CN107875550A - 一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人，包括消防灭火机器人装置、操纵控制台、消防水炮、火灾探察组件、火焰自动瞄准组件、水带自动脱落组件、自喷淋组件、环境参数采集模组，可以保证或提高在复杂地面灭火环境下的运动性能和安全性，提高消防灭火机器人的负载能力，提高后方拖动消防水带时的抗拉能力、越障能力、爬楼梯能力和过左右高低不平的“单边桥”能力，保证消防灭火机器人在遇到火焰对自身本体或履带烧灼时仍能够行进运动，提高了消防水炮接口自动脱落机构以提高机器人撤退时的成功自保率，增加消防灭火机器人的自动寻找火焰并自动控制消防水炮瞄准的装置，从而提高了机器人的灭火效率和自动化程度。

Description

一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人。

背景技术

近年来，火灾事故频发，消防人员伤亡消息不断。在自动控制技术和智能技术不断成熟 的当下，由消防机器人、无人侦察机等先机你设备代替消防员，完成消防救援任务已成为可 能。

消防机器人作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。消 防机器人作为一种消防装备，可替代消防人员进入高温、易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危 险灾害事故现场进行灭火、洗消、排烟、照明、侦查以及数据采集、处理、反馈等，可有效 解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以利 用其进行先期压制，并根据其反馈结果，及时对灾情做出科学判断，从而对灾害事故现场工 作做出正确、合理地决策。

目前国内外投入使用的消防机器人一般由带动力的全地形底盘作为行驶与载重基体，在 其之上装载灭火设备、洗消设备、排烟设备、照明设备、侦查设备等进行各种特种救援作业， 以及装载数据采集、处理、反馈设备进行现场数据反馈，并且配有水雾自保功能抵抗高温高 热环境，所有设备的控制及传输均通过无线传输进行，消防机器人的应用显著提高了处理恶 性事故的能力并大大减少了人员的伤亡。

当前消防灭火机器人的方案主要有三类：

Ⅰ.侧重灭火上装设备而忽视底盘性能类别：

该类技术主要侧重消防水炮位置等性能，而忽视底部的移动底盘，即：忽略了消防灭火 机器人在实际灭火中可能遇到的复杂地面环境，例如需要越过较大的地面障碍物，需要越过 较宽的地面沟壑，需要攀爬一定角度的楼梯等。

例如：(1)专利号为201320414471.8的实用新型专利公布了一种改进的消防灭火机器人， 其特征在于：所述的炮身为包括在横置的U形炮管的左右两端分别设竖管部所构成，U形炮 管的右臂管所连接的竖管部的顶端采用弯管回转节连接进水接口弯管的一端，进水接口弯管 的另一端连接水带接口，U型炮管的左臂管上设有俯仰回转节，炮身的左侧的竖管部的顶端 与炮头连接；所述的行走底盘的上部还设有罩壳，罩壳左侧面中间至罩壳的顶面左部中间设 有缺口，炮头和进水接口弯管分别位于缺口内的左右侧。与现有技术相比，该方案将水带接 口设在炮身的较高的位置，避免所连接的水带在行走底盘旋转后退时被压住；同时弯管回转 节使消防灭火机器人在转向行驶时不受水带的牵制。

(2)专利号为201510157639.5的发明专利公布了一种内攻近战消防机器人，包括转座 和车体，转座设置于车体上，在所述转座的前侧设有喷水炮筒，所述喷水炮筒上侧设有摄像 头，在所述转座上侧设有防火分隔水幕带和用于形成防护水幕的洒水喷头，转座内设有用于 控制所述喷水炮筒、防火分隔水幕带和洒水喷头喷射的分水系统，所述分水系统通过消防水 管与消防车相连，车体内设有控制模块单元，所述控制模块单元通过线路总成与火场外的控 制系统相连，所述转座和车体内侧设有耐火层，所述车体后侧设有用于辅助拖曳消防水管和 线路总成的拖曳车。该发明中可通遥控方式使消防机器人进入火场进行火势侦查及灭火等作 业，有效控制火情。

(3)专利申请号为201611251230.0的发明专利公布了一种履带式多用消防机器人，包 括机器人外壳以及设置在机器人外壳中的机器人主体，所述机器人主体采用履带式消防车结 构，其特征在于，所述机器人主体包括底盘、驱动行走机构、远程消防水炮、排风机、电路 口控制主机和供电电源；所述远程消防水炮、排风机、电路控制主机和供电电源均设置在底 盘上，所述底盘设置在所述驱动行走机构上；所述供电电源为所述消防机器人提供整车电源。 该发明的消防机器人代替消防救援人员进入危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈， 有效地解决消防员在上述场面所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。但是这类专利 并没有给出底盘及驱动行走机构的具体结构，对于能否在复杂的地面灭火环境下使用，尚无 法推断。

(4)相似的还有申请号为201520943168.6的实用新型专利，申请号为201620188445.1 的实用新型专利，申请号为201710109232.4的发明专利。

Ⅱ.侧重底盘减震而忽视通过和攀爬性能类别：

例如：(1)申请号为201520714972.7的实用新型专利公布了一种用于消防灭火机器人的 移动系统，包括：机箱主体、履带、设置于履带内的前悬挂、交叉悬挂和后悬挂，其中：前 悬挂、交叉悬挂和后悬挂依次相连，机箱主体通过上轴与履带内的上导轮相连；所述的前悬 挂包括：通过前轴相连的前臂、前中臂、连接前臂和前中臂的前弹簧、与前臂相连的前导轮 和后导轮；所述的交叉悬挂包括：通过中间轴连接的交叉臂、连接交叉臂上部的中间弹簧、 位于交叉臂下部的平衡臂和平衡轮；所述的后悬挂包括：分别通过后弹簧和驱动轴相连的后 中臂、后臂、与驱动轴相连的驱动链轮、与从动轴相连的从动链轮和驱动轮；该实用新型便 于跨越和通过复杂地形、狭小空间，消防水炮覆盖面积广，有效保护了消防员的生命安全， 增强灭火效果。该方案亦存在致命弊端，由于该移动底盘使用了前悬挂、交叉悬挂和后悬挂， 该结构决定了消防灭火机器人无法实现爬楼等功能；并且根据实际经验，当机器人在地面湿 滑路面行走时，由于该悬挂结构决定了其与地面接触面积过小，故进行拖拽水带时会发生打 滑现象，影响消防灭火机器人移动。

(2)专利号为201610649548.8的发明专利公布了一种关节履带与车轮相复合的移动平 台及消防机器人，包括关节履带底盘、前车轮组件、后摆架、后车轮组件、连杆；关节履带 底盘的两个主履带组件连接在其主车体的两侧，摆臂履带组件与主履带组件构成关节履带结 构；摆臂履带组件的摆臂架中部、后摆架中部分别与主车体前后两端可枢转地相连，连杆的 两端分别与摆臂架、后摆架铰连，这样主车体、摆臂架、后摇架与连杆构成四连杆机构；前 车轮组件与摆臂架的后端相连，后车轮组件与后摆架末端相连；关节履带底盘的摆臂驱动件 驱动摆臂架摆动，使得所述四连杆机构变形，实现了该发明履带式行走模式与轮式行走模式 的转换。

(3)与此类技术方案相似的还有申请号为201610091164.9的发明专利，申请号为201610303161.7发明专利，申请号为201610622972.3的发明专利，申请号为201620549875.1 的实用新型专利，申请号为201610677978.0的发明专利。

Ⅲ.侧重添加外部装备提高底盘通过性或稳定性类别：

该类技术拟通过添加外部的设备或机构来增强消防灭火机器人的通过性或稳定性，例如 通过增加支撑装置来抵消消防水炮工作的后坐力。

例如：(1)专利号为201511004350.6公布了一种消防机器人的辅助支撑装置，该辅助支 撑装置能够增强消防机器人的对地摩擦力和支撑力作用，从而抵抗消防机器人水炮发射时产 生的后坐力。对消防机器人采用后支撑撑地的方式，在消防机器人的尾部设置辅助支撑装置， 辅助支撑装置包括运动机构和位于运动机构端部的带钉底盘，消防机器人处于行走状态时， 带钉底盘不接触地面，当消防机器人到达目的地找好喷射位置后，通过运动机构带动带钉底 盘运动至与地面接触，由带钉底盘与地面的反作用力与车体自重产生的摩擦力共同抵消后坐 力，保证消防机器人在发射水泡时不会发生倾覆。

火灾现场的环境和地形都比较复杂，消防灭火机器人需拖动负荷较大的消防水带，不仅 需要在地面上行走，有时还需越过较多地面障碍物，更有甚者，还需要具备爬楼功能以实现 对高处建筑物的灭火。

当前市场的消防灭火机器人种类繁多、功能各异，但是绝大多数均侧重于在火场外围工 作，无法进入火场灭火工作，存在较多弱点，主要弊端可分为如下几个方面：

Ⅰ.当灭火机器人在地面拖动充满水的水带行进时，需要克服水带的拖拽力，并且当灭 火机器人在进行喷水作业时，前方路面是湿滑的，现有履带式消防机器人绝大多数使用普通 的悬挂和履带行走系统，此时履带式与地面的摩擦力会急剧减小，极易发生打滑现象，影响 机器人工作效率。

Ⅱ.灭火机器人在地面复杂的环境运动时，有时需越过较大的障碍物或较宽的沟壑，甚 至有时需要攀爬坡度较大的楼梯等，当消防灭火机器人带动负载较大的水带攀爬越障时，由 于重心偏后，普通的克里斯蒂悬挂或玛蒂尔达悬挂系统都无法胜任拖水带攀爬功能。另外， 当灭火机器人拖动水带爬楼梯时，由于重心极度偏后，极易产生倾覆问题；如果实现为了灭 火机器人能爬楼梯而将重心配置偏前，当其下楼时，极易产生翻滚问题。更重要的是，当机 器人经过左右高度不同的“单边桥”，由于消防灭火机器人的两个履带受力不同，很容易发生 掉履带事故；更严重的会因灭火机器人的重心不稳而发生侧翻事故。

Ⅲ.当灭火机器人进入火场时，周围会有燃烧的物体对机器人本体造成伤害，例如烧灼 机器人壳体和履带，尽管这种情况必须尽量避免，但是当火势已经不可避免的对消防灭火机 器人及履带造成伤害时，由于当前绝大多数厂家实用的是橡胶履带，此时橡胶履带遇到高温 及火焰会变形、烧灼，当烧灼后的消防灭火机器人只剩下悬挂系统，此时机器人无法再行进， 这种情况不仅造成整套消防灭火机器人的财产损失，更会耽误整个灭火进程。

Ⅵ.当前灭火机器人上装的下方水炮都是通过手动卡扣的方式与后续消防水带连接，接 上消防水带后的灭火机器人只能前进和拐弯，不能后退；当消防灭火机器人在火场救火完毕 或遇到紧急情况需撤退时，都需要救援人员进入火场，接近消防灭火机器人，手动将将水带 接头从消防水炮上拆卸下来，显然这种方式在火场上是不适用并且极其危险的。

Ⅴ.当前消防灭火机器人的消防水炮全靠手动对准，即：消防机器人就位后，需工作人 员手动遥控消防水炮对准火焰进行灭火，如果火焰离机器人距离较远时，火焰对准就存在较 大误差；而当灭火机器人进入火场后，则需要工作人员根据回传的视频图像信息进行手动瞄 准，这种情况下，水炮的对准效率更低，甚至发生失败现象；另外，当灭火机器人在行进过 程中，使用手动对准行为变得更加困难。

总结来说，现有的消防机器人，对于复杂的火灾现场适应性较差，无法满足在复杂地面 环境下的性能发挥，无法保证自身的设备安全，这在很大程度上限制了消防机器人的推广使 用。

发明内容

为解决现有消防灭火机器人的负载能力不足、拖动消防水带时抗拉能力弱、由于重心位 置整体后移造成倾覆、越障能力及爬楼梯能力不足、遇到火焰对自身本体或履带烧灼时无法 行进或撤退、灭火效率低下等问题，本发明的目的在于提供一种面向复杂地面环境的消防灭 火机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人， 包括消防灭火机器人装置、操纵控制台、消防水炮、火灾探察组件、火焰自动瞄准组件、水 带自动脱落组件、自喷淋组件、环境参数采集模组，消防水炮、火灾探察组件、火焰自动瞄 准组件、自喷淋组件、环境参数采集模组均安装在消防灭火机器人装置上，水带自动脱落组 件安装在消防灭火机器人装置的后部；所述消防灭火机器人装置包括消防灭火机器人本体、 驱动组件、悬挂组件、履带行走组件、重心调节组件、控制驱动模块、能源模块、主天线、 提示组件；所述操纵控制台包括操纵控制台本体、控制摇杆、显示模块、无线天线、控制模 块、供电模块、VR操控眼镜；所述消防水炮包括炮头、进水管、炮头喷射角调节组件、水平 角度调节组件、垂向角度调节组件、手动调节组件、固定座、水炮本体；所述火灾探察组件 包括火灾探察摄像机、二维云台、支撑座；所述火焰自动瞄准组件包括传感组件、两轴追踪 组件、基座；所述水带自动脱落组件包括脱扣驱动电机、环形脱扣组件、脱扣推动挡圈；所 述自喷淋组件包括喷淋喷头、电磁阀、喷淋管件；所述环境参数采集模组包括红外和激光组 合避障传感器、双目视觉三维成像仪、气体浓度采集组合模组、生命探测模块。

具体地，所述消防灭火机器人本体外形为不规则长方体，内部中空，是消防灭火机器人 装置上各类组件安装的载体平台，中空内部设有驱动组件、重心调节组件，驱动组件包括伺 服驱动电机、编码器、减速齿轮箱，伺服驱动电机为两套，其转轴与减速齿轮箱连接并固定 在消防灭火机器人本体内部的后侧，左右对称设置；伺服驱动电机通过控制驱动模块中的驱 动器实现驱动正反转，实现对驱动轮的正反转控制；编码器安装在伺服驱动电机的转轴后端， 测量伺服驱动电机的转速，实现对伺服驱动电机的闭环控制；减速齿轮箱为普通的齿轮箱， 减速齿轮箱的动力输入端与伺服驱动电机的转轴连接，其动力输出端为转轴，与悬挂组件中 的驱动轮直连；

所述悬挂组件包括驱动轮、从动轮、托带轮、承重轮、减震摆臂板、减震阻尼元件、张 紧机构、悬挂本体，驱动轮为主动轮组，设置在消防灭火机器人本体后端，数量为两个，左 右对称设置，与减速齿轮箱的动力输出轴直连，给履带行走组件提供运动动力；从动轮数量 为四个，分两组左右对称放置，每组中的两个并排放置，两组分别架设在悬挂本体两侧，从 动轮的转轴安装在悬挂本体上并且与张紧机构连接，从动轮的转动主要依靠履带行走组件驱 动；托带轮直径小于驱动轮和从动轮，数量为十六个共八组，每组中的两个并排放置，左右 共六组且对称放置，安装在所述悬挂本体的最上端，实现对履带的导向拖动功能，另外两组 托带轮安装在最前端减震摆臂板的中下侧；承重轮数量为二十八个，共十四组，左右各七组 对称布置，通过转轴分别安装在所述减震摆臂板的最下端，其中，每组左侧的承重轮与履带 本体的左侧内沿接触，而右侧的承重轮与履带本体的右侧内沿接触；减震摆臂板呈长条薄板 状，数量与承重轮个数一致，共二十八片，分为十四组，左右各七组对称布置，其上端通过 转轴连接在悬挂本体横梁上，减震摆臂板中部与所述减震阻尼元件下端连接，减震摆臂板最 下端与承重轮连接，减震摆臂板与悬挂本体和减震阻尼元件形成杠杆结构，所述减震摆臂板 的角度均呈现与移动底盘前进方向夹角为钝角方向排列；减震阻尼元件为弹性阻尼元件，共 十四个分为两组，每组七个设置在左右两个悬挂本体内，减震阻尼元件的上端连接在悬挂本 体上，下端固定在各自对应的减震摆臂板上，减震阻尼元件的上、下端均通过转轴与减震摆 臂板或悬挂本体连接的；张紧机构安装在悬挂本体内部的前端，其张紧装置与所述从动轮的 转轴接触，通过张紧弹簧的左右使从动轮始终向外扩张压缩履带行走组件；悬挂本体为长条 片状结构，共四片，两片为一组，每组中的两片悬挂本体安装在消防灭火机器人本体的一侧， 悬挂本体通过减速齿轮箱、转轴结构与所述消防灭火机器人本体连接为一个整体，且悬挂本 体的内部安装有驱动轮、从动轮、托带轮、减震摆臂板、减震阻尼元件和张紧机构，为悬挂 组件的载体平台；

履带行走组件包括履带本体、钢丝嵌套组件，履带本体为高效减震防滑抓地履带，包括 弹性履带主体、芯骨架、加强防滑条、加强防滑块，分布在由驱动轮、从动轮、托带轮和承 重轮组成的不规则环形主体外侧，履带本体的内沿与驱动轮、从动轮、托带轮和承重轮接触， 并且履带在其之间滚动铺设，从而带动消防灭火机器人本体运动；钢丝嵌套组件为多个链状 结构，材质为不锈钢，宽度稍窄于履带本体的宽度，每个链状结构通过轴连接，形成闭合的 椭圆链状环，嵌套在履带本体中间；

重心调节组件包括横向调节组件、纵向调节组件、滑动平台，所述横向调节组件为横向 放置的直线滑台，包含滑台主体、驱动电机、滑块，通过控制驱动电机可实现对滑块在滑台 主体上的位移控制，横向调节组件安装在消防灭火机器人本体内腔的前端处，横向布置；类 似的，纵向调节组件为纵向放置的直线滑台，包含滑台主体、驱动电机、滑块，通过控制驱 动电机可实现对滑块在滑台主体上的位移控制，纵向调节组件安装在横向调节组件的滑块上， 纵向布置；所述滑动平台为方形平板结构，安装在纵向调节组件的滑块上，作为载体平台， 其上端固定有大功率锂电池；

所述控制驱动模块包括控制器、无线视频发射模块、车载无线传输模块、驱动器、箱体， 控制器为消防灭火机器人装置的控制核心，与无线视频传输模块、无线传输模块、驱动器、 照明灯、警示灯以及警笛连接，另外控制器还与电源稳压模块连接；无线视频发射模块为无 线视频发射设备，安装在箱体内，与火灾探察摄像机连接，且其还与车载视频传输天线连接； 车载无线传输模块为无线数传模块，与控制器连接，并且还与车载无线传输天线连接；驱动 器为电机驱动器，与所述控制器连接，并且与伺服驱动电机、重心调节组件中的横向调节组 件和纵向调节组件、消防水炮中的炮头喷射角调节组件、水平角度调节组件、垂向角度调节 组件中的电机连接，实现相应的驱动动作；箱体是控制器、无线视频发射模块、车载无线传 输模块、驱动器的安装载体，箱体安装固定在所述消防灭火机器人本体内；

所述能源模块包括大功率锂电池、电源稳压模块，大功率锂电池安装固定在所述重心调 节组件的滑动平台上，电源稳压模块连接大功率锂电池，并且还连接控制器和驱动器为其提 供能源；

所述车载天线包括车载无线传输天线、车载视频传输天线，车载无线传输天线为棒状天 线，安装固定在消防灭火机器人本体的左后方，车载视频传输天线亦为棒状天线，安装固定 在消防灭火机器人本体的右后方；

所述提示组件包括照明灯、警示灯、警笛，照明灯安装在消防灭火机器人装置的前方， 警示灯和警笛为一体结构，照明灯、警示灯、警笛均与控制器连接。

具体地，所述操纵控制台本体包括控制台箱体、控制台面板、散热组件，控制台箱体为 操纵控制台内部各个组件的载体平台，控制台面板为嵌套在控制台箱体下半部分内的面板， 控制台面板上安装控制摇杆、显示模块和无线天线，散热组件为散热风扇，数量为两个，安 装在控制台面板下侧，风向正反安装，散热组件还与主控模块连接；

所述控制摇杆包括底盘控制摇杆、水炮控制摇杆、火灾探察组件控制摇杆、自喷淋控制 推杆、水带自动脱落控制推杆、其它控制按钮，底盘控制摇杆、水炮控制摇杆和火灾探察组 件控制摇杆均为两自由度的摇杆，分别实现对消防灭火机器人装置、消防水炮和火灾探察组 件的控制，自喷淋控制推杆、水带自动脱落控制推杆、其它控制按钮分别为具备通断功能的 段式开关，分别实现对自喷淋组件、水带自动脱落组件及提示组件的控制，控制摇杆还与主 控模块连接；

所述显示模块包括图像视频显示组件、参数显示组件，图像视频显示组件为高清显示器， 固定在操纵控制台本体的上盖内，图像视频显示组件连接视频接收模块，参数显示组件为LCD 显示器，安装固定在控制台面板中央，参数显示组件连接主控模块；

所述无线天线包括无线传输天线、无线视频传输天线，无线传输天线和无线视频传输天 线均为棒状天线，均安装固定在控制台面板上；

所述控制模块包括主控模块、视频接收模块、无线传输模块，主控模块为操纵控制台的 控制核心，主控模块安装固定在控制台箱体内，与控制摇杆、显示模块和供电模块等连接， 所述视频接收模块为无线视频接收设备，安装在控制台箱体内，视频接收模块与图像视频显 示组件连接，无线传输模块为无线数传模块，与主控模块连接，且无线传输模块还与无线传 输天线连接；

所述供电模块包括锂电池，安装在控制台箱体上，供电模块连接显示模块和控制模块；

所述VR操控眼镜为与操纵控制台配套使用的VR立体操控眼镜。

具体地，所述炮头为圆柱中空结构，安装在所述水炮本体的最前端，所述进水管为三通 结构，包括进水口和出水口，其中出水口与所述水炮本体连接的为单通管道，而进水口为双 通结构与外部水带连接，所述炮头喷射角调节组件包括喷射角调节伺服电机、调节组件，喷 射角调节伺服电机固定在所述水炮本体的靠近顶端位置，其转轴连接所述调节组件，通过控 制喷射角调节伺服电机实现对调节组件的位置控制，所述调节组件为环形结构，设置在所述 炮头内，下端面连接所述喷射角调节伺服电机从而进行位置的变换；所述水平角度调节组件 包括水平角度调节伺服电机、水平驱动齿轮箱、水平可旋环体，所述水平角度调节伺服电机 安装在所述水炮本体上，并且连接所述控制驱动模块，所述水平驱动齿轮箱安装在所述水平 角度调节伺服电机上端，将水平角度调节伺服电机转动减速后传递至所述水平可旋环体上， 所述水平可旋环体为外径稍大于水炮本体的管转结构，套接在所述水炮本体上，且可绕水炮 本体转动；

所述垂向角度调节组件包括垂向角度调节伺服电机、垂向驱动齿轮箱、垂向可旋环体， 所述垂向角度调节伺服电机安装在所述水炮本体上，并且连接所述控制驱动模块。所述垂向 驱动齿轮箱安装在所述垂向角度调节伺服电机上端，将垂向角度调节伺服电机转动减速后传 递至所述垂向可旋环体上，所述垂向可旋环体为外径稍大于水炮本体的管转结构，套接在所 述水炮本体上，且可绕水炮本体转动；

所述手动调节组件包括水平角度调节组件和垂向角度调节组件，所述水平角度调节组件 为环形手柄，安装在所述水平角度调节组件的水平驱动齿轮箱上，通过手动调节环形手柄实 现对所述炮头进行水平角度的调整，所述垂向角度调节组件同样为环形手柄，安装在所述水 平角度调节组件的垂向驱动齿轮箱上，通过手动调节环形手柄实现对所述炮头进行垂向角度 的调整；所述固定座为长方体结构，上端面连接所述水炮本体，下端面固定在所述消防灭火 机器人本体上；所述水炮本体整体为环绕管状结构，下端固定在所述固定座上，作为连接和 固定所述炮头、进水管和水炮本体的载体。

具体地，所述火灾探察摄像机为高清摄像机，安装固定在所述二维云台上，连接所述无 线视频发射模块，所述二维云台为两个自由度的云台，安装固定在所述支撑座，二维云台还 与所述控制器连接，并受控制器的控制；所述支撑座为竖直棒状结构，下端安装固定在消防 灭火机器人本体上，上端连接固定所述二维云台，是火灾探察摄像机的支撑载体。

具体地，所述传感组件包括红外热成像仪、火焰传感器和激光测距传感器，所述两轴追 踪组件包括水平旋转组件和垂直摆动组件。所述水平旋转组件和垂直摆动组件分别安装有驱 动电机，分别实现两轴追踪组件的水平旋转和垂直摆动，所述水平旋转组件和垂直摆动组件 相互连接固定，所述水平旋转组件的底座安装在所述基座的上，所述垂直摆动组件安装在水 平旋转组件上，且垂直摆动组件上的平台上安装固定所述传感组件；所述基座为固定安装座， 主要连接固定所述两轴追踪组件。

具体地，所述脱扣驱动电机为伺服驱动电机，安装在所述消防灭火机器人本体的后面中 间位置处，且在所述消防水炮的进水管上，其转轴连接所述环形脱扣组件；所述环形脱扣组 件为环形齿轮箱，套接在所述进水管外侧，内部设置有齿轮及齿条结构，其动力输入部分连 接所述脱扣驱动电机，其输出部分为伸缩连杆结构，连接所述脱扣推动挡圈；所述脱扣推动 挡圈套接在所述进水管的入口处，脱扣推动挡圈位置随环形脱扣组件的输入轴沿轴向前后移 动。

具体地，所述喷淋头外形为纺锤形，四周下方有环形开口，连接在所述电磁阀出水口处， 所述电磁阀为普通电磁阀，通过控制通断电实现对内部通道的开启和闭合，所述电磁阀进水 口连接所述喷淋管件的上端，所述喷淋管件为环形竖直管状，内部中空，其上端连接所述电 磁阀的进水口，其下端连接在所述水炮本体上，并且喷淋管件的下端贯穿至所述水炮本体内 部。

具体地，所述红外和激光组合避障传感器包含了红外避障传感器和激光测距矩阵，安装 在消防灭火机器人装置的最前端，所述红外和激光组合避障传感器为红外测距传感器和激光 传感器的组合，所述红外和激光组合避障传感器与所述控制器连接，并将检测的机器人与障 碍物的距离分别上传至控制器分析和控制使用；所述双目视觉三维成像仪对机器人前方空间 进行三维成像，实时显示在所述操纵控制台中的显示模块和VR操控眼镜中；所述气体浓度 采集组合模组主要包括一氧化碳、硫化氢和氢气传感器，安装布置在所述消防灭火机器人本 体外侧处，与所述控制器连接；所述生命探测模块安装在所述消防灭火机器人本体上，与所 述控制器连接，并将探测的数据上传供其分析使用。

本发明具有以下有益效果：本发明面向复杂地面环境的消防灭火机器人可以保证或提高 在复杂地面灭火环境下的运动性能和安全性，提高消防灭火机器人的负载能力，提高后方拖 动消防水带时的抗拉能力、越障能力、爬楼梯能力和过左右高低不平的“单边桥”能力，保 证消防灭火机器人在遇到火焰对自身本体或履带烧灼时仍能够行进运动，提高了消防水炮接 口自动脱落机构以提高机器人撤退时的成功自保率，增加消防灭火机器人的自动寻找火焰并 自动控制消防水炮瞄准的装置，从而提高了机器人的灭火效率和自动化程度。

附图说明

图1是本发明面向复杂地面环境的消防灭火机器人整体立体结构示意图。

图2是本发明面向复杂地面环境的消防灭火机器人整体主视结构示意图。

图3是本发明面向复杂地面环境的消防灭火机器人整体左视结构示意图。

图4是本发明面向复杂地面环境的消防灭火机器人整体俯视结构示意图。

图5是本发明消防灭火机器人去除上盖板后的主视结构示意图。

图6是本发明消防灭火机器人去除上盖板后的俯视结构示意图。

图7是本发明消防灭火机器人局部结构左视示意图。

图8是本发明操纵控制台立体结构示意图。

图9是发明操纵控制台俯视结构示意图。

图10是本发明消防水炮主视结构示意图。

图11是本发明消防水炮俯视结构示意图。

图12是本发明消防水炮左视结构示意图。

图13是本发明火焰自动瞄准组件和环境参数采集模组立体结构示意图。

图14是本发明自喷淋组件主视结构示意图。

图15是本发明消防灭火机器人的重心调节组件的局部俯视放大结构示意图。

图16是本发明消防灭火机器人的驱动组件的局部俯视放大结构图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范 围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范 围之内。

如图1-16所示，一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人，包括消防灭火机器人装置 100、操纵控制台200、消防水炮300、火灾探察组件400、火焰自动瞄准组件500、水带自动 脱落组件600、自喷淋组件700、环境参数采集模组800，消防水炮300、火灾探察组件400、火焰自动瞄准组件500、自喷淋组件700、环境参数采集模组800均安装在消防灭火机器人装置100上，水带自动脱落组件600安装在消防灭火机器人装置100的后部。一般的，消防水 炮300安装在消防灭火机器人装置100的上方中央或靠前位置处；火灾探察组件400、火焰 自动瞄准组件500安装在消防水炮300前方并且不影响其工作的部位；自喷淋组件700连接 消防水炮300，并安装在消防水炮300的上方；水带自动脱落组件600安装在消防水炮300 的进水口位置处；环境参数采集模组800则可安装在消防灭火机器人装置100的任意位置处。 操纵控制台200为单独部件，一般放置在工作人员方便操纵的位置处。消防灭火机器人装置100主要实现火情探测、参数采集、消防灭火等功能，操纵控制台200主要实现与所述消防灭火机器人装置100间的信息交互功能，包括：指令发送、参数回传、火情信息显示等。消 防水炮300主要实现灭火功能，其动作实现主要依靠来自操纵控制台200的指令。所述火灾 探察组件400和火焰自动瞄准组件500主要实现对灭火的辅助功能，例如火情探察或对火焰的自动瞄准等。所述水带自动脱落组件600主要实现紧急情况下的水带脱落功能，以实现消防灭火机器人的紧急自保脱身功能。所述自喷淋组件700主要实现对灭火机器人车体的喷淋 降温功能，减少或避免外部高温或火焰等的烧灼和伤害。所述环境参数采集模组800主要实 现对周围环境参数的采集及根据周围环境进行自我导航、避障和诊断功能。

所述消防灭火机器人装置100包括消防灭火机器人本体110、驱动组件120、悬挂组件 130、履带行走组件140、重心调节组件150、控制驱动模块160、能源模块170、主天线180、提示组件190；所述操纵控制台200包括操纵控制台本体210、控制摇杆220、显示模块230、无线天线240、控制模块250、供电模块260、VR操控眼镜270；所述消防水炮300包括炮头310、进水管320、炮头喷射角调节组件330、水平角度调节组件340、垂向角度调节组件350、手动调节组件360、固定座370、水炮本体380；所述火灾探察组件400包括火灾探察摄像机410、二维云台420、支撑座430；所述火焰自动瞄准组件500包括传感组件510、两轴追踪 组件520、基座530；所述水带自动脱落组件600包括脱扣驱动电机610、环形脱扣组件620、 脱扣推动挡圈630；所述自喷淋组件700包括喷淋喷头710、电磁阀720、喷淋管件730；所 述环境参数采集模组800包括红外和激光组合避障传感器801、双目视觉三维成像仪802、气 体浓度采集组合模组803、生命探测模块804。

具体地，如图5所示，所述消防灭火机器人本体110外形为不规则长方体，内部中空， 是消防灭火机器人装置100上各类组件安装的载体平台，中空内部设有驱动组件120、重心 调节组件150。如图16所示，驱动组件120包括伺服驱动电机121、编码器122、减速齿轮箱123，伺服驱动电机121为两套，其转轴与减速齿轮箱123连接并固定在消防灭火机器人本体110内部的后侧，左右对称设置；伺服驱动电机121通过控制驱动模块160中的驱动器164实现驱动正反转，实现对驱动轮131的正反转控制；编码器122安装在伺服驱动电机121的转轴后端，测量伺服驱动电机121的转速，实现对伺服驱动电机121的闭环控制；减速齿轮箱123为普通的齿轮箱，减速齿轮箱123的动力输入端与伺服驱动电机121的转轴连接，其动力输出端为转轴，与悬挂组件130中的驱动轮131直连；上述驱动组件120的整体工作过程为：所述控制驱动模块160中的驱动器164驱动伺服驱动电机121转动，带动减速齿轮箱123内部齿轮啮合转动，最终将动力传输至悬挂组件130上的驱动轮131上，实现对消防灭火机器人装置100的运动驱动；在此过程中，编码器122实时检测伺服驱动电机121转速，通过控制算法形成对伺服驱动电机121的闭环控制，增加控制精准度。

如图5所示，所述悬挂组件130包括驱动轮131、从动轮132、托带轮133、承重轮134、减震摆臂板135、减震阻尼元件136、张紧机构137、悬挂本体138，驱动轮131为主动轮组， 设置在消防灭火机器人本体110后端，数量为两个，左右对称设置，与减速齿轮箱123的动 力输出轴直连，给履带行走组件140提供运动动力，并且通过传动直连，动力输出较为明显，可大大提高电机的传动效率，提升移动底盘的整体机动性能；从动轮132数量为四个，分两组左右对称放置，每组中的两个并排放置，两组分别架设在悬挂本体138两侧，从动轮132的转轴安装在悬挂本体138上并且与张紧机构137连接，从动轮132的转动主要依靠履带行走组件140驱动；托带轮133直径小于驱动轮131和从动轮132，数量为十六个共八组，每 组中的两个并排放置，左右共六组且对称放置，安装在所述悬挂本体138的最上端，实现对 履带的导向拖动功能，另外两组托带轮133安装在最前端减震摆臂板135的中下侧，主要作 用有：提高托带轮133对履带的拖动归位功能，防止掉履带问题；提高履带底盘的通过性， 尤其是越障能力，放置越障时障碍物对最前端减震摆臂板的卡壳现象。

承重轮134数量为二十八个，共十四组，左右各七组对称布置，通过转轴分别安装在所 述减震摆臂板135的最下端，其中，每组左侧的承重轮134与履带本体141的左侧内沿接触， 而右侧的承重轮134与履带本体141的右侧内沿接触；减震摆臂板135呈长条薄板状，数量 与承重轮134个数一致，共二十八片，分为十四组，左右各七组对称布置，其上端通过转轴 连接在悬挂本体138横梁上，减震摆臂板135中部与所述减震阻尼元件136下端连接，减震 摆臂板135最下端与承重轮134连接，减震摆臂板135与悬挂本体138和减震阻尼元件136 形成杠杆结构，当遇到冲击震动时，承重轮134可绕减震摆臂板135上端的转轴旋转，并压 缩减震阻尼元件136，从而吸收由于障碍物产生的冲击和震动。所述减震摆臂板135的角度 均呈现与移动底盘前进方向夹角为钝角方向排列，当移动底盘遇到凸起障碍物时，最前侧减 震摆臂板135上的承重轮134会受力，进而压缩减震阻尼元件136，实现最前侧减震摆臂板 135的顺向形变和受力；若凸起障碍物较大，此时第二根、第三根……减震摆臂板135依次 受力发生形变，实现减震摆臂板135的顺向位移变化，保证移动底盘整体的平稳性和通过性， 减少甚至消除外界的震动，实现越障和爬坡功能，保证底盘上部消防设备的安全稳定性。

减震阻尼元件136为弹性阻尼元件，共十四个分为两组，每组七个设置在左右两个悬挂 本体138内，减震阻尼元件136的上端连接在悬挂本体138上，下端固定在各自对应的减震 摆臂板135上，减震阻尼元件136的上、下端均通过转轴与减震摆臂板135或悬挂本体138 连接的；张紧机构137安装在悬挂本体138内部的前端，其张紧装置与所述从动轮132的转 轴接触，通过张紧弹簧的左右使从动轮132始终向外扩张压缩履带行走组件140，从而保证 履带的张紧程度，减少或避免掉履带；悬挂本体138为长条片状结构，共四片，两片为一组， 每组中的两片悬挂本体138安装在消防灭火机器人本体110的一侧，悬挂本体138通过减速 齿轮箱123、转轴结构与所述消防灭火机器人本体110连接为一个整体，且悬挂本体138的 内部安装有驱动轮131、从动轮132、托带轮133、减震摆臂板135、减震阻尼元件136和张 紧机构137，为悬挂组件130的载体平台。

上述悬挂组件130的整体效果为：驱动轮131主要实现对履带行走组件140的动力驱动； 从动轮132和托带轮133主要实现对履带行走组件140的拖动和导向功能，防止履带行走组 件140偏离运动轨道；承重轮134主要实现对整套消防灭火机器人装置100复合的承载，并 配合减震阻尼元件136实现越障、爬坡和对震动的消除；所述减震阻尼元件136主要将因外 界的震动及压力通过减震摆臂板135进行减少甚至消除；所述张紧机构137主要实现将从动 轮132始终向外扩张压缩履带行走组件140，从而保证履带的张紧程度，减少或避免掉履带； 而悬挂本体138则为悬挂组件130的载体平台。

如图5所示，履带行走组件140包括履带本体141、钢丝嵌套组件142，履带本体141为 高效减震防滑抓地履带，包括弹性履带主体、芯骨架、加强防滑条、加强防滑块，分布在由 驱动轮131、从动轮132、托带轮133和承重轮134组成的不规则环形主体外侧，履带本体141的内沿与驱动轮131、从动轮132、托带轮133和承重轮134接触，并且履带在其之间滚 动铺设，从而带动消防灭火机器人装置100运动；钢丝嵌套组件142为多个链状结构，材质 为不锈钢，宽度稍窄于履带本体141的宽度，每个链状结构通过轴连接，形成闭合的椭圆链 状环，嵌套在履带本体141中间，作用主要有两个：增强履带本体的强度和耐磨度，防止消 防灭火机器人在负载大载荷下爬楼、越障时发生履带撕裂问题，增加履带本体的耐磨度和抗拉升性；当消防灭火机器人进入火场时，防止因高温和火焰对履带灼伤而导致橡胶融化，消防灭火机器人无法撤退自保问题。

上述履带行走组件140的整体工作效果为：在正常情况下，履带本体141可实现对消防 灭火机器人100的驱动运动效果，同时履带本体141内的钢丝嵌套组件142可实现增强履带 抗拉性和抗磨性等效果；而当遇到紧急情况，例如当消防灭火机器人的履带因为高温或火焰 发生变形甚至烧灼时，此时履带本体141内的钢丝嵌套组件142开始发挥作用，代替履带本 体141完成对消防灭火机器人装置100的驱动运动功能。

如图15所示，重心调节组件150包括横向调节组件151、纵向调节组件152、滑动平台 153，所述横向调节组件151为横向放置的直线滑台，包含滑台主体、驱动电机、滑块，通过 控制驱动电机可实现对滑块在滑台主体上的位移控制，横向调节组件151安装在消防灭火机 器人本体110内腔的前端处，横向布置；类似的，纵向调节组件152为纵向放置的直线滑台， 包含滑台主体、驱动电机、滑块，通过控制驱动电机可实现对滑块在滑台主体上的位移控制， 纵向调节组件152安装在横向调节组件151的滑块上，纵向布置；效果为：其自身不仅可被 横向调节组件151横向调节位移，而且也可通过自身的驱动电机实现纵向位移调节。所述滑 动平台153为方形平板结构，安装在纵向调节组件152的滑块上，作为载体平台，其上端固 定有大功率锂电池171。

上述重心调节组件150整体工作效果为：横向调节组件151可实现对纵向调节组件152 的横向调节，而纵向调节组件152可对滑动平台153实现纵向位移调节，横向调节组件151 和纵向调节组件152两组件组合成二维平面位移调节机构，可实现对滑动平台153的位置二 维空间的调节。由于滑动平台153上端固定有大功率锂电池171，从而重心调节组件150可 实现对重量较大的大功率锂电池171进行位置调节，包括前后和左右，最终可实现对整套消 防灭火机器人装置100的重心位置调节，以使消防灭火机器人装置100更高效地爬楼、下楼、 越障。

如图15所示，所述控制驱动模块160包括控制器161、无线视频发射模块162、车载无 线传输模块163、驱动器164、箱体165，控制器161为消防灭火机器人装置100的控制核心， 与无线视频传输模块162、无线传输模块163、驱动器164、照明灯191、警示灯192以及警笛193连接，另外控制器161还与电源稳压模块172连接，以实现对自身的供电。控制器161的主要功能如下：

①控制无线传输模块163接收来自操纵控制台200中无线传输模块253的指令并进行解 码、分析；

②根据接收的指令发送控制命令，接收来自编码器122的信息并进行算法控制，驱动消 防灭火机器人装置100运动，包括到达指定灭火地点等；

③控制无线视频发射模块162将通过火灾探察组件400采集的图像、视频信息传输至视 频接收模块252上；

④控制车载无线传输模块163将消防灭火机器人装置100等相关参数传输至无线传输模 块253上；

⑤控制提示组件190显示各类参数信息；

⑥通过驱动器164驱动并控制消防水炮300进行旋转并灭火；

⑦控制火灾探察组件400中的二维云台420运动，实现对周围火情的信息采集；

⑧控制火焰自动瞄准组件500中的传感组件510工作，驱动两轴追踪组件520工作，实 现对火焰的判定和瞄准；

⑨紧急情况下，控制水带自动脱落组件600中的脱扣驱动电机610动作，实现水带的自 动脱落以自保。

无线视频发射模块162为无线视频发射设备，安装在箱体165内，与火灾探察摄像机410 连接，可将所述火灾探察摄像机410采集的图像、视频信息发送，且其还与车载视频传输天 线182连接，以确保发射信号功率足够，保证信息传输距离；车载无线传输模块163为无线 数传模块，主要用于数据、指令传输，与控制器161连接，并且还与车载无线传输天线181 连接，以保证传输信号与距离；所述车载无线传输模块163还可通过车载无线传输天线181 接收来自无线传输模块253的控制指令。

驱动器164为电机驱动器，与所述控制器161连接，并且与伺服驱动电机121、重心调 节组件150中的横向调节组件151和纵向调节组件152、消防水炮300中的炮头喷射角调节 组件330、水平角度调节组件340、垂向角度调节组件350中的电机连接，实现相应的驱动动 作；箱体165是控制器161、无线视频发射模块162、车载无线传输模块163、驱动器164的安装载体，箱体165安装固定在所述消防灭火机器人本体110内；

所述能源模块170包括大功率锂电池171、电源稳压模块172，大功率锂电池171安装固 定在所述重心调节组件150的滑动平台153上，主要为整套消防灭火机器人装置100提供电 能，并且其为整套消防灭火机器人装置100的重心微调手段；电源稳压模块172连接大功率 锂电池171，主要实现对大功率锂电池171的稳压以及对外部充电电压的稳压功能，并且还 连接控制器161和驱动器164为其提供能源；

如图7所示，所述车载天线180包括车载无线传输天线181、车载视频传输天线182，车 载无线传输天线181为棒状天线，安装固定在消防灭火机器人本体110的左后方，主要为了 增加车载无线传输模块163发射和接收信息的强度，使得消防灭火机器人装置100在障碍物 较多的场合也能接收到来自操纵控制台200的指令和将自身参数等发送至操纵控制台200上。 车载视频传输天线182亦为棒状天线，安装固定在消防灭火机器人本体110的右后方，主要 为了增加无线视频发射模块162发射距离，保证在障碍物较多的场合也能将火灾探察组件400 采集的图像视频信息等发送至操纵控制台200上。

所述提示组件190包括照明灯191、警示灯192、警笛193，照明灯191安装在消防灭火 机器人装置100的前方，用以照明使用；警示灯192和警笛193为一体结构，分别实现灯光警示和声音警示功能；照明灯191、警示灯192、警笛193均与控制器161连接。

进一步地，上述消防灭火机器人本体110可以为板材焊接而成，也可为合金铸造一体加 工而成。

进一步地，减速齿轮箱123可为普通的齿轮箱，也可以是行星减速齿轮箱。

进一步地，所述钢丝嵌套组件142可为304不锈钢材料。

进一步地，当火焰对履带行走组件140中的履带本体141烧灼甚至融化后，此时钢丝嵌 套组件142开始与所述驱动轮131、从动轮132、托带轮133和承重轮134接触，并且所述张 紧机构137继续张紧从动轮132，使得消防灭火机器人通过钢丝嵌套组件142缓慢行走，直 至机器人脱离险境。

更进一步地，上述中的承重轮134个数并不局限于当前的数量，可根据实际需要增加或 减少。

更进一步地，上述中的减震阻尼元件136和减震摆臂板135的个数并不局限于当前的数 量，可根据实际需要增加或减少。

具体地，如图8-9所示，所述操纵控制台本体210包括控制台箱体211、控制台面板212、 散热组件213，控制台箱体211为操纵控制台200内部各个组件的载体平台，控制台面板212 为嵌套在控制台箱体211下半部分内的面板，控制台面板212上安装控制摇杆220、显示模 块230和无线天线240，散热组件213为散热风扇，数量为两个，安装在控制台面板212下 侧，风向正反安装，使得控制台箱体211的气流有进出口，实现换气散热功能，散热组件213 还与主控模块251连接；进一步地，所述控制台箱体211可为防水等级为IP67的工业控制箱； 进一步地，所述控制台面板212既可以是亚克力材料、铝合金材质，也可为其它材质。

所述控制摇杆220包括底盘控制摇杆221、水炮控制摇杆222、火灾探察组件控制摇杆 223、自喷淋控制推杆224、水带自动脱落控制推杆225、其它控制按钮226，底盘控制摇杆221、水炮控制摇杆222和火灾探察组件控制摇杆223均为两自由度的摇杆，分别实现对消防灭火机器人装置100、消防水炮300和火灾探察组件400的控制，自喷淋控制推杆224、水带自动脱落控制推杆225、其它控制按钮226分别为具备通断功能的段式开关，分别实现对自喷淋组件700、水带自动脱落组件600及提示组件190的控制，控制摇杆220还与主控模块251连接；上述控制摇杆220工作过程为：通过人工控制各类遥控或推杆，可实现对消防灭火机器人装置100及其上装设备进行远程控制。

所述显示模块230包括图像视频显示组件231、参数显示组件232，图像视频显示组件 231为高清显示器，固定在操纵控制台本体210的上盖内，图像视频显示组件231连接视频 接收模块252，主要功能是：将来自视频接收模块252接收的火灾图像或视频信息实时显示 供操作人员控制消防灭火机器人。参数显示组件232为LCD显示器，安装固定在控制台面板 212中央，参数显示组件232连接主控模块251，将所述操纵控制台200相关参数，例如温度、 湿度等和将消防灭火机器人装置100及火灾现场的相关参数实时显示，供工作人员查看并做 出相应决策。

所述无线天线240包括无线传输天线241、无线视频传输天线242，无线传输天线241和 无线视频传输天线242均为棒状天线，均安装固定在控制台面板212上；无线传输天线241 为了增加所述无线传输模块253发射和接收信息的强度，使得消防灭火机器人装置100在障 碍物较多的场合也能接收到来自操纵控制台200的指令，并且保证操纵控制台200可接收来 自遥远的机器人发射的无线信号。无线视频传输天线242主要为了增加所述视频接收模块252 的接收功率，保证在障碍物较多的场合也能将火灾探察组件400采集的图像视频信息等接收 进来并传输至操纵控制台200上。

所述控制模块250包括主控模块251、视频接收模块252、无线传输模块253，主控模块 251为操纵控制台200的控制核心，主控模块251安装固定在控制台箱体211内，与控制摇杆220、显示模块230和供电模块260等连接，主要功能如下：主控模块251可控制视频接 收模块252接收来自火灾探察摄像机410采集的图像、视频信息在图像视频显示组件231实 时显示；控制无线传输模块253接收来自消防灭火机器人装置100上传的自身参数及火场灾情参数等信息；可将工作人员发送的指令通过无线传输模块253发送至所述车载无线传输模 块163。所述视频接收模块252为无线视频接收设备，安装在控制台箱体211内，视频接收模块252与图像视频显示组件231连接，可将所述火灾探察摄像机410采集的图像、视频信息实时显示，并且其还与无线视频传输天线242连接，以确保视频信号的接收功率足够，保证信息传输距离。无线传输模块253为无线数传模块，与主控模块251连接，且无线传输模块253还与无线传输天线241连接以保证传输信号与距离。所述无线传输模块253还可通过无线传输天线241向车载无线传输模块163发送控制指令从而控制所述消防灭火机器人装置 100及其上装设备实现相应动作或功能。当然，所述无线传输模块253还可通过无线传输天 线241接收来自车载无线传输模块163发送的消防灭火机器人装置100参数信息及火场灾情 信息等。

所述供电模块260包括锂电池261，安装在控制台箱体211上，供电模块260连接显示 模块230和控制模块250；上述供电模块260主要功能是为整套的操纵控制台200内的耗电 组件提供电力支撑，保证工人人员在移动操纵控制台200时仍可进行监控。

所述VR操控眼镜270为与操纵控制台200配套使用的VR立体操控眼镜，主要功能是： 实时将机器人采集的图像和视频显示在前方的显示器中，并将火灾探察组件400等采集的周 围环境图像和视频信息显示出来，实现更真实的场景还原；工作人员可通过与VR操控眼镜 270的互动实现对消防灭火机器人的控制，获得更正式的操控体验，控制效率更高、灵活性 更强。

具体地，如图10-12所示，所述炮头310为圆柱中空结构，安装在所述水炮本体380的 最前端，主要是对喷射的水流起到指向和导向作用。所述进水管320为三通结构，包括进水 口321和出水口322，其中出水口322与所述水炮本体380连接的为单通管道，而进水口321 为双通结构与外部水带连接，目的是将外部两根水带的水流汇聚成单通管道，提高喷水流量 和喷水压力。

进一步地，所述进水管320也可为单通、二通、四通甚至更多通结构，可根据灭火需求 选择使用。

所述炮头喷射角调节组件330包括喷射角调节伺服电机331、调节组件332，喷射角调节 伺服电机331固定在所述水炮本体380的靠近顶端位置，其转轴连接所述调节组件332，通 过控制喷射角调节伺服电机331实现对调节组件332的位置控制，当调节组件332位置在炮 头310位置变化时，可引起液体在炮头310内的压力和流向变化，从而产生水柱、水雾以及 角度等的变换。所述调节组件332为环形结构，设置在所述炮头310内，下端面连接所述喷 射角调节伺服电机331从而进行位置的变换；上述炮头喷射角调节组件330主要通过喷射角 调节伺服电机331的调节作用实现对炮头310出口处水流形式及角度的调节。

所述水平角度调节组件340包括水平角度调节伺服电机341、水平驱动齿轮箱342、水平 可旋环体343，所述水平角度调节伺服电机341安装在所述水炮本体380上，并且连接所述 控制驱动模块160，所述水平驱动齿轮箱342安装在所述水平角度调节伺服电机341上端， 将水平角度调节伺服电机341转动减速后传递至所述水平可旋环体343上，所述水平可旋环 体343为外径稍大于水炮本体380的管转结构，套接在所述水炮本体380上，且可绕水炮本 体380转动；由于内部添加了密封机构，因此在额定工作压力下，水炮本体380与水平可旋 环体343之间可随意角度转动而不产生任何泄露。

上述水平角度调节组件340的整体工作效果为：可通过水平角度调节伺服电机341带动 水平驱动齿轮箱342从而实现对水平可旋环体343的角度调整功能，最终可带动所述炮头310 进行水平角度的调整。

所述垂向角度调节组件350包括垂向角度调节伺服电机351、垂向驱动齿轮箱352、垂向 可旋环体353，所述垂向角度调节伺服电机351安装在所述水炮本体380上，并且连接所述 控制驱动模块160。所述垂向驱动齿轮箱352安装在所述垂向角度调节伺服电机351上端， 将垂向角度调节伺服电机351转动减速后传递至所述垂向可旋环体353上，所述垂向可旋环 体353为外径稍大于水炮本体380的管转结构，套接在所述水炮本体380上，且可绕水炮本 体380转动；由于内部添加了密封机构，因此水炮本体380与垂向可旋环体353之间可随意 角度转动。

上述垂向角度调节组件350的整体工作效果为：可通过垂向角度调节伺服电机351带动 垂向驱动齿轮箱352从而实现对垂向可旋环体353的角度调整功能，最终可带动所述炮头310 进行垂向角度的调整。

所述手动调节组件360包括水平角度调节组件361和垂向角度调节组件362，所述水平 角度调节组件361为环形手柄，安装在所述水平角度调节组件340的水平驱动齿轮箱342上， 通过手动调节环形手柄实现对所述炮头310进行水平角度的调整；所述垂向角度调节组件362 同样为环形手柄，安装在所述水平角度调节组件340的垂向驱动齿轮箱352上，通过手动调 节环形手柄实现对所述炮头310进行垂向角度的调整。所述固定座370为长方体结构，上端 面连接所述水炮本体380，下端面固定在所述消防灭火机器人本体110上；所述水炮本体380 整体为环绕管状结构，下端固定在所述固定座370上，作为连接和固定所述炮头310、进水 管320和水炮本体380的载体。

具体地，如图2所示，所述火灾探察摄像机410为高清摄像机，安装固定在所述二维云 台420上，连接所述无线视频发射模块162，所述二维云台420为两个自由度的云台，安装固定在所述支撑座430上，实现对火灾探察摄像机410三维空间角度变换，以便实现对周围火情等的勘察。二维云台420还与所述控制器161连接，并受控制器161的控制。所述支撑 座430为竖直棒状结构，下端安装固定在消防灭火机器人本体110上，上端连接固定所述二 维云台420，是火灾探察摄像机410的支撑载体。

上述火灾探察组件400的整体工作效果为：控制器161通过控制二维云台420转动，从 而带动火灾探察摄像机410实现水平旋转和垂直旋转，最终可实现对消防灭火机器人装置100 周围火情的勘察。

具体地，如图13所示，所述传感组件510包括红外热成像仪511、火焰传感器512和激 光测距传感器513，所述传感组件510为特定的火焰探测设备，红外热成像仪511主要实现 对人体及火焰等的勘察，火焰传感器512主要实现对火情大小及位置的勘察，激光测距传感 器513则实现对目标点的距离探察，为后续消防水炮300的自动瞄准提供参数信息。所述两 轴追踪组件520包括水平旋转组件521和垂直摆动组件522。所述水平旋转组件521和垂直 摆动组件522分别安装有驱动电机，分别实现两轴追踪组件520的水平旋转和垂直摆动，所 述水平旋转组件521和垂直摆动组件522相互连接固定，所述水平旋转组件521的底座安装 在所述基座530的上，所述垂直摆动组件522安装在水平旋转组件521上，且垂直摆动组件 522上的平台上安装固定所述传感组件510；工作效果为：水平旋转组件521和垂直摆动组件 522组成了二维空间摆动平台，可通过摆动角度的变化，带动所述传感组件510指向空间中 的任一位置点。所述基座530为固定安装座，主要连接固定所述两轴追踪组件520，为所述 两轴追踪组件520与消防灭火机器人本体110之间的连接载体。

上述火焰自动瞄准组件500的整体工作过程或效果为：所述控制驱动模块160驱动两轴 追踪组件520中的水平旋转组件521和垂直摆动组件522进行位置变换，从而带动所述传感 组件510指向空间的任一点。在此过程中，所述传感组件510中的红外热成像仪511、火焰 传感器512实时将火焰的角度和大小信息等实时反馈至控制驱动模块160，同时激光测距传 感器513实时将火焰距离传感组件510的距离信息回传至控制驱动模块160，供后续控制驱 动模块160的信息融合、分析和决策，从而启动消防水炮300进行定点灭火，提高灭火准确 度。

具体地，如图4所示，所述脱扣驱动电机610为伺服驱动电机，安装在所述消防灭火机 器人本体110的后面中间位置处，且在所述消防水炮300的进水管320上，其转轴连接所述 环形脱扣组件620；所述环形脱扣组件620为环形齿轮箱，套接在所述进水管320外侧，内部设置有齿轮及齿条结构，其动力输入部分连接所述脱扣驱动电机610，其输出部分为伸缩连杆结构，连接所述脱扣推动挡圈630，效果为将旋转输入力矩转变为直线力矩输出；所述脱扣推动挡圈630套接在所述进水管320的入口处，脱扣推动挡圈630位置随环形脱扣组件620的输入轴沿轴向前后移动，效果为：当外部水带连接至所述进水管320后，可通过控制脱扣推动挡圈630向水带接头方向移动，将水带与进水管320间的接头卡扣强制推动并脱落， 实现水带接头与进水管320接头的分离。

上述水带自动脱落组件600的工作过程或效果为：

Ⅰ.消防水炮等待接入水带状态：所述控制驱动模块160控制脱扣驱动电机610反转，进 而带动环形脱扣组件620中的直线驱动机构后退，此时脱扣推动挡圈630后移，水带接头可 正常与消防水炮进水管320上的卡扣配合，将外部水带接入消防水炮300。

Ⅱ.消防水炮与水带脱离装置：当消防水炮300上进水管320的接头与外部水带接头配合 并使用完毕，或当消防灭火机器人遇到紧急情况需撤退时，所述控制驱动模块160控制脱扣 驱动电机610正转，进而带动环形脱扣组件620中的直线驱动机构前进，此时脱扣推动挡圈 630后移，最终压迫所述消防水炮300上进水管320的接头与外部水带接头配合处卡扣，从 而将卡扣强制伸张推动并脱落，实现水带接头与进水管320接头的分离。

具体地，如图14所示，所述喷淋头710外形为纺锤形，四周下方有环形开口，连接在所 述电磁阀720出水口处，所述电磁阀720为普通电磁阀，通过控制通断电实现对内部通道的 开启和闭合，所述电磁阀720进水口连接所述喷淋管件730的上端，所述喷淋管件730为环 形竖直管状，内部中空，可流通液体，其上端连接所述电磁阀720的进水口，其下端连接在 所述水炮本体380上，并且喷淋管件730的下端贯穿至所述水炮本体380内部。效果为：所述水炮本体380内的液体可通过喷淋管件730上传至电磁阀720的进水口、出水口乃至喷淋喷头710。

上述自喷淋组件700的整体工作过程或效果为：

Ⅰ.平时关闭状态：所述控制驱动模块160控制电磁阀720关闭，当然电磁阀720平时为 断电关闭状态以节省电能，此时水流被电磁阀720截断，无法经由电磁阀720进入喷淋喷头 710。

Ⅱ.灭火喷淋状态：所述控制驱动模块160控制电磁阀720开启，此时电磁阀720内部的 管路为导通状态，此时水流经喷淋管件730、电磁阀720进而进入所述喷淋喷头710，水流在 车体上方形成一个幕布，可降低外部高温甚至火焰对车体及履带的灼伤。

具体地，如图2、图3、图13所示，所述红外和激光组合避障传感器801包含了红外避障传感器和激光测距矩阵，安装在消防灭火机器人装置100的最前端，主要实现对车体前端的障碍物检测，实现机器人在复杂环境中的智能避障等功能。所述红外和激光组合避障传感 器801为红外测距传感器和激光传感器的组合，所述红外和激光组合避障传感器801为红外 测距传感器和激光传感器的组合。红外测距传感器的测距距离可以比超声波远，军事有1000 米的测距使用。发射角度也比超声波小；但是其易受到日光或者其他相近波长光源的干扰， 也会受到烟雾、灰尘的干扰。而激光测距传感器测距距离最远，最远可以达到几十公里，距 离近的也能到500米，其发射角度最小，但易受到烟雾、灰尘、雨滴的干扰。因此，选用红 外和激光组合避障传感器801进行红外测距和激光测距的组合，从而实现测距的可靠性。所 述红外和激光组合避障传感器801与所述控制器161连接，并将检测的机器人与障碍物的距 离分别上传至控制器分析和控制使用。所述双目视觉三维成像仪802对机器人前方空间进行 三维成像，实时显示在所述操纵控制台200中的显示模块230和VR操控眼镜270中。所述 气体浓度采集组合模组803主要包括一氧化碳、硫化氢和氢气传感器等，主要实现对火灾现 场的有毒气体等进行检测，安装布置在所述消防灭火机器人本体110外侧处，与所述控制器 161连接，并将检测的危险气体数据上传供其分析使用。所述生命探测模块804安装在所述 消防灭火机器人本体110上，主要实现对火场中生命探测功能，通过感应人体所发出超低频 电波产生的电场(由心脏产生)来找到生还者的位置。生命探测模块804与所述控制器161连 接，并将探测的数据上传供其分析使用。

更进一步的，所述消防灭火机器人装置100、操纵控制台200、消防水炮300、火灾探察 组件400、火焰自动瞄准组件500、水带自动脱落组件600、自喷淋组件700、环境参数采集模组800上的机械、电气或传感组件均为防爆设计，防爆等级为Exd II BT6。

更进一步的，所述消防灭火机器人装置100、操纵控制台200、消防水炮300、火灾探察 组件400、火焰自动瞄准组件500、水带自动脱落组件600、自喷淋组件700、环境参数采集模组800上的机械、电气或传感组件均为防水设计，防水等级为IP67。

本发明专利不仅公开了一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人，而且还包括相应的工 作方法，具体步骤如下。需要说明的是，在上述过程中，已经对本发明的技术方案作了详尽 阐述，包括每个组件或模块的连接关系、工作方式甚至工作效果，下面仅对消防灭火机器人 的整体工作流程或大致功能实现做简单阐述。

A、消防灭火机器人运动控制功能实现：

(1)工作人员在所述操纵控制台200发出控制指令，所述控制模块250将指令发送至所 述控制驱动模块160；

(2)所述控制驱动模块160将指令解码、分析并发出控制信号至驱动组件120，从而驱 动履带行走组件140运动，从而带动消防灭火机器人本体110前进后退和转弯等动作。

B、消防灭火机器人消防灭火功能实现：

(1)工作人员在所述操纵控制台200发出控制喷水指令，所述控制模块250将指令发送 至所述控制驱动模块160；

(2)所述控制驱动模块160将指令解码、分析并发出控制信号至驱动组件120，从而控 制所述消防水炮300动作实现灭火功能；

(3)在灭火过程中，所述控制驱动模块160将指令解码、分析并发出控制信号至驱动组 件120，还可控制所述消防水炮300中的炮头喷射角调节组件330、水平角度调节组件340、 垂向角度调节组件350进行调整，实现更加高效的灭火；

(4)当然，当消防灭火机器人在外场灭火时，也可通过手动调节组件360实现对消防水 炮300的手动调节灭火。

C、消防灭火机器人火焰自动瞄准功能灭火功能实现：

(1)工作人员在所述操纵控制台200发出自动瞄准灭火指令，所述控制模块250将指令 发送至所述控制驱动模块160；

(2)所述控制驱动模块160一方面控制所述火焰自动瞄准组件500进行火焰自动寻找功 能；

(3)所述火焰自动瞄准组件500寻找到火焰后自动判断火情大小及距离，并将信号反馈 至所述控制驱动模块160；

(4)所述控制驱动模块160直接驱动所述消防水炮300进行灭火。

D、消防灭火机器人参数及图像视频回传功能实现：

(1)所述控制驱动模块160将搜集车体参数信息、控制所述火灾探察组件400进行对火 场周围火情进行图像视频采集；

(2)所述控制驱动模块160将采集的各类信息通过所述无线视频发射模块162和车载无 线传输模块163发送至所述视频接收模块252和无线传输模块253。

(3)所述主控模块251将接收到的参数及图像视频信息通过所述显示模块230显示出来 供人工人员查看和进一步控制与决策。

E、消防灭火机器人爬楼、下楼、越障及过单边桥功能实现：

(1)消防灭火机器人爬楼功能实现：

消防灭火机器人获取爬楼信号后，控制驱动模块160控制所述重心调节组件150中的纵 向调节组件152带动大功率锂电池171前移，使消防灭火机器人的重心前移，保证爬楼的稳 定性。

(2)消防灭火机器人下楼功能实现：

消防灭火机器人获取下楼信号后，控制驱动模块160控制所述重心调节组件150中的纵 向调节组件152带动大功率锂电池171后移，使消防灭火机器人的重心后移，保证下楼的稳 定性。

(3)消防灭火机器人越障功能实现：

1)消防灭火机器人获取越障信号后，控制驱动模块160控制所述重心调节组件150中的 纵向调节组件152带动大功率锂电池171前移，使消防灭火机器人的重心前移，保证越障时 的稳定性。

2)当消防灭火机器人即将越障完毕，履带行走组件140即将离开障碍物时，此时控制驱 动模块160控制所述重心调节组件150中的纵向调节组件152带动大功率锂电池171后移， 使消防灭火机器人的重心后移，保证离开障碍物时的稳定性。

(4)消防灭火机器人过左单边桥功能实现：

消防灭火机器人获取爬楼信号后，控制驱动模块160控制所述重心调节组件150中的横 向调节组件151带动大功率锂电池171左移，使消防灭火机器人的重心左移，保证机器人通 过左侧单边桥时的稳定性。

(5)消防灭火机器人过右单边桥功能实现：

消防灭火机器人获取爬楼信号后，控制驱动模块160控制所述重心调节组件150中的横 向调节组件151带动大功率锂电池171右移，使消防灭火机器人的重心右移，保证机器人通 过右侧单边桥时的稳定性。

F、消防灭火机器人水带自动脱落功能实现：

(1)工作人员在所述操纵控制台200发出水带自动脱落指令，所述控制模块250将指令 发送至所述控制驱动模块160；

(2)所述控制驱动模块160驱动所述脱扣驱动电机610转动，从而带动环形脱扣组件620 推动脱扣推动挡圈630，从而脱落水带接头上的卡头，实现水带自动脱落功能。

G、消防灭火机器人自喷淋降温功能实现：

(1)工作人员在所述操纵控制台200发出水带自喷淋功能开启指令，所述控制模块250 将指令发送至所述控制驱动模块160；

(2)所述控制驱动模块160驱动所述电磁阀720，从而水流进入喷淋喷头710实现对车 体及履带的喷淋降温功能。

H、消防灭火机器人拖动水带防滑功能实现：

(1)当消防灭火机器人在火场拖动水带行走时，由于充满水的水带重量较大，此时消防 灭火机器人的重心会明显偏后，继续拖动水带前进时，极易发生前轮上翘乃至倾覆问题，因 此有必要考虑增加消防灭火机器人拖动水带防滑功能。

(2)当工作人员发现消防灭火机器人在拖动水带时发生打滑甚至前轮上翘现象，便可开 启防滑功能，过程如下：

1)工作人员在所述操纵控制台200发出拖动水带防滑功能开启指令，所述控制模块250 将指令发送至所述控制驱动模块160；

2)所述控制驱动模块160控制所述重心调节组件150中的纵向调节组件152带动大功率 锂电池171前移，使消防灭火机器人的重心前移，保证履带与地面的接触面积，提高消防灭 火机器人在拖动水带时的稳定性。

I、消防灭火机器人使用VR眼镜人机互动功能实现：

所述VR操控眼镜270为与操纵控制台200配套使用的VR立体操控眼镜，主要功能是：

(1)实时将机器人采集的图像和视频显示在前方的显示器中，并将火灾探察组件400等 采集的周围环境图像和视频信息显示出来，实现更真实的场景还原；

(2)工作人员可通过与VR操控眼镜270的互动实现对消防灭火机器人的控制，获得更 正式的操控体验，控制效率更高、灵活性更强。

J、消防灭火机器人环境参数采集功能实现：

(1)消防灭火机器人避障功能实现：

所述控制器161通过控制红外和激光组合避障传感器801实现对前方障碍物的距离检测， 并将检测的数据实时发送至控制器161供其分析，实现对机器人前方障碍物距离的判定，最 终做出前进或停止运动策略。

(2)消防灭火机器人三维成像功能实现：

通过双目视觉三维成像仪802主要实现对机器人前方空间进行三维成像，并实时显示在 所述操纵控制台200中的显示模块230和VR操控眼镜270中。

(3)消防灭火机器人气体参数采集功能实现：

所述控制器161通过控制所述气体浓度采集组合模组803实现对火灾现场的有毒气体的 检测，例如一氧化碳，硫化氢和氢气传感器等，所述气体浓度采集组合模组803可并将检测 的危险气体数据上传至控制器161供分析使用。

(4)消防灭火机器人生命探测功能实现：

所述控制器161控制所述生命探测模块804实现对火场中生命探测，所述生命探测模块 804检测的数据实时传输至所述控制器161中。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是 与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，包括消防灭火机器人装置、操纵控制台、消防水炮、火灾探察组件、火焰自动瞄准组件、水带自动脱落组件、自喷淋组件、环境参数采集模组，消防水炮、火灾探察组件、火焰自动瞄准组件、自喷淋组件、环境参数采集模组均安装在消防灭火机器人装置上，水带自动脱落组件安装在消防灭火机器人装置的后部；所述消防灭火机器人装置包括消防灭火机器人本体、驱动组件、悬挂组件、履带行走组件、重心调节组件、控制驱动模块、能源模块、主天线、提示组件；所述操纵控制台包括操纵控制台本体、控制摇杆、显示模块、无线天线、控制模块、供电模块、VR操控眼镜；所述消防水炮包括炮头、进水管、炮头喷射角调节组件、水平角度调节组件、垂向角度调节组件、手动调节组件、固定座、水炮本体；所述火灾探察组件包括火灾探察摄像机、二维云台、支撑座；所述火焰自动瞄准组件包括传感组件、两轴追踪组件、基座；所述水带自动脱落组件包括脱扣驱动电机、环形脱扣组件、脱扣推动挡圈；所述自喷淋组件包括喷淋喷头、电磁阀、喷淋管件；所述环境参数采集模组包括红外和激光组合避障传感器、双目视觉三维成像仪、气体浓度采集组合模组、生命探测模块。

2.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述消防灭火机器人本体外形为不规则长方体，内部中空，是消防灭火机器人装置上各类组件安装的载体平台，中空内部设有驱动组件、重心调节组件，驱动组件包括伺服驱动电机、编码器、减速齿轮箱，伺服驱动电机为两套，其转轴与减速齿轮箱连接并固定在消防灭火机器人本体内部的后侧，左右对称设置；伺服驱动电机通过控制驱动模块中的驱动器实现驱动正反转，实现对驱动轮的正反转控制；编码器安装在伺服驱动电机的转轴后端，测量伺服驱动电机的转速，实现对伺服驱动电机的闭环控制；减速齿轮箱为普通的齿轮箱，减速齿轮箱的动力输入端与伺服驱动电机的转轴连接，其动力输出端为转轴，与悬挂组件中的驱动轮直连；

所述悬挂组件包括驱动轮、从动轮、托带轮、承重轮、减震摆臂板、减震阻尼元件、张紧机构、悬挂本体，驱动轮为主动轮组，设置在消防灭火机器人本体后端，数量为两个，左右对称设置，与减速齿轮箱的动力输出轴直连，给履带行走组件提供运动动力；从动轮数量为四个，分两组左右对称放置，每组中的两个并排放置，两组分别架设在悬挂本体两侧，从动轮的转轴安装在悬挂本体上并且与张紧机构连接，从动轮的转动主要依靠履带行走组件驱动；托带轮直径小于驱动轮和从动轮，数量为十六个共八组，每组中的两个并排放置，左右共六组且对称放置，安装在所述悬挂本体的最上端，实现对履带的导向拖动功能，另外两组托带轮安装在最前端减震摆臂板的中下侧；承重轮数量为二十八个，共十四组，左右各七组对称布置，通过转轴分别安装在所述减震摆臂板的最下端，其中，每组左侧的承重轮与履带本体的左侧内沿接触，而右侧的承重轮与履带本体的右侧内沿接触；减震摆臂板呈长条薄板状，数量与承重轮个数一致，共二十八片，分为十四组，左右各七组对称布置，其上端通过转轴连接在悬挂本体横梁上，减震摆臂板中部与所述减震阻尼元件下端连接，减震摆臂板最下端与承重轮连接，减震摆臂板与悬挂本体和减震阻尼元件形成杠杆结构，所述减震摆臂板的角度均呈现与移动底盘前进方向夹角为钝角方向排列；减震阻尼元件为弹性阻尼元件，共十四个分为两组，每组七个设置在左右两个悬挂本体内，减震阻尼元件的上端连接在悬挂本体上，下端固定在各自对应的减震摆臂板上，减震阻尼元件的上、下端均通过转轴与减震摆臂板或悬挂本体连接的；张紧机构安装在悬挂本体内部的前端，其张紧装置与所述从动轮的转轴接触，通过张紧弹簧的左右使从动轮始终向外扩张压缩履带行走组件；悬挂本体为长条片状结构，共四片，两片为一组，每组中的两片悬挂本体安装在消防灭火机器人本体的一侧，悬挂本体通过减速齿轮箱、转轴结构与所述消防灭火机器人本体连接为一个整体，且悬挂本体的内部安装有驱动轮、从动轮、托带轮、减震摆臂板、减震阻尼元件和张紧机构，为悬挂组件的载体平台；

履带行走组件包括履带本体、钢丝嵌套组件，履带本体为高效减震防滑抓地履带，包括弹性履带主体、芯骨架、加强防滑条、加强防滑块，分布在由驱动轮、从动轮、托带轮和承重轮组成的不规则环形主体外侧，履带本体的内沿与驱动轮、从动轮、托带轮和承重轮接触，并且履带在其之间滚动铺设，从而带动消防灭火机器人本体运动；钢丝嵌套组件为多个链状结构，材质为不锈钢，宽度稍窄于履带本体的宽度，每个链状结构通过轴连接，形成闭合的椭圆链状环，嵌套在履带本体中间；

重心调节组件包括横向调节组件、纵向调节组件、滑动平台，所述横向调节组件为横向放置的直线滑台，包含滑台主体、驱动电机、滑块，通过控制驱动电机可实现对滑块在滑台主体上的位移控制，横向调节组件安装在消防灭火机器人本体内腔的前端处，横向布置；类似的，纵向调节组件为纵向放置的直线滑台，包含滑台主体、驱动电机、滑块，通过控制驱动电机可实现对滑块在滑台主体上的位移控制，纵向调节组件安装在横向调节组件的滑块上，纵向布置；所述滑动平台为方形平板结构，安装在纵向调节组件的滑块上，作为载体平台，其上端固定有大功率锂电池；

所述控制驱动模块包括控制器、无线视频发射模块、车载无线传输模块、驱动器、箱体，控制器为消防灭火机器人装置的控制核心，与无线视频传输模块、无线传输模块、驱动器、照明灯、警示灯以及警笛连接，另外控制器还与电源稳压模块连接；无线视频发射模块为无线视频发射设备，安装在箱体内，与火灾探察摄像机连接，且其还与车载视频传输天线连接；车载无线传输模块为无线数传模块，与控制器连接，并且还与车载无线传输天线连接；驱动器为电机驱动器，与所述控制器连接，并且与伺服驱动电机、重心调节组件中的横向调节组件和纵向调节组件、消防水炮中的炮头喷射角调节组件、水平角度调节组件、垂向角度调节组件中的电机连接，实现相应的驱动动作；箱体是控制器、无线视频发射模块、车载无线传输模块、驱动器的安装载体，箱体安装固定在所述消防灭火机器人本体内；

所述能源模块包括大功率锂电池、电源稳压模块，大功率锂电池安装固定在所述重心调节组件的滑动平台上，电源稳压模块连接大功率锂电池，并且还连接控制器和驱动器为其提供能源；

所述车载天线包括车载无线传输天线、车载视频传输天线，车载无线传输天线为棒状天线，安装固定在消防灭火机器人本体的左后方，车载视频传输天线亦为棒状天线，安装固定在消防灭火机器人本体的右后方；

所述提示组件包括照明灯、警示灯、警笛，照明灯安装在消防灭火机器人装置的前方，警示灯和警笛为一体结构，照明灯、警示灯、警笛均与控制器连接。

3.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述操纵控制台本体包括控制台箱体、控制台面板、散热组件，控制台箱体为操纵控制台内部各个组件的载体平台，控制台面板为嵌套在控制台箱体下半部分内的面板，控制台面板上安装控制摇杆、显示模块和无线天线，散热组件为散热风扇，数量为两个，安装在控制台面板下侧，风向正反安装，散热组件还与主控模块连接；

所述控制摇杆包括底盘控制摇杆、水炮控制摇杆、火灾探察组件控制摇杆、自喷淋控制推杆、水带自动脱落控制推杆、其它控制按钮，底盘控制摇杆、水炮控制摇杆和火灾探察组件控制摇杆均为两自由度的摇杆，分别实现对消防灭火机器人装置、消防水炮和火灾探察组件的控制，自喷淋控制推杆、水带自动脱落控制推杆、其它控制按钮分别为具备通断功能的段式开关，分别实现对自喷淋组件、水带自动脱落组件及提示组件的控制，控制摇杆还与主控模块连接；

所述显示模块包括图像视频显示组件、参数显示组件，图像视频显示组件为高清显示器，固定在操纵控制台本体的上盖内，图像视频显示组件连接视频接收模块，参数显示组件为LCD显示器，安装固定在控制台面板中央，参数显示组件连接主控模块；

所述无线天线包括无线传输天线、无线视频传输天线，无线传输天线和无线视频传输天线均为棒状天线，均安装固定在控制台面板上；

所述控制模块包括主控模块、视频接收模块、无线传输模块，主控模块为操纵控制台的控制核心，主控模块安装固定在控制台箱体内，与控制摇杆、显示模块和供电模块等连接，所述视频接收模块为无线视频接收设备，安装在控制台箱体内，视频接收模块与图像视频显示组件连接，无线传输模块为无线数传模块，与主控模块连接，且无线传输模块还与无线传输天线连接；

所述供电模块包括锂电池，安装在控制台箱体上，供电模块连接显示模块和控制模块；

所述VR操控眼镜为与操纵控制台配套使用的VR立体操控眼镜。

4.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述炮头为圆柱中空结构，安装在所述水炮本体的最前端，所述进水管为三通结构，包括进水口和出水口，其中出水口与所述水炮本体连接的为单通管道，而进水口为双通结构与外部水带连接，所述炮头喷射角调节组件包括喷射角调节伺服电机、调节组件，喷射角调节伺服电机固定在所述水炮本体的靠近顶端位置，其转轴连接所述调节组件，通过控制喷射角调节伺服电机实现对调节组件的位置控制，所述调节组件为环形结构，设置在所述炮头内，下端面连接所述喷射角调节伺服电机从而进行位置的变换；所述水平角度调节组件包括水平角度调节伺服电机、水平驱动齿轮箱、水平可旋环体，所述水平角度调节伺服电机安装在所述水炮本体上，并且连接所述控制驱动模块，所述水平驱动齿轮箱安装在所述水平角度调节伺服电机上端，将水平角度调节伺服电机转动减速后传递至所述水平可旋环体上，所述水平可旋环体为外径稍大于水炮本体的管转结构，套接在所述水炮本体上，且可绕水炮本体转动；

所述垂向角度调节组件包括垂向角度调节伺服电机、垂向驱动齿轮箱、垂向可旋环体，所述垂向角度调节伺服电机安装在所述水炮本体上，并且连接所述控制驱动模块，所述垂向驱动齿轮箱安装在所述垂向角度调节伺服电机上端，将垂向角度调节伺服电机转动减速后传递至所述垂向可旋环体上，所述垂向可旋环体为外径稍大于水炮本体的管转结构，套接在所述水炮本体上，且可绕水炮本体转动；

所述手动调节组件包括水平角度调节组件和垂向角度调节组件，所述水平角度调节组件为环形手柄，安装在所述水平角度调节组件的水平驱动齿轮箱上，通过手动调节环形手柄实现对所述炮头进行水平角度的调整，所述垂向角度调节组件同样为环形手柄，安装在所述水平角度调节组件的垂向驱动齿轮箱上，通过手动调节环形手柄实现对所述炮头进行垂向角度的调整；所述固定座为长方体结构，上端面连接所述水炮本体，下端面固定在所述消防灭火机器人本体上；所述水炮本体整体为环绕管状结构，下端固定在所述固定座上，作为连接和固定所述炮头、进水管和水炮本体的载体。

5.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述火灾探察摄像机为高清摄像机，安装固定在所述二维云台上，连接所述无线视频发射模块，所述二维云台为两个自由度的云台，安装固定在所述支撑座，二维云台还与所述控制器连接，并受控制器的控制；所述支撑座为竖直棒状结构，下端安装固定在消防灭火机器人本体上，上端连接固定所述二维云台，是火灾探察摄像机的支撑载体。

6.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述传感组件包括红外热成像仪、火焰传感器和激光测距传感器，所述两轴追踪组件包括水平旋转组件和垂直摆动组件，所述水平旋转组件和垂直摆动组件分别安装有驱动电机，分别实现两轴追踪组件的水平旋转和垂直摆动，所述水平旋转组件和垂直摆动组件相互连接固定，所述水平旋转组件的底座安装在所述基座的上，所述垂直摆动组件安装在水平旋转组件上，且垂直摆动组件上的平台上安装固定所述传感组件；所述基座为固定安装座，主要连接固定所述两轴追踪组件。

7.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述脱扣驱动电机为伺服驱动电机，安装在所述消防灭火机器人本体的后面中间位置处，且在所述消防水炮的进水管上，其转轴连接所述环形脱扣组件；所述环形脱扣组件为环形齿轮箱，套接在所述进水管外侧，内部设置有齿轮及齿条结构，其动力输入部分连接所述脱扣驱动电机，其输出部分为伸缩连杆结构，连接所述脱扣推动挡圈；所述脱扣推动挡圈套接在所述进水管的入口处，脱扣推动挡圈位置随环形脱扣组件的输入轴沿轴向前后移动。

8.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述喷淋头外形为纺锤形，四周下方有环形开口，连接在所述电磁阀出水口处，所述电磁阀为普通电磁阀，通过控制通断电实现对内部通道的开启和闭合，所述电磁阀进水口连接所述喷淋管件的上端，所述喷淋管件为环形竖直管状，内部中空，其上端连接所述电磁阀的进水口，其下端连接在所述水炮本体上，并且喷淋管件的下端贯穿至所述水炮本体内部。

9.如权利要求1所述的面向复杂地面环境的消防灭火机器人，其特征在于，所述红外和激光组合避障传感器包含了红外避障传感器和激光测距矩阵，安装在消防灭火机器人装置的最前端，所述红外和激光组合避障传感器为红外测距传感器和激光传感器的组合，所述红外和激光组合避障传感器与所述控制器连接，并将检测的机器人与障碍物的距离分别上传至控制器分析和控制使用；所述双目视觉三维成像仪对机器人前方空间进行三维成像，实时显示在所述操纵控制台中的显示模块和VR操控眼镜中；所述气体浓度采集组合模组主要包括一氧化碳、硫化氢和氢气传感器，安装布置在所述消防灭火机器人本体外侧处，与所述控制器连接；所述生命探测模块安装在所述消防灭火机器人本体上，与所述控制器连接，并将探测的数据上传供其分析使用。

10.一种面向复杂地面环境的消防灭火机器人的工作方法，其特征在于，工作步骤如下：

A、消防灭火机器人运动控制步骤：

(1)工作人员在操纵控制台发出控制指令，控制模块将指令发送至控制驱动模块；

(2)控制驱动模块将指令解码、分析并发出控制信号至驱动组件，驱动履带行走组件运动，从而带动消防灭火机器人本体前进后退和转弯；

B、消防灭火机器人消防灭火步骤：

(1)工作人员在操纵控制台发出控制喷水指令，控制模块将指令发送至控制驱动模块；

(2)控制驱动模块将指令解码、分析并发出控制信号至驱动组件，从而控制消防水炮动作实现灭火功能；

(3)在灭火过程中，控制驱动模块将指令解码、分析并发出控制信号至驱动组件，还控制消防水炮中的炮头喷射角调节组件、水平角度调节组件、垂向角度调节组件进行调整，实现更加高效的灭火；

(4)当然，当消防灭火机器人在外场灭火时，也能通过手动调节组件实现对消防水炮的手动调节灭火；

C、消防灭火机器人火焰自动瞄准功能灭火步骤：

(1)工作人员在操纵控制台发出自动瞄准灭火指令，控制模块将指令发送至控制驱动模块；

(2)控制驱动模块控制火焰自动瞄准组件进行火焰自动寻找功能；

(3)火焰自动瞄准组件寻找到火焰后自动判断火情大小及距离，并将信号反馈至控制驱动模块；

(4)控制驱动模块直接驱动消防水炮进行灭火；

D、消防灭火机器人参数及图像视频回传步骤：

(1)控制驱动模块将搜集车体参数信息、控制火灾探察组件对火场周围火情进行图像视频采集；

(2)控制驱动模块将采集的各类信息通过无线视频发射模块和车载无线传输模块发送至视频接收模块和无线传输模块；

(3)主控模块将接收到的参数及图像视频信息通过显示模块显示出来供人工人员查看和进一步控制与决策；

E、消防灭火机器人爬楼、下楼、越障及过单边桥步骤：

(1)消防灭火机器人爬楼步骤：

消防灭火机器人获取爬楼信号后，控制驱动模块控制重心调节组件中的纵向调节组件带动大功率锂电池前移，使消防灭火机器人的重心前移，保证爬楼的稳定性；

(2)消防灭火机器人下楼步骤：

消防灭火机器人获取下楼信号后，控制驱动模块控制重心调节组件中的纵向调节组件带动大功率锂电池后移，使消防灭火机器人的重心后移，保证下楼的稳定性；

(3)消防灭火机器人越障步骤：

1)消防灭火机器人获取越障信号后，控制驱动模块控制重心调节组件中的纵向调节组件带动大功率锂电池前移，使消防灭火机器人的重心前移，保证越障时的稳定性；

2)当消防灭火机器人即将越障完毕，履带行走组件即将离开障碍物时，此时控制驱动模块控制重心调节组件中的纵向调节组件带动大功率锂电池后移，使消防灭火机器人的重心后移，保证离开障碍物时的稳定性；

(4)消防灭火机器人过左单边桥步骤：

消防灭火机器人获取爬楼信号后，控制驱动模块控制重心调节组件中的横向调节组件带动大功率锂电池左移，使消防灭火机器人的重心左移，保证机器人通过左侧单边桥时的稳定性；

(5)消防灭火机器人过右单边桥功能实现：

消防灭火机器人获取爬楼信号后，控制驱动模块控制重心调节组件中的横向调节组件带动大功率锂电池右移，使消防灭火机器人的重心右移，保证机器人通过右侧单边桥时的稳定性；

F、消防灭火机器人水带自动脱落步骤：

(1)工作人员在操纵控制台发出水带自动脱落指令，控制模块将指令发送至控制驱动模块；

(2)控制驱动模块驱动脱扣驱动电机转动，带动环形脱扣组件推动脱扣推动挡圈，从而脱落水带接头上的卡头，实现水带自动脱落功能；

G、消防灭火机器人自喷淋降温步骤：

(1)工作人员在操纵控制台发出水带自喷淋功能开启指令，控制模块将指令发送至控制驱动模块；

(2)控制驱动模块驱动电磁阀，水流进入喷淋喷头实现对车体及履带的喷淋降温功能；

H、消防灭火机器人拖动水带防滑步骤：

(1)工作人员在操纵控制台发出拖动水带防滑功能开启指令，控制模块将指令发送至控制驱动模块；

(2)控制驱动模块控制重心调节组件中的纵向调节组件带动大功率锂电池前移，使消防灭火机器人的重心前移，保证履带与地面的接触面积，提高消防灭火机器人在拖动水带时的稳定性；

I、消防灭火机器人使用VR眼镜人机互动步骤：

(1)实时将机器人采集的图像和视频显示在前方的显示器中，并将火灾探察组件采集的周围环境图像和视频信息显示出来，实现更真实的场景还原；

(2)工作人员通过与VR操控眼镜的互动实现对消防灭火机器人的控制，获得更正式的操控体验；

J、消防灭火机器人环境参数采集步骤：

(1)消防灭火机器人避障步骤：

控制器通过控制红外和激光组合避障传感器对前方障碍物的距离进行检测，并将检测的数据实时发送至控制器供其分析，实现对机器人前方障碍物距离的判定，最终做出前进或停止运动策略；

(2)消防灭火机器人三维成像步骤：

通过双目视觉三维成像仪对机器人前方空间进行三维成像，并实时显示在操纵控制台中的显示模块和VR操控眼镜中；

(3)消防灭火机器人气体参数采集步骤：

控制器通过控制气体浓度采集组合模组对火灾现场的有毒气体进行检测，气体浓度采集组合模组将检测的危险气体数据上传至控制器供分析使用；

(4)消防灭火机器人生命探测步骤：

控制器控制生命探测模块对火场中生命进行探测，生命探测模块检测的数据实时传输至控制器中。