CN109114295A - 一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器，输入锥齿轮和输出锥齿轮啮合，通过键分别与输入轴和输出轴连接，齿轮通过键连接在输出轴的另一端，下夹具体与上夹具体分别为L型，上部加工有齿条分别在齿轮的左右侧与之啮合；耐高温摄像头通过螺纹连接在连接体上。本发明通过夹紧阀门把手并绕阀门中心旋转以实现阀门的开关，本发明配合机器人使用可实现立体无死角运动适用性广，适合球阀、蝶阀、截止阀等常见的阀门；上下夹具体实行反向相对运动可缩短一倍的夹紧时间；可有效解决发生火灾时易燃、易爆管道阀门无法关闭的问题。

Description

一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器

技术领域

本发明属于消防机器人的技术领域，涉及一种发生火灾时关闭易燃、易爆管道阀门的消防机器人末端执行器。

背景技术

随着科技的发展，消防机器人已逐渐得到推广，消防机器人在应对复杂地形，执行特殊任务，尤其是在重特大火灾时发挥着十分重要的作用。目前主流的消防机器人以地面灭火机器人和空中侦查机器人为主，地面灭火机器人大多以传统的水枪夹持式为主，主要承担灭火任务，空中侦查机器人主要承担火情探测侦查任务。但火灾的种类繁多，需要首要处理的问题也大相径庭，例如当输气、输油管道发生火灾时，首要问题就是关闭阀门，切断可燃物以最大程度的阻止火灾的蔓延。人工关闭阀门因火灾现场环境恶劣，使操作人员无法靠近阀门位置，无法完成关闭阀门任务，使灾情继续蔓延扩大。但如果研发出一种新型的阀门关闭装置，由机器人替代人工来完成这一任务，便可有效的阻止火灾蔓延，减少人员伤亡。

上述背景技术概括起来输气、输油管道发生火灾时的消防作业仍存在以下主要问题：

1.管道发生火灾时，阀门处情况复杂不易观察。

2.阀门处也发生火灾，人员不易靠近，无法关闭发阀门，火灾有可能进一步蔓延扩大。

3.现有的机器人主要以地面灭火和侦查为主，并没有专用的自动化的阀门关闭装置。

本发明就是根据以上输气、输油管道发生火灾时消防作业存在的问题，发明一种新型火灾阀门关闭消防机器人末端执行器。该执行器能够有效的关闭输气、输油管道阀门，具有优良的防火防爆性能，而且适用性广，适合球阀、蝶阀、截止阀等常见的阀门，也可以对管道阀门火灾情况进行实时侦查。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器架，包括输入轴、T轴连接体、输入锥齿轮、连接体、端盖、耐高温摄像头、输出锥齿轮、输出轴连接体、输出轴、端盖、挡板、罩壳、键、圆锥滚子轴承、齿条压板、下夹具体、上夹具体和齿轮，输入轴内有花键槽与外部机器人输入轴相连，传递主运动；T轴连接体与外部机器人T轴通过螺栓连接，带动整个末端执行器绕T轴做360°旋转；输入锥齿轮和输出锥齿轮相互啮合，通过键分别与输入轴1和输出轴连接；齿轮通过键连接在输出轴的另一端，起到传递输出轴旋转运动的作用；下夹具体与上夹具体均为L型，下夹具体与上夹具体上部加工有齿条分别在齿轮的左右侧与之啮合，下部上下相对，相对面分别设有锯齿形，齿条压板起到限制下夹具体与上夹具体自由度的作用，充当运动导轨，齿轮转动时，带动下夹具体与上夹具体做上下反向运动；连接体连接在T轴连接体和输出轴连接体之间，罩壳与输出轴连接体相连起到限制固定下夹具体与上夹具体的作用；输入轴和输出轴通过分别圆锥滚子轴承连接在T轴连接体和输出轴连接体上。

优选地，端盖分别设于输入轴和输出轴的端部，起到限制输入锥齿轮和输出锥齿轮轴向移动的作用。

优选地，本发明可实现夹紧阀门和绕阀门中心旋转两个动作。

优选地，上下夹具体同时进行反向相对运动，缩短了一倍的夹紧时间。

优选地，挡板设于罩壳的另一端，用于方便内部齿轮传动的安装。

优选地，耐高温摄像头通过螺纹连接在连接体上，起到监视火灾情况，定位T轴位置和观察下夹具体与上夹具体夹紧情况的作用。

本发明所有零部件均为纯机械传动具有优良的防火防爆性能，性能可靠；实际使用时通过花键与螺栓直接与机器人相连，操作方便；配合机器人使用可实现立体无死角运动适用性广，适合球阀、蝶阀、截止阀等常见的阀门，而且可以根据不用的管道坡度和角度进行调整；上下夹具体实行反向相对运动可缩短一倍的夹紧时间；前置耐高温摄像头用于末端执行器的定位也可对火灾情况进行实时侦查；可有效解决发生火灾时易燃、易爆管道阀门无法关闭的问题。

附图说明

图1是本发明实施例的火灾阀门关闭消防机器人末端执行器的剖视图。

图2是本发明实施例的火灾阀门关闭消防机器人末端执行器的侧视图。

图3是关闭大型圆型把手阀门如截止阀示意图。

图4是关闭小型圆型把手阀门如截止阀示意图。

图5是关闭大型直线型把手阀门如球阀示意图。

图6是关闭小型直线型把手阀门如球阀示意图。

图7是本发明关闭夹紧型把手阀门如碟阀示意图。

具体实施方式

该发明如图1、2所示，主要构成有输入轴1、T轴连接体2、输入锥齿轮3、连接体4、端盖5、耐高温摄像头6、输出锥齿轮7、输出轴连接体8、输出轴9、端盖10、挡板11、罩壳12、键13、圆锥滚子轴承14、齿条压板15、下夹具体16、上夹具体17、齿轮18等。输入轴1内有花键槽与外部机器人输入轴相连，传递主运动。T轴连接体2与外部机器人T轴通过螺栓连接，带动整个末端执行器绕T轴做360°旋转。输入锥齿轮3和输出锥齿轮7起到传递输入轴1旋转运动的作用，通过键13分别与输入轴1和输出轴9连接，端盖5起到限制输入锥齿轮3和输出锥齿轮7轴向移动的作用。齿轮18通过键13与输出轴9连接，起到传递输出轴9旋转运动的作用，端盖10起到限制输入齿轮18轴向移动的作用。下夹具体16与上夹具体17上部加工有齿条分别在齿轮18的左右侧与之啮合，齿条压板15起到限制下夹具体16与上夹具体17自由度的作用，充当运动导轨，齿轮18转动时，带动下夹具体16与上夹具体17做上下反向运动。连接体4起到连接T轴连接体2和输出轴连接体8的作用，罩壳12与输出轴连接体8相连起到限制固定下夹具体16与上夹具体17的作用，挡板11用于方便内部齿轮传动的安装。输入轴1和输出轴9通过分别圆锥滚子轴承14连接在T轴连接体2和输出轴连接体8上。耐高温摄像头6通过螺纹连接在连接体4上，起到监视火灾情况，定位T轴位置和观察下夹具体16与上夹具体17夹紧情况的作用。

本发明主要用于管道发生火灾时，关闭管道阀门从而阻止火势蔓延的作用。本发明主运动分为下夹具体16与上夹具体17的上下夹紧运动以及整个末端执行绕T轴的旋转运动。下夹具体16与上夹具体17的上下夹紧运动用于固定阀门把手，整个末端执行绕T轴的旋转运动用于带动阀门把手旋转实现关闭作用。

本发明输入轴1内有花键槽与外部机器人输入轴相连，带动输入轴1旋转，输入轴1通过输入锥齿轮3和输出锥齿轮7将运动传递给输出轴9，输出轴9带动齿轮18旋转，齿轮18逆时针旋转时，带动下夹具体16向下运动，带动上夹具体17向上运动，上下夹具体远离，此时可通过机器人是要关闭阀门的把手放到下夹具体16和上夹具体17之间，随后机器人电机反转带动齿轮18顺指针旋转，使下夹具体16向上运动，上夹具体17向下运动，上下夹具体距离缩小，实现阀门把手的夹紧固定运动。

本发明T轴连接体2与外部机器人T轴通过螺栓连接，外部机器人T轴旋转时，带动T轴连接体2绕T轴旋转，T轴连接体2的旋转通过连接体4、输出轴连接体8、罩壳12以及齿条压板15带动下夹具体16和上夹具体17同步绕T轴旋转。当下夹具体16和上夹具体17夹紧阀门把手时，即可带动把手关闭阀门。

关闭大型圆型把手阀门如截止阀时如图3所示，通过耐高温摄像头6将末端执行器T轴对准阀门中心，下夹具体16和上夹具体17将把手夹紧后，T轴转动即可完成关闭动作。

关闭小型圆型把手阀门如截止阀时如图4所示，下夹具体16和上夹具体17将把手夹紧后，通过机器人实时改变末端执行器位置，带动把手绕阀门中心旋转，以实现关闭动作。

关闭大型直线型把手阀门如球阀时如图5所示，通过耐高温摄像头6将末端执行器T轴对准阀门中心，下夹具体16和上夹具体17将把手夹紧后，T轴转动即可完成关闭动作。

关闭小型直线型把手阀门如球阀时如图6所示，下夹具体16和上夹具体17将把手夹紧后，通过机器人实时改变末端执行器位置，带动把手绕阀门中心旋转，以实现关闭动作。

关闭夹紧型把手阀门如碟阀时如图7所示，下夹具体16和上夹具体17将把手夹紧后，通过机器人实时改变末端执行器位置，带动把手绕阀门中心旋转，以实现关闭动作。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器，其特征在于：包括输入轴、T轴连接体、输入锥齿轮、连接体、端盖、耐高温摄像头、输出锥齿轮、输出轴连接体、输出轴、端盖、挡板、罩壳、键、圆锥滚子轴承、齿条压板、下夹具体、上夹具体和齿轮，输入轴内有花键槽与外部机器人输入轴相连，传递主运动；T轴连接体与外部机器人T轴通过螺栓连接，带动整个末端执行器绕T轴做360°旋转；输入锥齿轮和输出锥齿轮相互啮合，通过键分别与输入轴1和输出轴连接；齿轮通过键连接在输出轴的另一端，起到传递输出轴旋转运动的作用；下夹具体与上夹具体均为L型，下夹具体与上夹具体上部加工有齿条分别在齿轮的左右侧与之啮合，下部上下相对，相对面分别设有锯齿形，齿条压板起到限制下夹具体与上夹具体自由度的作用，充当运动导轨，齿轮转动时，带动下夹具体与上夹具体做上下反向运动；连接体连接在T轴连接体和输出轴连接体之间，罩壳与输出轴连接体相连起到限制固定下夹具体与上夹具体的作用；输入轴和输出轴通过分别圆锥滚子轴承连接在T轴连接体和输出轴连接体上。

2.如权利要求1所述的一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器，其特征在于：端盖分别设于输入轴和输出轴的端部，起到限制输入锥齿轮和输出锥齿轮轴向移动的作用。

3.如权利要求1所述的一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器，其特征在于：本发明可实现夹紧阀门和绕阀门中心旋转两个动作。

4.如权利要求1所述的一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器，其特征在于：挡板设于罩壳的另一端，用于方便内部齿轮传动的安装。

5.如权利要求1所述的一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器，其特征在于：耐高温摄像头通过螺纹连接在连接体上，起到监视火灾情况，定位T轴位置和观察下夹具体与上夹具体夹紧情况的作用。

6.如权利要求1所述的一种火灾阀门关闭消防机器人末端执行器，其特征在于：上下夹具体同时进行反向相对运动，缩短了一倍的夹紧时间。