CN109276832A - 一种火灾预防机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火灾预防机器人，包括：全向移动的底盘部分；监控部分，转动设置在所述底盘部分上，用于拍摄热成像图像；喷射部分，角度可调地设置在所述底盘部分上；灭火器部分，固定在底盘部分上且与所述喷射部分可拆卸连接；火焰识别部分，转动设置在底盘部分上方，用于火焰监控；OpenMV机器视觉模块，设置在底盘部分前方，用于对路面上所设定好的线进行识别；警示部分，固定在所述底盘部分上，用于发出警示信号；主控部分，通过电路连接所述底盘部分、喷射部分、监控部分等。本发明体积小，结构紧凑，可实现对仓库等消防设置的安全巡逻监督，在检测到火情之后能快速到达着火点并对微小火源进行及时的紧急处理。

Description

一种火灾预防机器人

技术领域

本发明涉及一种火灾预防机器人。适用于仓库中的日常火情巡逻，协助仓库消防安全检测人员对监控死角进行实时监控，防止火灾发生，并且可以对小型火源进行及时处理。

背景技术

目前仓库中的火情监测主要是通过火焰传感器对重点区域进行监控，但是若要对整个仓库进行全方位监控所需要的监控成本比较高，而且需要专职人员对监控视频进行观察与保安，由此产生的人力物力成本比较高。目前社会上对于火情监测所做的技术进步可观，社会上现在也已经有了许多具备一定实用性的火情监测预警系统，比如长春金成科技有限公司于2016年3月21日申请的，申请号为CN201620216681.X，公开号为CN205405786U的《智能火情监测预警操控系统》。但是其所需的人力物力成本依然不小，目前社会上对于火灾预防机器人仍然处于空缺状态。

发明内容

本发明利用麦克纳姆轮全向运动的特点，设计出一种基于麦克纳姆轮底盘的可以全向运动的火灾预防机器人，解决了本机器人运动自由性的问题。并且通过热成像仪实现了对于热源的观察，并通过机器人配备的无线通讯信号将热成像仪的图像传送给仓库消防安全监督管理人员，实现对于仓库监控死角的安全监督，实现对仓库进行全方位的监控，也通过机器人上配备的灭火发明对微小火源进行及时的防范处理，解决火灾隐患，并且通过消防灯实现对人员的报警预警，而且通过OpenMV机器视觉模块的视觉识别功能，让本机器人能够按照设定好的路线进行无间断巡逻，实现了对于仓库的全方位火情巡逻，同时本机器人配备的火焰传感器能够在发现火焰的时候及时反应，通过即时反馈信号协助仓库消防安全监控管理人员对肉眼难以识别的微小火源进行探测与处理。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种火灾预防机器人，包括：

全向移动的底盘部分；

监控部分，转动设置在所述底盘部分上，用于拍摄热成像图像；

喷射部分，角度可调地设置在所述底盘部分上；

灭火器部分，固定在所述底盘部分上且与所述喷射部分可拆卸连接；

火焰识别部分，转动设置在底盘部分上方，用于火焰监控；

OpenMV机器视觉模块，设置在所述底盘部分前方，用于对路面上所设定好的线进行识别，使底盘部分按照设定好的路线对仓库进行全方位无间断巡逻；

警示部分，固定在所述底盘部分上，用于发出警示信号；

主控部分，通过电路连接所述底盘部分、喷射部分、监控部分、灭火器部分、警示部分、火焰识别部分及OpenMV机器视觉模块。

进一步地，所述的底盘部分包括电机驱动的麦克纳姆轮、底盘框架、固定在底盘框架上的灭火器固定框架。

进一步地，所述的警示部分包括消防灯，所述消防灯通过电路连接主控部分，用于闪烁灯光并且发出警报声响。

进一步地，所述的喷射部分包括直线电机保持架、直线电机、喷射管、喷射管固定装置、喷射管支点装置、喷射管支撑机构，所述喷射管通过喷射管固定装置固定在喷射管支撑机构上，所述喷射管支撑机构的后端通过喷射管支点装置活动铰接在底盘部分上，前端与直线电机的竖直输出端相连接，所述直线电机通过直线电机保持架固定在底盘部分上。

进一步地，所述的灭火器部分包括灭火器、与所述灭火器的压把开关驱动连接的电动驱动机构，所述电动驱动机构包括丝杠电机、丝杠、压紧片、固定在压紧片上的丝杠螺母、，所述丝杠电机固定设置在压把开关的固定把手上，所述压紧片固定在压把开关的活动把手上，所述丝杠的一端连接丝杠电机输出轴，另一端与丝杠螺母相配合，所述丝杠电机与主控部分电路连接。

进一步地，所述的监控部分包括热成像仪支架、热成像仪固定架、热成像仪、第一舵机，所述热成像仪支架固定在底盘部分上，所述第一舵机固定在所述热成像仪支架上，所述第一舵机的输出端与热成像仪固定架固定连接，所述热成像仪固定在所述热成像仪固定架上，所述热成像仪和第一舵机通过电路与主控部分相连接。

进一步地，还包括无线通信模块，用于将警示信号及热成像仪的图像传送给仓库消防安全监督管理设备。

进一步地，所述的仓库消防安全监督管理设备包括移动监控终端、位于监控室的监控上位机。

进一步地，所述的OpenMV机器视觉模块包括OpenMV摄像头以及OpenMV机器视觉模块支架，所述OpenMV摄像头固定在OpenMV机器视觉模块支架上且与主控部分电路连接，所述OpenMV机器视觉模块支架通过螺栓固定在底盘框架前方。

进一步地，所述的火焰识别部分包括第二舵机、舵盘、FS5000E火焰传感器、火焰传感器支撑件、舵机固定板，所述的FS5000E火焰传感器通过螺栓固定在所述火焰传感器支撑上且与主控部分电路连接，所述火焰传感器支撑通过螺栓固定在连接第二舵机输出端的舵盘上，所述第二舵机通过螺栓固定在舵机固定板上且与主控部分电路连接，所述舵机固定板固定在底盘部分上。第二舵机输出的转矩通过舵盘传送给火焰传感器支撑，实现了FS5000E火焰传感器30的旋转，扩大了检测视野。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和技术效果：

1.通过机器人对仓库火情进行预警与检测，可以减少火情监测的成本。

2.通过热成像仪进行热源监控，不仅可以给仓库消防安全监管人员提供仓库影像信息，同时可以给仓库消防安全监管人员提供热源信息。

3.本发明体积小，机构紧凑，无需占用过多空间。

4.本发明零件十分常见，易于零件购买与装配。

5.通过麦克纳姆轮全向运动底盘可以实现自由度的提高，在检测到火情之后能给快速到达着火点。

6.通过OpenMV机器视觉模块进行巡线，可以实现机器人按照设定好的路线对仓库进行全方位无间断巡逻。

7.配备的火焰传感器能够在发现火焰的时候及时反应，通过即时反馈信号协助警告仓库消防安全监控管理人员。

附图说明

图1为本发明火灾预防机器人的整体结构示意图。

图2为本发明火灾预防机器人的侧视图。

图3为本发明火灾预防机器人的俯视图。

图4为本发明火灾预防机器人的前视图。

图5为本发明火灾预防机器人的后视图。

图6为本发明底盘部分示意图。

图7为本发明底盘部分俯视图。

图8为本发明灭火器部分示意图。

图9为本发明喷射部分侧视图。

图10为本发明喷射部分示意图。

图11为本发明监控部分示意图。

图12为本发明监控部分正视图。

图13为本发明OpenMV机器视觉模块示意图。

图14为本发明OpenMV摄像头示意图。

图15为本发明OpenMV机器视觉模块支架示意图。

图16为本发明火焰识别部分示意图。

其中，1-底盘部分，2-喷射部分，3-喷射管，4-监控部分，5-灭火器部分，6-消防灯，7-麦克纳姆轮，8-灭火器固定框架，9-底盘框架，10-灭火器，11-丝杠电机，12-丝杠，13-丝杠螺母，14-压紧片，15-直线电机保持架，16-直线电机，17-喷射管固定装置，18-喷射管支点装置，19-喷射管支撑机构，20-热成像仪支架，21-热成像仪固定架，22-热成像仪，23-第一舵机，24-OpenMV机器视觉模块，25-OpenMV摄像头，26-OpenMV机器视觉模块支架，27-火焰识别部分，28-第二舵机，29-舵盘，30-FS5000E火焰传感器，31-火焰传感器支撑件，32-舵机固定板。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步说明。

如图1至图6所示，一种火灾预防机器人，包括：

全向移动的底盘部分1；

监控部分4，转动设置在所述底盘部分1上，用于拍摄热成像图像；

喷射部分2，角度可调地设置在所述底盘部分1上；

灭火器部分5，固定在所述底盘部分1上且与所述喷射部分2可拆卸连接；

火焰识别部分27，转动设置在底盘部分1上方，用于火焰监控；

OpenMV机器视觉模块24，设置在所述底盘部分1前方，用于对路面上所设定好的线进行识别，使底盘部分1按照设定好的路线对仓库进行全方位无间断巡逻；

警示部分，固定在所述底盘部分1上，用于发出警示信号；

主控部分，通过电路连接所述底盘部分1、喷射部分2、监控部分4、灭火器部分5、警示部分、火焰识别部分27及OpenMV机器视觉模块24。

如图7所示，所述的底盘部分1包括电机驱动的麦克纳姆轮7、底盘框架9、固定在底盘框架9上的灭火器固定框架8。

如图1所示，所述的警示部分包括消防灯6，所述消防灯6通过电路连接主控部分，用于闪烁灯光并且发出警报声响。

如图9所示，所述的喷射部分2包括直线电机保持架15、直线电机16、喷射管3、喷射管固定装置17、喷射管支点装置18、喷射管支撑机构19，所述喷射管3通过喷射管固定装置17固定在喷射管支撑机构19上，所述喷射管支撑机构19的后端通过喷射管支点装置18活动铰接在底盘部分1上，前端与直线电机16的竖直输出端相连接，所述直线电机16通过直线电机保持架15固定在底盘部分1上。

如图8所示，所述的灭火器部分5包括灭火器10、与所述灭火器10的压把开关驱动连接的电动驱动机构，所述电动驱动机构包括丝杠电机11、丝杠12、压紧片14、固定在压紧片14上的丝杠螺母13、，所述丝杠电机11固定设置在压把开关的固定把手上，所述压紧片14固定在压把开关的活动把手上，所述丝杠12的一端连接丝杠电机11输出轴，另一端与丝杠螺母13相配合，所述丝杠电机11与主控部分电路连接。

如图11至图12所示，所述的监控部分4包括热成像仪支架20、热成像仪固定架21、热成像仪22、第一舵机23，所述热成像仪支架20固定在底盘部分1上，所述第一舵机23固定在所述热成像仪支架20上，所述第一舵机23的输出端与热成像仪固定架21固定连接，所述热成像仪22固定在所述热成像仪固定架21上，所述热成像仪22和第一舵机23通过电路与主控部分相连接。

另外，本实施例还包括无线通信模块，用于将警示信号及热成像仪的图像传送给仓库消防安全监督管理设备，所述的仓库消防安全监督管理设备包括移动监控终端、位于监控室的监控上位机

如图13至图15所示，所述的OpenMV机器视觉模块24包括OpenMV摄像头25以及OpenMV机器视觉模块支架26，所述OpenMV摄像头25固定在OpenMV机器视觉模块支架26上且与主控部分电路连接，所述OpenMV机器视觉模块支架26通过螺栓固定在底盘框架9前方。

如图16所示，所述的火焰识别部分27包括第二舵机28、舵盘29、FS5000E火焰传感器30、火焰传感器支撑件31、舵机固定板32，所述的FS5000E火焰传感器30通过螺栓固定在所述火焰传感器支撑31上且与主控部分电路连接，所述火焰传感器支撑31通过螺栓固定在连接第二舵机28输出端的舵盘29上，所述第二舵机28通过螺栓固定在舵机固定板32上且与主控部分电路连接，所述舵机固定板32固定在底盘部分1上。第二舵机28输出的转矩通过舵盘29传送给火焰传感器支撑31，实现了FS5000E火焰传感器30的旋转，扩大了检测视野。FS5000E火焰传感器30能够在发现火焰的时候及时反应，通过即时反馈信号协助警告仓库消防安全监控管理人员。

如图6、图7所示，所示底盘部分1中通过对四个麦克纳姆轮7的运动控制实现底盘部分的全向运动，提高了本机器人的运动自由性。在监控部分4发现火情之后，控制底盘部分1快速全向运动行进到着火点，实现了对于着火点快速的初步处理。通过灭火器固定框架8对灭火器10进行机械限位，既可以拆装方便也可以稳定固定灭火器10。底盘框架9实现了本机器人承载平台的稳定和稳固。

如图8所示，灭火器部分5中实现了对于灭火器10的按压喷射。在本机器人发现火情之后能够快速进行初步灭火。其中丝杠电机11转动，带动丝杠12转动，再带动丝杠螺母13向下运动，而丝杠螺母13与压紧片14是刚性连接的，因此带动压紧片14向下运动，从而实现了对于灭火器10的按压喷射。灭火器10的喷射管管口与喷射部分2中喷射管3的管口是可拆装式接合的，因此，灭火器10是可以随意更换而不需改变本机器人其他机构，在面对仓库中储藏物件不同时，所使用的灭火器类型是不同的，因此简易的拆装灭火器是提高实用性的其中一项措施。

如图9图10所示，喷射部分2实现了从灭火器10对着火点的准切喷射。其中，直线电机16与喷射管支撑机构19相连接，因此通过直线电机16的升降，可以实现喷射管3的喷口的高低控制，从而实现对于着火点的准确喷射。直线电机保持架15与直线电机16刚性连接，保证了直线电机16的固定。喷射管固定装置17以及喷射管支撑机构19分别与喷射管3刚性连接，保证了喷射管在喷射过程中的稳定。喷射管支点装置18是喷射管3上下运动的运动支点。

如图11图12所示，监控部分4实现了对于仓库的监控，能够解决固定于天花板上的固定式监控的监控死角所造成的监控信息不全面的问题。热成像仪22进行热源监控，并通过机器人配备的无线通讯模块将热成像仪的图像传送给仓库消防安全监督管理设备，不仅可以给仓库消防安全监管人员提供仓库影像信息，同时可以给仓库消防安全监管人员提供热源信息。其中第一舵机23带动热成像仪22的转动，在本机器人行进巡逻的时候，热成像仪22同时在不停转动，实现了检测面积的增大。热成像仪支架20和热成像仪固定架21实现了对于热成像仪22的固定。

如图7、图13、图14、图15所示，所示OpenMV机器视觉模块24包括OpenMV摄像头25以及OpenMV机器视觉模块支架26，OpenMV机器视觉模块支架26通过螺栓固定在底盘框架9上。在日常巡检过程中，OpenMV机器视觉模块24通过对路面上所设定好的线的识别，将所获取到的视觉信息转换成角度量的数字信息，反馈给本机器人的主控部分，再通过主控部分对四个麦克纳姆轮7的运动控制实现本机器人沿着设定好的路线行进。

在日常的巡检过程中，本机器人通过麦克纳姆轮全向底盘以及OpenMV机器视觉模块24沿着地面上设定好的线巡逻，同时热成像仪22转动不停监控，通过机器人配备的无线通讯模块将热成像仪22的图像传送给仓库消防安全监督管理人员，不仅可以给仓库消防安全监管人员提供仓库影像信息，同时可以给仓库消防安全监管人员提供热源信息。FS5000E火焰传感器30转动不停检测，当检测到火情的时候，FS5000E火焰传感器30反馈信号给本机器人的主控部分，主控部分控制消防灯6闪烁并且发出警报声响，同时将警告信号通过无线通讯模块告知仓库消防安全监督人员。与此同时，底盘全向运动快速运动移动到着火点，到达着火点之后，丝杆电机11开始转动，实现对灭火器10的手柄的按压，同时直线电机16运动，将喷射管3的喷口对准着火点，然后灭火器10喷射，所喷射物通过喷射管3射出，对着火点进行灭火。由此一个巡逻灭火的完整过程结束。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火灾预防机器人，其特征在于，包括：

全向移动的底盘部分(1)；

监控部分(4)，转动设置在所述底盘部分(1)上，用于拍摄热成像图像；

喷射部分(2)，角度可调地设置在所述底盘部分(1)上；

灭火器部分(5)，固定在所述底盘部分(1)上且与所述喷射部分(2)可拆卸连接；

火焰识别部分(27)，转动设置在底盘部分(1)上方，用于火焰监控；

OpenMV机器视觉模块(24)，设置在所述底盘部分(1)前方，用于对路面上所设定好的线进行识别，使底盘部分(1)按照设定好的路线对仓库进行全方位无间断巡逻；

警示部分，固定在所述底盘部分(1)上，用于发出警示信号；

主控部分，通过电路连接所述底盘部分(1)、喷射部分(2)、监控部分(4)、灭火器部分(5)、警示部分、火焰识别部分(27)及OpenMV机器视觉模块(24)。

2.根据权利要求1所述的火灾预防机器人，其特征在于，所述的底盘部分(1)包括电机驱动的麦克纳姆轮(7)、底盘框架(9)、固定在底盘框架(9)上的灭火器固定框架(8)。

3.根据权利要求1所述的火灾预防机器人，其特征在于，所述的警示部分包括消防灯(6)，所述消防灯(6)通过电路连接主控部分，用于闪烁灯光并且发出警报声响。

4.根据权利要求1所述的火灾预防机器人，其特征在于，所述的喷射部分(2)包括直线电机保持架(15)、直线电机(16)、喷射管(3)、喷射管固定装置(17)、喷射管支点装置(18)、喷射管支撑机构(19)，所述喷射管(3)通过喷射管固定装置(17)固定在喷射管支撑机构(19)上，所述喷射管支撑机构(19)的后端通过喷射管支点装置(18)活动铰接在底盘部分(1)上，前端与直线电机(16)的竖直输出端相连接，所述直线电机(16)通过直线电机保持架(15)固定在底盘部分(1)上。

5.根据权利要求1所述的火灾预防机器人，其特征在于：所述的灭火器部分(5)包括灭火器(10)、与所述灭火器(10)的压把开关驱动连接的电动驱动机构，所述电动驱动机构包括丝杠电机(11)、丝杠(12)、压紧片(14)、固定在压紧片(14)上的丝杠螺母(13)、，所述丝杠电机(11)固定设置在压把开关的固定把手上，所述压紧片(14)固定在压把开关的活动把手上，所述丝杠(12)的一端连接丝杠电机(11)输出轴，另一端与丝杠螺母(13)相配合，所述丝杠电机(11)与主控部分电路连接。

6.根据权利要求1所述的火灾预防机器人，其特征在于：所述的监控部分(4)包括热成像仪支架(20)、热成像仪固定架(21)、热成像仪(22)、第一舵机(23)，所述热成像仪支架(20)固定在底盘部分(1)上，所述第一舵机(23)固定在所述热成像仪支架(20)上，所述第一舵机(23)的输出端与热成像仪固定架(21)固定连接，所述热成像仪(22)固定在所述热成像仪固定架(21)上，所述热成像仪(22)和第一舵机(23)通过电路与主控部分相连接。

7.根据权利要求5所述的火灾预防机器人，其特征在于：还包括无线通信模块，用于将警示信号及热成像仪的图像传送给仓库消防安全监督管理设备。

8.根据权利要求7所述的火灾预防机器人，其特征在于：所述的仓库消防安全监督管理设备包括移动监控终端、位于监控室的监控上位机。

9.根据权利要求1所述的火灾预防机器人，其特征在于：所述的OpenMV机器视觉模块(24)包括OpenMV摄像头(25)以及OpenMV机器视觉模块支架(26)，所述OpenMV摄像头(25)固定在OpenMV机器视觉模块支架(26)上且与主控部分电路连接，所述OpenMV机器视觉模块支架(26)通过螺栓固定在底盘框架(9)前方。

10.根据权利要求1所述的火灾预防机器人，其特征在于：所述的火焰识别部分(27)包括第二舵机(28)、舵盘(29)、FS5000E火焰传感器(30)、火焰传感器支撑件(31)、舵机固定板(32)，所述的FS5000E火焰传感器(30)通过螺栓固定在所述火焰传感器支撑(31)上且与主控部分电路连接，所述火焰传感器支撑(31)通过螺栓固定在连接第二舵机(28)输出端的舵盘(29)上，所述第二舵机(28)通过螺栓固定在舵机固定板(32)上且与主控部分电路连接，所述舵机固定板(32)固定在底盘部分(1)上。