CN109731256A - 一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人及方法，它解决了现有技术中灭火设备无法进入火场和不节能环保的问题，具有适应环境能力较好，灭火能力较好的有益效果，其方案如下：一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，包括车体，车体底部设有行驶机构；碎土机构，设于车体，以将土块进行破碎，碎土机构设置出土口；挖土机构，通过车体进行支撑，且挖土机构能实现在地面挖土并运送至碎土机构；抛土机构，设于碎土机构出土口的一侧，抛土机构能旋转，以将土体抛送至森林着火处。

Description

一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人及方法

技术领域

本发明涉及森林灭火领域，特别是涉及一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人及方法。

背景技术

目前，我国自主研发出的灭火机器人主要是以人工进行控制的喷水消防车为原型，整体机身体型大，动作迟钝，只适用于火灾现场周边的协助工作，而无法靠近火场展开灭火工作。而且市面上大多数机器人功能少且构造复杂、难以投入生产和社会实践中去，尤其是对森林火灾，一旦发生，林木较为密集，并且若山火肆虐，消防人员和普通消防车无法进入，灭火速度慢，所用的水源较多，造成的损失是无法估量的。

因此需研制开发出能替代消防人员在火灾现场进行火源扑救、灾员救援的远程控制式森林灭火机器人。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，行进动作敏捷、功能多元、结构简洁紧凑，能进行森林进行灭火，而且就地取材。

一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人的具体方案如下：

一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，包括：

车体，车体底部设有行驶机构；

碎土机构，设于车体，以将土块进行破碎，碎土机构设置出土口；

挖土机构，通过车体进行支撑，且挖土机构能实现在地面挖土并运送至碎土机构；

抛土机构，设于碎土机构出土口的一侧，抛土机构能旋转，以将土体抛送至森林着火处。

上述的灭火机器人，结构设置合理，能实现挖土，并通过碎土机构破碎，然后再通过抛土机构抛送土体至火灾处，就地取材，十分方便，无需占用较多的水资源，能在火场周侧，甚至进入火场进行工作。

进一步地，为了抛土机构的抛土距离，所述碎土机构的出土口具有设定的高度，所述抛土机构设于出土口的下方。

进一步地，所述碎土机构包括倾斜设置的支撑于所述车体的运料槽，运料槽的一侧上方设置漏斗口，另一侧下方设置所述的出土口，运料槽内设置螺旋输送器，出土口的设置高度高于漏斗口的设置位置，碎土机构中凸块从低处进入，从高处落下，漏斗口的上端大于下端，这样土块从挖土机构向下掉落至漏斗口，也能进行初步破碎。

进一步地，所述螺旋输送器包括两条螺旋输送杆，两条螺旋输送杆间隔设定距离设置且反向运转，以实现对土块的挤压破碎并将破碎后土体传送至所述的出土口处，两条螺旋输送杆向二者的内侧进行旋转，以破碎较大的土块。

进一步地，所述抛土机构包括旋转筒体，旋转筒体通过支撑架支撑于所述的车体，且旋转筒体可旋转，旋转筒体内设置若干分隔板，分隔板设有多个，这样旋转筒体分隔为多个空间，土体从出土口落下，至抛土机构的分隔空间内，旋转筒体旋转，将土体抛送出去，其中，旋转筒体设于车体上表面的端侧，以保证抛土效果，旋转筒体设置抛送距离2.5m左右。

进一步地，所述挖土机构为挖掘臂，为现有挖掘机的挖掘臂。

或者，所述挖土机构包括通过回转支座支撑的摇臂，摇臂与动臂可旋转连接，摇臂包括至少两节，且摇臂内设置辅助杆，辅助杆一端与动力机构连接，另一端通过斗杆与铲斗连接，动力机构设于摇臂外侧，穿过摇臂与辅助杆连接；

辅助杆为四连杆机构，动力机构为第一电机，第一电机带动四连杆的动作，且四连杆机构设于动臂内侧，四连杆机构与斗杆连接，回转支座包括底座和设于底座的回转支承结构，底座设于车体表面，回转支承结构包括侧座基体，侧座基体内设置里座转子，通过侧座基体和里座转子将施加在转动平台的倾覆转矩和复合载荷传递给底座，且回转支座通过旋转电机带动转动，旋转电机通过同步带动与齿轮连接的里座转子完成回转支座的转动。

进一步地，所述车体设置温度传感器，温度传感器、所述碎土机构、行驶机构、抛土机构和挖土机构分别与控制器连接，行驶机构的动力源与控制器连接。

进一步地，所述行驶机构为履带式行驶机构，能顺利通过沟壑、斜坡等障碍物，能在高温、强热辐射、重烟尘等恶劣环境下进行作业。

一种实现抛土灭火就地取材的方法，采用所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人；

车体开至发生火灾处；

挖土机构进行挖土并运送至碎土机构；

碎土机构对挖到的土块进行破碎，并通过出土口落至抛土机构；

抛土机构动作，将土体抛送至需要灭火处。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过灭火机器人的设置，可以完成就地取材、局部扑火灭火等工作；结构简单合理、布置紧凑、密闭防尘良好。

2)本发明通过碎土机构的设置，有效对较大的凸块进行破碎，保证灭火效果。

3)本发明通过抛土机构的设置，有效进行抛土，而且与碎土机构进行相互配合，提高灭火的效果。

4)本发明采用履带式行驶机构，越障能力强，有较强的地形适应能力和较长的寿命，在砾石和斜坡路面通过能力强。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明灭火机器人的结构示意图；

图2为本发明行驶机构的示意图；

图3为本发明行驶机构的侧视简图；

图4为本发明挖土机构的结构示意图；

图5为本发明抛土机构和碎土机构的结构示意图；

其中：1.行驶机构，2.传送部件，3.车体，4.挖土机构，5.碎土机构，6.抛土机构，7.驱动轮，8.履带，9.导向轮，10.张紧部件，11.托链轮，12.负重轮，13.传动轴，14.支撑轮，15.动臂，16.摇臂，17.第一电机，18.回转支座，19.铲斗，20.斗杆，21.辅助杆，22.旋转筒体，23.漏斗口，24.第二电机，25.运料槽，26.支撑座，27.螺旋输送杆，28.分隔板，29.车体框架。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，包括车体3，车体3底部设有行驶机构1；碎土机构5，设于车体3，以将土块进行破碎，碎土机构5设置出土口；挖土机构4，通过车体3进行支撑，且挖土机构4能实现在地面挖土并运送至碎土机构5；抛土机构6，设于碎土机构5出土口的一侧，抛土机构6能旋转，以将土体抛送至森林着火处。

上述的灭火机器人，结构设置合理，能实现挖土，并通过碎土机构5破碎，然后再通过抛土机构抛送土体至火灾处，就地取材，十分方便，无需占用较多的水资源，能在火场周侧，甚至进入火场进行工作。

为了抛土机构6的抛土距离，碎土机构5的出土口具有设定的高度，所述抛土机构6设于出土口的下方。

碎土机构5包括倾斜设置的支撑于所述车体的运料槽，运料槽25两侧通过支撑座设于车体3表面，如图5所示，运料槽25的一侧上方设置漏斗口23，另一侧下方设置所述的出土口，运料槽25内设置螺旋输送器，出土口的设置高度高于漏斗口23的设置位置，碎土机构中凸块从低处进入，从高处落下，漏斗口23的上端大于下端，这样土块从挖土机构4向下掉落至漏斗口23，也能进行初步破碎。

螺旋输送器包括两条螺旋输送杆27，螺旋输送杆27端部设置旋转电机，该旋转电机设于运料槽25的外侧，两条螺旋输送杆27间隔设定距离设置且反向运转，以实现对土块的挤压破碎并将破碎后土体传送至所述的出土口处，两条螺旋输送杆27向二者的内侧进行旋转，以破碎较大的土块。

抛土机构6包括旋转筒体22，旋转筒体22通过支撑架支撑于所述的车体，且旋转筒体可旋转，在支撑座26内侧设置第二电机24，第二电机24通过链条传送机构带动旋转筒体22旋转，旋转筒体22内设置若干分隔板28，分隔板28设有多个，分隔板28沿着旋转筒体22母线所在平面设置，相邻两分隔板28分隔为一个扇形空间，这样旋转筒体被分隔为多个空间，土体从出土口落下，至抛土机构的分隔空间内，旋转筒体22旋转，将土体抛送出去，其中，旋转筒体22设于车体上表面的端侧，且在出土口的下方，位于第二电机24的前侧，以保证抛土效果。

挖土机构为挖掘臂，为现有挖掘机的挖掘臂。

或者，挖土机构包括通过回转支座支撑的摇臂16，如图4所示，摇臂16与动臂15可旋转连接，摇臂16包括至少两节，且摇臂16内设置辅助杆21，辅助杆21一端与动力机构连接，另一端通过斗杆20与铲斗19连接；辅助杆21为四连杆机构，动力机构为第一电机17，第一电机17带动四连杆的动作，且四连杆机构设于动臂15内侧，四连杆机构与斗杆20连接。

回转支座18包括底座和设于底座的回转支承结构，底座设于车体3表面，回转支承结构包括侧座基体，侧座基体内设置里座转子，通过侧座基体和里座转子将施加在转动平台的倾覆转矩和复合载荷传递给底座，且回转支座通过旋转电机或通过行驶机构的动力源带动转动，旋转电机通过同步带动与齿轮连接的里座转子完成回转支座18的转动。

车体3前侧设置温度传感器，温度传感器、所述碎土机构、行驶机构1、抛土机构6和挖土机构5分别与控制器连接，行驶机构1的动力源即第三电机与控制器连接，温度传感将检测刀的温度数据传送至控制器，控制器判断是否超过设定的温度值，若是，则控制器控制动力源动作，带动挖土机构4、碎土机构5和抛土机构6进行动作，开展灭火工作。

其中，控制器为可编程的总控制器，控制器与远程遥控设备连接，当车体进入到火灾现场后，通过远程遥控设备操控相应的机构进行动作。

为减小履带离地部分的有效拉应力，减小履带在行进途中阻力，且避免履带在转向时发生脱链齿事故，行驶机构为双导向轮固定式后置驱动轮履带移动机构，能顺利通过沟壑、斜坡等障碍物，能在高温、强热辐射、重烟尘等恶劣环境下进行作业。如图2和图3所示，行驶机构包括前侧的驱动轮7和后侧的两个导向轮9，驱动轮7采用齿轮结构，履带8由许多小片段组合而成，驱动轮7与履带采用齿轮啮合方式进行配合与传动，车体3设于行驶机构1的上方。

为降低底盘重心，提高机器人抓地能力、运动平稳性和越障能力，采用双导向轮固定式的结构，孔板式导向轮9对履带具有导向作用，保证行进路径不发生偏移，避免履带脱离轨道。为减小行进中底盘出现振动冲击，将导向轮与张紧装置10结合使用，导向轮9与托链轮11结合。

负重轮12采用两轮联动的设计结构，安装在车体底盘15下，通过螺钉与车体连接，其组件包括固定心轴，深沟球轴承，轴承端盖，密封圈，圆柱销及螺钉。

行驶机构的动力源为第三电机，第三电机位于车体后部，电机输出功率通过传动轴13和链轮链条11直接传递至驱动轮7，负重轮12下的履带8在移动过程中是静止不动的。

支撑轮14通过车体框架29支撑，车体3设于履带的上方，车体框架29将上部分履带托起。支撑轮比负重轮略大，采用脂润滑，密封圈密封。

另外，为了防尘，可在机器人灭火过程中，配合水源灭火方式，有效降低扬尘。

一种实现抛土灭火就地取材的方法，采用所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人；

车体通过行驶机构开至发生火灾处；

挖土机构进行挖土并运送至碎土机构进料斗的上方，并下落；

碎土机构对挖到的土块进行破碎，并通过螺旋输送杆运送至出土口，使得土体落至抛土机构；

抛土机构中旋转筒体动作，将土体抛送至需要灭火处。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，包括：

车体，车体底部设有行驶机构；

碎土机构，设于车体，以将土块进行破碎，碎土机构设置出土口；

挖土机构，通过车体进行支撑，且挖土机构能实现在地面挖土并运送至碎土机构；

抛土机构，设于碎土机构出土口的一侧，抛土机构能旋转，以将土体抛送至森林着火处。

2.根据权利要求1所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述碎土机构的出土口具有设定的高度，所述抛土机构设于出土口的下方。

3.根据权利要求1所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述碎土机构包括倾斜设置的支撑于所述车体的运料槽，运料槽的一侧上方设置漏斗口，另一侧下方设置所述的出土口，运料槽内设置螺旋输送器。

4.根据权利要求3所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述螺旋输送器包括两条螺旋输送杆，两条螺旋输送杆间隔设定距离设置且反向运转，以实现对土块的挤压破碎并将破碎后土体传送至所述的出土口处。

5.根据权利要求1所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述抛土机构包括旋转筒体，旋转筒体通过支撑架支撑于所述的车体，且旋转筒体可旋转，旋转筒体内设置若干分隔板。

6.根据权利要求1所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述挖土机构为挖掘臂。

7.根据权利要求1所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述挖土机构包括通过回转支座支撑的摇臂，摇臂与动臂可旋转连接，摇臂包括至少两节，且摇臂内设置辅助杆，辅助杆一端与动力机构连接，另一端通过斗杆与铲斗连接；

辅助杆为四连杆机构。

8.根据权利要求1所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述车体设置温度传感器，温度传感器、所述碎土机构、行驶机构、抛土机构和挖土机构分别与控制器连接，行驶机构的动力源与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人，其特征在于，所述行驶机构为履带式行驶机构。

10.一种实现抛土灭火就地取材的方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的一种实现抛土灭火就地取材的森林灭火机器人；

车体开至发生火灾处；

挖土机构进行挖土并运送至碎土机构；

碎土机构对挖到的土块进行破碎，并通过出土口落至抛土机构；

抛土机构动作，将土体抛送至需要灭火处。