CN109589524B - 具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，包括水带主动位移机构、水带被动位移机构沿充满水的消防水带进行均匀分散布置的步骤，还包括消防灭火机器人控制水带主动位移机构、水带被动位移机构对充满水的消防水带进行方位变换的步骤。提高了机器人部署的机动性，有效提高了消防机器人工作自动化程度，降低人工作业受伤的风险，同时降低消防机器人的作业成本。

Description

具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法。

背景技术

消防人员在高危火场等事故现场救援或勘察中存在许多劣势，比如，在面临易燃易爆气体、有毒有害、高温浓烟等灾害情况时，容易给消防员带来中毒、烧伤甚至死亡威胁，所以现在越来越多的消防机器人逐渐代替人工在火灾等现场作业。消防机器人上方设置有水炮，水炮后方留有水带接口，通过拖动未充水的水带进入救援区域，通过控制消防车高压泵开关实现水流喷射灭火功能。

消防机器人尽管可以代替消防员实现近距离灭火功能，但是机器人上装的消防水炮灭火距离和范围有限；并且一旦消防水带内充满水后，水带自身重量很重、且水带与地面摩擦力很大，机器人想要进行位置移动变得极为困难，非常不利于大型火灾的机器人快速位置部署，反而限制现场救援的灵活机动性。机器人若要实现方位变换，需消防人员上前从机器人后方摘下水带，若水带长度较短、消防人员数量足够多，则可人工移动水带后重新将水带接入消防机器人；若消防员数量少、消防水带较长，则只能人工将水带内的水挤压出，重新将空水带接入机器人，实现消防机器人的方位变换功能。这两种方式均存在很多弊端，要么需要较多数量的消防员，要么需要消防员上前摘除消防水带等，这与使用机器人代替人工在高危场所作业的初衷背道而驰。另外，火灾等救援现场分秒必争，而这两种机器人位置变换方法非常费时，容易贻误“战”机。

目前现有的消防机器人绝大多数侧重于如何提高机器人的越障性能、承载性能等，而忽略了最重要的在后方充满水的水带负载下如何提高机器人方位灵活变换和快速机动部署问题。市面上尚未出现就机器人在工作一段时间后如何拖动充满水带进行转弯等方位变换的实际用途进行的研究或试验。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，在后方连接水带充满水的情况下，消防机器人仍能够快速进行位置和角度变换，提高机器人部署的灵活机动性，有效节省救援现场设备就位时间，大大提高救援效率，有效降低消防人员配置数量，保障消防人员的生命安全，提高救援成功率。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，包括水带主动位移机构、水带被动位移机构沿充满水的消防水带进行均匀分散布置的步骤如下：

S1：消防灭火机器人中的控制和通讯模块通过无线通讯将控制指令发送至每个水带主动位移机构中的通讯模块上，控制模块接收到控制指令后，控制统一动作；

S2：每个水带主动位移机构中的控制模块控制水带主动位移机构中的吸附电磁铁上电，每个吸附电磁铁和每个水带被动位移机构中的吸附载体吸引从而形成一个整体；

S3：每个水带主动位移机构中控制模块控制主位移电磁铁上电，水带主动位移机构中的主动抱箍打开，同时带动水带被动位移机构中的被动抱箍打开，此时水带主动位移机构、水带被动位移机构与消防水带中的摩擦变小，开始在重力作用下从履带式移动平台上滑落至与地面接触；

S4：当水带主动位移机构与地面接触后形成摩擦力，控制模块控制主位移电磁铁掉电，主动抱箍在张紧弹簧的作用下抱紧充满水的水带，同时被动抱箍在抱紧弹簧的作用下同样抱紧水带；

S5：水带主动位移机构中的控制模块控制所有的水带主动位移机构中的驱动电机工作，水带主动位移机构带动水带被动位移机构级联沿消防水带前进；

S6：在前进过程中，当水带主动位移机构和水带被动位移机构级联成的系统到达第一节水带中央时，第1套水带主动位移机构和第1套水带被动位移机构分离，此后除第1套水带主动位移机构外所有的水带主动位移机构、水带被动位移机构继续沿充满水的水带前进；

S6：在行进过程中，控制模块实时通过行程传感器检测前方水带接头，当第N个水带主动位移机构中的行程传感器检测到达水带接头时，此时第2个至第N个水带主动位移机构中的主动抱箍带动第1个至第N个水带被动位移机构中的被动抱箍打开。

S7：控制模块控制全向移动轮系继续前进，当第1个水带被动位移机构经过水带接头时，此时第2个水带主动位移机构中的主动抱箍关闭，同时控制第2个水带主动位移机构中前端的吸附电磁铁断电，实现第2个水带主动位移机构与第1个水带被动位移机构的分离，至此第1个水带被动位移机构实现对水带接头的抱紧；

S8：相似的，由第2套至第N套组成的水带主动位移机构和由第2套至第N套组成的水带被动位移机构继续沿水带前进，当行进至第二节水带中央时，执行步骤S6，当达到下一个水带接头时，执行步骤S7，依次重复步骤S6和S7，至此水带主动位移机构和水带被动位移机构被均匀布置在充满水的水带上。

具体的，所述步骤S4中主动抱箍通过滚珠与水带形成滚动摩擦，被动抱箍通过被动滚珠与水带形成滚动摩擦。

具体的，所述步骤S6中当水带主动位移机构和水带被动位移机构级联成的系统到达第一节水带中央时，距离水带接口最近的第1套水带主动位移机构中的控制模块通过控制吸附电磁铁断电使第1套水带主动位移机构和第1套水带被动位移机构分离。

具体的，所述步骤S8中水带主动位移机构全部位于水带的中央处，水带被动位移机构全部位于水带接头上。

上述具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，还包括消防灭火机器人控制水带主动位移机构、水带被动位移机构对充满水的消防水带进行方位变换的具体步骤如下：

S-1：消防灭火机器人中的控制和通讯模块通过无线通讯将控制指令发送至每个水带主动位移机构中的通讯模块上，控制模块接收到控制指令后，控制统一动作；

S-2：每个水带主动位移机构中控制模块控制转向电机转动，带动移动轮实现同步角度转换，从而实现对移动轮前进或后退方向的调整；

S-3：根据消防灭火机器人对后方水带的移动位置要求，每个水带主动位移机构中的转向电机转动角度不同、转动方向也不同，从而实现每个水带主动位移机构中的全向移动轮系运动方向不同；同时控制模块还控制每个水带主动位移机构中的驱动电机转动行程不同，实现不同的水带主动位移机构中全向移动轮系移动的位置不同；最终，水带主动位移机构实现不同方位的布置，进而带动水带主动位移机构所连接的水带实现方位的调整；

S-4：在水带主动位移机构进行位置调整时，当每一节充满水的水带中央的水带主动位移机构进行方位调整时，位于水带接头上的水带被动位移机构会被动的进行位移调整，最终实现对整条消防水带的方位调整；消防水带方位调整过程中，消防灭火机器人进行配合方位调整，至此消防灭火机器人以及后方充满水的消防水带完成机动性的方位变换调整。

本发明相对于现有技术的优点及有益效果是：

1.本发明采用水带主动位移机构和水带被动位移机构实现对消防机器人后方充满水的水带进行位置变换，提高机器人部署的机动性，避免了机器人因二次位置部署需要水带摘除和排水等难题，有效提高消防机器人工作自动化程度，降低人工作业受伤的风险，同时降低消防机器人作业成本。

2.本发明采用全向移动轮系解决了消防水带无法横向移动的问题，配合转向机构实现水带移动平台的全向运动功能，实现消防水带的平面全向方位移动；同时配合被动的移动平台，不仅提高水带方位实时调整效率，而且极大降低水带移动平台的体积和系统复杂度，有效降低机器人附加成本和系统故障率。

3.本发明采用主动抱箍、磁吸附以及被动抱箍等方式，实现了对消防水带的抱紧和分离过程，可实现消防水带位移机构的连续、均匀布置，保证了消防水带移动过程中的载荷均匀性，提高水带方位变化效率。

4.本发明可实现消防机器人在消防喷水过程中同样实时位置变换功能，可极大的降低机器人因进行位置部署造成的时间浪费问题，有效提高高危现场的救援效率，降低灾害造成的人员伤亡和财产损失。

附图说明

图1是本发明消防灭火机器人系统的整体立体结构示意图；

图2是本发明消防灭火机器人系统的整体主视结构示意图；

图3是本发明消防灭火机器人系统的整体俯视结构示意图；

图4是本发明中消防灭火机器人的立体结构示意图；

图5是本发明中水带主动位移机构的立体结构示意图；

图6是本发明中水带主动位移机构的主视结构示意图；

图7是本发明中水带主动位移机构的左视结构示意图；

图8是本发明中水带主动位移机构的仰视结构示意图；

图9是本发明中水带主动位移机构的横向剖面示意图；

图10是本发明中水带主动位移机构的纵向剖面示意图；

图11是本发明中水带被动位移机构的立体结构示意图；

图12是本发明中水带被动位移机构的主视结构示意图；

图13是本发明中水带被动位移机构的左视结构示意图；

图14是本发明中水带被动位移机构的横向剖面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细的描述。

如图1、图2所示，一种具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统，包括消防灭火机器人1、消防水带2、水带主动位移机构3和水带被动位移机构4，所述消防水带2连接于消防灭火机器人1的前端，消防水带2上设置有多个水带主动位移机构3和水带被动位移机构4，水带主动位移机构3和水带被动位移机构4沿消防水带2依次间隔设置。

消防灭火机器人1主要实现机器人在高危环境下的移动拖动水带运动功能，同时还可利用其上装的消防水炮进行定点喷射消防灭火。如图3、4所示，消防灭火机器人1包括履带式移动平台1-1、消防水炮1-2、控制和通讯模块1-3和位移机构载体1-4，履带式移动平台1-1上端前方设置有消防水炮1-2，上端后方设置有位移机构载体1-4，内部设置有控制和通讯模块1-3，履带式移动平台1-1在消防水带未充水阶段，可实现前进、后退、转弯等移动功能，从而拖动后方水带进行位置部署。消防水炮1-2设置在履带式移动平台1-1前方，可实现炮头的角度、喷射方式调整，从而实现定点、定量水流喷射，消防水炮1-2还包括固定在炮管连接后方水带的水带接口1-2a，用以连接消防水带2。控制和通讯模块1-3对履带式移动平台1-1和消防水炮1-2进行控制，还能与上位机、水带主动位移机构3、水带被动位移机构4进行通讯。位移机构载体1-4为由铁板组成的方形壳体结构，内部中空，固定在履带式移动平台1-1后方，用以盛放水带主动位移机构3和水带被动位移机构4。

如图3所示，消防水带2包括多条相互连接的水带2-1，每条水带的两端均设有水带接头2-2，不同水带2-1间的水带结构2-2可相互连接，实现水带2-1的延长。水带2-1最前端的水带接头2-2与消防水炮1-2上的水带接口1-2a配合连接，水带2-1最后端的水带接头2-2与消防车高压泵出口连接。

如图5所示，水带主动位移机构3包括主动位移平台本体3-1、全向移动轮系3-2、水带抱紧装置3-3和电气组件3-4，全向移动轮系3-2固定于主动位移平台本体3-1的底部，水带抱紧装置3-3和电气组件3-4安装于主动位移平台本体3-1的顶部。水带主动位移机构3包括四个全向移动轮系3-2，每个全向移动轮系3-2结构和功能相同，分别布置在主动位移平台本体3-1底部的四角内侧。水带主动位移机构3实现如下功能：(1)在充满水的消防水带2上自主移动功能；(2)自主实现穿越水带2-1间的水带接头2-2功能；(3)带动水带被动位移机构4移动的功能；(4)实现将水带被动位移机构4在水带2-1上布放的功能。

如图6、图8所示，主动位移平台本体3-1四个边角处设置有透孔3-1a，以连接和支撑全向移动轮系3-2，主动位移平台本体3-1上方还设置有保护罩3-1b，用以保护内部电气和机械装置。

如图9所示，全向移动轮系3-2由移动轮3-2a、驱动电机3-2b、移动轮支架3-2c、转向杆3-2d、联动转盘3-2e、传动带3-2f和转向电机3-2g组成，全向移动轮系3-2可实现带动消防水带2进行小范围位移功能。移动轮3-2a通过转轴固定于移动轮支架3-2c的底部，驱动电机3-2b固定在移动轮支架3-2c一侧，驱动电机3-2b的转轴连接移动轮3-2a的轮轴，从而实现转动驱动功能。移动轮支架3-2c为U型支架，上端固定有转向杆3-2d；移动轮支架3-2c还通过轴承固定在主动位移平台本体3-1下侧表面处。联动转盘3-2e为皮带轮结构，固定在转向杆3-2d上端，通过联动转盘3-2e的转动带动转向杆3-2d转动。传动带3-2f为皮带结构，连接水带主动位移机构3上的四个全向移动轮系3-2中的联动转盘3-2e，通过任意一个联动转盘3-2e的转动作用，利用传动带3-2f的传递实现对四个全向移动轮系3-2中的联动转盘3-2e的同步带动功能。转向电机3-2g安装固定在主动位移平台本体3-1上侧，转向电机3-2g的转轴连接联动转盘3-2e，实现对联动转盘3-2e的转动驱动作用。

全向移动轮系3-2的主要功能有两个：(1)实现带动主动位移平台本体3-1前后移动驱动功能，主要功能实现步骤为：四个全向移动轮系3-2的中四个驱动电机3-2b同时通电转动，带动移动轮3-2a前进或后退，进而带动主动位移平台本体3-1直线运动。(2)实现带动主动位移平台本体3-1转向驱动功能，具体实现步骤为：转向电机3-2g转动带动联动转盘3-2e转动，从而通过传动带3-2f带动其它三个联动转盘3-2e同步转动，与联动转盘3-2e连接的转向杆3-2d、移动轮支架3-2c以及移动轮3-2a会发生同步转向动作，最终可实现对移动轮3-2a的前进或后退角度的改变，从而带动主动位移平台本体3-1实现转弯运动。

如图7、图9所示，水带抱紧装置3-3包括横向抱紧滑槽3-3a、张紧弹簧3-3b、主动抱箍3-3c、主位移电磁铁3-3d、吸附电磁铁3-3e和滚珠3-3f。横向抱紧滑槽3-3a为条状结构，设置在主动位移平台本体3-1中央上方；横向抱紧滑槽3-3a内部设置有槽沟，用以放置主动抱箍3-3c的下端滑条部位，横向抱紧滑槽3-3a主要为主动抱箍3-3c提供横向位移的移动和限位载体。张紧弹簧3-3b数量为两个，分别设置在主动抱箍3-3c的两侧，左侧张紧弹簧3-3b连接横向抱紧滑槽3-3a的左端和左侧的主动抱箍3-3c的下端，右侧张紧弹簧3-3b连接横向抱紧滑槽3-3a的右端和右侧的主动抱箍3-3c的下端，实现对主动抱箍3-3c的张紧。主动抱箍3-3c数量为两个，左右对称布局，中间间隔一定距离，下端放置在横向抱紧滑槽3-3a的槽沟内；主动抱箍3-3c横截面为半圆镰刀状结构，下端设置有长条凸起，左右具有一定宽度，两个主动抱箍3-3c中的半圆镰刀状结构组成整圆的框架结构，以实现对充满水的消防水带2的抱紧功能。主位移电磁铁3-3d数量为两套，分别设置在横向抱紧滑槽3-3a的两端，靠近两套主动抱箍3-3c的下端外侧，当主位移电磁铁3-3d通电时，能吸附主动抱箍3-3c向两侧移动，从而实现两套主动抱箍3-3c间的远离和分离功能。吸附电磁铁3-3e为环形片状结构，共四片；吸附电磁铁3-3e固定在主位移电磁铁3-3d前端和后端，用以实现吸附水带接口抱紧装置4-2的功能。每对吸附电磁铁3-3e对称放置，组成环形结构。滚珠3-3f数量为多个，数量与主动抱箍3-3c的面积和实际需求有关，镶嵌于主动抱箍3-3c的内壁中。主动抱箍3-3c的内壁外面上由于设置有滚珠3-3f，故当主动抱箍3-3c抱紧充满水的消防水带2前进时，可实现滚动滑行。

水带抱紧装置3-3的整体功能主要有：常态下，主动抱箍3-3c在张紧弹簧3-3b的作用下实现对消防水带2的抱紧功能；在主位移电磁铁3-3d上电时，主动抱箍3-3c被张开，实现水带抱紧装置3-3对直径大于水带的物体(例如水带接头等)的通过。在吸附电磁铁3-3e通电时，还可带动水带接口抱紧装置4-2运动或张紧。

电气组件3-4实现对水带主动位移机构3的运动控制、功能动作实现以及与消防灭火机器人1的通讯功能。如图10所示，电气组件3-4包括控制模块3-4a、通讯模块3-4b、行程传感器3-4c和锂电池3-4d，控制模块3-4a、通讯模块3-4b均固定在保护罩3-1b内，控制模块3-4a主要实现对主位移电磁铁3-3d和吸附电磁铁3-3e通断电、实现控制通讯模块3-4b通讯、读取所述行程传感器3-4c信息等功能。通讯模块3-4b连接控制模块3-4a，实现与消防灭火机器人1内的控制和通讯模块1-3通讯功能，由控制和通讯模块1-3发出无线指令后，通讯模块3-4b接收到指令传递至控制模块3-4a进行信息融合和决策。行程传感器3-4c数量为多个，安装在吸附电磁铁3-3e前端的端面上，数量根据实际需求安放，对靠近吸附电磁铁3-3e外侧端面空间内的障碍物进行探测，当吸附电磁铁3-3e外侧触碰障碍物时，表明触碰到水带接头，行程传感器3-4c将传感信号传递至控制模块3-4a进行分析并作出下一步动作指令。锂电池3-4d主要为系统中执行机构和控制器等提供电能，锂电池3-4d固定在保护罩3-1b内，锂电池3-4d连接控制模块3-4a、通讯模块3-4b、主位移电磁铁3-3d以及吸附电磁铁3-3e模块。

水带主动位移机构3的整体功能为：主动位移平台本体3-1可配合全向移动轮系3-2带动充满水的水带2-1实现前进后退，也可实现向任意角度运动。水带抱紧装置3-3则可实现在充满水的水带2-1上前后或后退从而实现对水带主动位移机构3在任意水带上的位置部署。另外，水带抱紧装置3-3还可实现对水带被动位移机构4的吸附、形状变换以及位置部署，从而实现主动带动水带被动位移机构4完成在充满水的水带2-1上的位置布放功能。在上述功能实现时，电气组件3-4还可与消防灭火机器人1上的控制和通讯模块1-3通讯功能，消防灭火机器人1可实现对多套水带主动位移机构3、水带被动位移机构4在消防水带2上完成部署。

如图11-14所示，水带被动位移机构4包括被动位移平台4-1和水带接口抱紧装置4-2。被动位移平台4-1与主动位移平台本体3-1相似，为平板结构，宽度较窄；被动位移平台4-1底部横向排列上镶嵌有两颗被动滚轮4-1a。被动滚轮4-1a为圆球状，可实现在被动位移平台4-1下部原位滚动，当被动位移平台4-1任意一侧受力后，实现被动滚轮4-1a相对地面的滚动摩擦功能。

水带接口抱紧装置4-2包括被动横向滑槽4-2a、抱紧弹簧4-2b、被动抱箍4-2c、被动卡扣4-2d、吸附载体4-2e和被动滚珠4-2f。被动横向滑槽4-2a与横向抱紧滑槽3-3a相似，横向设置在被动位移平台4-1上方，被动横向滑槽4-2a内部设置有槽沟，用以放置被动抱箍4-2c的下端滑条部位。被动横向滑槽4-2a主要为被动抱箍4-2c提供横向位移的移动和限位载体。抱紧弹簧4-2b数量为两套，一套连接被动横向滑槽4-2a左侧与左侧被动抱箍4-2c下端，另一套连接被动横向滑槽4-2a右侧与右侧被动抱箍4-2c下端；实现对被动抱箍4-2c抱紧的功能。被动抱箍4-2c数量为两个，左右对称布局，中间间隔一定距离，下端放置在被动横向滑槽4-2a的槽沟内；被动抱箍4-2c的横截面为半圆镰刀状结构，下端设置有长条凸起，左右具有一定宽度；两个被动抱箍4-2c中的半圆镰刀状结构组成整圆的框架结构，用以实现对充满水的消防水带2、或对水带接头2-2的抱紧功能。被动卡扣4-2d为环形片状结构，共四片且两片为一对配合使用，作为附件安装在被动抱箍4-2c的外侧。由每对被动卡扣4-2d组成的圆形结构的内径小于由被动抱箍4-2c组成的圆形机构。当被动抱箍4-2c被抱紧弹簧4-2b抱紧时，被动抱箍4-2c组成圆形结构稍小于水带接头2-2外径，而由被动卡扣4-2d组成的圆形结构稍小于充满水后的水带2-1的外径。当被动抱箍4-2c和被动卡扣4-2d处于水带接头2-2上并实现闭合时，可实现水带接口抱紧装置4-2对水带接头2-2的抱紧功能。吸附载体4-2e为环形片状结构，共四片，两片为一对，对称放置，吸附载体4-2e固定在被动卡扣4-2d的外侧，由每对吸附载体4-2e组成的圆形外径稍小于由吸附电磁铁3-3e组成的环形结构；吸附载体4-2e能进入吸附电磁铁3-3e内部，当吸附电磁铁3-3e通电时，实现对吸附载体4-2e的强力吸附。被动滚珠4-2f数量同样为多个，且数量与被动抱箍4-2c和被动卡扣4-2d的面积和实际需求有关，被动滚珠4-2f镶嵌于被动抱箍4-2c和被动卡扣4-2d的内壁中。当被动卡扣4-2d闭合时，被动滚珠4-2f可作为滚动摩擦介质于充满水水带2-1上前进后退。

水带被动位移机构4的整体功能为：被动位移平台4-1可实现随充满水水带2-1作用下移动功能，而水带接口抱紧装置4-2可实现对水带接头2-2或充满水后的水带2-1的抱紧功能；同时吸附载体4-2e还可配合吸附电磁铁3-3e实现水带抱紧装置3-3和水带接口抱紧装置4-2间的连接作用，进而水带接口抱紧装置4-2还可被动依靠主位移电磁铁3-3d对水带抱紧装置3-3的张开作用实现自身被动抱箍4-2c和被动卡扣4-2d的分离。

具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统，上述机构对应的工作步骤如下：

消防灭火机器人1工作一段时间后，消防水带2内充满水，此时履带式移动平台1-1已经无法进行灵活移动实现另外位置部署和消防灭火功能。消防灭火机器人1控制水带主动位移机构3、水带被动位移机构4实现对消防水带2快速均匀布置动作，具体步骤如下。其中定义距离水带接口1-2a最近的水带主动位移机构3为第1套水带主动位移机构3，距离水带接口1-2a次近的水带主动位移机构3为第2套水带主动位移机构3，以此类推，最后一套水带主动位移机构3定义为第N个水带主动位移机构3；同样的，定义距离水带接口1-2a最近的水带被动位移机构4为第1套水带被动位移机构4，距离水带接口1-2a次近的水带被动位移机构4为第2套水带被动位移机构4，以此类推，最后一套水带被动位移机构4定义为第N套水带被动位移机构4。

进一步的，吸附载体4-2e为铁质材料，以便配合吸附电磁铁3-3e实现对吸附载体4-2e以及与其连接的被动抱箍4-2c、被动卡扣4-2d的吸附和连接功能。

消防灭火机器人1控制水带主动位移机构3、水带被动位移机构4沿充满水的消防水带2进行均匀分散布置步骤如下：

S1：消防灭火机器人1中的控制和通讯模块1-3通过无线通讯将控制指令发送至每个水带主动位移机构3中的通讯模块3-4b上，控制模块3-4a接收到控制指令后，进行统一动作实现。

S2：每个水带主动位移机构3中控制模块3-4a控制吸附电磁铁3-3e上电，每个水带主动位移机构3中的吸附电磁铁3-3e和每个水带被动位移机构4中的吸附载体4-2e吸引从而形成一个整体。

S3：每个水带主动位移机构3中控制模块3-4a控制主位移电磁铁3-3d上电，水带主动位移机构3中的主动抱箍3-3c打开，同时带动水带被动位移机构4中的被动抱箍4-2c打开，此时水带主动位移机构3、水带被动位移机构4与消防水带2中的摩擦变小，开始在重力作用下从履带式移动平台1-1上滑落至与地面接触。

S4：当水带主动位移机构3与地面接触后形成摩擦力，控制模块3-4a控制主位移电磁铁3-3d掉电，主动抱箍3-3c在张紧弹簧3-3b的作用下抱紧充满水的水带2-1，同时被动抱箍4-2c在抱紧弹簧4-2b的作用下同样抱紧水带2-1。此时主动抱箍3-3c通过滚珠3-3f与水带2-1形成滚动摩擦，被动抱箍4-2c通过被动滚珠4-2f与水带2-1形成滚动摩擦。

S5：控制模块3-4a控制所有的水带主动位移机构3中的驱动电机3-2b工作，从而带动水带被动位移机构4沿消防水带2前进。

S6：在前进过程中，当水带主动位移机构3和水带被动位移机构4级联成的系统到达第一节水带2-1中央时，此时距离水带接口1-2a最近的第1套水带主动位移机构3中的控制模块3-4a控制吸附电磁铁3-3e断电，此时第1套水带主动位移机构3和第1套水带被动位移机构4分离，此后除第1套水带主动位移机构3外所有的水带主动位移机构3、水带被动位移机构4继续沿充满水的水带2-1前进。

S6：在行进过程中，控制模块3-4a实时通过行程传感器3-4c检测前方水带接头2-2，当第N个水带主动位移机构3中的行程传感器3-4c检测到达水带接头2-2时，此时第2个至第N个水带主动位移机构3中的主动抱箍3-3c带动第1个至第N个水带被动位移机构4中的被动抱箍4-2c打开。

S7：控制模块3-4a继续控制全向移动轮系3-2前进，当第1个水带被动位移机构4经过水带接头2-2时，此时第2个水带主动位移机构3中的主动抱箍3-3c关闭，同时控制第2个水带主动位移机构3中前端的吸附电磁铁3-3e断电，从而实现第2个水带主动位移机构3与第1个水带被动位移机构4的分离，至此第1个水带被动位移机构4实现对水带接头2-2的抱紧。

S8：相似的，由第2套至第N套组成的水带主动位移机构3和由第2套至第N套组成的水带被动位移机构4继续沿水带2-1前进，当行进至第二节水带2-1中央时，执行步骤S6，当达到下一个水带接头2-2时，执行步骤S7，依次循环，至此水带主动位移机构3和水带被动位移机构4被均匀布置在充满水的水带2-1上。水带主动位移机构3全部位于水带2-1的中央处，水带被动位移机构4则全部位于水带接头2-2上。

消防灭火机器人1控制水带主动位移机构3、水带被动位移机构4实现对充满水的消防水带2进行方位变换的具体步骤如下：

S-1：消防灭火机器人1中的控制和通讯模块1-3通过无线通讯将控制指令发送至每个水带主动位移机构3中的通讯模块3-4b上，控制模块3-4a接收到控制指令后，进行统一动作实现。

S-2：每个水带主动位移机构3中控制模块3-4a控制转向电机3-2g转动，从而带动移动轮3-2a实现同步角度转换，从而实现对移动轮3-2a前进或后退方向的调整。

S-3：根据消防灭火机器人1对后方水带2-1的移动位置要求，每个水带主动位移机构3中的转向电机3-2g转动角度可不同、转动方向也可不同，从而实现每个水带主动位移机构3中的全向移动轮系3-2运动方向不同；同时控制模块3-4a还可控制每个水带主动位移机构3中的驱动电机3-2b转动行程不同，从而实现不同的水带主动位移机构3中全向移动轮系3-2移动的位置不同；最终，水带主动位移机构3可实现不同方位的布置，进而带动水带主动位移机构3所连接的水带2-1实现方位的调整。

S-4：在水带主动位移机构3进行位置调整时，当每一节充满水的水带2-1中央的水带主动位移机构3进行方位调整时，位于水带接头2-2上的水带被动位移机构4会被动的进行位移调整。最终可实现对整条消防水带2的方位调整，当消防水带2方位调整完毕过程中，消防灭火机器人1便可进行配合实现方位调整，至此消防灭火机器人1以及后方充满水的消防水带2便可完成机动性的方位调整功能。

Claims (5)

1.具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，其特征在于，包括水带主动位移机构、水带被动位移机构沿充满水的消防水带进行均匀分散布置的步骤如下：

S1：消防灭火机器人中的控制和通讯模块通过无线通讯将控制指令发送至每个水带主动位移机构中的通讯模块上，控制模块接收到控制指令后，控制统一动作；

S2：每个水带主动位移机构中的控制模块控制水带主动位移机构中的吸附电磁铁上电，每个吸附电磁铁和每个水带被动位移机构中的吸附载体吸引从而形成一个整体；

S3：每个水带主动位移机构中控制模块控制主位移电磁铁上电，水带主动位移机构中的主动抱箍打开，同时带动水带被动位移机构中的被动抱箍打开，此时水带主动位移机构、水带被动位移机构分别与消防水带间的摩擦变小，开始在重力作用下从位移机构载体滑落至与地面接触；

S4：当水带主动位移机构与地面接触后形成摩擦力，控制模块控制主位移电磁铁掉电，主动抱箍在张紧弹簧的作用下抱紧充满水的水带，同时被动抱箍在抱紧弹簧的作用下同样抱紧水带；

S5：水带主动位移机构中的控制模块控制所有的水带主动位移机构中的驱动电机工作，水带主动位移机构带动水带被动位移机构级联沿消防水带前进；

S6：在前进过程中，当水带主动位移机构和水带被动位移机构级联成的系统到达第一节水带中央时，第1套水带主动位移机构和第1套水带被动位移机构分离，此后除第1套水带主动位移机构外所有的水带主动位移机构、水带被动位移机构继续沿充满水的水带前进；

S6：在行进过程中，控制模块实时通过行程传感器检测前方水带接头，当第N个水带主动位移机构中的行程传感器检测到达水带接头时，此时第2个至第N个水带主动位移机构中的主动抱箍带动第1个至第N个水带被动位移机构中的被动抱箍打开；

S7：控制模块控制全向移动轮系继续前进，当第1个水带被动位移机构经过水带接头时，此时第2个水带主动位移机构中的主动抱箍关闭，同时控制第2个水带主动位移机构中前端的吸附电磁铁断电，实现第2个水带主动位移机构与第1个水带被动位移机构的分离，至此第1个水带被动位移机构实现对水带接头的抱紧；

S8：相似的，由第2套至第N套组成的水带主动位移机构和由第2套至第N套组成的水带被动位移机构继续沿水带前进，当行进至第二节水带中央时，执行步骤S6，当达到下一个水带接头时，执行步骤S7，依次重复步骤S6和S7，至此水带主动位移机构和水带被动位移机构被均匀布置在充满水的水带上。

2.如权利要求1所述的具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S4中主动抱箍通过滚珠与水带形成滚动摩擦，被动抱箍通过被动滚珠与水带形成滚动摩擦。

3.如权利要求1所述的具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S6中当水带主动位移机构和水带被动位移机构级联成的系统到达第一节水带中央时，距离水带接口最近的第1套水带主动位移机构中的控制模块通过控制吸附电磁铁断电使第1套水带主动位移机构和第1套水带被动位移机构分离。

4.如权利要求1所述的具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S8中水带主动位移机构全部位于水带的中央处，水带被动位移机构全部位于水带接头上。

5.如权利要求1所述的具备方位实时调整功能的消防灭火机器人系统的工作方法，其特征在于，还包括消防灭火机器人控制水带主动位移机构、水带被动位移机构对充满水的消防水带进行方位变换的具体步骤如下：

S-1：消防灭火机器人中的控制和通讯模块通过无线通讯将控制指令发送至每个水带主动位移机构中的通讯模块上，控制模块接收到控制指令后，控制统一动作；

S-2：每个水带主动位移机构中控制模块控制转向电机转动，带动移动轮实现同步角度转换，从而实现对移动轮前进或后退方向的调整；

S-3：根据消防灭火机器人对后方水带的移动位置要求，每个水带主动位移机构中的转向电机转动角度不同、转动方向也不同，从而实现每个水带主动位移机构中的全向移动轮系运动方向不同；同时控制模块还控制每个水带主动位移机构中的驱动电机转动行程不同，实现不同的水带主动位移机构中全向移动轮系移动的位置不同；最终，水带主动位移机构实现不同方位的布置，进而带动水带主动位移机构所连接的水带实现方位的调整；

S-4：在水带主动位移机构进行位置调整时，当每一节充满水的水带中央的水带主动位移机构进行方位调整时，位于水带接头上的水带被动位移机构会被动的进行位移调整，最终实现对整条消防水带的方位调整；消防水带方位调整过程中，消防灭火机器人进行配合方位调整，至此消防灭火机器人以及后方充满水的消防水带完成机动性的方位变换调整。

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