CN108144225B - 一种高压室消防机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了工业机器人技术领域的一种高压室消防机器人，包括移动机器人、三自由度机械臂、破拆装置、灭火装置和主控板，所述移动机器人包括轮式机器人本体、急停开关、示警器、全方位摄像头以及红外测距传感器，所述急停开关和所述示警器均安装在所述轮式机器人本体顶部，所述全方位摄像头安装在所述轮式机器人本体前上部，机器人可依次利用破拆工具进行观察窗破拆作业，并利用消防灭火工具进行配电柜内的灭火作业，主控板与控制终端信号连接可实现对机器人的无线远程控制，机器人集成高清摄像头、红外热成像仪等设备，能实时采集配电室内部图像，并上传至控制终端，该装置操作简单，实用性强。

Description

一种高压室消防机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体为一种高压室消防机器人。

背景技术

高压配电室作为变电站的核心区域,安装有起开闭和分配电能作用的高压配电装置。随着我国电力需求量的不断增长、电网规模的不断扩大，无人值守变电站越来越广泛。当发生起火、冒烟或不明原因火灾时，从集控站或就近消防支队出发赶往火灾现场都需要一定时间，无法在最佳灭火期对火灾进行扑救，可能由小火酿成重大火灾事故，此外，由于高压配电室存在大量高电压、大电流生产设备，当发生重大事故时，抢修人员如果强行进入配电室进行抢修，他们的生命安全会受到严重威胁，故实际生活中亟需一种消防机器人来进行灭火操作，基于此，本发明设计了一种高压室消防机器人，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压室消防机器人，以解决上述背景技术中提出的实际生活中亟需一种消防机器人来进行灭火操作的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压室消防机器人，包括移动机器人、三自由度机械臂、破拆装置、灭火装置和主控板，所述移动机器人包括轮式机器人本体、急停开关、示警器、全方位摄像头以及红外测距传感器，所述急停开关和所述示警器均安装在所述轮式机器人本体顶部，所述全方位摄像头安装在所述轮式机器人本体前上部，所述红外测距传感器分布安装在所述轮式机器人本体的外壁周围；所述三自由度机械臂安装在所述轮式机器人本体的正上方，所述灭火装置安装在所述三自由度机械臂上方，所述破拆装置安装在所述三自由度机械臂前方，所述主控板安装在所述轮式机器人本体内部，且主控板通过数据采集线与所述三自由度机械臂、破拆装置和灭火装置信号连接。

优选的，所述三自由度机械臂包括中空旋转平台、转盘、固定座、电动机、移动滑台模组、电动缸和第五连接板，所述中空旋转平台的下端面通过螺栓与轮式机器人本体顶部固定连接，所述中空旋转平台的上端面通过螺栓与所述转盘固定连接，所述固定座通过螺栓固定安装在所述转盘上，所述移动滑台模组通过螺栓安装在所述固定座上，所述移动滑台模组包括滚珠螺杆、移动滑块和线性滑轨，所述电动缸通过螺栓固定在所述第五连接板的一端，所述第五连接板的另一端通过螺栓固定在所述移动滑台模组的移动滑块上，所述中空旋转平台、移动滑台模组及所述电动缸的动力端均安装有电动机。

优选的，所述破拆装置包括电钻、电钻保护壳、开孔器、开孔器挡圈、直线导轨、滑块、第二接近开关、第一接近开关、第二连接板、第一连接板、第一电动推杆、红外热成像仪、第三连接板和第四连接板，所述电钻保护壳由所述第一连接板和其他五块形状不一的矩形连接板组合而形成一密闭空间，所述电钻保护壳与所述电动缸的推板通过螺栓固定连接，所述电钻固定安装在所述电钻保护壳中，所述电钻的顶端通过钻头与所述开孔器相连接，所述开孔器上安装有所述开孔器挡圈，所述第一连接板的一端面通过螺栓与所述滑块、第二接近开关和第一接近开关固定连接，所述第一连接板的另一端面通过螺栓与所述第一电动推杆和所述红外热成像仪固定连接，所述第四连接板通过螺栓与所述第一电动推杆相连接，所述直线导轨穿过所述第四连接板上的孔并安装在所述滑块上，所述第三连接板通过螺栓固定安装在所述第四连接板上。

优选的，所述灭火装置包括第二电动推杆、吊环螺栓、尼龙绳、干粉灭火器、灭火器支架、灭火喷嘴以及卡箍，所述第二电动推杆下端通过螺栓固定安装在所述转盘上，所述吊环螺栓安装在所述第二电动推杆顶端的螺纹孔中，所述干粉灭火器安装在所述转盘上，且干粉灭火器通过三个相同的所述灭火器支架固定，所述灭火器支架通过螺栓固定安装在所述转盘上，所述尼龙绳的一端缠绕在所述干粉灭火器的把手上，所述尼龙绳的另一端缠绕在所述吊环螺栓上，所述灭火喷嘴由所述卡箍通过螺栓固定在所述第三连接板上，且灭火喷嘴通过管道与所述干粉灭火器相通。

优选的，所述主控板经通讯网络与变电站监控中心信号连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用中空旋转平台、移动滑台模组和电动缸三个器件共同组成三自由度机械臂，定位精度高，磨损少，能长时间维持高精度，机器人本体采用轮式移动机构，且安装有万向轮，可实现前进、后退和原地转向功能，同时采用密闭式金属结构设计，系统结构紧凑、模块化，具有良好的密封性，更加结实耐用，且易于装拆和维修，可以长期使用，三自由度机械臂由中空旋转平台、移动滑台模组和电动缸三个器件组成，简化了机械手结构，且具有较高的运动精度和定位精度，利用中空旋转平台实现破拆装置和灭火装置的周向运动，利用移动滑台模组实现竖直方向的运动，利用电动缸实现水平方向的运动，同时具有破拆装置和灭火装置，当高压配电室配电柜起火时，机器人可依次利用破拆工具进行观察窗破拆作业，并利用消防灭火工具进行配电柜内的灭火作业，主控板与控制终端信号连接可实现对机器人的无线远程控制，机器人集成高清摄像头、红外热成像仪等设备，能实时采集配电室内部图像，并上传至控制终端，该装置操作简单，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2是本发明图1左视图；

图3是本发明图1轴侧视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一连接板，2-第二连接板，3-第一接近开关，4-第二接近开关，5-第一电动推杆，6-红外热成像仪，7-滑块，8-卡箍，9-第三连接板，10-第四连接板，11-灭火喷嘴，12-直线导轨，13-开孔器挡圈，14-开孔器，15-干粉灭火器，16-灭火器支架，17-全方位摄像头，18-红外测距传感器，19-移动滑台模组，20-电动缸，21-第五连接板，22-电钻保护壳，23-电钻，24-尼龙绳，25-电动机，26-吊环螺栓，27-示警器，28-固定座，29-第二电动推杆，30-转盘，31-急停开关，32-轮式机器人本体，33-中空旋转平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种高压室消防机器人，包括移动机器人、三自由度机械臂、破拆装置、灭火装置和主控板。

如图1所示，移动机器人置于高压配电室内，移动机器人包括轮式机器人本体32、急停开关31、示警器27、全方位摄像头17以及红外测距传感器18，急停开关31和示警器27均安装在轮式机器人本体32顶部，轮式机器人本体32采用轮式机构，由安装在其内部的电机驱动，且其底部安装有万向轮，可前进、后退和原地转向，全方位摄像头17安装在轮式机器人本体32前上部，可将实时采集到的图像信息通过主控板传送至控制终端，红外测距传感器18分布安装在轮式机器人本体32的外壁周围，可实现自动定位和准停功能；

如图1和图2所示，三自由度机械臂安装在轮式机器人本体32上方，三自由度机械臂包括中空旋转平台33、转盘30、固定座28、电动机25、移动滑台模组19、电动缸20和第五连接板21，中空旋转平台33的下端面通过螺栓与轮式机器人本体32顶部固定连接，中空旋转平台33的上端面通过螺栓与转盘30固定连接，固定座28通过螺栓固定安装在转盘30上，移动滑台模组19通过螺栓安装在固定座28上，移动滑台模组19包括滚珠螺杆、移动滑块和线性滑轨，电动缸20通过螺栓固定在第五连接板21的一端，第五连接板21的另一端通过螺栓固定在移动滑台模组19的移动滑块上，中空旋转平台33、移动滑台模组19及电动缸20的动力端均安装有电动机25，中空旋转平台33在电动机25的驱动下可带动与其固定连接的转盘30转动任意的角度，移动滑台模组19在电动机25的驱动下可带动与其移动滑块相连接的电动缸20在一定行程内竖直上下移动，电动缸20在电动机25的驱动下可带动与其相连接的部件在一定行程内水平往复运动；

如图1和图3所示，破拆装置安装在三自由度机械臂上，破拆装置包括电钻23、电钻保护壳22、开孔器14、开孔器挡圈13、直线导轨12、滑块7、第二接近开关4、第一接近开关3、第二连接板2、第一连接板1、第一电动推杆5、红外热成像仪6、第三连接板9和第四连接板10，电钻保护壳22由第一连接板1和其他五块形状不一的矩形连接板组合而形成一密闭空间，电钻保护壳22与电动缸20的推板通过螺栓固定连接，电钻23固定安装在电钻保护壳22中，电钻23的顶端通过钻头与开孔器14相连接，开孔器14上安装有开孔器挡圈13，第一连接板1的一端面通过螺栓与滑块7、第二接近开关4和第一接近开关3固定连接，第一连接板1的另一端面通过螺栓与第一电动推杆5和红外热成像仪6固定连接，第四连接板10通过螺栓与第一电动推杆5相连接，第三连接板9通过螺栓固定安装在第四连接板10上，直线导轨12安装在滑块7上，并与开孔器14的轴线相平行，直线导轨12上安装有弹簧(图中未画出)，弹簧自然状态下直线导轨12的端部在水平方向上略长于开孔器14的端部，第二接近开关4和第一接近开关3安装在直线导轨12的后方，当直线导轨12在水平方向上运动靠近第二接近开关4和第一接近开关3时，第二接近开关4和第一接近开关3可将该信号传送至主控板，红外热成像仪6安装在第一连接板1上，可将实时采集到的图像信息通过主控板传送至控制终端；

如图1所示，灭火装置安装在三自由度机械臂上，灭火装置包括第二电动推杆29、吊环螺栓26、尼龙绳24、干粉灭火器15、灭火器支架16、灭火喷嘴11以及卡箍8，第二电动推杆29下端通过螺栓固定安装在转盘30上，吊环螺栓26安装在第二电动推杆29顶端的螺纹孔中，干粉灭火器15安装在转盘30上，且干粉灭火器15通过三个相同的灭火器支架16固定，灭火器支架16通过螺栓固定安装在转盘30上，尼龙绳24的一端缠绕在干粉灭火器15的把手上，尼龙绳24的另一端缠绕在吊环螺栓26上，灭火喷嘴11由卡箍8通过螺栓固定在第三连接板9上，且灭火喷嘴11通过管道与干粉灭火器15相通，灭火喷嘴11与开孔器14的轴线相平行，当第一电动推杆5通电在水平方向上运动时，可带动固定在第三连接板9上的灭火喷嘴11在水平方向上做往复直线运动；

主控板安装在轮式机器人本体32内部，通过数据采集线与三自由度机械臂、破拆装置和灭火装置信号连接，主控板经通讯网络可与变电站监控中心信号连接。

下面具体说明本发明的工作过程:

如图1、图2和图3所示，本发明移动机器人置于高压室内，当高压室内的配电柜发生火灾时，示警器27亮起，消防机器人开始工作，轮式机器人本体32利用全方位摄像头17摄取前进方向的图像信息，并将实时采集到的图像信息传送至主控板，通过主控板控制轮式机器人本体32移动到发生火灾的配电柜位置，到达发生火灾的配电柜位置后，主控板控制轮式机器人本体32原地转向90°，并通过全方位摄像头17和红外测距传感器18调整轮式机器人本体32的位置，使车轮前进方向正对于配电柜观察窗所在面，并在指定距离的位置停下，主控板控制中空旋转平台33带动转盘30转动一定的角度，使直线导轨12垂直于配电柜观察窗所在面，通过红外热成像仪6采集到的图像信息观察直线导轨12与观察窗所在面是否垂直并加以调整，随后，主控板控制移动滑台模组19上的移动滑块上下移动，从而带动与移动滑块相连的电动缸20上下移动，使安装在电动缸20推板上的开孔器14的轴线处于观察窗中心附近位置停下，主控板控制电动缸20上的推板使其在水平方向上沿观察窗方向前进，从而带动直线导轨12和开孔器14一同前进，当直线导轨12的端部接触到观察窗并受到观察窗的挤压后，直线导轨12相对第一连接板1向后运动，当直线导轨12的尾部到达第二接近开关4的检测距离后，第二接近开关4将该信号传送至主控板，主控板接收到该信号后对电动缸20和电钻23发出指令，使电动缸20的推板减速前进，同时启动电钻23使与其相连接的开孔器14开始工作，当直线导轨12的尾部到达第一接近开关3的检测距离时，此时钻孔工作正好完毕，主控板接收到第一接近开关3传送的信号后对电动缸20和电钻23发出指令，使电钻23上的开孔器14停止工作，并使电动缸20上的推板沿相反方向运动，当开孔器14退出至所钻的孔外并距观察窗2cm时，电动缸20停止工作，此时主控板控制移动滑台模组19上的移动滑块向下运动，从而带动电动缸20和安装在电动缸20上的灭火喷嘴11向下运动，使灭火喷嘴11的轴线和所钻孔的轴线相重合，主控板发出指令使第一电动推杆5工作，第一电动推杆5前进从而带动固定在第三连接板9上的灭火喷嘴11沿水平方向向观察窗方向运动，当灭火喷嘴11进入到所钻的孔中后，第二电动推杆29通电，带动吊环螺栓26向下运动，从而通过尼龙绳24按下干粉灭火器15的把手，干粉灭火器15喷出干粉，从而完成配电柜内的灭火工作，灭火工作完成后，第一电动推杆5带动灭火喷嘴11退出所钻的孔外，主控板发出指令使各器件返回原位，此时消防救援工作完成。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种高压室消防机器人，包括移动机器人、三自由度机械臂、破拆装置、灭火装置和主控板，其特征在于：所述移动机器人包括轮式机器人本体(32)、急停开关(31)、示警器(27)、全方位摄像头(17)以及红外测距传感器(18)，所述急停开关(31)对称安装在所述轮式机器人本体(32)顶部两侧，所述示警器(27)安装在所述轮式机器人本体(32)顶部后侧，所述全方位摄像头(17)安装在所述轮式机器人本体(32)前上部，所述红外测距传感器(18)分布安装在所述轮式机器人本体(32)的外壁周围；所述三自由度机械臂安装在所述轮式机器人本体(32)的正上方，所述灭火装置安装在所述三自由度机械臂上方，所述破拆装置安装在所述三自由度机械臂前方末端，所述主控板安装在所述轮式机器人本体(32)内部，且主控板通过数据采集线与所述三自由度机械臂、破拆装置和灭火装置信号连接；

所述三自由度机械臂包括中空旋转平台(33)、转盘(30)、固定座(28)、电动机(25)、移动滑台模组(19)、电动缸(20)和第五连接板(21)，所述中空旋转平台(33)的下端面通过螺栓与轮式机器人本体(32)顶部固定连接，所述中空旋转平台(33)的上端面通过螺栓与所述转盘(30)固定连接，所述移动滑台模组(19)通过所述固定座(28)安装在所述转盘(30)上，所述移动滑台模组(19)通过螺栓安装在所述固定座(28)上，所述移动滑台模组(19)包括滚珠螺杆、移动滑块和线性滑轨，所述电动缸(20)通过螺栓固定在所述第五连接板(21)的一侧，所述第五连接板(21)的另一侧通过螺栓固定在所述移动滑台模组(19)的移动滑块上，所述中空旋转平台(33)、移动滑台模组(19)及所述电动缸(20)的动力端均安装有电动机(25)；

所述破拆装置包括电钻(23)、电钻保护壳(22)、开孔器(14)、开孔器挡圈(13)、直线导轨(12)、滑块(7)、第二接近开关(4)、第一接近开关(3)、第二连接板(2)、第一连接板(1)、第一电动推杆(5)、红外热成像仪(6)、第三连接板(9)和第四连接板(10)，所述电钻保护壳(22)由所述第一连接板(1)和其他五块形状不一的矩形连接板组合而形成一密闭空间，所述电钻保护壳(22)与所述电动缸(20)的末端推板通过螺栓固定连接，所述电钻(23)固定安装在所述电钻保护壳(22)中，所述电钻(23)的顶端通过钻头夹具与所述开孔器(14)相连接，所述开孔器(14)上安装有所述开孔器挡圈(13)，所述红外热成像仪(6)与所述第一连接板(1)通过螺栓固定连接，所述第一电动推杆(5)与所述第一连接板(1)通过所述第二连接板(2)相连接，并通过螺栓进行固定，所述第四连接板(10)通过螺栓与所述第一电动推杆(5)顶端相连接，所述滑块(7)、第二接近开关(4)和第一接近开关(3)与所述第一连接板(1)通过螺栓固定连接，所述直线导轨(12)穿过所述第四连接板(10)上的孔并安装在所述滑块(7)上，在所述滑块(7)与所述第四连接板(10)间所述直线导轨(12)上安装有弹簧用于所述直线导轨(12)的复位，所述第三连接板(9)通过螺栓固定安装在所述第四连接板(10)上。

2.根据权利要求1所述的一种高压室消防机器人，其特征在于：所述灭火装置包括第二电动推杆(29)、吊环螺栓(26)、尼龙绳(24)、干粉灭火器(15)、灭火器支架(16)、灭火喷嘴(11)以及卡箍(8)，所述第二电动推杆(29)下端通过螺栓固定安装在所述转盘(30)上，所述吊环螺栓(26)安装在所述第二电动推杆(29)顶端的螺纹孔中，所述干粉灭火器(15)通过三个相同的所述灭火器支架(16)安装固定在所述转盘(30)上，且干粉灭火器(15)通过三个相同的所述灭火器支架(16)固定，所述灭火器支架(16)通过螺栓固定安装在所述转盘(30)上，所述尼龙绳(24)的一端缠绕在所述干粉灭火器(15)的把手上，所述尼龙绳(24)的另一端缠绕在所述吊环螺栓(26)上，所述灭火喷嘴(11)由所述卡箍(8)通过螺栓固定在所述第三连接板(9)上，且灭火喷嘴(11)通过管道与所述干粉灭火器(15)相通。

3.根据权利要求1所述的一种高压室消防机器人，其特征在于：所述主控板经通讯网络与变电站监控中心信号连接。

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