CN108421184B - 一种大型油罐灭火机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型油罐灭火机器人，本发明定位精准，智能化程度高；通过CPU控制系统实现智能控制；通过旋转装置、升降装置实现了机器人在X方向、Z方向的转动、Y方向的俯仰运动，以及X方向、Z方向的直线运动，保证了灭火装置运动范围的充分性；通过阶梯式升降系统，减少人工作业灭火，避免人员伤亡；通过第一视觉系统使地面的消防员可以监控小车的速度和作业地点，第二视觉系统便于消防人员把智能喷水装置固定在建筑物的最佳位置，第三视觉系统自动寻找火源，使安全地带的消防人员看到远方火势的实时情况，做出准确判断，实施高效的远程灭火操作；通过定位装置，将喷水枪头固定，防止灭火时因水流冲力太大使整个小车产生晃动。

Description

一种大型油罐灭火机器人

技术领域

本发明涉及消防机器人领域，具体涉及一种大型油罐灭火机器人。

背景技术

石油是一种战略能源物资，对经济发展国家安全及人们的日常生活都有巨大的影响，日常生产和生活中通常用油罐来接收、存放和发放石油及其产品，石油是易燃易爆液体，静电火花、碰撞和摩擦火花、电气原因等都极有可能导致火灾的发生，石油火灾一旦发生，燃烧速度快、火势凶猛、辐射热强、沸腾喷溅、扩散蔓延等危害性，危险性极大。而传统的消防车，采用云梯式结构，通过升降机构将站在工作斗中的消防人员送到高空，进行火情侦查、向高空的火灾点用水枪喷射或喷洒灭火剂进行消防作业，但这种传统的消防设备存在较多的问题，一是火势较大，消防人员无法接近火灾点进行灭火作业；二是火灾点可能存在有害气体、爆炸、蔓延等情况危及消防人员的生命；三是消防云梯的不稳定性，导致消防人员的心理紧张，高空作业对消防人员来说也是不安全因素。消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟的危害环境，若贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡，所以在消防人员不易靠近的危险性大的场合，怎样实施有效的无人灭火作业，解决消防人员的人身安全是目前急需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种大型油罐灭火机器人，实现了智能灭火、远程灭火，具有精准定位、灭火效率高的特点。

本发明解决上述问题的技术方案为：一种大型油罐灭火机器人，包括小车、避障装置、升降系统、旋转装置、智能喷水装置、视觉系统、定位装置；

小车前端设有避障装置，升降系统位于小车的中间位置，旋转装置固定在升降系统顶端，小车后端设有水带输送装置，小车底部装有驱动装置；

第一视觉系统、第二视觉系统、第三视觉系统均包括摄像机、显示屏，摄像机与显示屏相连；

驱动装置包括车轮、驱动电机，驱动电机与CPU控制系统之间电连接；

避障装置包括激光雷达、红外线寻迹传感器、第一视觉系统，每个车轮上均设有一个红外线寻迹传感器，激光雷达、红外线寻迹传感器、第一视觉系统分别与CPU控制系统之间电连接；

定位装置包括电动缸、限位块、第一位置传感器、第二视觉系统，限位块、第一位置传感器均固定在电动缸推杆上，电动缸、第一位置传感器、第二视觉系统分别与CPU控制系统之间电连接；

升降系统包括升降装置、安装架、盖板，升降系统为阶梯式结构；安装架为立方体无盖结构，升降装置位于安装架内；第二位置传感器、升降装置与CPU控制系统之间电连接；

旋转装置包括安装圆台、转动圆台、传动轴、主动齿轮、第一电机；转动圆台、第一电机、传动轴均位于安装圆台内，第一电机轴与传动轴相连，转动圆台、主动齿轮均固定在传动轴上，主动齿轮位于转动圆台上方；

智能喷水装置包括水管、喷水枪头、第三视觉系统、第一旋转轴、第二旋转轴，水管内设有消防水带，消防水带与消防高压水车相连，另一端通过滚动轴承与第一旋转轴相连，水管通过套管固定在转动圆台上，水管与套管之间滑动连接，水管上设有齿条、定位装置，齿条与主动齿轮相啮合；第一旋转轴另一端与喷水枪头连接，第一旋转轴为中空结构，消防水带穿过第一旋转轴与喷水枪头相连，第二电机位于第一旋转轴内，第二电机与第一旋转轴相连，第二旋转轴一端为圆环形，另一端为U形，圆环端固定在第一旋转轴外圆柱面上，U形端与喷水枪头相连，外侧装有传动电机，使喷水枪头可以上下摆动，喷水枪头上侧设有第三视觉系统，第三视觉系统与CPU控制系统之间电连接。

所述升降装置为套缸式升降装置、导轨式升降装置中的一种。

所述第一视觉系统、第二视觉系统、第三视觉系统的摄像机分别与地面远程设备无线相连。

所述第一电机、第二电机、传动电机、地面远程设备分别与CPU控制系统之间电连接。

所述限位块上设有多个真空吸盘，真空吸盘与CPU控制系统之间电连接。

所述第二电机为管状电机。

所述水带传送装置包括卷筒、消防水带。

本发明具有有益效果：

（1）本发明定位精准，智能化程度高；CPU控制系统自主分析，通过远程无线控制，实现消防灭火的智能化、无人化；

（2）通过旋转装置、升降装置实现了机器人在X方向、Z方向的转动、Y方向的俯仰运动，以及X方向、Z方向的直线运动，保证了灭火装置运动范围的充分性；通过升降装置，将智能喷水装置送到灭火点，就近灭火，不需要消防人员用云梯爬到高处，冒着生命危险去灭火，有效避免了人员伤亡；

（3）通过第三视觉系统使消防员可以通过显示屏远程看到远方火势情况，做出准确判断，利用摄像机与地面的远端控制设备相连，从而使安全地带的消防人员可以看到火势的实时情况，为远离火源的消防员提供决策性的意见和指导，实现远程操控，保证消防员的人身安全；

（4）通过定位装置，使智能喷水装置固定在储油罐边缘、过道上方或高层建筑的窗户上，防止灭火时因水流冲力太大使整个小车产生晃动；

（5）智能喷水装置可以选择任意角度喷水作业，实现灵活自如的灭火操作，可自动根据第三视觉系统提供的信息自动分析，自动定位火源，取得最佳灭火角度，进行喷水灭火。也可以人工远程控制，调整喷水枪头角度，按照现场需要依顺序逐个逐点进行灭火。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明结构实施例结构示意图。

图3为本发明旋转装置结构示意图。

图4为本发明智能喷水装置结构示意图。

图5为本发明控制原理图。

图中：1-小车，2-避障装置，3-升降系统，4-旋转装置，5-智能喷水装置，6-第一视觉系统，7-定位装置，8-车轮，9-驱动电机，10-电动缸，11-限位块，12-真空吸盘，13-第一位置传感器，14-激光雷达，16-红外线寻迹传感器，17-第二视觉系统，18-安装架，19-导轨式升降装置，20-盖板，21-第二位置传感器，22-安装圆台，23-转动圆台，24-传动轴，25-主动齿轮，26-第一电机，27-水管，28-第三视觉系统，29-喷水枪头，30-第二电机，31-CPU控制系统，32-地面远程设备，33-消防高压水车，34-水带输送装置，35-套管，36-齿条，37-第一旋转轴，38-第二旋转轴，39-传动电机。

实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。

一种大型油罐灭火机器人，包括小车、避障装置、升降系统、旋转装置、智能喷水装置、视觉系统、定位装置；

小车前端设有避障装置，升降系统位于小车的中间位置，旋转装置固定在升降系统顶端，小车后端设有水带输送装置，小车底部装有驱动装置；

第一视觉系统、第二视觉系统、第三视觉系统均包括摄像机、显示屏，摄像机与显示屏相连；

驱动装置包括车轮、驱动电机，驱动电机与CPU控制系统之间电连接；

避障装置包括激光雷达、红外线寻迹传感器、第一视觉系统，每个车轮上均设有一个红外线寻迹传感器，激光雷达、红外线寻迹传感器、第一视觉系统分别与CPU控制系统之间电连接；

定位装置包括电动缸、限位块、第一位置传感器、第二视觉系统，限位块、第一位置传感器均固定在电动缸推杆上，电动缸、第一位置传感器、第二视觉系统分别与CPU控制系统之间电连接；

升降系统包括导轨式升降装置、安装架、盖板，升降系统为阶梯式结构；安装架为立方体无盖结构，导轨式升降装置位于安装架内，导轨式升降装置底端与安装架相连，顶端与盖板相连；第二位置传感器、导轨式升降装置与CPU控制系统之间电连接；

旋转装置包括安装圆台，转动圆台、传动轴、主动齿轮、第一电机；转动圆台、第一电机、传动轴均位于安装圆台内，第一电机轴与传动轴相连，转动圆台、主动齿轮均固定在传动轴上，主动齿轮位于转动圆台上方；

智能喷水装置包括水管、喷水枪头、第三视觉系统、第一旋转轴、第二旋转轴，水管内设有消防水带，消防水带与消防高压水车相连，另一端通过滚动轴承与第一旋转轴相连，水管通过套管固定在转动圆台上，水管与套管之间滑动连接，水管上设有齿条、定位装置，齿条与主动齿轮相啮合；第一旋转轴另一端与喷水枪头连接，第一旋转轴为中空结构，消防水带穿过第一旋转轴与喷水枪头相连，第二电机位于第一旋转轴内，第二电机与第一旋转轴相连，第二旋转轴一端为圆环形，另一端为U形，圆环端固定在第一旋转轴外圆柱面上，U形端与喷水枪头相连，外侧装有传动电机，使喷水枪头可以上下摆动，喷水枪头上侧设有第三视觉系统，第三视觉系统与CPU控制系统之间电连接。

所述第一视觉系统、第二视觉系统、第三视觉系统的摄像机分别与地面远程设备无线相连。

所述第一电机、第二电机、传动电机、地面远程设备分别与CPU控制系统之间电连接。

所述限位块上设有多个真空吸盘，真空吸盘与CPU控制系统之间电连接。

所述第二电机为管状电机。

所述水带传送装置包括卷筒、消防水带。

当小车在行驶过程中，避障系统、第一视觉系统检测到周围有障碍物时，避障系统将检测到的障碍信号发送给CPU控制系统，CPU控制系统经过分析后，控制小车驱动电机转弯或直行来避开障碍物。

当小车靠近到合适位置；停稳后，控制升降系统的升降机构从下到上依次开始工作，升到合适高度后，第二位置传感器将此时的信号传递给CPU控制系统，发出指令使升降系统停止升降工作；旋转装置将智能喷水灭火装置旋转至与着火建筑呈直角位置后，通过第二视觉系统确定合适位置，利用齿条把智能喷水装置向前方推送，推到合适位置后，控制电动缸工作，电动缸将真空吸盘推出，使真空吸盘固定在储油罐边缘、过道上方或高层建筑的窗户上；第一旋转轴、第二旋转轴、第三视觉系统启动，自动搜寻目标，分析并取得最佳灭火角度，开始喷水灭火。

本发明可用于大型储油罐的灭火，也可以延伸用于其他高层建筑的灭火。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (4)

1.一种大型油罐灭火机器人，其特征在于，包括小车、避障装置、升降系统、旋转装置、智能喷水装置、视觉系统、定位装置；

小车前端设有避障装置，升降系统位于小车的中间位置，旋转装置固定在升降系统顶端，小车后端设有水带输送装置，小车底部装有驱动装置；

第一视觉系统、第二视觉系统、第三视觉系统均包括摄像机、显示屏，摄像机与显示屏相连；

驱动装置包括车轮、驱动电机，驱动电机与CPU控制系统之间电连接；

避障装置包括激光雷达、红外线寻迹传感器、第一视觉系统，每个车轮上均设有一个红外线寻迹传感器，激光雷达、红外线寻迹传感器、第一视觉系统分别与CPU控制系统之间电连接；

定位装置包括电动缸、限位块、第一位置传感器、第二视觉系统，限位块、第一位置传感器均固定在电动缸推杆上，电动缸、第一位置传感器、第二视觉系统分别与CPU控制系统之间电连接；

升降系统包括升降装置、安装架、盖板，升降系统为阶梯式结构；安装架为立方体无盖结构，升降装置位于安装架内；第二位置传感器、升降装置与CPU控制系统之间电连接；

旋转装置包括安装圆台、转动圆台、传动轴、主动齿轮、第一电机；转动圆台、第一电机、传动轴均位于安装圆台内，第一电机轴与传动轴相连，转动圆台、主动齿轮均固定在传动轴上，主动齿轮位于转动圆台上方；

智能喷水装置包括水管、喷水枪头、第三视觉系统、第一旋转轴、第二旋转轴，水管内设有消防水带，消防水带与消防高压水车相连，另一端通过滚动轴承与第一旋转轴相连，水管通过套管固定在转动圆台上，水管与套管之间滑动连接，水管上设有齿条、定位装置，齿条与主动齿轮相啮合；第一旋转轴另一端与喷水枪头连接，第一旋转轴为中空结构，消防水带穿过第一旋转轴与喷水枪头相连，第二电机位于第一旋转轴内，第二电机与第一旋转轴相连，第二旋转轴一端为圆环形，另一端为U形，圆环端固定在第一旋转轴外圆柱面上，U形端与喷水枪头相连，外侧装有传动电机，使喷水枪头可以上下摆动，喷水枪头上侧设有第三视觉系统，第三视觉系统与CPU控制系统之间电连接；智能喷水装置可自动根据第三视觉系统提供的信息自动分析，自动定位火源，取得最佳灭火角度，进行喷水灭火；

所述限位块上设有多个真空吸盘，真空吸盘与CPU控制系统之间电连接。

2.如权利要求1所述的一种大型油罐灭火机器人，其特征在于，所述升降系统为套缸式升降装置、导轨式升降装置中的一种。

3.如权利要求1所述的一种大型油罐灭火机器人，其特征在于，所述第一视觉系统、第二视觉系统、第三视觉系统的摄像机分别与地面远程设备无线相连。

4.如权利要求3所述的一种大型油罐灭火机器人，其特征在于，所述第一电机、第二电机、传动电机、地面远程设备分别与CPU控制系统之间电连接。

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