CN107414858A - 一种智能的火灾应急救援辅助决策系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能的火灾应急救援辅助决策系统包括机器人、显示屏两部分；其中机器人结构包括支架、电机、驱动短柄、肱骨连杆、尺骨连杆、股骨连杆、胫骨三角架、腓骨连杆、右脚、左脚、电路板、摄像头、通信天线。电机提供动力，各连杆机构组成左右运动结构。机器人的左右运动结构相当于机器人的两条腿，其中股骨连杆等同于大腿，胫骨三角架等同于小腿；肱骨连杆将驱动短柄的驱动力传递到股骨连杆上，相当于带动大腿前后摆动；尺骨连杆末端连接在胫骨三角架的后端，相当于带动小腿向后抬起和下落；腓骨连杆的底端连接在右脚/左脚的尾端，相当于跟腱控制右脚/左脚的倾斜方向。摄像头将采集的火灾内部图像信息通过通信天线传递到外界的显示屏。
Description
技术领域
本发明涉及一种救援设施，特别是涉及一种智能的火灾应急救援辅助决策系统。
背景技术
火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一，火灾现场的温度是十分惊人的，而且烟雾会挡住救援人员的视线。当处于火灾现场时，能见度非常低，即使长期居住的房间里的居民很难精准确认窗户和门的位置，在这种情况下，救援人员更需要保持镇静，采用科学的途径了解火灾内部情况。
在灭火救援过程中，针对不同的燃烧物体，采取的灭火工具各不相同，并非简单的采用水枪喷射就能控制火灾。对于油制品、油脂等燃烧物，需要采用泡沫灭火器材；对于木材、织物、纸张等可燃物，需要采用酸碱灭火器材；对于实验室、计算机房、变配电所，以及精密电子仪器、贵重设备的火灾场所，需要采用二氧化碳灭火设备；对于易燃、可燃液体、气体等燃烧物，需要采用干粉灭火设备。
所以获知火灾现场内部情况对消防救援工作至关重要，但是由于火灾内部高温浓烟的原因，消防工作人员即使穿上耐高温工作服，也难以深入火灾内部了解现场情况。假如能设计一种智能的火灾应急救援辅助决策系统，系统中的图像采集装置能在火灾内部自由穿梭并获取图像信息，同时将图像信息传递到外部的显示屏上，那么消防救援人员就能根据图像信息判断燃烧物类别，从而针对具体燃烧物采取相应的灭火手段，实现精确灭火的目标。这对于维护社会稳定、保障和改善民生，加强应急救援工作，建立健全应急救援体系具有重要意义。
发明内容
因此，本发明为了在火灾发生时获取火灾现场内部的图像信息，提供一种智能的火灾应急救援辅助决策系统，本系统中的机器人配备摄像头并且能够在火灾内部穿行，对内部环境情况进行图像采集，帮助消防人员快速了解火灾现场内部的具体情况，辅助灭火营救工作的顺利进行。
本发明所采用的技术方案是：一种智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：包括机器人、显示屏两部分；其中机器人结构包括支架、电机、驱动短柄、肱骨连杆、尺骨连杆、股骨连杆、胫骨三角架、腓骨连杆、右脚、左脚、电路板、摄像头、通信天线。
所述电机的外壳焊接在支架后侧的弧形结构内；所述驱动短柄的内端孔销接在电机轴上，驱动短柄的外端孔与肱骨连杆尾端的短柄连接孔铆接；所述股骨连杆顶端的支架连接孔铆接在支架前端的股骨旋转孔上，靠近支架连接孔下侧的驱动孔与肱骨连杆头端的股骨连接孔铆接；电机轴带动驱动短柄环绕内端孔旋转，驱动短柄带动肱骨连杆前后往复移动，从而带动股骨连杆环绕顶端的支架连接孔前后摆动。
所述胫骨三角架的前端孔铆接在股骨连杆底端的胫骨前侧连接孔中，被股骨连杆带动前后摆动；所述肱骨连杆在靠近短柄连接孔的右侧开设有尺骨连接孔，与尺骨连杆顶端的肱骨连接孔铆接，尺骨连杆底端的胫骨后侧连接孔与胫骨三角架的尾端孔铆接，在肱骨连杆推动股骨连杆向前摆动时，尺骨连杆向上带动胫骨三角架的尾端，实现胫骨三角架向下同时向尾端的自转。
所述右脚顶端的脚踝孔铆接在胫骨三角架的底端孔中，在胫骨三角架被股骨连杆带动向前向上移动、胫骨三角架向尾端自转时，带动右脚向上移动，同时相对胫骨三角架的前端孔向后移动。
所述股骨连杆在靠近胫骨前侧连接孔的上侧开设有腓骨连接孔，所述腓骨连杆的上端孔与腓骨连接孔铆接，腓骨连杆的下端孔与右脚尾部的跟腱孔铆接，当右脚向上抬起时，腓骨连杆压迫右脚的跟腱孔，实现右脚的根骨部分下压，趾骨部分抬起，为后续的右脚的落地做好准备。
所述左脚与右脚的结构左右对称，所述驱动短柄、肱骨连杆、尺骨连杆、股骨连杆、胫骨三角架、腓骨连杆均有相同的两件，分别安装在机器人的左右两侧，并且左侧运动结构与右侧运动结构的装配方式相同。
所述摄像头和通信天线安装在电路板的顶面，所述电路板螺接在支架的三角结构的顶面。
所述支架的前侧为三个面构成的三角结构，在三角结构的背面，设有朝向尾部并朝上弯曲的弧形结构；在三角结构的前端夹角处，开设有股骨旋转孔。
所述电机为左右双轴电机，销接在电机轴上的左右两侧的驱动短柄的指向相反；电机壳的内部装有蓄电池，为电机和机器人的其它耗电元件提供电能。
所述驱动短柄、肱骨连杆、股骨连杆、腓骨连杆均为直杆形；所述尺骨连杆的下半截向内侧弯曲，实现肱骨连杆、胫骨三角架这两个不同运动平面的零件的连接。
所述胫骨三角架为竖直平面放置的三角形板，胫骨三角架顶部前端的前端孔铆接在股骨连杆末端的胫骨前侧连接孔中，随着股骨连杆的前后摆动而摆动；胫骨三角架顶部后端的尾端孔铆接在尺骨连杆底端的胫骨后侧连接孔中，通过尺骨连杆的拉动实现自身的转动；胫骨三角架底端的底端孔铆接在右脚的脚踝孔中，用于带动右脚的移动。
所述右脚的右视图为底边弯曲的三角形，向前向下倾斜的为趾骨部分，向后向下倾斜的为根骨部分，底部弯曲的为足底部分，其中足底部分与根骨部分断开，便于右脚在向下接触地面时，足底部分可以少量变形以增加缓冲；
在趾骨部分的顶端，开设有矩形的脚踝缺口，所述脚踝孔穿过脚踝缺口；胫骨三角架的底端插在脚踝缺口中，铆钉穿过脚踝孔和底端孔，将右脚铆接在胫骨三角架底端；在根骨部分的尾端开设的跟腱孔铆接在腓骨连杆的下端孔中，用于控制右脚在落地时足底部分的后端先接触地面，在右脚即将抬起时足底部分的前端接触地面。
进一步讲，所述腓骨连杆为上下对称件，上端孔和下端孔在安装时可对调。
进一步讲，所述足底部分向上弯曲，并且足底部分具备较大宽度。
本发明的原理为：机器人的右侧运动结构和左侧运动结构相当于机器人的两条腿，其中股骨连杆等同于大腿，胫骨三角架等同于小腿；肱骨连杆将驱动短柄的驱动力传递到股骨连杆上，相当于带动大腿前后摆动；尺骨连杆末端连接在胫骨三角架的后端，相当于带动小腿向后抬起和下落；腓骨连杆的底端连接在右脚/左脚的尾端，相当于跟腱控制右脚/左脚的倾斜方向。
当电机启动后，左右运动结构开始做出跑步向前动作，机器人的左右运动结构的各零部件均采用耐高温材料制作，电机、电路板、摄像头、通信天线均有耐高温材料的壳体包裹，实现机器人在火灾现场内部的自由活动。
摄像头通过通信天线将采集到的图像信息传递给到外界的显示屏，辅助消防换工作人员根据燃烧物采用对应灭火设备和方法，实现精确高效灭火的目标。
本发明一种智能的火灾应急救援辅助决策系统具有如下优点：
（1）采用多个连杆机构模仿人体左右腿走路动作，实现在不平地面上的行走的目标，设计新颖；
（2）使用双轴电机实现左右运动结构的同步驱动；
（3）机器人携带摄像头，将火灾内部的图像实时传递到显示屏，实用高效。
所以，这种智能的火灾应急救援辅助决策系统，能够在火灾内部穿行，对内部环境情况进行图像采集，帮助消防人员快速了解火灾现场内部的具体情况，辅助灭火营救工作的顺利进行。对于维护社会稳定、保障和改善民生，加强应急救援工作，建立健全应急救援体系具有重要意义。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是机器人与显示屏的信息传递示意图。
图2是机器人在右脚最低、左脚最高状态的整体装配示意图。
图3是机器人在右脚向上、左脚向下状态的整体装配示意图。
图4是机器人在右脚最高、左脚最低状态的整体装配示意图。
图5是机器人在右脚向下、左脚向上状态的整体装配示意图。
图6是机器人在右脚最高、左脚最低状态的右侧视图。
图7是机器人在右脚最高、左脚最低状态的前侧视图。
图8是机器人的右侧运动结构与支架的右前视角的装配示意图。
图9是机器人的右侧运动结构与支架的左前视角的装配示意图。
图10是机器人的右侧运动结构的右前视角的装配示意图。
图11是机器人的右侧运动结构的各零件的结构示意图。
图12是机器人的右脚和左脚的结构示意图。
图13是机器人的支架和电机的装配示意图。
图14是机器人的支架和摄像头的装配示意图。
图15是机器人的支架和摄像头的拆解示意图。
图16是机器人的支架和摄像头的拆解示意图的局部放大图。
图中标号：1-支架、101-三角结构、102-弧形结构、103-股骨旋转孔、2-电机、201-电机轴、3-驱动短柄、301-内端孔、302-外端孔、4-肱骨连杆、401-短柄连接孔、402-尺骨连接孔、403-股骨连接孔、5-尺骨连杆、501-肱骨连接孔、502-胫骨后侧连接孔、6-股骨连杆、601-支架连接孔、602-驱动孔、603-腓骨连接孔、604-胫骨前侧连接孔、7-胫骨三角架、701-前端孔、702-尾端孔、703-底端孔、8-腓骨连杆、801-上端孔、802-下端孔、9-右脚、901-脚踝孔、902-跟腱孔、903-趾骨部分、904-根骨部分、905-足底部分、9031-脚踝缺口、10-左脚、11-电路板、12-摄像头、13-通信天线、14-显示屏、a-铆钉、b-螺钉。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明一种智能的火灾应急救援辅助决策系统作进一步的详细描述，在各零件的方向描述上，以摄像头为前端方向，电机为尾端方向。
包括机器人、显示屏14两部分；其中机器人结构包括支架1、电机2、驱动短柄3、肱骨连杆4、尺骨连杆5、股骨连杆6、胫骨三角架7、腓骨连杆8、右脚9、左脚10、电路板11、摄像头12、通信天线13。
如图13、图14所示，所述电机2的外壳焊接在支架1后侧的弧形结构102内；如图8、图9、图10、图11所示，所述驱动短柄3的内端孔301销接在电机轴201上，驱动短柄3的外端孔302与肱骨连杆4尾端的短柄连接孔401铆接；所述股骨连杆6顶端的支架连接孔601铆接在支架1前端的股骨旋转孔103上，靠近支架连接孔601下侧的驱动孔602与肱骨连杆4头端的股骨连接孔403铆接；电机轴201带动驱动短柄3环绕内端孔301旋转，驱动短柄3带动肱骨连杆4前后往复移动，从而带动股骨连杆6环绕顶端的支架连接孔601前后摆动。
所述胫骨三角架7的前端孔701铆接在股骨连杆6底端的胫骨前侧连接孔604中，被股骨连杆6带动前后摆动；所述肱骨连杆4在靠近短柄连接孔401的右侧开设有尺骨连接孔402，与尺骨连杆5顶端的肱骨连接孔501铆接，尺骨连杆5底端的胫骨后侧连接孔502与胫骨三角架7的尾端孔702铆接，在肱骨连杆4推动股骨连杆向前摆动时，尺骨连杆5向上带动胫骨三角架7的尾端，实现胫骨三角架7向下同时向尾端的自转。
所述右脚9顶端的脚踝孔901铆接在胫骨三角架7的底端孔703中，在胫骨三角架7被股骨连杆6带动向前向上移动、胫骨三角架7向尾端自转时，带动右脚9向上移动，同时相对胫骨三角架7的前端孔701向后移动。
所述股骨连杆6在靠近胫骨前侧连接孔604的上侧开设有腓骨连接孔603，所述腓骨连杆8的上端孔801与腓骨连接孔603铆接，腓骨连杆8的下端孔802与右脚9尾部的跟腱孔902铆接，当右脚9向上抬起时，腓骨连杆8压迫右脚9的跟腱孔902，实现右脚9的根骨部分904下压，趾骨部分903抬起，为后续的右脚9的落地做好准备。
如图12所示，所述左脚10与右脚9的结构左右对称，所述驱动短柄3、肱骨连杆4、尺骨连杆5、股骨连杆6、胫骨三角架7、腓骨连杆8均有相同的两件，分别安装在机器人的左右两侧，并且左侧运动结构与右侧运动结构的装配方式相同。
如图15、图16所示，所述摄像头12和通信天线13安装在电路板11的顶面，所述电路板11螺接在支架1的三角结构101的顶面。
如图14所示，所述支架1的前侧为三个面构成的三角结构101，在三角结构101的背面，设有朝向尾部并朝上弯曲的弧形结构102；在三角结构101的前端夹角处，开设有股骨旋转孔103。
所述电机2为左右双轴电机，销接在电机轴201上的左右两侧的驱动短柄3的指向相反；电机壳的内部装有蓄电池，为电机2和机器人的其它耗电元件提供电能。
所述驱动短柄3、肱骨连杆4、股骨连杆6、腓骨连杆8均为直杆形；所述尺骨连杆5的下半截向内侧弯曲，实现肱骨连杆4、胫骨三角架7这两个不同运动平面的零件的连接。
所述胫骨三角架7为竖直平面放置的三角形板，胫骨三角架7顶部前端的前端孔701铆接在股骨连杆6末端的胫骨前侧连接孔604中，随着股骨连杆6的前后摆动而摆动；胫骨三角架7顶部后端的尾端孔702铆接在尺骨连杆5底端的胫骨后侧连接孔502中，通过尺骨连杆5的拉动实现自身的转动；胫骨三角架7底端的底端孔703铆接在右脚的脚踝孔901中，用于带动右脚9的移动。
所述右脚9的右视图为底边弯曲的三角形，向前向下倾斜的为趾骨部分903，向后向下倾斜的为根骨部分904，底部弯曲的为足底部分905，其中足底部分905与根骨部分904断开，便于右脚9在向下接触地面时，足底部分905可以少量变形以增加缓冲；
在趾骨部分903的顶端，开设有矩形的脚踝缺口9031，所述脚踝孔901穿过脚踝缺口9031；胫骨三角架7的底端插在脚踝缺口9031中，铆钉穿过脚踝孔901和底端孔703，将右脚9铆接在胫骨三角架7底端；在根骨部分904的尾端开设的跟腱孔902铆接在腓骨连杆8的下端孔802中，用于控制右脚9在落地时足底部分905的后端先接触地面，在右脚9即将抬起时足底部分905的前端接触地面。
进一步讲，所述腓骨连杆8为上下对称件，上端孔801和下端孔802在安装时可对调。
进一步讲，所述足底部分905向上弯曲，并且足底部分905具备较大宽度。
如图2、图3、图4、图5所示，机器人的右侧运动结构和左侧运动结构相当于机器人的两条腿，其中股骨连杆6等同于大腿，胫骨三角架7等同于小腿；肱骨连杆4将驱动短柄3的驱动力传递到股骨连杆6上，相当于带动大腿前后摆动；尺骨连杆5末端连接在胫骨三角架7的后端，相当于带动小腿向后抬起和下落；腓骨连杆8的底端连接在右脚/左脚的尾端，相当于跟腱控制右脚/左脚的倾斜方向。
以右侧运动结构为例进行动作的分解：
（1）大腿抬起；驱动短柄3的外端孔302自电机轴201的背侧转到前侧，肱骨连杆4向前推动，股骨连杆6的底端向前向上摆动；
（2）小腿向后抬起；胫骨三角架7随着股骨连杆6的底端向前向上摆动，同时尺骨连杆5拉住胫骨三角架7的尾端将其向后拉起；
（3）脚跟放平；右脚9随着胫骨三角架7的底端向后甩动，腓骨连杆8的末端下压右脚9的跟腱孔902；
（4）大腿下落；驱动短柄3的外端孔302自电机轴201的前侧转到背侧，肱骨连杆4向后拉动，股骨连杆6的底端向后向下摆动；
（5）小腿向前甩出；胫骨三角架7随着股骨连杆6的底端向后向下摆动，同时尺骨连杆5的底端下压胫骨三角架7的尾端；
（6）脚跟着地；右脚9随着胫骨三角架7的底端向前甩动，腓骨连杆8的末端持续下压右脚9的跟腱孔902；
（7）脚尖着地；右脚9的足底部分905向前滚动，机器人的重心向前移动超过右脚9；
（8）重复以上动作。
当电机2启动后，左右运动结构开始做出跑步向前动作，机器人的左右运动结构的各零部件均采用耐高温材料制作，电机2、电路板11、摄像头12、通信天线13均有耐高温材料的壳体包裹，实现机器人在火灾现场内部的自由活动。
如图1所示，摄像头12通过通信天线13将采集到的图像信息传递给到外界的显示屏14，辅助消防换工作人员根据燃烧物采用对应灭火设备和方法，实现精确高效灭火的目标。
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)
1.一种智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：包括机器人、显示屏(14)两部分；其中机器人结构包括支架(1)、电机(2)、驱动短柄(3)、肱骨连杆(4)、尺骨连杆(5)、股骨连杆(6)、胫骨三角架(7)、腓骨连杆(8)、右脚(9)、左脚(10)、电路板(11)、摄像头(12)、通信天线(13)；
所述电机(2)的外壳焊接在支架(1)后侧的弧形结构(102)内；所述驱动短柄(3)的内端孔(301)销接在电机轴(201)上，驱动短柄(3)的外端孔(302)与肱骨连杆(4)尾端的短柄连接孔(401)铆接；所述股骨连杆(6)顶端的支架连接孔(601)铆接在支架(1)前端的股骨旋转孔(103)上，靠近支架连接孔(601)下侧的驱动孔(602)与肱骨连杆(4)头端的股骨连接孔(403)铆接；电机轴(201)带动驱动短柄(3)环绕内端孔(301)旋转，驱动短柄(3)带动肱骨连杆(4)前后往复移动，从而带动股骨连杆(6)环绕顶端的支架连接孔(601)前后摆动。
2.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述胫骨三角架(7)的前端孔(701)铆接在股骨连杆(6)底端的胫骨前侧连接孔(604)中，被股骨连杆(6)带动前后摆动；所述肱骨连杆(4)在靠近短柄连接孔(401)的右侧开设有尺骨连接孔(402)，与尺骨连杆(5)顶端的肱骨连接孔(501)铆接，尺骨连杆(5)底端的胫骨后侧连接孔(502)与胫骨三角架(7)的尾端孔(702)铆接。
3.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述右脚(9)顶端的脚踝孔(901)铆接在胫骨三角架(7)的底端孔(703)中；所述股骨连杆(6)在靠近胫骨前侧连接孔(604)的上侧开设有腓骨连接孔(603)，所述腓骨连杆(8)的上端孔(801)与腓骨连接孔(603)铆接，腓骨连杆(8)的下端孔(802)与右脚(9)尾部的跟腱孔(902)铆接。
4.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述左脚(10)与右脚(9)的结构左右对称，所述驱动短柄(3)、肱骨连杆(4)、尺骨连杆(5)、股骨连杆(6)、胫骨三角架(7)、腓骨连杆(8)均有相同的两件，分别安装在机器人的左右两侧，并且左侧运动结构与右侧运动结构的装配方式相同。
5.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述摄像头(12)和通信天线(13)安装在电路板(11)的顶面，所述电路板(11)螺接在支架(1)的三角结构(101)的顶面。
6.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述支架(1)的前侧为三个面构成的三角结构(101)，在三角结构(101)的背面，设有朝向尾部并朝上弯曲的弧形结构(102)；在三角结构(101)的前端夹角处，开设有股骨旋转孔(103)。
7.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述电机(2)为左右双轴电机，销接在电机轴(201)上的左右两侧的驱动短柄(3)的指向相反；电机壳的内部装有蓄电池。
8.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述驱动短柄(3)、肱骨连杆(4)、股骨连杆(6)、腓骨连杆(8)均为直杆形；所述尺骨连杆(5)的下半截向内侧弯曲，实现肱骨连杆(4)、胫骨三角架(7)这两个不同运动平面的零件的连接。
9.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述胫骨三角架(7)为竖直平面放置的三角形板，胫骨三角架(7)顶部前端的前端孔(701)铆接在股骨连杆(6)末端的胫骨前侧连接孔(604)中，随着股骨连杆(6)的前后摆动而摆动；胫骨三角架(7)顶部后端的尾端孔(702)铆接在尺骨连杆(5)底端的胫骨后侧连接孔(502)中，通过尺骨连杆(5)的拉动实现自身的转动；胫骨三角架(7)底端的底端孔(703)铆接在右脚的脚踝孔(901)中，用于带动右脚(9)的移动。
10.根据权利要求1所述的智能的火灾应急救援辅助决策系统，其特征在于：所述右脚(9)的右视图为底边弯曲的三角形，向前向下倾斜的为趾骨部分(903)，向后向下倾斜的为根骨部分(904)，底部弯曲的为足底部分(905)，其中足底部分(905)与根骨部分(904)断开，便于右脚(9)在向下接触地面时，足底部分(905)可以少量变形以增加缓冲；
在趾骨部分(903)的顶端，开设有矩形的脚踝缺口(9031)，所述脚踝孔(901)穿过脚踝缺口(9031)；胫骨三角架(7)的底端插在脚踝缺口(9031)中，铆钉穿过脚踝孔(901)和底端孔(703)，将右脚(9)铆接在胫骨三角架(7)底端；在根骨部分(904)的尾端开设的跟腱孔(902)铆接在腓骨连杆(8)的下端孔(802)中。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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