CN108438085B - 一种消防设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种消防设备，属于消防探测设备技术领域。本发明包括消防水枪、水箱Ⅰ、水箱Ⅱ、底盘、步足；水箱Ⅰ、水箱Ⅱ分别安装在底盘上，消防水枪安装在水箱Ⅰ上，步足安装在底盘周部。本发明消防设备可利用其独特的脚底传感器给脚趾作出运动反馈，能有效避开行走过程因燃烧产生的高空坠落物，可提高消防作业的安全性；高压消防水枪枪头出口扫射面积大，可利用高压消防水枪对消防人员无法到达的着火点附近实施有效灭火，省时省力，安全可靠；高压水枪采用二级泵加压，能够使水泵压力更大，灭火更加有效；可减少主体的重量，还方便安装和拆卸，方便易损部件的更换；便于实施作业。

Description

一种消防设备

本申请是发明专利申请《一种消防机器人》的分案申请。

原案申请日：2016-05-04。

原案申请号：2016102878946。

原案发明名称：一种消防机器人。

技术领域

本发明涉及一种消防设备，属于消防探测设备技术领域。

背景技术

随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事故隐患增加，事故发率也相应提高。而一旦发生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡。

消防设备作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中发挥举足轻重的作用。消防设备通常具有车体，车体上有电源连接的电机，车体下面有电机联动的轮子，车体上有喷洒消防液的喷洒装置。现有消防设备中，在进口端和喷头端采用单级加压，而没有采用加压，使得加压效果不明显，工作不稳定，对火势控制效果很差。消防设备行走装置一般采用履带式或轮式，履带式装置价格昂贵，易损率高，机器人主体不能够根据地形进行相应的变形，适应性较差，而轮式行走装置对于地形条件要求高，在火势复杂，且路面复杂时不能实现避让，同时轮式行走装置耐火性差，这使得灭火效率大大降低。在底盘驱动方面，现有消防设备技术通常使用有刷电机控制行走和转向，其控制精度差，并且底盘高度和底盘倾斜度不能进行调整，这使得机器主题灵活性和环境适应性差，作业的不稳定性提高，大大降低工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种消防设备，以解决现有消防设备行走不灵活、不能对复杂路面实现避让、灭火效果差等问题。

本发明按以下技术方案实现：一种消防设备，包括消防水枪1、水箱Ⅰ2、水箱Ⅱ3、底盘4、步足5；水箱Ⅰ2、水箱Ⅱ3分别安装在底盘4上，消防水枪1安装在水箱Ⅰ2上，步足5安装在底盘4周部，消防水枪1包括枪管Ⅰ6、枪管Ⅱ7、枪管Ⅲ8、水泵9、枪管Ⅴ10、枪管Ⅳ11、舵机12、联轴器13、连接杆Ⅰ14、连接杆Ⅱ15、枪嘴Ⅰ16、枪嘴Ⅱ17、连接杆Ⅲ18、舵机支撑座19、调节阀20、止回阀21、泵体Ⅰ22、泵体Ⅱ23、压力罐24、电机Ⅰ25、电机轴26、进口法兰27、水泵接合器Ⅰ28、电机Ⅱ29、水泵接合器Ⅱ30、水管卡箍31；枪管Ⅰ6一端与枪管Ⅱ7一端连接，舵机支撑座19安装在枪管Ⅰ6一端，舵机12安装在舵机支撑座19上，联轴器13安装在舵机12的输出轴上，连接杆Ⅰ14、连接杆Ⅱ15一端分别与联轴器13连接，连接杆Ⅲ18与连接杆Ⅱ15另一端连接，枪嘴Ⅰ16、枪嘴Ⅱ17安装在枪管Ⅰ6另一端上，枪嘴Ⅰ16位于枪嘴Ⅱ17下部，枪嘴Ⅰ16与连接杆Ⅰ14另一端连接，枪嘴Ⅱ17与连接杆Ⅱ15另一端连接，枪管Ⅲ8一端通过水管卡箍31与枪管Ⅱ7另一端连接，枪管Ⅳ11一端通过水泵接合器Ⅱ30与枪管Ⅲ8另一端连接，枪管Ⅴ10一端与枪管Ⅳ11另一端通过水泵接合器Ⅰ28连接，进口法兰27安装在枪管Ⅴ10另一端，电机Ⅰ25安装在水泵接合器Ⅱ30上，泵体Ⅱ23安装在电机Ⅰ25端部，泵体Ⅰ22连接安装在泵体Ⅱ23上，止回阀21安装在泵体Ⅰ22上，电机轴26安装在电机Ⅰ25上，调节阀20安装在电机轴26端部上，压力罐24安装在泵体Ⅱ23上，电机Ⅱ29安装在水泵接合器Ⅰ28上，消防水枪1通过枪管Ⅴ10的进口法兰27安装在水箱Ⅰ2上，水箱Ⅰ2上设有凸台33，水箱Ⅱ3上开设有沟槽32，水箱Ⅰ2通过凸台33与沟槽32配合与水箱Ⅱ3连接，步足5包括脚趾34、液压杆35、步进电机Ⅰ36、大腿37、组合电机支撑座38、步进电机Ⅱ39、步进电机Ⅲ40、弹簧41、脚部连接件42、传感器43、脚趾连接杆Ⅰ44、脚趾连接杆Ⅱ45、小腿47；组合电机支撑座38安装在底盘4周部，组合电机支撑座38上安设有步进电机支撑柱Ⅰ50、步进电机支撑柱Ⅱ51，步进电机Ⅱ39安装在步进电机支撑柱Ⅱ51上，步进电机Ⅲ40安装在步进电机支撑柱Ⅰ50上，大腿37一端安装在步进电机Ⅱ39上，小腿47上开设有步进电机安装位48，步进电机Ⅰ36安装在小腿47的步进电机安装位48上，小腿47上安设有弹簧固定柱46，小腿47通过其上安设有的脚部连接件固定柱49与脚部连接件42连接，弹簧41安装在弹簧固定柱46、脚部连接件固定柱49上，大腿37另一端安装在步进电机Ⅰ36上，传感器43安装在脚部连接件42底部，脚趾连接杆Ⅰ44一端通过其上安设有的固定柱Ⅲ54与脚趾连接杆Ⅱ45一端连接，脚趾34与脚趾连接杆Ⅰ44另一端上安设有的固定柱Ⅱ53配合与脚趾连接杆Ⅰ44连接，液压杆35一端安装在脚趾34上，另一端与脚部连接件42上部连接，脚趾连接杆Ⅱ45另一端通过其上安设有的固定柱Ⅰ52与脚趾34连接，脚趾连接杆Ⅰ44、脚趾连接杆Ⅱ45通过固定柱Ⅲ54与脚部连接件42下部连接。

所述底盘4包括底盘支撑座Ⅰ56、上底盘58、底盘支撑座Ⅱ59、下底盘60；上底盘58通过底盘支撑座Ⅰ56、底盘支撑座Ⅱ59安装在下底盘60上，上底盘58、下底盘60上开设有步足安装位55，步足5通过组合电机支撑座38与步足安装位55配合安装在底盘4周部，上底盘58上开设有水箱安装位57，水箱Ⅰ2安装在水箱安装位57上。

所述枪管Ⅲ8为L型，枪管Ⅳ11为S型。

所述大腿37为V型。

所述脚趾34为马蹄型。

一种消防设备的工作原理为：消防设备开始运动时，首先左侧靠外的两个步足5和右侧中间步足5构成三角形支架，以保证机器人重心在处于三角形内，具有稳定性，不易摔倒；右侧靠外的两个步足5和左侧中间的步足5抬起，准备向前摆动前进；三个步足5摆动向前跨步；由于右侧靠外的两个步足5和左侧中间的步足5的跨步摆动，支撑步足(左侧靠外的两个步足5和右侧中间步足5)进行了一定角度的摆动，在支撑机器人底盘的同时，机器人整体也向前运动半个步长；机器人整体前进半步长后，摆动步足(右侧靠外的两个步足5和左侧中间的步足5)迅速放下，接替左侧靠外的两个步足5和右侧中间步足5形成新的三角支撑，使机器人的重心位置稳定处于右侧靠外的两个步足5和左侧中间的步足5三条支撑步足所构成的三角支架内，左侧靠外的两个步足5和右侧中间步足5已抬起进入摆动状态，做好向前跨步的准备，左侧靠外的两个步足5和右侧中间步足5向前跨步摆动，右侧靠外的两个步足5和左侧中间的步足5一边支撑底盘，一边带动机器人整体使其又向前运动半个步长，以上运动为一个整个周期。为了保证恶劣环境下机器人的步足灵活性和整体适应性，机器人可以调节步进电机Ⅰ36从而改变机器人步幅高度，通过调节步进电机Ⅱ39从而改变机器人重心高度，通过调节步进电机Ⅲ40从而改变机器人的行走步长。

在机器人行走过程中，脚部落地瞬间会产生较大冲击力，极易对机体造成损害。为了保证恶劣环境下机器人的步足灵活性和整体适应性，机器人可以调节步进电机Ⅰ36的转角，在保证机器人步幅灵活性的基础上使机器人步足的高度改变，进而改变机器人步幅高度；通过调节步进电机Ⅱ39的转角从而改变机器人重心高度，通过调节步进电机Ⅲ40的转角从而改变机器人的行走步长。在机器人行走过程中，脚部落地瞬间会产生较大冲击力，极易对机体造成损害，机器人脚部的被动悬挂机构弹簧41和液压杆35组成避震机构，能有效减少脚部复杂度，加强机械工作稳定性，被动吸收运动过程中所产生的震动。

消防设备开始执行灭火任务时，消防水枪1进入工作状态，舵机12转过一定角度，带动连接杆Ⅰ14和连接杆Ⅱ15运动，使得连接杆Ⅰ14和连接杆Ⅱ15的张角变小，此时枪嘴Ⅰ16和枪嘴Ⅱ17张开，水泵9上的电机Ⅰ25和电机Ⅱ29开始高速旋转给枪管内的消防用水加压，当消防水枪1对准火源时，调节阀20和止回阀21调整到合适工作位置实施灭火。

本发明具有以下有益效果：

1、该消防设备可利用其独特的脚底传感器给脚趾作出运动反馈，能有效避开行走过程因燃烧产生的高空坠落物，可提高消防作业的安全性；

2、高压消防水枪枪头出口扫射面积大，可利用高压消防水枪对消防人员无法到达的着火点附近实施有效灭火，省时省力，安全可靠；

3、高压水枪采用二级泵加压，能够使水泵压力更大，灭火更加有效；

4、该消防设备采用框架式结构，不仅可减少主体的重量，还方便安装和拆卸，同时其功能采用模块化设计，方便易损部件的更换；

5、该消防设备的六肢可多自由度运动，并且底盘高度可调整，使得机器人能够根据复杂地形做出不同的动作变化，从而便于实施作业。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的消防水枪结构示意图；

图3为本发明的枪管Ⅰ结构示意图；

图4为本发明的枪管Ⅲ结构示意图；

图5为本发明的泵体结构示意图；

图6为本发明的水箱Ⅰ结构示意图；

图7为本发明的水箱Ⅱ结构示意图；

图8为本发明的步足结构示意图；

图9为本发明的脚趾连接杆结构示意图；

图10为本发明的小腿结构示意图；

图11为本发明的脚部连接件结构示意图；

图12为本发明的组合电机支撑座结构示意图；

图13为本发明的大腿结构示意图；

图14为本发明的脚趾结构示意图；

图15为本发明的脚趾连接杆连接结构示意图；

图16为本发明的底盘结构示意图。

图中各标号为：1：消防水枪、2：水箱Ⅰ、3：水箱Ⅱ、4：底盘、5：步足、6：枪管Ⅰ、7：枪管Ⅱ、8：枪管Ⅲ、9：水泵、10：枪管Ⅴ、11：枪管Ⅳ、12：舵机、13：联轴器、14：连接杆Ⅰ、15：连接杆Ⅱ、16：枪嘴Ⅰ、17：枪嘴Ⅱ、18、连接杆Ⅲ、19：舵机支撑座、20：调节阀、21：止回阀、22：泵体Ⅰ、23：泵体Ⅱ、24：压力罐、25：电机Ⅰ、26：电机轴、27：进口法兰、28：水泵接合器Ⅰ、29：电机Ⅱ、30：水泵接合器Ⅱ、31：水管卡箍、32：沟槽、33：凸台、34：脚趾、35：液压杆、36：步进电机Ⅰ、37：大腿、38：组合电机支撑座、39：步进电机Ⅱ、40：步进电机Ⅲ、41：弹簧、42：脚部连接件、43：传感器、44：脚趾连接杆Ⅰ、45：脚趾连接杆Ⅱ、46：弹簧固定柱Ⅰ、47：小腿、48：步进电机安装位、49：脚部连接件固定柱、50：步进电机支撑柱Ⅰ、51：步进电机支撑柱Ⅱ、52：固定柱Ⅰ、53：固定柱Ⅱ、54：固定柱Ⅲ、55：步足安装位、56：底盘支撑座Ⅰ、57：水箱安装位、58：上底盘、59：底盘支撑座Ⅱ、60：下底盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-16所示，一种消防设备，包括消防水枪1、水箱Ⅰ2、水箱Ⅱ3、底盘4、步足5；水箱Ⅰ2、水箱Ⅱ3分别安装在底盘4上，消防水枪1安装在水箱Ⅰ2上，步足5安装在底盘4周部，消防水枪1包括枪管Ⅰ6、枪管Ⅱ7、枪管Ⅲ8、水泵9、枪管Ⅴ10、枪管Ⅳ11、舵机12、联轴器13、连接杆Ⅰ14、连接杆Ⅱ15、枪嘴Ⅰ16、枪嘴Ⅱ17、连接杆Ⅲ18、舵机支撑座19、调节阀20、止回阀21、泵体Ⅰ22、泵体Ⅱ23、压力罐24、电机Ⅰ25、电机轴26、进口法兰27、水泵接合器Ⅰ28、电机Ⅱ29、水泵接合器Ⅱ30、水管卡箍31；枪管Ⅰ6一端与枪管Ⅱ7一端连接，舵机支撑座19安装在枪管Ⅰ6一端，舵机12安装在舵机支撑座19上，联轴器13安装在舵机12的输出轴上，连接杆Ⅰ14、连接杆Ⅱ15一端分别与联轴器13连接，连接杆Ⅲ18与连接杆Ⅱ15另一端连接，枪嘴Ⅰ16、枪嘴Ⅱ17安装在枪管Ⅰ6另一端上，枪嘴Ⅰ16位于枪嘴Ⅱ17下部，枪嘴Ⅰ16与连接杆Ⅰ14另一端连接，枪嘴Ⅱ17与连接杆Ⅱ15另一端连接，枪管Ⅲ8一端通过水管卡箍31与枪管Ⅱ7另一端连接，枪管Ⅳ11一端通过水泵接合器Ⅱ30与枪管Ⅲ8另一端连接，枪管Ⅴ10一端与枪管Ⅳ11另一端通过水泵接合器Ⅰ28连接，进口法兰27安装在枪管Ⅴ10另一端，电机Ⅰ25安装在水泵接合器Ⅱ30上，泵体Ⅱ23安装在电机Ⅰ25端部，泵体Ⅰ22连接安装在泵体Ⅱ23上，止回阀21安装在泵体Ⅰ22上，电机轴26安装在电机Ⅰ25上，调节阀20安装在电机轴26端部上，压力罐24安装在泵体Ⅱ23上，电机Ⅱ29安装在水泵接合器Ⅰ28上，消防水枪1通过枪管Ⅴ10的进口法兰27安装在水箱Ⅰ2上，水箱Ⅰ2上设有凸台33，水箱Ⅱ3上开设有沟槽32，水箱Ⅰ2通过凸台33与沟槽32配合与水箱Ⅱ3连接，步足5包括脚趾34、液压杆35、步进电机Ⅰ36、大腿37、组合电机支撑座38、步进电机Ⅱ39、步进电机Ⅲ40、弹簧41、脚部连接件42、传感器43、脚趾连接杆Ⅰ44、脚趾连接杆Ⅱ45、小腿47；组合电机支撑座38安装在底盘4周部，组合电机支撑座38上安设有步进电机支撑柱Ⅰ50、步进电机支撑柱Ⅱ51，步进电机Ⅱ39安装在步进电机支撑柱Ⅱ51上，步进电机Ⅲ40安装在步进电机支撑柱Ⅰ50上，大腿37一端安装在步进电机Ⅱ39上，小腿47上开设有步进电机安装位48，步进电机Ⅰ36安装在小腿47的步进电机安装位48上，小腿47上安设有弹簧固定柱46，小腿47通过其上安设有的脚部连接件固定柱49与脚部连接件42连接，弹簧41安装在弹簧固定柱46、脚部连接件固定柱49上，大腿37另一端安装在步进电机Ⅰ36上，传感器43安装在脚部连接件42底部，脚趾连接杆Ⅰ44一端通过其上安设有的固定柱Ⅲ54与脚趾连接杆Ⅱ45一端连接，脚趾34与脚趾连接杆Ⅰ44另一端上安设有的固定柱Ⅱ53配合与脚趾连接杆Ⅰ44连接，液压杆35一端安装在脚趾34上，另一端与脚部连接件42上部连接，脚趾连接杆Ⅱ45另一端通过其上安设有的固定柱Ⅰ52与脚趾34连接，脚趾连接杆Ⅰ44、脚趾连接杆Ⅱ45通过固定柱Ⅲ54与脚部连接件42下部连接。

底盘4包括底盘支撑座Ⅰ56、上底盘58、底盘支撑座Ⅱ59、下底盘60；上底盘58通过底盘支撑座Ⅰ56、底盘支撑座Ⅱ59安装在下底盘60上，上底盘58、下底盘60上开设有步足安装位55，步足5通过组合电机支撑座38与步足安装位55配合安装在底盘4周部，上底盘58上开设有水箱安装位57，水箱Ⅰ2安装在水箱安装位57上。

枪管Ⅲ8为L型，枪管Ⅳ11为S型。大腿37为V型。脚趾34为马蹄型。

Claims (1)

1.一种消防设备，其在于：包括消防水枪（1）、水箱Ⅰ（2）、水箱Ⅱ（3）、底盘（4）、步足（5）；水箱Ⅰ（2）、水箱Ⅱ（3）分别安装在底盘（4）上，消防水枪（1）安装在水箱Ⅰ（2）上，步足（5）安装在底盘（4）周部，所述底盘（4）包括底盘支撑座Ⅰ（56）、上底盘（58）、底盘支撑座Ⅱ（59）、下底盘（60）；上底盘（58）通过底盘支撑座Ⅰ（56）、底盘支撑座Ⅱ（59）安装在下底盘（60）上，上底盘（58）、下底盘（60）上开设有步足安装位（55），步足（5）通过组合电机支撑座（38）与步足安装位（55）配合安装在底盘（4）周部，上底盘（58）上开设有水箱安装位（57），水箱Ⅰ（2）安装在水箱安装位（57）上；消防水枪（1）包括枪管Ⅰ（6）、枪管Ⅱ（7）、L型的枪管Ⅲ（8）、水泵（9）、枪管Ⅴ（10）、S型的枪管Ⅳ（11）、舵机（12）、联轴器（13）、连接杆Ⅰ（14）、连接杆Ⅱ（15）、枪嘴Ⅰ（16）、枪嘴Ⅱ（17）、连接杆Ⅲ（18）、舵机支撑座（19）、调节阀（20）、止回阀（21）、泵体Ⅰ（22）、泵体Ⅱ（23）、压力罐（24）、电机Ⅰ（25）、电机轴（26）、进口法兰（27）、水泵接合器Ⅰ（28）、电机Ⅱ（29）、水泵接合器Ⅱ（30）、水管卡箍（31）；枪管Ⅰ（6）一端与枪管Ⅱ（7）一端连接，舵机支撑座（19）安装在枪管Ⅰ（6）一端，舵机（12）安装在舵机支撑座（19）上，联轴器（13）安装在舵机（12）的输出轴上，连接杆Ⅰ（14）、连接杆Ⅱ（15）一端分别与联轴器（13）连接，连接杆Ⅲ（18）与连接杆Ⅱ（15）另一端连接，枪嘴Ⅰ（16）、枪嘴Ⅱ（17）安装在枪管Ⅰ（6）另一端上，枪嘴Ⅰ（16）位于枪嘴Ⅱ（17）下部，枪嘴Ⅰ（16）与连接杆Ⅰ（14）另一端连接，枪嘴Ⅱ（17）与连接杆Ⅱ（15）另一端连接，枪管Ⅲ（8）一端通过水管卡箍（31）与枪管Ⅱ（7）另一端连接，枪管Ⅳ（11）一端通过水泵接合器Ⅱ（30）与枪管Ⅲ（8）另一端连接，枪管Ⅴ（10）一端与枪管Ⅳ（11）另一端通过水泵接合器Ⅰ（28）连接，进口法兰（27）安装在枪管Ⅴ（10）另一端，电机Ⅰ（25）安装在水泵接合器Ⅱ（30）上，泵体Ⅱ（23）安装在电机Ⅰ（25）端部，泵体Ⅰ（22）连接安装在泵体Ⅱ（23）上，止回阀（21）安装在泵体Ⅰ（22）上，电机轴（26）安装在电机Ⅰ（25）上，调节阀（20）安装在电机轴（26）端部上，压力罐（24）安装在泵体Ⅱ（23）上，电机Ⅱ（29）安装在水泵接合器Ⅰ（28）上，消防水枪（1）通过枪管Ⅴ（10）的进口法兰（27）安装在水箱Ⅰ（2）上，水箱Ⅰ（2）上设有凸台（33），水箱Ⅱ（3）上开设有沟槽（32），水箱Ⅰ（2）通过凸台（33）与沟槽（32）配合与水箱Ⅱ（3）连接，步足（5）包括马蹄型的脚趾（34）、液压杆（35）、步进电机Ⅰ（36）、V型的大腿（37）、组合电机支撑座（38）、步进电机Ⅱ（39）、步进电机Ⅲ（40）、弹簧（41）、脚部连接件（42）、传感器（43）、脚趾连接杆Ⅰ（44）、脚趾连接杆Ⅱ（45）、小腿（47）；组合电机支撑座（38）安装在底盘（4）周部，组合电机支撑座（38）上安设有步进电机支撑柱Ⅰ（50）、步进电机支撑柱Ⅱ（51），步进电机Ⅱ（39）安装在步进电机支撑柱Ⅱ（51）上，步进电机Ⅲ（40）安装在步进电机支撑柱Ⅰ（50）上，大腿（37）一端安装在步进电机Ⅱ（39）上，小腿（47）上开设有步进电机安装位（48），步进电机Ⅰ（36）安装在小腿（47）的步进电机安装位（48）上，小腿（47）上安设有弹簧固定柱（46），小腿（47）通过其上安设有的脚部连接件固定柱（49）与脚部连接件（42）连接，弹簧（41）安装在弹簧固定柱（46）、脚部连接件固定柱（49）上，大腿（37）另一端安装在步进电机Ⅰ（36）上，传感器（43）安装在脚部连接件（42）底部，脚趾连接杆Ⅰ（44）一端通过其上安设有的固定柱Ⅲ（54）与脚趾连接杆Ⅱ（45）一端连接，脚趾（34）与脚趾连接杆Ⅰ（44）另一端上安设有的固定柱Ⅱ（53）配合与脚趾连接杆Ⅰ（44）连接，液压杆（35）一端安装在脚趾（34）上，另一端与脚部连接件（42）上部连接，脚趾连接杆Ⅱ（45）另一端通过其上安设有的固定柱Ⅰ（52）与脚趾（34）连接，脚趾连接杆Ⅰ（44）、脚趾连接杆Ⅱ（45）通过固定柱Ⅲ（54）与脚部连接件（42）下部连接。

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