CN110303818A - 一种消防机器人的全地形轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防机器人的全地形轮，属于消防机器人车轮设计技术领域。本发明包括轮毂、链板和气弹簧，所述链板设有多个，且多个链板之间通过铰接组成链轮；所述链轮通过气弹簧与轮毂相连。本发明通过将全地形轮与地面接触的链轮设计成多块链板铰接而成，且链轮与轮毂之间通过气弹簧进行连接，全地形轮在山区行走时，由于气弹簧的存在，改变全地形轮与地面的接触面积，从而增加全地形轮的抓地性。

Description

一种消防机器人的全地形轮

技术领域

本发明涉及消防机器人车轮设计技术领域，更具体地说，涉及一种消防机器人的全地形轮。

背景技术

山区林地森林火灾作为一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害，是消防领域中重要关注对象，由于受复杂的地形、地貌、山风、谷风小气候及不同植被群分布等多种因素的共同作用，一旦发生火灾，其火势猛、火速快、发展、变化规律极为复杂，导致救火不及时，火灾区域蔓延，情况严重时，造成救火人员的伤亡，因此，现有的山地消防设备都向这一方向发展。

消防机器人作为消防设备的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用，能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈，有效地解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以根据其反馈结果，及时对灾情作出科学判断，并对灾害事故现场工作作出正确、合理的决策。但是现有的消防设备在山区行驶较为困难，主要体现在消防设备抓地性较差，导致在山区行驶缓慢，不能及时到达火灾区域，导致火灾蔓延，扩大灾情，需进一步改进。

经检索，中国专利申请号：CN 201710778660.6，发明创造名称：一种消防机器人的行走机构，该申请案包括与输出动力部传动连接的驱动轮组件，驱动轮组件的左侧铰接有第一摆架，第一摆架的左侧铰接有第二摆架，第二摆架的左侧铰接有第三摆架，第三摆架为Y型架体，其一端与第二摆架铰接，另两端分别固定有第一从动轮和第二从动轮，履带依次绕过驱动轮组件、第一从动轮以及第二从动轮，第一从动轮和驱动轮组件之间还设置有张紧轮，张紧轮位于履带的内侧；第二摆架上设置有第一固定座，第三摆架上设置有第二固定座，第一固定座和第二固定座之间连接有伸缩杆，伸缩杆的外侧套设有伸缩弹簧；第一摆架和第二摆架通过铰接轴铰接，铰接轴上还铰接有第一剪叉和第二剪叉，第一剪叉和第二剪叉交叉设置。

又如，中国专利申请号：CN 200620161222.2，发明创造名称：一种森林消防车，该申请案包括车体、储水箱和驾驶室，车体的底部安装履带式行走装置，车体上部安装驾驶室和储水箱，储水箱与水泵连接，水泵与水管的一端连接，水管的另一端与高压水枪连接，高压水枪与驾驶室的顶部连接。它的履带式行走装置即是坦克或装甲车的履带结构，该行走装置在森林中沟壑、陡坡纵横的道路上穿梭往来如履平地，可高效快捷地到达起火点，抓住最佳的灭火时机灭火；它的驾驶室是由双层中空钢板制成，钢板的空腔内填充水或者泡沫液，起到良好的隔热作用，可保证即使消防车冲入火场内部，消防人员也会不受到外界环境的伤害；它的储水箱上安装折叠罩，折叠罩内可安放救援物品或承载救援人员，使该申请案的运输能力远大于现有的各种消防车辆。

上述两件对比专利都是采用履带作为消防机器人或消防车的行走机构，虽然履带式的行走机构其越野性能较好，爬坡能力较大，但是，这种履带式行走机构制作成本较高，运行速度低，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快。需进一步改进。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中山地消防机器人的行走机构在山区行走时抓地性较差的问题，提供了一种消防机器人的全地形轮；本发明通过将全地形轮与地面接触的链轮设计成多块链板铰接而成，且链轮与轮毂之间通过气弹簧进行连接，全地形轮在山区行走时，由于气弹簧的存在，改变全地形轮与地面的接触面积，从而增加全地形轮的抓地性。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种消防机器人的全地形轮，包括轮毂、链板和气弹簧，所述链板设有多个，且多个链板之间通过铰接组成链轮；所述链轮通过气弹簧与轮毂相连。

优选的，所述链板的横截面形状为等腰梯形，且相邻两个链板之间的铰接点位于等腰梯形腰的底端。

优选的，所述链板的侧壁与水平面的夹角α为15°-75°。

优选的，所述轮毂上设有环形凸起，该环形凸起上周向等间隔开设一号销轴孔，该一号销轴孔开设的方向与轮毂的轴向相同，所述一号销轴孔中安装有一号销轴，所述一号销轴通过球铰与气弹簧的一端相连；所述链轮的链板上设有固定块，该固定块沿链轮周向等间隔设置，所述固定块上开设有用于安装二号销轴的二号销轴孔，所述二号销轴与气弹簧的另一端通过球铰相连；所述轮毂上环形凸起的一号销轴孔与链轮上的二号销轴孔一一对应。

优选的，所述环形凸起上的每根一号销轴都与两个气弹簧相连，且两个气弹簧分别位于环形凸起的两侧；所述链轮上的每根二号销轴都与两个气弹簧相连；位于环形凸起上第N号位的一号销轴上两个气弹簧分别与链轮上第N-1号位、第N+1号位上的二号销轴相连。

优选的，所述环形凸起其中一侧面上的气弹簧呈顺时针分布或逆时针分布，且该气弹簧分布方向与环形凸起另一侧面上的气弹簧分布方向相反。

优选的，所述轮毂上的环形凸起设有3个，3个环形凸起沿轮毂长度方向等间隔设置，所述链轮上设有与每个环形凸起对应的固定块。

优选的，位于轮毂两端的环形凸起上第N号位的一号销轴孔同轴，位于轮毂中间的环形凸起上第N号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起的第N号位的一号销轴孔与第N±1号位的一号销轴孔之间。

优选的，位于轮毂两端的环形凸起上第N号位的气弹簧、第N号位的一号销轴，以及位于链板上的第N±1号位二号销轴围成一等腰梯形。

优选的，位于轮毂两端的环形凸起上第N号位的气弹簧与第N号位的一号销轴之间的夹角β为45°-85°。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种消防机器人的全地形轮，通过将全地形轮与地面相接触的轮毂设计成由多块链板铰接而成，且链轮与轮毂之间通过气弹簧进行连接，由于气弹簧的存在，山地消防机器人在山区行走时，山区地势较为复杂，将全地形轮设计成可变结构，一方面能够根据实际地面情况，改变链轮与地面的接触面积，从而有效增加全地形轮与地面的接触面积，增加全地形轮的抓地性能，便于山地消防机器人在山区高速行走；另一方面，该结构设计能够有效减缓由于地势改变而对消防机器人造成的冲击力。

(2)本发明的一种消防机器人的全地形轮，通过将链板的横截面设计成等腰梯形结构，且相邻两个链板之间的铰接点位于等腰梯形腰的底端，即位于链板的侧壁的底端，全地形轮在行走时，其链轮上的部分链板与地面相接触，由于等腰梯形结构和铰接的存在，使得相邻两个链板在行走过程中两者相互干涉的作用小，有利于全地形轮的行走；同时，链板的侧壁呈一定的角度，进一步增大行走过程中与地面之间的接触面积，也有效增加全地形轮与地面之间在水平方向上的相互作用力，提高行走速度。

(3)本发明的一种消防机器人的全地形轮，通过对气弹簧的数量以及空间分布进行布局，使得整个全地形轮的气弹簧之间呈三角形结构，从而保证全地形轮运行的稳定性；此外，通过球铰使全地形轮更加适应山区的不同地形，有利于行走。

(4)本发明的一种消防机器人的全地形轮，通过在设有3个环形凸起，同时在链轮上设有与各个环形凸起对应的固定块，便于气弹簧的连接，上述结构设计一方面增加全地形轮与地面的接触面积，从而提高抓地性能，另一方面，对不同的环形凸起上开设的一号销轴孔位置进行设计，从而改变气弹簧的位置分布，进一步提高全地形轮行走的稳定性。

附图说明

图1为实施例1中的一种消防机器人的全地形轮的结构示意图；

图2为本发明中链板的结构示意图；

图3为本发明中链板的横截面的结构示意图；

图4为实施例2中的一种消防机器人的全地形轮的结构示意图；

图5为图4的主视结构示意图；

图6为实施例2中轮毂的结构示意图；

图7为实施例2中链轮的部分结构示意图；

图8为轮毂本发明中轮毂两端环形凸起上的气弹簧安装结构示意图。

示意图中的标号说明：

10、轮毂；11、环形凸起；12、一号销轴；20、链轮；21、链板；22、固定块；23、二号销轴；30、气弹簧。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种消防机器人的全地形轮，包括轮毂10，该轮毂10与消防机器人驱动单元所驱动的轴相连，通过驱动单元驱动轮毂10转动，使山地消防机器人在地面行走。现有技术中，当山区发生火灾时，需要消防设备进入到火灾区域，对火灾情况进行分析或者进行救火，但是由于山区的地势较为复杂，不便于消防设备进入到发生火灾的区域，以至于消防设备到达发生火灾区域较晚，导致火灾蔓延，灾情扩大，因此，为了解决这一问题，现有的消防设备上设置有履带，通过履带使消防设备在山区行走的更加便利。

虽然现有技术中的履带相对于车轮而言，其越野性能和爬坡性能好，能够在山区进行行进，但是履带作为消防设备的行走机构，其制作成本较高，占地面积大，且运行的速度较慢，导致消防设备不能及时的到达火灾区域，对于山区火灾来说，由于地势、树木等原因，其火势能够在极短的时间内蔓延，致使灾情扩大。因此，需要消防设备需要进一步改进。

本实施例为了解决这一问题，其全地形轮如图1所示，还包括链板21和气弹簧30，其中，链板21设有多个，该链板21的数量根据实际消防机器人的大小，以及消防机器人的重量等因素来决定。本实施例中的多个链板21通过铰接的形式相互连接，组成图1中的链轮20，且本实施例中的链轮20通过气弹簧30与轮毂10相连。

本实施例中由于气弹簧30的存在，多个链板21铰接使得整个链轮20为一可变结构，全地形轮在山区行走时，其链轮20与地面相互接触，由于地势的不同，实际行进过程中，其链轮20与地面的接触面积发生改变，相对于传统的固定轮子而言，其抓地性能大大提高，从而便于山地消防机器人在山区高速行走；同时，由于气弹簧30的存在，在经过地势不同的区域时，在弹簧的作用下，能够有效减缓由于地势改变而对消防机器人造成冲击力，提高消防机器人的使用寿命。

优选的，本实施例中为了进一步提高消防机器人的抓地性能，其链板21的结构如图2所示，并结合图3，本实施例中链板21的横截面形状为一等腰梯形，且该等腰梯形上长度较小的上底远离轮毂10设置。由于链板21的侧壁即等腰梯形的腰与长度较长的下底之间的存在一定的夹角，即如图3所示，其等腰梯形的腰与水平面之间的存在一定的夹角α。本实施例中由于链板21的侧壁呈一定的角度，能够增加全地形轮与地面之间的接触面积，从而增加消防机器人的抓地性能；同时，全地形轮在移动过程中，链板21的侧壁与相接触的地面之间存在相互作用力，从而增加全地形轮与地面之间在水平方向上的相互作用力，提高全地形轮的行走速度，即提高消防机器人的移动速度。

此外，本实施例中相邻两个链板21之间的铰接点位于等腰梯形腰的底端，即链板21侧壁的底端，具体位置参见图1，使得链轮20在行进变形过程中，相邻两个链板21之间的相互干涉作用小，有利于全地形轮的行走。

本实施例中链板21的侧壁与水平面的夹角α为15°-75°，如15°、30°、45°、60°、70°、75°；作为一种优选，本实施例中链板21的侧壁与水平面的夹角α为45°。

结合图1，本实施例中在轮毂10上设有环形凸起11，该环形凸起11上周向等间隔开设一号销轴孔，该一号销轴孔开设的方向与轮毂10的轴向相同，且该一号销轴孔中安装有一号销轴12，所述一号销轴12通过球铰与气弹簧30的一端相连；所述链轮20的链板21上设有固定块22，如图2所示，本实施例中的固定块22的设置在链板21的中部，该固定块22沿链轮20周向等间隔设置，所述固定块22上开设有用于安装二号销轴23的二号销轴孔，所述二号销轴23与气弹簧30的另一端通过球铰相连。

本实施例中环形凸起11上的每根一号销轴12都与两个气弹簧30相连，且两个气弹簧30分别位于环形凸起11的两侧；所述链轮20上的每根二号销轴23都与两个气弹簧30相连。

值得说明的是，本实施例中轮毂10上环形凸起11的一号销轴孔与链轮20上的二号销轴孔一一对应，即如图1所示，如轮毂10的环形凸起11上的第N号位一号销轴孔与链轮20上的第N号位二号销轴孔两者在一圆的半径的延长线上，该圆形指的是轮毂10横截面所在的圆。

本实施例中通过球铰使全地形轮更加适应山区的不同地形，有利于行走。

更进一步的，本实施例中位于环形凸起11上第N号位的一号销轴12上两个气弹簧30分别与链轮20上第N-1号位、第N+1号位上的二号销轴23相连；其全地形轮的气弹簧30分布如图1所示，通过对气弹簧30的数量以及空间分布进行布局，使得整个全地形轮的气弹簧30之间呈三角形结构，有效保证全地形轮运行的稳定性，有利于消防机器人在山区行走。

此外，本实施例中环形凸起11其中一侧面上的气弹簧30呈顺时针分布或逆时针分布，且该气弹簧30分布方向与环形凸起11另一侧面上的气弹簧30分布方向相反，即图1所示。

实施例2

本实施例的一种消防机器人的全地形轮，基本同实施例1，其不同之处在于：结合图4、图5和图6，本实施例中轮毂10上的环形凸起11设有3个，3个环形凸起11沿轮毂10长度方向等间隔设置，同时在链轮20上设有与每个环形凸起11对应的固定块22，即1个环形凸起11对应链轮20上一圈固定块22，便于安装气弹簧30。

值得说明的是，本实施例中每个环形凸起11上的气弹簧30的数量及其分布与实施例1中相同；此外，本实施例中位于同一链板21上固定块22设有3块，且3块固定块22沿链板21长度方向上等间隔设置。

结合图6，本实施例中位于轮毂10两端的环形凸起11上第N号位的两个一号销轴孔同轴，因此，本实施例中轮毂10的两端位于第N号位的一号销轴孔可以采用同一根一号销轴12；位于轮毂10中间的环形凸起11上第N号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起11的第N号位的一号销轴孔与第N±1号位的一号销轴孔之间，优选的，本实施例中位于轮毂10中间的环形凸起11上第N号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起11的第N号位的一号销轴孔与第N±1号位的一号销轴孔的中间。图6中显示的是位于轮毂10中间的环形凸起11上第N号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起11的第N号位的一号销轴孔与第N+1号位的一号销轴孔之间。上述结构设计一方面增加轮毂10的宽度，即增加全地形轮与地面的接触面积，进而提高抓地性能；另一方面，对不同的环形凸起11上开设的一号销轴孔位置进行设计，从而改变气弹簧30的位置分布，使得气弹簧30分布的更加合理，全地形轮中三角形的数量更多，其稳定性能越好。

值得说明的是，本实施例中链轮20与气弹簧30相连的位置组成一三角形结构，结合图5中黑实线和图7虚线，该结构进一步提高全地形轮的稳定性。值得说明的是，本实施例中由于位于轮毂10中间的环形凸起11所连接的气弹簧30与链轮20中部相连，在行走过程中，为了避免山区地势的改变造成链板21的损坏，因此，本实施例中与气弹簧30相连接的链板21上都设有3个固定块22，且3个固定块22沿链板21长度方向上等间隔设置，位于同一块链板21上的3个固定块22由一个根二号销轴23相连，二号销轴23为链板21提供一定的支撑力。

更进一步的，如图8所示，本实施例中位于轮毂10两端的环形凸起11上第N号位的气弹簧30、第N号位的一号销轴12，以及位于链板21上的第N±1号位二号销轴23围成一等腰梯形，该等腰梯形的腰与下底之间存在一定的夹角，如图8中夹角β，该夹角β的大小为45°-85°。此处的第N±1号位二号销轴23指得是第N+1号位二号销轴23或第N-1号位二号销轴23。本实施例中β可以取45°、60°、70°、75°、80°、85°。该结构设计使得全地形轮在行进过程中其链轮20发生变形时，保证链轮20稳定变形，提高全地形轮的稳定性。

优选的，本实施例中β取80°。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种消防机器人的全地形轮，包括轮毂(10)，其特征在于：还包括链板(21)和气弹簧(30)，所述链板(21)设有多个，且多个链板(21)之间通过铰接组成链轮(20)；所述链轮(20)通过气弹簧(30)与轮毂(10)相连。

2.根据权利要求1所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：所述链板(21)的横截面形状为等腰梯形，且相邻两个链板(21)之间的铰接点位于等腰梯形腰的底端。

3.根据权利要求2所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：所述链板(21)的侧壁与水平面的夹角α为15°-75°。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：所述轮毂(10)上设有环形凸起(11)，该环形凸起(11)上周向等间隔开设一号销轴孔，该一号销轴孔开设的方向与轮毂(10)的轴向相同，所述一号销轴孔中安装有一号销轴(12)，所述一号销轴(12)通过球铰与气弹簧(30)的一端相连；所述链轮(20)的链板(21)上设有固定块(22)，该固定块(22)沿链轮(20)周向等间隔设置，所述固定块(22)上开设有用于安装二号销轴(23)的二号销轴孔，所述二号销轴(23)与气弹簧(30)的另一端通过球铰相连；所述轮毂(10)上环形凸起(11)的一号销轴孔与链轮(20)上的二号销轴孔一一对应。

5.根据权利要求4所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：所述环形凸起(11)上的每根一号销轴(12)都与两个气弹簧(30)相连，且两个气弹簧(30)分别位于环形凸起(11)的两侧；所述链轮(20)上的每根二号销轴(23)都与两个气弹簧(30)相连；位于环形凸起(11)上第N号位的一号销轴(12)上两个气弹簧(30)分别与链轮(20)上第N-1号位、第N+1号位上的二号销轴(23)相连。

6.根据权利要求5所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：所述环形凸起(11)其中一侧面上的气弹簧(30)呈顺时针分布或逆时针分布，且该气弹簧(30)分布方向与环形凸起(11)另一侧面上的气弹簧(30)分布方向相反。

7.根据权利要求6所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：所述轮毂(10)上的环形凸起(11)设有3个，3个环形凸起(11)沿轮毂(10)长度方向等间隔设置，所述链轮(20)上设有与每个环形凸起(11)对应的固定块(22)。

8.根据权利要求7所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：位于轮毂(10)两端的环形凸起(11)上第N号位的一号销轴孔同轴，位于轮毂(10)中间的环形凸起(11)上第N号位的一号销轴孔位于任意一端上环形凸起(11)的第N号位的一号销轴孔与第N±1号位的一号销轴孔之间。

9.根据权利要求8所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：位于轮毂(10)两端的环形凸起(11)上第N号位的气弹簧(30)、第N号位的一号销轴(12)，以及位于链板(21)上的第N±1号位二号销轴(23)围成一等腰梯形。

10.根据权利要求9所述的一种消防机器人的全地形轮，其特征在于：位于轮毂(10)两端的环形凸起(11)上第N号位的气弹簧(30)与第N号位的一号销轴(12)之间的夹角β为45°-85°。