CN107261366A - 一种建筑消防用机器人结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑消防用机器人结构，包括机器人，所述机器人包括机架，所述机架上设有四组行走机构，四组所述行走机构分别设于机架两侧的前后位置处，所述行走机构包括空心轴和实心轴，所述空心轴套设于实心轴外圈，所述空心轴与实心轴之间通过轴承转动连接，所述空心轴外圈通过轴承转动连接于机架的侧臂上，所述空心轴的外圈位于机架外侧处固连第一支撑臂，所述实心轴的两端长出空心轴。本发明通过机器人的灵活移动，实现无障碍灭火救援作业，通过升降装置可提升升降作业效率，通过设置无需电机驱动即可实现旋转水柱喷射的喷水装置，提高喷水面积，进一步实现高效灭火救援作业。

Description

一种建筑消防用机器人结构

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是指一种建筑消防用机器人结构。

背景技术

现有技术的机器人的行走可通过多种方式进行实现，但是在灵活性上均存在不足之处，无法适应复杂地形，容易倾翻；再者机器人上的升降装置结构复杂，效率低下，无法有效满足作业需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建筑消防用机器人结构，以解决现有技术中机器人无法适应复杂地形，且机器人上的升降装置无法满足需求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种建筑消防用机器人结构，包括机器人，所述机器人包括机架，所述机架上设有四组行走机构，四组所述行走机构分别设于机架两侧的前后位置处，所述行走机构包括空心轴和实心轴，所述空心轴套设于实心轴外圈，所述空心轴与实心轴之间通过轴承转动连接，所述空心轴外圈通过轴承转动连接于机架的侧臂上，所述空心轴的外圈位于机架外侧处固连第一支撑臂，所述实心轴的两端长出空心轴，所述实心轴的外圈位于机架外侧处设有第二支撑臂，所述第一支撑臂与第二支撑臂分别位于空心轴轴线的两侧，所述第一支撑臂的外端部通过转轴连接有第三支撑臂，所述第二支撑部的外端部通过转轴连接有第四支撑臂，所述第三支撑臂的另一端部与所述第四支撑臂的另一端部通过转轴相连，所述空心轴上位于机架内侧处设有第五齿轮，所述机架的侧臂上设有第一电机，所述第一电机通过齿轮啮合传动于第五齿轮，所述实心轴位于机架内侧处的端部设有第六齿轮，所述机架的侧臂上还设有第二电机，所述第二电机通过齿轮啮合传动于第六齿轮；

所述机架上方设有一升降装置，所述升降装置包括底板、中板和顶板，所述底板和顶板为水平设置，所述底板安装于机架上方，所述中板为竖向设置，数量为两个，所述中板设于底板和顶板之间，所述底板两侧设有竖向的第一支撑板，所述第一支撑板两端分别通过转动轴转动安装第一齿轮，所述第一齿轮的外侧固接第一连杆，所述第一支撑板上设有水平的第一导槽，所述第一导槽内安装有第一齿轮驱动板，所述底板上安装有气缸以驱动所述第一齿轮驱动板在第一导槽内来回移动，所述第一齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第一上齿条和第一下齿条，所述第一上齿条和第一下齿条分别啮合于第一支撑板两侧的各一第一齿轮上，所述中板两端通过转动轴分别连接有第二齿轮，所述中板两端通过转动轴还分别连接有第三齿轮，所述第三齿轮位于第二齿轮上方，位于同侧的第二齿轮和第三齿轮相啮合，所述第一连杆的外端铰接有第二连杆，所述第二连杆的另一端固连于第二齿轮上，位于同一中板上相异侧的第二齿轮和第三齿轮通过稳定杆相铰接，所述稳定杆两端的铰接轴以及与稳定杆两端相连的第二齿轮和第三齿轮的铰接轴连线可组成一平行四边形，所述第三齿轮的外侧固接第三连杆，所述第三连杆的另一端铰接第四连杆；所述顶板两侧设有竖向的第二支撑板，所述第二支撑板两端分别通过转动轴转动安装第四齿轮，所述第四齿轮的外侧固接所述第四连杆，所述第二支撑板上设有水平的第二导槽，所述第二导槽内安装有第二齿轮驱动板，所述第二齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第二上齿条和第二下齿条，所述第二上齿条和第二下齿条分别啮合于第二支撑板两侧的各一第四齿轮上；

所述顶板上方设有喷水装置，所述喷水装置包括储水箱、底座、转筒以及中轴，所述底座设于储水箱上，所述储水箱安装于顶板上方，所述底座设有通水孔，所述转筒通过中轴可转动地连接于所述底座上，所述转筒为中空结构，所述转筒的外端面以轴心所在处为圆心均布有四个外圆孔，所述转筒靠近底座的内端面以轴心所在处为圆心均布有四个内圆孔，所述外圆孔和内圆孔均一一对应同轴设置，每一外圆孔通过软管连接与其错位90°的内圆孔；所述底座具有四个连接于其内侧壁上的支撑杆，四个所述支撑杆之间围构成所述通水孔，四个所述支撑杆的连接处设有中心孔，所述中心孔用于穿入所述中轴；

所述机架的前方设有搬运装置，所述搬运装置包括安装板、第五电机、第三轴承、第七齿轮、转动杆、转接轴、第八齿轮、第一放置板、滑轨、第一电动推杆、第五连杆、滑块、安装箱、第六连杆、第二电动推杆、第二放置板和夹持部，所述安装板上设有所述第五电机，所述第五电机顶部设有所述转接轴，所述转接轴上端设有所述第三轴承，所述转接轴中部设有所述第七齿轮，所述第三轴承外侧壁上设有所述第一放置板，所述第一放置板底部一侧设有所述转动杆，所述转动杆下端设有所述第八齿轮，所述第七齿轮和第八齿轮啮合，所述第一放置板顶部设有所述滑轨与第一电动推杆，所述滑轨上配合设有滑块，所述第一电动推杆用以驱动滑块沿滑轨运动，所述滑块一侧上下对称设有所述第五连杆，所述第五连杆另一端设有所述安装箱，所述安装箱内底部铰接有所述第二电动推杆，所述第二电动推杆上端铰接有所述第六连杆，所述第六连杆中部与安装箱一侧壁相铰接，所述第六连杆另一端设有所述第二放置板，所述第二放置板上设有所述夹紧部。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明通过机器人的灵活移动，实现无障碍灭火救援作业，通过升降装置可提升升降作业效率，通过设置无需电机驱动即可实现旋转水柱喷射的喷水装置，提高喷水面积，进一步实现高效灭火救援作业。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的机器人的立体图。

图3为本发明的行走机构的立体图。

图4为本发明的行走机构的着地点的示意图。

图5为本发明的行走机构的行走时的变化示意图一。

图6为本发明的行走机构的行走时的变化示意图二。

图7为本发明的行走机构的行走时的变化示意图三。

图8为本发明的行走机构在用于机架高度调整时的变化示意图。

图9为本发明的搬运装置的结构图。

图10为本发明的升降装置的立体图。

图11为本发明的升降装置的部分立体图一。

图12为本发明的升降装置的部分立体图二。

图13为本发明的升降装置的部分立体图三。

图14为本发明的洒水装置的剖视图。

图15为本发明的洒水装置的转筒的俯视图。

图16为本发明的洒水装置的底座的立体图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为方便说明，图1中左侧方向为前或前进方向，右侧方向为后。

如图1至图8所示，本发明实施例提供一种建筑消防用机器人结构，包括机器人，所述机器人包括水平设置的机架1，所述机架1上设有四组行走机构2，四组所述行走机构2分别设于机架1两侧的前后位置处，位置分别为机架1的左前侧、右前侧、左后侧、右后侧，类似于汽车四轮安装位置，所述行走机构2包括空心轴21和实心轴22，所述空心轴21套设于实心轴22外圈，所述空心轴21与实心轴22之间通过轴承(未图示)转动连接，轴承连接为现有技术，在此不作赘述，通过轴承转动连接可实现空心轴21与实心轴22同轴设置相可相对转动，互不影响，所述空心轴21外圈通过轴承转动连接于机架1的侧臂上，所述空心轴21与实心轴22水平设置，所述空心轴21的外圈位于机架1外侧处固连第一支撑臂23，所述实心轴22的两端长出空心轴21，所述实心轴22的外圈位于机架1外侧处设有第二支撑臂24，所述第一支撑臂23与第二支撑臂24分别位于空心轴21轴线的两侧，所述第一支撑臂23的外端部通过转轴3连接有第三支撑臂25，所述第二支撑部24的外端部通过转轴3连接有第四支撑臂26，所述第三支撑臂25的另一端部与所述第四支撑臂26的另一端部通过转轴3相连，所述空心轴21上位于机架1内侧处设有第五齿轮27，所述机架1的侧臂上设有第一电机4，所述第一电机4通过齿轮啮合传动于第五齿轮27，所述实心轴22位于机架1内侧处的端部设有第六齿轮28，所述机架1的侧臂上还设有第二电机5，所述第二电机5通过齿轮啮合传动于第六齿轮28。第一支撑臂23、第二支撑臂24、第三支撑臂25、第四支撑臂26组成了一个四边形的行走机构，第三支撑臂25和第四支撑臂26的连接处为着地点6(如图3所示)，因此可将第三支撑臂25和第四支撑臂26与地面相接触的端部做成圆弧形，使行走机构与地面相接触时更顺畅。

下面介绍一种运动方式，如图4所示，行走机构的初始位置为图中实线位置所示，四个行走机构2通过第一电机4驱动空心轴21转动从而带动第一支撑臂23沿逆时针方向转动至图示位置，第一电机4驱动空心轴21的转动为具有加速度的运动，第二电机5不转动从而第二支撑臂24保持不动，因此着地点6向后侧的斜下方运动，因此给了机架一个向前向上的驱动力，如图5所示，接着第一电机4顺时针转动从而带动第一支撑臂23沿顺时针方向转动至图示位置，第二电机5逆时针转动从而带动第二支撑臂24沿逆时针方向转动至图示位置，着地点6向前侧的斜上方运动，着地点6离地，使机架腾空离地，如图6所示，然后第一电机4逆时针转动从而带动第一支撑臂23沿逆时针方向转动至图示位置，第二电机5顺时针转动从而带动第二支撑臂24沿顺时针方向转动至图示位置，着地点6向前向斜下方运动，着地点与地面接触，完成一个运动周期，这个步骤能使机器人跳跃前进。其他类似行走，跑步的步骤在此不再赘述。

由4个支撑臂组成的四边形的行走机构，只要通过电机控制了第一支撑臂和第二支撑臂的位置，那着地点的位置即是确定的，因此可实现准确的运动。

如图8所示，行走机构2还可以通过将第一电机4顺时针转动，第二电机5逆时针转动，来使着地点6上移，将上移后6的着地点作为运动的起始点，这样就可以实现机架1的离地高度调节了。

如图1和图9所示，所述机架1的前方设有搬运装置7，所述搬运装置7包括安装板71、第五电机72、第三轴承73、第七齿轮74、转动杆76、转接轴75、第八齿轮77、第一放置板78、滑轨79、第一电动推杆60、第五连杆61、滑块62、安装箱63、第六连杆64、第二电动推杆65、第二放置板66和夹持部87，所述安装板71上设有所述第五电机72，所述第五电机72顶部设有所述转接轴75，所述转接轴75上端设有所述第三轴承73，所述转接轴75中部设有所述第七齿轮74，所述第三轴承73外侧壁上设有所述第一放置板78，所述第一放置板78底部一侧设有所述转动杆76，所述转动杆76下端设有所述第八齿轮77，所述第七齿轮74和第八齿轮77啮合，所述第一放置板78顶部设有所述滑轨79与第一电动推杆60，所述滑轨79上配合设有滑块62，所述第一电动推杆60用以驱动滑块62沿滑轨79运动，所述滑块62一侧上下对称设有所述第五连杆61，所述第五连杆61另一端设有所述安装箱63，所述安装箱63内底部铰接有所述第二电动推杆65，所述第二电动推杆65上端铰接有所述第六连杆64，所述第六连杆64中部与安装箱63一侧壁相铰接，所述第六连杆64另一端设有所述第二放置板66，所述第二放置板66上设有所述夹紧部67。所述搬运装置通过控制第五电机、第一电动推杆、第二电动推杆实现多自由度的运动，操作灵活，可广泛应用于建筑消防作业中。

如图1、图10至图13所示，所述机架1上方设有一升降装置，所述升降装置包括底板100、中板101和顶板102，所述底板100和顶板102为水平设置，所述底板100安装于机架1上方，所述中板101为竖向设置，数量为两个，所述中板101设于底板100和顶板102之间，所述底板100两侧设有竖向的第一支撑板103，所述第一支撑板103两端分别通过转动轴转动安装第一齿轮104，所述第一齿轮104的外侧固接第一连杆105，所述第一连杆105随第一齿轮104的转动而转动，且所述第一连杆105的转动轴线与第一齿轮104的转动轴线为同轴，所述第一支撑板103上设有水平的第一导槽106，所述第一导槽106内安装有第一齿轮驱动板107，所述第一齿轮驱动板107通过其上的第一导滑块1071限位在第一导槽106内横向来回移动，所述底板100上安装有气缸108以驱动所述第一齿轮驱动板107在第一导槽106内来回移动，即气缸108的驱动端垂直连接一驱动杆109，驱动杆109两端分别垂直连接底板100两侧各一第一齿轮驱动板107的第一导滑块1071，所述第一齿轮驱动板107的两端分别沿水平方向设有第一上齿条110和第一下齿条111，所述第一上齿条110和第一下齿条111分别啮合于第一支撑板103两侧的各一第一齿轮111上，所述中板101两端通过转动轴分别连接有第二齿轮112，所述中板101两端通过转动轴还分别连接有第三齿轮113，所述第三齿轮113位于第二齿轮112上方，即每一中板101上设有四个齿轮，位于同侧的第二齿轮112和第三齿轮113相啮合，所述第一连杆105的外端铰接有第二连杆114，所述第二连杆114的另一端固连于第二齿轮115上，位于同一中板101上相异侧的第二齿轮112和第三齿轮113通过稳定杆116相铰接，即每一中板101上设有两个稳定杆116，两个稳定杆116呈相交叉状，在空间上不干涉，所述稳定杆116两端的铰接轴以及与稳定杆116两端相连的第二齿轮112和第三齿轮113的铰接轴连线可组成一平行四边形117，所述第三齿轮113的外侧固接第三连杆118，所述第三连杆118的另一端铰接第四连杆119；

所述顶板102两侧设有竖向的第二支撑板120，所述第二支撑板120两端分别通过转动轴转动安装第四齿轮121，所述第四齿轮121的外侧固接所述第四连杆119，所述第二支撑板120上设有水平的第二导槽122，所述第二导槽122内安装有第二齿轮驱动板123，所述第二齿轮驱动板123通过其上的第二导滑块限位在第二导槽122内横向来回移动，所述第二齿轮驱动板123的两端分别沿水平方向设有第二上齿条124和第二下齿条125，所述第二上齿条124和第二下齿条125分别啮合于第二支撑板120两侧的各一第四齿轮121上。

所述升降装置的工作原理如下：如图10的升降装置的初始位置，气缸驱动端伸长从而驱动第一齿轮驱动板直线运动，第一齿轮驱动板带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第一连杆转动，第一连杆与第二连杆相铰接的外端部上升，第一连杆带动第二连杆运动，第二连杆带动第二齿轮转动并使中板向上运动，第二齿轮和第三齿轮啮合从而带动第三齿轮转动，因此第三连杆与第四连杆相铰接的外端部上升，第三连杆带动第四连杆运动，第四连杆带动第四齿轮转动并使顶板向上运动，两个第四齿轮受限于第二齿轮驱动板而同步运动，从而确保顶板的竖直升降运动，在多个齿轮的传动中，受限于精度等条件，稳定杆的设置，形成的平行四边形结构，使得齿轮上力的传导更加顺畅和平稳，防止发生卡齿。一个气缸可带动多个连杆作用于升降，提升效率翻倍，且提升高度可通过增加连杆进行叠加，无需更换为长连杆。

如图1、图14至图16所示，所述顶板102上方的后侧设有喷水装置，所述喷水装置包括储水箱55、底座51、转筒52以及中轴53，所述底座51设于储水箱55上，所述储水箱55安装于顶板上，所述底座51设有通水孔511，所述转筒52通过中轴53可转动地连接于所述底座51上，所述转筒52为中空结构，所述转筒52的外端面以轴心所在处为圆心均布有四个外圆孔521，所述转筒52靠近底座51的内端面以轴心所在处为圆心均布有四个内圆孔522，所述外圆孔521和内圆孔522均一一对应同轴设置，每一外圆孔521通过软管54连接与其错位90°的内圆孔522。

所述底座51具有四个连接于其内侧壁上的支撑杆512，四个所述支撑杆512之间围构成所述通水孔511，四个所述支撑杆512的连接处设有中心孔513，所述中心孔513用于穿入所述中轴53。所述转筒52的上端面和下端面设有中心轴孔523用于穿过所述中轴53。

实施时将储水箱中需要喷洒的水通过水泵增压，然后与底座相连，水流依次通过底座上的通水孔和软管喷洒出去，由于软管为扭曲状，水流即会以旋转的流向从软管喷射出，并产生旋转反作用力，而使转筒相对于底座产生转动，形成喷洒面积较大的旋转喷射的水流，提高了作业效率，且不需要额外的电机来驱动，节能环保，减轻了设备重量。

本发明通过机器人的灵活移动，实现无障碍灭火救援作业，通过升降装置可提升升降作业效率，通过设置无需电机驱动即可实现旋转水柱喷射的喷水装置，提高喷水面积，进一步实现高效灭火救援作业。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种建筑消防用机器人结构，包括机器人，所述机器人包括机架，所述机架上设有四组行走机构，四组所述行走机构分别设于机架两侧的前后位置处，其特征在于，所述行走机构包括空心轴和实心轴，所述空心轴套设于实心轴外圈，所述空心轴与实心轴之间通过轴承转动连接，所述空心轴外圈通过轴承转动连接于机架的侧臂上，所述空心轴的外圈位于机架外侧处固连第一支撑臂，所述实心轴的两端长出空心轴，所述实心轴的外圈位于机架外侧处设有第二支撑臂，所述第一支撑臂与第二支撑臂分别位于空心轴轴线的两侧，所述第一支撑臂的外端部通过转轴连接有第三支撑臂，所述第二支撑部的外端部通过转轴连接有第四支撑臂，所述第三支撑臂的另一端部与所述第四支撑臂的另一端部通过转轴相连，所述空心轴上位于机架内侧处设有第五齿轮，所述机架的侧臂上设有第一电机，所述第一电机通过齿轮啮合传动于第五齿轮，所述实心轴位于机架内侧处的端部设有第六齿轮，所述机架的侧臂上还设有第二电机，所述第二电机通过齿轮啮合传动于第六齿轮；

所述机架上方设有一升降装置，所述升降装置包括底板、中板和顶板，所述底板和顶板为水平设置，所述底板安装于机架上方，所述中板为竖向设置，数量为两个，所述中板设于底板和顶板之间，所述底板两侧设有竖向的第一支撑板，所述第一支撑板两端分别通过转动轴转动安装第一齿轮，所述第一齿轮的外侧固接第一连杆，所述第一支撑板上设有水平的第一导槽，所述第一导槽内安装有第一齿轮驱动板，所述底板上安装有气缸以驱动所述第一齿轮驱动板在第一导槽内来回移动，所述第一齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第一上齿条和第一下齿条，所述第一上齿条和第一下齿条分别啮合于第一支撑板两侧的各一第一齿轮上，所述中板两端通过转动轴分别连接有第二齿轮，所述中板两端通过转动轴还分别连接有第三齿轮，所述第三齿轮位于第二齿轮上方，位于同侧的第二齿轮和第三齿轮相啮合，所述第一连杆的外端铰接有第二连杆，所述第二连杆的另一端固连于第二齿轮上，位于同一中板上相异侧的第二齿轮和第三齿轮通过稳定杆相铰接，所述稳定杆两端的铰接轴以及与稳定杆两端相连的第二齿轮和第三齿轮的铰接轴连线可组成一平行四边形，所述第三齿轮的外侧固接第三连杆，所述第三连杆的另一端铰接第四连杆；所述顶板两侧设有竖向的第二支撑板，所述第二支撑板两端分别通过转动轴转动安装第四齿轮，所述第四齿轮的外侧固接所述第四连杆，所述第二支撑板上设有水平的第二导槽，所述第二导槽内安装有第二齿轮驱动板，所述第二齿轮驱动板的两端分别沿水平方向设有第二上齿条和第二下齿条，所述第二上齿条和第二下齿条分别啮合于第二支撑板两侧的各一第四齿轮上；

所述顶板上方设有喷水装置，所述喷水装置包括储水箱、底座、转筒以及中轴，所述底座设于储水箱上，所述储水箱安装于顶板上方，所述底座设有通水孔，所述转筒通过中轴可转动地连接于所述底座上，所述转筒为中空结构，所述转筒的外端面以轴心所在处为圆心均布有四个外圆孔，所述转筒靠近底座的内端面以轴心所在处为圆心均布有四个内圆孔，所述外圆孔和内圆孔均一一对应同轴设置，每一外圆孔通过软管连接与其错位90°的内圆孔；所述底座具有四个连接于其内侧壁上的支撑杆，四个所述支撑杆之间围构成所述通水孔，四个所述支撑杆的连接处设有中心孔，所述中心孔用于穿入所述中轴；

所述机架的前方设有搬运装置，所述搬运装置包括安装板、第五电机、第三轴承、第七齿轮、转动杆、转接轴、第八齿轮、第一放置板、滑轨、第一电动推杆、第五连杆、滑块、安装箱、第六连杆、第二电动推杆、第二放置板和夹持部，所述安装板上设有所述第五电机，所述第五电机顶部设有所述转接轴，所述转接轴上端设有所述第三轴承，所述转接轴中部设有所述第七齿轮，所述第三轴承外侧壁上设有所述第一放置板，所述第一放置板底部一侧设有所述转动杆，所述转动杆下端设有所述第八齿轮，所述第七齿轮和第八齿轮啮合，所述第一放置板顶部设有所述滑轨与第一电动推杆，所述滑轨上配合设有滑块，所述第一电动推杆用以驱动滑块沿滑轨运动，所述滑块一侧上下对称设有所述第五连杆，所述第五连杆另一端设有所述安装箱，所述安装箱内底部铰接有所述第二电动推杆，所述第二电动推杆上端铰接有所述第六连杆，所述第六连杆中部与安装箱一侧壁相铰接，所述第六连杆另一端设有所述第二放置板，所述第二放置板上设有所述夹紧部。