CN109045539A - 一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，包括如下步骤：步骤一、将输水管依次穿过升降导轨、横向导轨、机器人手臂的导槽与机器人手臂的喷水口连通；步骤二、将横向导轨与收放转轴同时升降以调节喷水高度；步骤三、驱动外缠绕输水管的收放转轴转动以配合机器人手臂沿横向导轨运动，调节机器人手臂的喷水口到灭火点的距离；步骤四、将缓存水箱内的水经过收放转轴底端的输水管进口导入，通过机器人手臂的喷水口喷出进行灭火。本发明能够避免人直接靠近需要灭火的地方，杜绝烧伤的可能性。

Description

一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法

技术领域

本发明属于灭火机器人技术领域，具体涉及一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水系统。

背景技术

目前，一些房屋及小型建筑着火后，多是消防员拿着喷水管进行喷淋灭火，由于消防员要近距离接触火源，易造成烧伤的事故发生，并且，着火点若在一定的高度的情况下，远距离喷水不能有效灭火，若在攀登不便的情况下，消防员需要一些登高的辅助装置到达火源地点，灭火程序较繁琐。

另外，输水管过长在堆叠存放时，易缠绕打结，喷头要是喷向相对较高处的火源时，喷水管不易拖拉同步运动，同时灭火后也不易卷收。

发明内容

本发明提供一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水系统，目的是是通过机器人手臂将水喷向着火点，同时使输水管与机器人手臂同步配合运动。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，包括如下步骤：

步骤一、将输水管依次穿过升降导轨、横向导轨、机器人手臂的导槽与机器人手臂的喷水口连通；

步骤二、将横向导轨与收放转轴同时升降以调节喷水高度；

步骤三、驱动外缠绕输水管的收放转轴转动以配合机器人手臂沿横向导轨运动，调节机器人手臂的喷水口到灭火点的距离；

步骤四、将缓存水箱内的水经过收放转轴底端的输水管进口导入，通过机器人手臂的喷水口喷出进行灭火。

所述步骤二中横向导轨通过升降滑块与升降导轨安装连接，通过第一电动推杆带动升降滑块沿升降导轨升降运动。

所述机器人手臂通过横移滑块与横向导轨安装连接，通过第二电动推杆带动横移滑块沿横向导轨运动。

所述收放转轴通过缓存水箱沿辅转盘的滑道滑动以进行正反转运动，通过第二电动推杆带动辅转盘及缓存水箱的升降伸缩运动以调整收放转轴的高度。

所述机器人手臂带动输水管沿升降导轨上升运动时，收放转轴同步上升运动，之后机器人手臂带动输水管沿横向导轨伸长运动，收放转轴同步顺时针转动的同时继续上升以使外绕于收放转轴的输水管逐渐脱离；机器人手臂带动输水管沿升降导轨下降运动时，收放转轴同步下降运动，机器人手臂带动输水管沿横向导轨回缩运动时，收放转轴同步逆时针转动以使输水管缠绕于收放转轴上。

所述方法还包括通过转动升降导轨以调整机器人手臂喷水口位置的步骤。

本发明的有益效果：本发明通过机器人手臂带动输水管升降及横向伸缩运动到靠近着火点位置，启动供水泵，通过输水管内将水输送到机器人手臂喷水口进行灭火。在机器人手臂运动向灭火点时，通过本发明卷曲供水机构的独创性合理结构设置，使得收放转轴上升的同时输水管展开随着机器人手臂同步运动，在机器人手臂回收时，收放转轴下降的同时输水管缠绕于收放转轴上，直至回到最初的位置。本发明能够避免人直接靠近需要灭火的地方，杜绝烧伤的可能性。还能够有效避免输水管在灭火时及灭火后收放易出现散乱或打结的现象。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明的结构示意图；

图2是横向伸缩机构的结构示意图；

图3是卷曲供液机构及升降辅转机构的结构示意图。

图中标记为：

1、第一承重座，2、第二承重座，3、机器人手臂，4、输水管，5、喷水口，6、升降导轨，7、第一导槽，8、横向导轨，9、横移滑块，10、第二导槽，11、第一电动推杆，12、第一输送泵，13、缓存水箱，14、收放转轴，15、第一导出管，16、螺旋收放导槽，17、第二电动推杆，18、辅转盘，19、滑道，20、滚轮。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

本发明涉及一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，包括如下步骤：

步骤一、将输水管4依次穿过升降导轨6、横向导轨8、机器人手臂3的导槽与机器人手臂3的喷水口5连通；

步骤二、将横向导轨8与收放转轴14同时升降以调节喷水高度；

步骤三、驱动外缠绕输水管的收放转轴14转动以配合机器人手臂沿横向导轨8运动，调节机器人手臂4的喷水口5到灭火点的距离；

步骤四、将缓存水箱13内的水经过收放转轴底端的输水管进口导入，通过机器人手臂3的喷水口喷出进行灭火。

上述方法中横向导轨通过升降滑块与升降导轨安装连接，通过第一电动推杆带动升降滑块沿升降导轨升降运动。机器人手臂通过横移滑块与横向导轨安装连接，通过第二电动推杆带动横移滑块沿横向导轨运动。收放转轴通过缓存水箱沿辅转盘的滑道滑动以进行正反转运动，通过第二电动推杆带动辅转盘及缓存水箱的升降伸缩运动以调整收放转轴的高度。机器人手臂带动输水管沿升降导轨上升运动时，收放转轴同步上升运动，之后机器人手臂带动输水管沿横向导轨伸长运动，收放转轴同步顺时针转动的同时继续上升以使外绕于收放转轴的输水管逐渐脱离；机器人手臂带动输水管沿升降导轨下降运动时，收放转轴同步下降运动，机器人手臂带动输水管沿横向导轨回缩运动时，收放转轴同步逆时针转动以使输水管缠绕于收放转轴上。为了便于升降导轨的转动以微调机器人手臂到喷水口的位置，通过设置步进电机带动升降导轨转动来实现。

采用机器人手臂行走灭火的方法流程为：调节机器人手臂所在的横向导轨的高度到火源近似高度，此时收放转轴转动使外缠绕的输水管展开进入升降导轨的第一导槽，以适配输水管在高度方向的拉伸需求，之后调节纵向导轨的翻转角度以使机器人手臂的喷水口指向需要灭火的地方，然后调节机器人手臂靠近火源位置，此时同样使得收放转轴外缠绕的输水管继续展开以适应输水管在横向方向的拉伸需求，喷水口到达设定位置后，启动水泵，水通过输水管导入机器人手臂的喷水口喷出，进而实现灭火操作。其中，收放转轴上升的同时输水管展开随着机器人手臂同步运动，在机器人手臂回收时，收放转轴下降的同时输水管缠绕于收放转轴上，直至回到最初的位置。

上述方法中采用的升降辅转喷水系统如图1至图3所示，灭火机器人手臂的升降辅转喷水系统，包括第一承重座1和第二承重座2，该系统还包括机器人手臂3、设于第一承重座1上带动机器人手臂3横纵向伸缩运动的横纵向伸缩机构和设于第二承重座2上用于配合输水管4跟随机器人手臂3运动进行卷曲收放输水管且对输水管供水的卷曲供水机构，输水管3的出水口与机器人手臂2的喷水口5连接。机器人手臂侧壁设置安装输水管的卡槽，且输水管可沿在卡槽内移动，避免机器人手臂移动时，输水管散乱在外，造成不必要的麻烦。输水管优选采用耐火材料制作。

横纵向伸缩机构包括用于带动机器人手臂3横向伸缩运动的横向伸缩机构和用于带动横向伸缩机构升降运动的升降机构，升降机构包括升降导轨6、升降滑块、第一驱动机构和设于升降导轨6侧壁且沿升降导轨的高度方向从底端延伸到顶端的第一导槽7，第一导槽7朝向横向伸缩机构的一侧设有开口槽，输水管4可沿第一导槽7导向移动，横向伸缩机构通过升降滑块与升降导轨6连接，第一驱动机构可驱动升降滑块沿升降导轨6升降运动。第一驱动机构可以采用电动推杆、气缸或液压缸，比如采用电动推杆，电动推杆设于升降导轨内部，升降导轨内部沿升降方向设置导向通道，电动推杆的伸缩端与升降滑块连接，当电动推杆的伸缩端沿着导向通道升降运动，升降滑块沿着升降导轨作升降运动。

横向伸缩机构包括横向导轨8、横移滑块9、第二驱动机构和设于横向导轨8侧壁且沿横向导轨8的长度方向从一端延伸向另一端的第二导槽10，输水管通过第一导槽7的开口槽导入第二导槽10内且可沿第二导槽10导向移动，机器人手臂3通过横移滑块9与横向导轨8连接，第二驱动机构可驱动横移滑块9沿横向导轨8运动。第二驱动机构可以采用电动推杆、气缸或液压缸，比如采用第一电动推杆11，第一电动推杆11设于横向导轨的一端，横向导轨内部沿设置横向导向通道，电动推杆的伸缩端与升降滑块连接，当电动推杆的伸缩端沿着横向导向通道伸缩运动，横移滑块沿着横向导轨作伸缩运动。第一导槽7和第二导槽10可以为半圆形槽、方形槽或者柱形导槽，若采用半圆形槽，半圆形槽半包围输水管，避免输水管从槽内脱离出来。优选采用柱形导槽，输水管穿入柱形导槽内，并可在柱形导槽内移动。柱形导槽一侧设置开口槽，便于输水管穿入横向伸缩机构内可以随着横向伸缩机构一起沿着升降导轨升降，避免干涉。

卷曲供水机构包括第一输送泵12、缓存水箱13、分别设于缓存水箱13上下两侧的收放转轴14和用于带动收放转轴14转动的第三驱动机构，第一输送泵12将缓存水箱13内的水通过第一导出管15导入输水管的进液口。第一输送泵可以采用潜水泵，潜水泵设置于缓存水箱的内部底端面上，潜水泵的出水口通过第一导出管穿过缓存水箱的顶部端面与外绕于收放转轴的输水管进液口连通；当然也可以在缓存水箱顶部设置供水泵，供水泵进水口与延伸入缓存水箱内的导入管连接，出水口通过第一导出管与输水管的进水口连通。第三驱动机构包括驱动电机和固定驱动电机的电机座，驱动电机的输出端与缓存水箱的底端的固定座固定连接，固定座的设置，起到过渡及连接的作用，避免对缓存水箱造成磨损。需要供水时，启动第一输送泵，缓存水箱内的水导入输水管内，之后输送到机器人手臂的喷水口进行灭火操作。

收放转轴14的外周向侧壁设有螺旋收放导槽16，该系统还包括用于辅助缓存水箱13转动及带动收放转轴14升降以使输水管沿螺旋收放导槽收放运动的升降辅转机构。升降辅转机构包括设于第二称重板2上的第二电动推杆17和设于第二电动推杆伸缩端上的辅转盘18，辅转盘18上设有滑道19，滑道19内设有滚轮20，缓存水箱13通过连杆与滚轮20的旋转轴连接，第三驱动机构中的驱动电机设于辅转盘18上。第二电动推杆优选为多个，多个第二电动推杆均布于辅转盘的周向方向，此处的多个电动推杆通过升降运动，便于承担上部的压力，对辅转盘起到辅助定位的作用。具体设置时，电动推杆可以设置为三个，三个电动推杆成三角形布置于辅转盘的周向底面，增加支撑的稳定性。

缓存水箱的底部设有液位传感器，缓存水箱的顶部设有报警器，报警器与液位传感器电连接。液位传感器用于采集缓存水箱内的液位信号，当缓存水箱内的液位过低时，液位传感器采集此时的信号，并将此信号传递给控制处理单元，控制处理单元对此信号处理后，控制报警器报警，及时提醒工作人员向缓存水箱内加水或者加入所需要的药液。缓存水箱的加水口设置有密封盖，密封盖可开闭的设置在加水口处，避免杂质通过加水口进入缓存水箱。

为了便于方便的向缓存水箱内加水操作，上述系统还包括用于将水输送入缓存水箱的储水输送机构。储液输送机构包括第二输送泵、第二导出管和外接水源，第二输送泵将外接水源通过第二导出管导入缓存水箱内。当报警器报警时，启动第二输送泵，将储液罐内的水导向缓存水箱。在缓存水箱的顶部内壁同样可以设置液位传感器，当输入的水位到达此液位线高度时，报警器也报警，说明此时缓存水箱内液体已满，关闭第二输送泵，停止输送。为了便于自动输送操作，第二输送泵可以与控制处理单元电连接，当缓存水箱内的液位到达底部液位传感器的位置时，通过控制处理单元控制第二输送泵启动输送水，当缓存水箱内的液位到达顶部液位传感器的位置时，控制第二输送泵停止输送操作。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将输水管依次穿过升降导轨、横向导轨、机器人手臂的导槽与机器人手臂的喷水口连通；

步骤二、将横向导轨与收放转轴同时升降以调节喷水高度；

步骤三、驱动外缠绕输水管的收放转轴转动以配合机器人手臂沿横向导轨运动，调节机器人手臂的喷水口到灭火点的距离；

步骤四、将缓存水箱内的水经过收放转轴底端的输水管进口导入，通过机器人手臂的喷水口喷出进行灭火。

2.根据权利要求1所述灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，其特征在于，所述步骤二中横向导轨通过升降滑块与升降导轨安装连接，通过第一电动推杆带动升降滑块沿升降导轨升降运动。

3.根据权利要求1所述灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，其特征在于，所述机器人手臂通过横移滑块与横向导轨安装连接，通过第二电动推杆带动横移滑块沿横向导轨运动。

4.根据权利要求1所述灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，其特征在于，所述收放转轴通过缓存水箱沿辅转盘的滑道滑动以进行正反转运动，通过第二电动推杆带动辅转盘及缓存水箱的升降伸缩运动以调整收放转轴的高度。

5.根据权利要求4所述灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，其特征在于，所述机器人手臂带动输水管沿升降导轨上升运动时，收放转轴同步上升运动，之后机器人手臂带动输水管沿横向导轨伸长运动，收放转轴同步顺时针转动的同时继续上升以使外绕于收放转轴的输水管逐渐脱离；机器人手臂带动输水管沿升降导轨下降运动时，收放转轴同步下降运动，机器人手臂带动输水管沿横向导轨回缩运动时，收放转轴同步逆时针转动以使输水管缠绕于收放转轴上。

6.根据权利要求1所述灭火机器人手臂的升降辅转喷水方法，其特征在于，所述方法还包括通过转动升降导轨以调整机器人手臂喷水口位置的步骤。