张紧轮；261、张紧轮连接板；27、张紧轮松紧调节结构；271、连杆；272、连杆驱动机构的输出轴；28、一级浮动支架；280、一级浮动支架的顶角；281、一级浮动支架的底角；282、转轴；29、二级浮动支架；290、二级浮动支架的顶角；291、二级浮动支架的底角；292、销轴。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。

实施例

如图1所示，本发明提供的一种能攀爬越障的消防灭火机器人，包括消防灭火机器人本体1和两个对称设置在消防灭火机器人本体1下方的履带行走机构2，所述的消防灭火机器人本体1的具体结构可采用现有技术，例如本申请人于2015年11月23日申请的专利号为ZL 201520943168.6的实用新型专利中所提供的一种消防机器人，包括底盘、动力装置、消防炮、雾化喷射装置、俯仰装置、容罐、增压装置和伸缩臂架，所述动力装置的输出端与所述底盘、增压装置、雾化喷射装置、伸缩臂架以及俯仰装置分别连接；所述容罐通过管路与所述增压装置连接；所述消防炮设置于所述伸缩臂架上，所述俯仰装置与所述雾化喷射装置连接；因本专利申请的主要改进点是其中的履带行走机构2，对消防灭火机器人本体1未做任何改进，因此在此不再赘述和多余限定。

结合图2所示，本实施例所述的履带行走机构2包括履带21、履带梁22、驱动轮23、固定式支重轮24、浮动式支重轮25和张紧轮26，所述驱动轮23位于履带梁22的前端，所述张紧轮26位于履带梁22的后端，所述固定式支重轮24和浮动式支重轮25位于驱动轮23与张紧轮26之间，且固定式支重轮24位于浮动式支重轮25的前方，固定式支重轮24与浮动式支重轮25和张紧轮26处于同一接地平面上，固定式支重轮24的重心与最后方浮动式支重轮25的重心之间的距离d占接地履带211长度L的40％～70％(优选为50％～60％，使攀爬时的整体重心能前移到固定式支重轮24上)，履带21围绕驱动轮23、张紧轮26、浮动式支重轮25和固定式支重轮24形成钝角朝上的钝角三角形结构。所述钝角α的顶点为固定式支重轮24，以及介于浮动式支重轮25后部、张紧轮26前部之间的履带梁221悬空于接地履带211，悬空高度h为10～30mm。在所述钝角三角形中，以驱动轮23为顶点的内角β为25～35°，以张紧轮26为顶点的内角θ为5～15°。

参见图3所示：所述履带梁22包括两侧梁222；所述驱动轮23为1个，通过驱动轮转轴231设置在履带梁前端的两侧梁222中间，所述驱动轮转轴231与两侧梁222之间销接；所述固定式支重轮24为2个，分别通过固定支架241设置在位于驱动轮23后方的两侧梁的正下方，所述固定支架241与两侧梁222之间固定连接；所述张紧轮26为2个，分别通过张紧轮连接板261设置在两侧梁222的后端，所述张紧轮连接板261的一端与张紧轮26销接，另一端与侧梁222固定连接；还包括张紧轮松紧调节结构27，所述张紧轮松紧调节结构27包括连杆271和连杆驱动机构(图中未示出)，所述连杆271的一端与连接两个张紧轮26的连接轴262固定连接，所述连杆271的另一端与连杆驱动机构的输出轴272固定连接。所述浮动式支重轮25为8个，每2个浮动式支重轮25为一组，通过一级浮动支架28和二级浮动支架29两两对称设置在位于固定式支重轮24后方的两侧梁222的正下方。

结合图4所示：所述一级浮动支架28共有四个，二级浮动支架29有一个，所述一级浮动支架28和二级浮动支架29均呈等腰三角形，在每一个呈等腰三角形的一级浮动支架28的底角281上均转动连接有一个浮动式支重轮25，每两个一级浮动支架28相对称设置在两侧梁222的正下方，相对应的两个一级浮动支架28之间通过一转轴282相连接，所述转轴282的两端分别与其对应的一级浮动支架28的顶角280销接，且呈等腰三角形的二级浮动支架29的两个底角291分别套设在连接一级浮动支架28的前后转轴282上，所述二级浮动支架29的顶角290通过销轴292设置在两侧梁222之间，所述销轴292的两端分别与两侧梁222固定连接，从而形成一点固定、四点支撑的两级浮动支撑结构(参见图5所示)。

综上所述可见：本发明所述的消防灭火机器人，通过使履带行走机构中的驱动轮、张紧轮、浮动式支重轮、固定式支重轮之间形成钝角朝上的钝角三角形结构，使驱动轮的位置稍微高置和前置，且固定式支重轮前置，履带梁加长，并使履带梁后部悬空，消防灭火机器人的整个重心前移，从而使得所述的消防灭火机器人不仅具有一定承载能力，而且在攀爬越障时，稍微高置的驱动轮可避免受到外界障碍物的撞击，稍微前置的驱动轮具有较强的牵引力，以及前置的重心可降低攀爬越障时的阻力；另外，悬空的履带梁后部使得接地履带具有形变空间，从而使得加长的履带梁后部能稳定支撑在坡面上，使履带抓地力得到增加，可有效避免履带脱轨和倾翻危险，并且不影响转弯的灵活性能；尤其是，当同时采用一点固定、四点支撑的两级浮动支撑结构，可使所述的消防灭火机器人在攀爬越障时，能灵活适应接地履带的变形以减少震动与冲击，增强稳定性；因此，本发明所述的消防灭火机器人在不影响承载力下，可显著提高攀爬越障能力，安全性和稳定性好，可适应各种地形的行走要求，能满足消防灭火机器人的自由越障和攀爬的行走要求，现对于现有技术具有显著性进步。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能攀爬越障的消防灭火机器人，包括消防灭火机器人本体和两个对称设置在消防灭火机器人本体下方的履带行走机构，所述履带行走机构包括履带、履带梁、驱动轮、固定式支重轮、浮动式支重轮和张紧轮，所述驱动轮位于履带梁的前端，所述张紧轮位于履带梁的后端，所述履带梁包括两侧梁，均通过连接件固定在消防灭火机器人本体的底部；其特征在于：所述固定式支重轮和浮动式支重轮位于驱动轮与张紧轮之间，且固定式支重轮位于浮动式支重轮的前方，固定式支重轮与浮动式支重轮和张紧轮处于同一接地平面上，固定式支重轮的重心与最后方浮动式支重轮的重心之间的距离占接地履带长度的40％～70％，履带围绕驱动轮、张紧轮、浮动式支重轮和固定式支重轮形成钝角朝上的钝角三角形结构，所述钝角的顶点为固定式支重轮，以及介于浮动式支重轮后部、张紧轮前部之间的履带梁悬空于接地履带。

2.根据权利要求1所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：所述浮动式支重轮为8个，每2个浮动式支重轮为一组，均通过浮动支架两两对称设置在位于固定式支重轮后方的两侧梁的正下方。

3.根据权利要求2所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：所述浮动支架由四个一级浮动支架和一个二级浮动支架组成，所述一级浮动支架和二级浮动支架均呈等腰三角形，在每一个呈等腰三角形的一级浮动支架的底角上均转动连接有一个浮动式支重轮，每两个一级浮动支架相对称设置在两侧梁的正下方，相对应的两个一级浮动支架之间通过一转轴相连接，所述转轴的两端分别与其对应的一级浮动支架的顶角销接，且呈等腰三角形的二级浮动支架的两个底角分别套设在连接一级浮动支架的前后转轴上，所述二级浮动支架的顶角通过销轴设置在两侧梁之间，所述销轴的两端分别与两侧梁固定连接，从而形成一点固定、四点支撑的两级浮动支撑结构。

4.根据权利要求1所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：所述钝角三角形中，以驱动轮为顶点的内角为25～35°，以张紧轮为顶点的内角为5～15°。

5.根据权利要求1所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：介于浮动式支重轮后部与张紧轮前部之间的履带梁与接地履带之间的悬空高度为10～30mm。

6.根据权利要求1所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：固定式支重轮的重心与最后方浮动式支重轮的重心间距占接地履带长度的50％～60％。

7.根据权利要求1所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：所述驱动轮为1个，通过驱动轮转轴设置在履带梁前端的两侧梁中间，所述驱动轮转轴与两侧梁之间销接。

8.根据权利要求1所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：所述固定式支重轮为2个，分别通过固定支架设置在位于驱动轮后方的两侧梁的正下方，所述固定支架与两侧梁之间固定连接。

9.根据权利要求1所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：所述张紧轮为2个，分别通过张紧轮连接板设置在两侧梁的后端，所述张紧轮连接板的一端与张紧轮销接，另一端与侧梁固定连接。

10.根据权利要求9所述的能攀爬越障的消防灭火机器人，其特征在于：还包括张紧轮松紧调节结构，所述张紧轮松紧调节结构包括连杆和连杆驱动机构，所述连杆的一端与连接两个张紧轮的连接轴固定连接，所述连杆的另一端与连杆驱动机构的输出轴固定连接。