CN108686324A - 一种消防灭火侦察防爆机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及消防灭火技术领域，尤其是涉及一种消防灭火侦察防爆机器人，该机器人包括机器人终端和遥控操作箱，机器人终端包括防爆底盘，防爆底盘上方设有消防炮、水幕喷头、升降平台、防爆大灯、报警灯、防爆红外热像仪、防爆拾音器、防爆音响、第一数传天线、第一图传天线和防爆激光避障传感器，遥控操作箱包括背负箱和手操箱，该机器人采用履带式底盘、可搭载消防水炮、有毒有害气体探测器、温湿度变送器、摄像机、拾音器等不同上装，代替消防救援人员进入易燃、易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行探测、救援、灭火，有效的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。
Description
技术领域
本发明涉及消防灭火技术领域，尤其是涉及一种消防灭火侦察防爆机器人。
背景技术
消防机器人在消防领域得到了广泛的应用，消防事故现场既有可能存在爆炸性气体环境，又可能存在爆炸性粉尘环境，各种类型爆炸性气体及爆炸性粉尘均有可能出现，目前尚没有能够集气体防爆、粉尘防爆、电气防爆于一身的消防灭火侦察防爆机器人。
公开号为CN101204810B的文献公开了一种防爆机器人，由步进电机、主动轮、万向轮、水平底座、底座支撑、电磁铁支架、电磁铁、同步带支架、同步带支架支撑、同步带等组装起来的。底座的两个步进电机直接驱动主动轮，利用两个主动轮来控制前进和转弯，当到达指定位置后，由固定在底座上的步进电机通过同步带来控制爪手的上下移动，然后再通过固定在爪手上的电磁铁的开合来夹持目标，其控制信号为远程无线控制，虽然该装置通过利用了遥控操作，代替了人工排爆，提高了工作效率，但该机器人无法通过机器人进行消防，此外无法实现对易燃易爆等可燃性气体的检测，而且此防爆机器人结构比较简单，功能单一，有待提高。
公开号为CN 105999598 B的文献公开了一种防爆消防灭火侦察机器人，该机器人包括消防机器人本体和远程控制箱两部分，消防机器人本体由箱体组件、独立悬挂减震系统、消防水炮、数据采集多媒体组件和附件组成，消防机器人本体采用防爆设计，并携带有传感器、摄像机、消防水炮，可代替消防人员进入易燃、易爆、有毒气体环境进行探测和侦察，也可进入浓烟、火灾等事故现场，但机器人底盘箱体采用两箱体结构，箱体内结构简单，而且其消防水炮功能比较单一，此外该文献中传感器为单一气体传感器，只能对单一气体进行检测。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种消防灭火侦察防爆机器人，适用于爆炸性环境的消防灭火侦察工作。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种消防灭火侦察防爆机器人，包括机器人终端和遥控操作箱，所述机器人终端包括防爆底盘，所述防爆底盘上方设有消防炮、与所述消防炮连接的水幕喷头、升降平台、防爆大灯、报警灯、防爆红外热像仪、防爆拾音器、防爆音响、第一数传天线、第一图传天线和防爆激光避障传感器，所述升降平台的顶部设有六合一气体传感器和两个红外摄像头，所述防爆底盘的底部设有牵引挂钩；所述防爆底盘包括箱体、箱盖和箱体外部的履带，所述箱体与箱盖为平面隔爆面，所述箱体上设有充电接口和开关按钮，所述防爆底盘箱体内包括电机腔、电池腔、电池管理系统腔，所述电机腔、电池腔、电池管理系统腔的腔体之间通过浇封端子套和端子套进行电气连接；
所述遥控操作箱为背负式结构，包括背负箱和手操箱，所述手操箱内设有触摸显示屏、摇杆和按钮，所述背负箱内设有一个数传天线和两个图传天线，所述遥控操作箱和所述机器人终端无线连接，所述六合一气体传感器、所述防爆大灯、所述防爆红外热像仪、所述数传图传天线和所述防爆音响的电缆均通过防爆电缆填料函进入所述电机腔内，所述红外摄像头、所述消防炮、防爆激光避障传感器均通过浇封端子套进入所述电机腔内。
进一步的，所述消防炮为水、泡沫两用型，额定流量为80L/s，俯仰角为-15～+90°，回转角为-120～+160°，最大喷雾角为120°。
进一步的，所述电机腔内设有直流伺服电机、减速机、电机控制器、PLC 、DC/DC电源、画面分割器、接触器、驱动轮、继电器、数传电台和图传电台，所述直流伺服电机与所述减速机相连，所述减速机的机轴通过联轴器与驱动轮相连，所述驱动轮带动履带转动，所述数传电台和图传电台与所述第一数传天线、所述第一图传天线分别有线连接，所述第一数传天线、所述第一图传天线与所述第二数传天线和所述第二图传天线分别无线连接。
进一步的，所述电池腔内设有电池模组，所述电池模组的电池采用锂电池，所述电池模组的每一节单体电池均连接有检测电压和温度的元件，所述电池管理系统腔内设有电池管理系统，所述电池管理系统通过RS485通讯接口与所述触摸显示屏进行连接。
进一步的，所述履带芯筋的材质为阻燃橡胶内嵌凯夫拉纤维，所述履带的悬挂机构采用克里斯蒂悬挂，左右各12组独立悬挂。
进一步的，所述防爆激光避障传感器扫描距离为0～5m，扫面区域为0～270°。
进一步的，所述平面隔爆面上设有橡胶密封圈，所述平面隔爆面长度L≥25mm，隔爆面有效长度l≥9 mm，隔爆间隙ic≤0.04mm。
进一步的，所述联轴器外设有阶梯套，所述阶梯套与所述联轴器之间为圆筒形隔爆面，所述圆筒形隔爆面上设有孔用旋转密封圈，所述圆筒形隔爆面长度L≥25mm，隔爆间隙ic≤0.25mm，隔爆面最大径向间隙m ≤0.20mm，隔爆面最小径向间隙k≥0.05mm。
进一步的，所述升降平台与所述直流伺服电机电性连接，所述最高升降距离为500mm。
进一步的，所述PLC分别与所述电机控制器、所述水幕喷头、所述消防炮、所述升降平台、所述升降平台、所述防爆大灯、所述报警灯、所述防爆红外热像仪、所述防爆拾音器、所述防爆音响、所述防爆激光避障传感器连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供一种消防灭火侦察防爆机器人，通过遥控操作箱控制机器人终端进行消防灭火侦察防爆功能，机器人车体的前进、后退、左转、右转、消防、灭火、侦察、防爆均可通过遥控操作箱进行远程操作，代替消防救援人员进入易燃、易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行探测、救援、灭火，有效的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。
2、防爆底盘为隔爆型+外壳保护型，利用底盘箱体进行保护，底盘箱体采用三腔体结构，通过三腔体内电气元件相互配合连接，PLC控制机器人的各部件协同作用，保证防爆机器人有序工作，底盘箱体履带通过直流伺服电机与减速电机相连，减速机带动驱动轮行走，该机器人采用履带式底盘，悬挂采用克里斯蒂悬挂，左右独立各12组，在履带运动过程中，具有很好的避震效果。
3、防爆底盘上可搭载消防水炮，消防炮为水、泡沫两用消防炮，消防炮的左转/右转，上升/下降，直流/雾化，自动回转/停止操作通过无线传输在遥控操作箱上的按钮进行操作，与消防炮连接的水幕喷头可以给机器人车体降温，六合一气体探测器可以实时检测有毒有害可燃气体通过触摸显示屏显示出来，防爆拾音器搜集机器人周围音频信号，防爆激光避障传感器可以激光避障，红外热像仪、红外摄像头可以图像信号通过无线传输显示在遥控操作箱的显示屏上，该消防灭火侦察防爆机器人尤其适用于石化、燃气等易爆环境，对提高救援安全性、减少人员伤亡具有非常重要的意义。
附图说明
图1：一种消防灭火侦察防爆机器人的正视图；
图2：一种消防灭火侦察防爆机器人的左视图；
图3：一种消防灭火侦察防爆机器人的遥控操作箱的结构示意图；
图4：一种消防灭火侦察防爆机器人的底盘的结构示意图；
图5：一种消防灭火侦察防爆机器人的底盘A-A的剖视图；
图6：一种消防灭火侦察防爆机器人的底盘B-B的剖视图。
其中：1、防爆底盘，2、消防炮，3、水幕喷头，4、升降平台，5、防爆大灯，6、报警灯，7、防爆红外热像仪，8、防爆激光避障传感器，9、六合一气体传感器，10、红外摄像头，11、牵引挂钩，12、第一数传天线，13、第一图传天线，14、背负箱、15、手操箱，16、触摸显示屏，17、摇杆，18、按钮，19、第二数传天线，20、第二图传天线，21、箱体，22、履带，23、充电接口，24、开关按钮，25、电机腔，26、电池腔，27、电池管理系统腔，28、箱盖29、浇封端子套，30、端子套，31、悬挂机构，32、防爆电缆填料函，33、平面隔爆面，34、联轴器，35、阶梯套，36、圆筒形隔爆面，37、孔用旋转密封圈。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，一种消防灭火侦察防爆机器人，包括机器人终端和遥控操作箱，所述机器人终端包括防爆底盘1，所述防爆底盘1上方固定连接有消防炮2，与所述消防炮2连接的水幕喷头3、升降平台4、防爆大灯5、报警灯6、防爆红外热像仪7、防爆拾音器、防爆音响、第一数传天线12、第一图传天线13和防爆激光避障传感器8，水幕喷头3可以给机器人车体降温，水幕喷头3的开与关通过遥控操作箱的触屏按钮操作来实现，防爆大灯5的数目为两个，防爆大灯5的电缆通过防爆电缆填料函进入电机腔内，在遥控操作箱上通过触屏按钮控制防爆大灯的开与关，防爆红外热像仪7安装在机器人前方，电缆通过防爆电缆填料函进入电机腔内，红外热像仪图像信号通过无线传输显示在遥控操作箱的显示屏上，防爆拾音器、防爆音响在机器人主体内部，防爆拾音器搜集机器人周围音频信号，通过无线传输在遥控操作箱端进行播放，防爆音响电缆通过防爆电缆填料函进入电机腔内，通过无线传输播放遥控操作箱端发出的语音信号。
所述消防炮2为水、泡沫两用型，额定流量为80L/s，俯仰角为-15～+90°，回转角为-120～+160°，最大喷雾角为120°。通过消防炮实现机器人在易燃易爆环境下进行消防灭火。消防炮的左转/右转，上升/下降，直流/雾化，自动回转/停止操作均通过遥控操作箱上的按钮进行操作实现。
所述防爆激光避障传感器8扫描距离为0～5m，扫面区域为0～270°。可以通过激光进行探测障碍物，保证机器人正常运行。
所述升降平台4的顶部设有六合一气体传感器9和两个红外摄像头10，红外摄像头10前后各一个。所述升降平台4的最高升降距离为500mm，升降平台4的举升、下降通过遥控操作箱上的显示屏内的触屏按钮进行操作，升降平台4的驱动是通过防爆底盘箱体的电机实现的，六合一气体传感器9的电缆通过防爆电缆填料函32进入电机腔内，六合一气体传感器9的控制通过遥控操作箱上的触屏按钮进行操作，六合一气体传感器9可以对空气中六种有毒有害进行检测，六合一气体传感器检测的数据可以实时显示在遥控操作箱的显示屏上，红外摄像头10前后各一个，红外摄像头10电缆通过箱体内浇封端子套进入电机腔内，摄像图像通过无线传输显示在遥控操作箱显示屏上。
所述防爆底盘的底部设有牵引挂钩11，牵引挂钩11可以用于牵引物品或其他车辆。
所述遥控操作箱为背负式结构，包括背负箱14和手操箱15，所述手操箱14内设有触摸显示屏16、摇杆17和按钮18，所述背负箱内设有一个第二数传天线19和两个第二图传天线20，所述遥控操作箱和所述机器人终端无线连接，按钮控制消防炮的左转/右转，上升/下降，直流/雾化，自动回转/停止，摇杆控制机器人车体的前进、后退、左转、右转，触摸显示屏一方面控制机器人终端其他部件的开关工作，另一方面机器人终端的图像、声音通过显示器进行显示。背负箱内的第二数传天线19和两个第二图传天线20可以与机器人终端内的数传电台和图传电台进行无线连接通讯，并将最终通讯信息显示在显示屏16上。
如图4-6所示，所述防爆底盘1包括箱体21、箱盖和箱体外部的履带22，所述箱体21上设有充电接口23和开关按钮24，所述防爆底盘箱体内包括电机腔25、电池腔26、电池管理系统腔27，所述电机腔25、电池腔26、电池管理系统腔27的腔体之间通过浇封端子套29和端子套30进行电气连接；
所述电机腔25内设有直流伺服电机、减速机、电机控制器、PLC 、DC/DC电源、画面分割器、接触器、驱动轮、继电器、数传电台和图传电台，所述直流伺服电机与所述减速机相连，所述减速机的机轴通过联轴器34与驱动轮相连，所述驱动轮带动履带转动，PLC控制电机控制器控制电机的运行，
其中，所述履带芯筋的材质为阻燃橡胶内嵌凯夫拉纤维，所述履带的悬挂机构31采用克里斯蒂悬挂，左右各12组独立悬挂。这样保证了履带的稳定性和很好的避震效果。所述六合一气体传感器、所述防爆大灯、所述防爆红外热像仪、所述数传图传天线和所述防爆音响的电缆均通过防爆电缆填料函32进入所述电机腔内
所述数传电台和图传电台的天线安装在箱体21外面，天线电缆通过浇封端子套进入电机腔内，最大传输距离大于1000米，发射功率不大于2W。所述PLC分别与所述电机控制器、所述水幕喷头、所述消防炮、所述升降平台、所述升降平台、所述防爆大灯、所述报警灯、所述防爆红外热像仪、所述防爆拾音器、所述防爆音响、所述防爆激光避障传感器连接。通过PLC控制机器人终端的有序运行。
所述电池腔内设有电池模组，所述电池模组的电池采用锂电池，所述电池模组的每一节单体电池均连接有检测电压和温度的元件，所述电池管理系统腔内设有电池管理系统，所述电池管理系统通过RS485通讯接口与所述触摸显示屏进行连接。电池管理系统安装在电池管理系统腔内，电池管理系统可检测每一节单体电池的电压和温度，具有过充电流保护、过放电流保护、单体电池过放电压保护、单体电池过放电压保护失效报警、单体电池过充电压保护、单体电池过充电压保护失效报警、过温保护、短路保护、均衡充电控制功能。
所述箱体与箱盖为平面隔爆面33，所述平面隔爆面上设有橡胶密封圈，所述平面隔爆面长度L≥25，l≥9，ic≤0.04。所述联轴器外设有阶梯套35，所述阶梯套与所述联轴器之间为圆筒形隔爆面36，所述圆筒形隔爆面上设有孔用旋转密封圈37，所述圆筒形隔爆面36的长度L≥25，ic≤0.25，m ≤0.20，k≥0.05。 防爆底盘采用防爆底盘为隔爆型+外壳保护型，防爆底盘的防爆面增强了底盘的防爆性能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种消防灭火侦察防爆机器人，包括机器人终端和遥控操作箱，其特征在于：所述机器人终端包括防爆底盘，所述防爆底盘上方设有消防炮、与所述消防炮连接的水幕喷头、升降平台、防爆大灯、报警灯、防爆红外热像仪、防爆拾音器、防爆音响、第一数传天线、第一图传天线和防爆激光避障传感器，所述升降平台的顶部设有六合一气体传感器和两个红外摄像头，所述防爆底盘的底部设有牵引挂钩；所述防爆底盘包括箱体、箱盖和箱体外部的履带，所述箱体与箱盖为平面隔爆面，所述箱体上设有充电接口和开关按钮，所述防爆底盘箱体内包括电机腔、电池腔、电池管理系统腔，所述电机腔、电池腔、电池管理系统腔的腔体之间通过浇封端子套和端子套进行电气连接；
所述遥控操作箱为背负式结构，包括背负箱和手操箱，所述手操箱内设有触摸显示屏、摇杆和按钮，所述背负箱内设有一个第二数传天线和两个第二图传天线，所述遥控操作箱和所述机器人终端无线连接，所述六合一气体传感器、所述防爆大灯、所述防爆红外热像仪、所述第一数传天线、第一图传天线和所述防爆音响的电缆均通过防爆电缆填料函进入所述电机腔内，所述红外摄像头、所述消防炮、防爆激光避障传感器均通过浇封端子套进入所述电机腔内。
2.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述消防炮为水、泡沫两用型，额定流量为80L/s，俯仰角为-15～+90°，回转角为-120～+160°，最大喷雾角为120°。
3.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述电机腔内设有直流伺服电机、减速机、电机控制器、PLC 、DC/DC电源、画面分割器、接触器、驱动轮、继电器、数传电台和图传电台，所述直流伺服电机与所述减速机相连，所述减速机的机轴通过联轴器与驱动轮相连，所述驱动轮带动履带转动，所述数传电台和图传电台与所述第一数传天线、所述第一图传天线分别有线连接，所述第一数传天线、所述第一图传天线与所述第二数传天线和所述第二图传天线分别无线连接。
4.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述电池腔内设有电池模组，所述电池模组的电池采用锂电池，所述电池模组的每一节单体电池均连接有检测电压和温度的元件，所述电池管理系统腔内设有电池管理系统，所述电池管理系统通过RS485通讯接口与所述触摸显示屏进行连接。
5.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述履带芯筋的材质为阻燃橡胶内嵌凯夫拉纤维，所述履带的悬挂机构采用克里斯蒂悬挂，左右各12组独立悬挂。
6.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述防爆激光避障传感器扫描距离为0～5m，扫面区域为0～270°。
7.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述平面隔爆面上设有橡胶密封圈，所述平面隔爆面长度L≥25mm，隔爆面有效长度l≥9 mm，隔爆间隙ic≤0.04mm。
8.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述联轴器外设有阶梯套，所述阶梯套与所述联轴器之间为圆筒形隔爆面，所述圆筒形隔爆面上设有孔用旋转密封圈，所述圆筒形隔爆面长度L≥25mm，隔爆间隙ic≤0.25mm，隔爆面最大径向间隙m≤0.20mm，隔爆面最小径向间隙k≥0.05mm。
9.如权利要求1所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述升降平台与所述直流伺服电机电性连接，所述最高升降距离为500mm。
10.如权利要求1或3所述的一种消防灭火侦察防爆机器人，其特征在于：所述PLC分别与所述电机控制器、所述水幕喷头、所述消防炮、所述升降平台、所述升降平台、所述防爆大灯、所述报警灯、所述防爆红外热像仪、所述防爆拾音器、所述防爆音响、所述防爆激光避障传感器连接。
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