CN110575642A - 电缆隧道机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电缆隧道机器人。电缆隧道机器人包括履带式行走机构、干粉灭火装置、传感器组件和控制系统。干粉灭火装置设置于履带式行走机构。传感器组件设置于履带式行走机构。传感器组件包括红外寻迹传感器和电磁组传感器。红外寻迹传感器用于识别电缆隧道内铺设的导带，且电磁组传感器用于获取路径信息。控制系统分别与履带式行走机构、干粉灭火装置、红外寻迹传感器以及电磁组传感器电连接。控制系统用于存储电缆隧道地形图和预设路径图，且用于接收红外寻迹传感器和电磁组传感器传输的数据，并控制履带式行走机构和干粉灭火装置。电缆隧道机器人可以沿预设路径准确运行，并有效扑灭电缆隧道中发生的火灾。
Description
技术领域
本申请涉及电缆隧道消防技术领域，特别是涉及一种电缆隧道机器人。
背景技术
电缆隧道是铺设高压电缆的隧道空间，其使用具有节约空间、美化景观以及促进城市集约高效发展的优点。然而，由于电缆隧道空间狭小，密集高压电缆发生过载、对地短路或接触不良时容易引发火灾。同时，电缆隧道内的火灾蔓延较快，且消防车难以进入电缆隧道进行灭火。
针对电缆隧道的消防问题，消防机器人应运而生。此外，在封闭狭小的电缆隧道内，若巡防不及时，隧道内会具有发生火灾的危险。然而，由于电缆隧道的复杂环境，传统的消防机器人通常无法及时发现电缆隧道内的火灾隐患。
发明内容
基于此，有必要针对传统消防机器人无法及时发现电缆隧道内火灾隐患的问题，提供一种电缆隧道机器人。
一种电缆隧道机器人，包括：
履带式行走机构；
干粉灭火装置，设置于所述履带式行走机构；
传感器组件，设置于所述履带式行走机构，所述传感器组件包括红外寻迹传感器和电磁组传感器，所述红外寻迹传感器用于识别电缆隧道内铺设的导带，且所述电磁组传感器用于获取路径信息；以及
控制系统，分别与所述履带式行走机构、所述干粉灭火装置、所述红外寻迹传感器以及所述电磁组传感器电连接，所述控制系统用于存储电缆隧道地形图和预设路径图，且用于接收所述红外寻迹传感器和所述电磁组传感器传输的数据，并控制所述履带式行走机构和所述干粉灭火装置。
在其中一个实施例中，所述履带式行走机构包括：
两个履带式驱动轮；以及
驱动箱，包围形成第二容纳空间，所述驱动箱设置于所述两个履带式驱动轮之间，用于带动所述两个履带式驱动轮运动，且所述红外寻迹传感器和所述电磁组传感器设置于所述驱动箱靠近地面的一侧，且位于所述第二容纳空间外。
在其中一个实施例中，所述红外寻迹传感器和所述电磁组传感器均为四个，且每两个所述红外寻迹传感器为一组，每两个所述电磁组传感器为一组，每组所述红外寻迹传感器的连线以及每组所述电磁组传感器的连线均与所述两个履带式驱动轮的运动方向平行。
在其中一个实施例中，所述驱动箱包括驱动电机、轮盘、锥形齿轮和驱动轴，所述驱动电机的输出轴安装所述轮盘，所述轮盘与所述锥形齿轮啮合连接，所述锥形齿轮安装于所述驱动轴的一端，所述驱动轴的另一端与所述两个履带式驱动轮机械连接。
在其中一个实施例中，所述驱动箱还包括支撑架和轴承，所述轴承嵌设于所述支撑架开设的通孔中，所述支撑架的两端分别抵接于所述第二容纳空间相对的侧壁，且所述驱动轴穿设于所述轴承。
在其中一个实施例中，
所述轮盘包括驱动轮盘和从动轮盘，所述驱动轮盘安装于所述驱动电机的输出轴，且所述驱动轮盘与所述从动轮盘啮合连接；
所述锥形齿轮包括第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮与所述驱动轮盘啮合连接，所述第二锥形齿轮与所述从动轮盘啮合连接；
所述驱动轴包括第一驱动轴和第二驱动轴，且所述轴承包括第一轴承和第二轴承；
所述第一驱动轴穿设于所述第一轴承，且所述第一驱动轴的一端安装有所述第一锥形齿轮，另一端与一个所述履带式驱动轮机械连接；
所述第二驱动轴穿设于所述第二轴承，且所述第二驱动轴的一端安装有所述第二锥形齿轮，另一端与另一个所述履带式驱动轮机械连接；以及
所述支撑架包括第一支撑架和第二支撑架，所述第一轴承和所述第二轴承分别嵌设于所述第一支撑架和所述第二支撑架开设的通孔中，且所述第一支撑架的两端和所述第二支撑架的两端均抵接于所述第二容纳空间相对的侧壁。
在其中一个实施例中，还包括供电装置，所述供电装置包括：
次级无线充电板，设置于所述第二容纳空间内，用于接收设置于电缆隧道的初级无线充电板传输的能量；以及
储能电池，设置于所述第二容纳空间内，分别与所述次级无线充电板、所述驱动箱、所述传感器组件和所述控制系统电连接，用于提供电能。
在其中一个实施例中，所述供电装置还包括电压转换模块，分别与所述储能电池、所述驱动箱、所述传感器组件和所述控制系统电连接，用于将所述储能电池的电能转化为多种幅值的直流电压。
在其中一个实施例中，所述次级无线充电板包括补偿电路和整流电路，所述补偿电路和所述整流电路电连接，用于接收设置于电缆隧道的初级无线充电板传输的能量并转化为直流电压。
在其中一个实施例中，所述传感器组件还包括RFID传感器，设置于所述驱动箱靠近地面的一侧，且位于所述第二容纳空间外，用于识别无线充电区域内的电子标签。
在其中一个实施例中，还包括箱体，设置于所述履带式行走机构，所述箱体包围形成第一容纳空间，且所述控制系统设置于所述第一容纳空间内。
在其中一个实施例中，还包括：报警器，设置于所述箱体远离所述履带式行走机构的一端，且与所述控制系统电连接，用于在电缆隧道发生火灾时发出警报。
上述电缆隧道机器人，所述电缆隧道机器人通过设置所述干粉灭火装置，可以有效扑灭电缆隧道中发生的火灾。此外，通过设置所述红外寻迹传感器和所述电磁组传感器，并结合所述控制系统的控制，可以提高所述电缆隧道机器人沿预设路径的运行精度，进而保证所述电缆隧道机器人巡检过程的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种电缆隧道机器人立体剖视结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电缆隧道机器人主视结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种电缆隧道机器人侧视结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种电缆隧道机器人俯视结构示意图。
附图标号说明
100 电缆隧道机器人 122 驱动电机
10 履带式行走机构 123 轮盘
110 履带式驱动轮 124 锥形齿轮
120 驱动箱 125 驱动轴
121 第二容纳空间 126 支撑架
127 轴承 541 USB接口
20 箱体 542 RJ45接口
210 第一容纳空间 550 扩展板
30 干粉灭火装置 560 无线通信装置
310 干粉存储装置 60 供电装置
320 干粉喷射装置 610 次级无线充电板
40 传感器组件 620 储能电池
410 红外寻迹传感器 630 电压转换模块
420 电磁组传感器 70 报警器
430 烟雾传感器 811 驱动轮盘
440 红外成像仪 812 从动轮盘
450 速度传感器 821 第一锥形齿轮
460 角度传感器 822 第二锥形齿轮
470 防撞传感器 831 第一驱动轴
480 超声波测距传感器 832 第二驱动轴
490 RFID传感器 841 第一轴承
50 控制系统 842 第二轴承
510 存储器 851 第一支撑架
520 控制器 852 第二支撑架
530 驱动芯片 90 耐高温摄像仪
540 对外接口
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1-图2，本申请提供一种电缆隧道机器人100。所述电缆隧道机器人100包括履带式行走机构10、干粉灭火装置30、传感器组件40和控制系统50。所述干粉灭火装置30设置于所述履带式行走机构10。所述传感器组件40设置于所述履带式行走机构10。所述传感器组件40包括红外寻迹传感器410和电磁组传感器420。所述红外寻迹传感器410用于识别电缆隧道内铺设的导带，且所述电磁组传感器420用于获取路径信息。所述控制系统50分别与所述履带式行走机构10、所述干粉灭火装置30、所述红外寻迹传感器410以及所述电磁组传感器420电连接。所述控制系统50用于存储电缆隧道地形图和预设路径图，且用于接收所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420传输的数据，并控制所述履带式行走机构10和所述干粉灭火装置30。
可以理解，所述电缆隧道机器人100的主体外形结构可以为圆柱形。且所述电缆隧道机器人100的底盘可以为所述履带式行走机构10。所述履带式行走机构10的间距较小，从而可以控制所述电缆隧道机器人100在狭小的所述电缆隧道内灵活地前进、后退和转向。
可以理解，由于传统消防机器人通常采用的灭火介质为水，其不利于电力火灾灭火。所述电缆隧道机器人100通过设置所述干粉灭火装置30，可以有效扑灭电力火灾。此外，通过将所述干粉灭火装置30设置于所述履带式行走机构10，实现了所述电缆隧道机器人100的一体化，无需通过机器人额外拖拽灭火装置，从而提高了所述电缆隧道机器人100的灭火效率。
由于所述电缆隧道内部环境复杂且空间狭小，传统消防机器人通常无法及时发现电缆隧道内的火灾隐患。通过设置所述传感器组件40，可以在对所述电缆隧道进行巡检的过程中及时发现火灾。在一个实施例中，所述传感器组件40包括所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420。所述红外寻迹传感器410可以用于识别电缆隧道内铺设的黑白导带，以使所述电缆隧道100机器人可以按照所述黑白导带的方向行驶。且所述电磁组传感器420用于识别导带附近电磁场交变电磁场，使所述电缆隧道机器人100可以沿预定的轨道行驶。由于所述电磁组传感器420抗干扰能力强，在黑暗、多烟尘的环境中，可以提高所述电缆隧道机器人100按预定路径运行的精度。通过设置所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420，可以提高所述电缆隧道机器人100的自主巡检精度，且可以在所述电缆隧道发生火灾时准确控制所述电缆隧道机器人100的路线，进而提高了消防效率。
可以理解，所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420可以分别与所述控制系统50电连接。通过在所述控制系统50中预存所述电缆隧道地形和预设路径图，并导入自主巡视和灭火程序，可使所述电缆隧道机器人100在无人操控条件下自主巡视所述电缆隧道。所述控制系统50的设置可以通过后台控制所述干粉灭火装置30进行灭火，提高了所述电缆隧道机器人100灭火的及时性和智能化。
综上所述，所述电缆隧道机器人100通过设置所述干粉灭火装置30，可以有效扑灭电缆隧道中发生的火灾。此外，通过设置所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420，并结合所述控制系统50的控制，可以提高所述电缆隧道机器人100沿预设路径的运行精度，进而保证所述电缆隧道机器人100巡检过程的准确性。
请一并参见图3，在一个实施例中，所述履带式行走机构10包括两个履带式驱动轮110和驱动箱120。所述驱动箱120包围形成第二容纳空间121，所述驱动箱120设置于所述两个履带式驱动轮110之间，用于带动所述两个履带式驱动轮110运动。且所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420设置于所述驱动箱120靠近地面的一侧，且位于所述第二容纳空间121外。在一个实施例中，每个所述履带式驱动轮110可以由三个驱动轮和履带组成。所述驱动轮的数量不作限制，可以由携带的所述干粉灭火装置30的大小或者所述电缆隧道的环境进行设置。可以理解，所述导带可以设置在所述电缆隧道的地面，因此，通过将所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420设置于所述驱动箱120靠近地面的一侧可以较好识别所述导带，从而保证路线精度。
在一个实施例中，所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420均为四个，且每两个所述红外寻迹传感器410为一组，每两个所述电磁组传感器420为一组，每组所述红外寻迹传感器410的连线以及每组所述电磁组传感器420的连线均与所述两个履带式驱动轮110的运动方向平行。可以理解，通过沿所述电缆隧道机器人100的运行方向设置两个，即一组所述红外寻迹传感器410，由两点确定一条直线的原理，可以更好的实现对铺设于所述电缆隧道中的所述导带的识别。由于所述履带式行走机构10包括所述两个履带式驱动轮110，故设置的所述红外寻迹传感器410的数量可以为四个，即两组，分别负责每个所述履带式驱动轮110的运行路线。可以理解，设置四个，即两组所述电磁组传感器420的原理同上。
在一个实施例中，所述驱动箱120包括驱动电机122、轮盘123、锥形齿轮124和驱动轴125，所述驱动电机122的输出轴安装所述轮盘123，所述轮盘123与所述锥形齿轮124啮合连接，所述锥形齿轮124安装于所述驱动轴125的一端，所述驱动轴125的另一端与所述两个履带式驱动轮110机械连接。
在一个实施例中，所述驱动箱120还包括支撑架126和轴承127，所述轴承127嵌设于所述支撑架126开设的通孔中，所述支撑架126的两端分别抵接于所述第二容纳空间121相对的侧壁，且所述驱动轴125穿设于所述轴承127。
在一个实施例中，所述轮盘123包括驱动轮盘811和从动轮盘812，所述驱动轮盘811安装于所述驱动电机122的输出轴，且所述驱动轮盘811与所述从动轮盘812啮合连接。所述锥形齿轮124包括第一锥形齿轮821和第二锥形齿轮822，所述第一锥形齿轮821与所述驱动轮盘811啮合连接，所述第二锥形齿轮822与所述从动轮盘812啮合连接。所述驱动轴125包括第一驱动轴831和第二驱动轴832，且所述轴承127包括第一轴承841和第二轴承842。所述第一驱动轴831穿设于所述第一轴承841，且所述第一驱动轴831的一端安装有所述第一锥形齿轮821，另一端与一个所述履带式驱动轮110机械连接。所述第二驱动轴832穿设于所述第二轴承842，且所述第二驱动轴832的一端安装有所述第二锥形齿轮822，另一端与另一个所述履带式驱动轮110机械连接。所述支撑架126包括第一支撑架851和第二支撑架852，所述第一轴承841和所述第二轴承842分别嵌设于所述第一支撑架851和所述第二支撑架852开设的通孔中。所述第一支撑架851的两端和所述第二支撑架852的两端均抵接于所述第二容纳空间121相对的侧壁。
所述驱动电机122可以设置于所述第二容纳空间121。在一个实施例中，所述驱动电机122可以为安川Σ-Ⅴ系列编码电机。所述安川Σ-Ⅴ系列编码电机具有高速和高精度的特点。可以理解，所述驱动箱120具体驱动过程为：当所述电缆隧道机器人100需要向前运动时，所述驱动电机122的输出轴带动所述驱动轮盘811转动，所述驱动轮盘811啮合带动所述第一锥形齿轮821和所述从动轮盘812转动。所述从动轮盘812转动进而带动所述第二锥形齿轮822转动，且所述第一锥形齿轮821和所述第二锥形齿轮822分别带动所述第一驱动轴831和所述第二驱动轴832转动，进而带动左、右的所述两个履带式驱动轮110中的驱动轮转动，进而使得所述电缆隧道机器人100向前运动。当所述电缆隧道机器人100需要转向时，控制所述驱动轮盘811与所述从动轮盘812分开，处于非啮合状态，并将左侧所述履带式驱动轮110锁定。此时控制所述驱动电机122转动，使得所述驱动轮盘811带动所述第一锥形齿轮821转动，进而所述第一锥形齿轮821带动所述第一驱动轴831和右侧所述履带式驱动轮110转动，最终使得所述电缆隧道机器人100以左侧所述履带式驱动轮110为中心，右侧所述履带式驱动轮110转动带动所述电缆隧道机器人100转向。当然，通过改变所述从动轮盘812的位置，也可以以右侧所述履带式驱动轮110为中心，左侧所述履带式驱动轮110转动带动所述电缆隧道机器人100转向。
在一个实施例中，所述电缆隧道机器人100还包括供电装置60。所述供电装置60包括次级无线充电板610和储能电池620。所述次级无线充电板610设置于所述第二容纳空间121内，用于接收设置于电缆隧道的初级无线充电板传输的能量。所述储能电池620设置于所述第二容纳空间121内，分别与所述次级无线充电板610、所述驱动箱120、所述传感器组件40和所述控制系统50电连接，用于提供电能。在一个实施例中，所述储能电池620可以为锂电池，所述锂电池的功率密度较大，可以提高所述电缆隧道机器人100的续航能力。可以理解，所述储能电池620还可以为铅碳电池或动力电容电池等。所述储能电池620与所述次级无线充电板610电连接，即所述储能电池620的充电方式可以为无线充电。可以理解，所述电缆隧道的固定区域设置有无线充电区，需要充电时所述电缆隧道机器人100可以运动至无线充电区。此时，所述电缆隧道机器人100可以通过所述传感器组件40识别充电区域内的充电标签，进而开始充电。可以理解，通过采用无线充电的方式，可以减少所述电缆隧道机器人100的对外接口，进而提高所述电缆隧道机器人100的抗高温能力。
在一个实施例中，所述供电装置60还包括电压转换模块630，分别与所述储能电池620、所述驱动箱120、所述传感器组件40和所述控制系统50电连接，用于将所述储能电池620的电能转化为多种幅值的直流电压。可以理解，所述电压转换模块630可将所述储能电池620的电压转化为所述驱动箱120、所述传感器组件40和所述控制系统50所需的电压。在一个实施例中，所述电压转换模块630可以将所述储能电池620的电压转化为12V、5V和3.3V的直流电压。
在一个实施例中，所述次级无线充电板610包括补偿电路和整流电路，所述补偿电路和所述整流电路电连接，用于接收设置于电缆隧道的初级无线充电板传输的能量并转化为直流电压。可以理解，所述无线充电区域内设有初级无线充电板，所述初级无线充电板可以用于接收电网电能，电网电能在初级无线充电板内经过滤波和高频逆变，再通过变压器电磁感应原理把初级充电板电能传输至所述次级无线充电板610上，从而实现能量隔离和能量传输。所述次级无线充电板610内设置有补偿电路和整流电路，补偿电路和整流电路可以将所述次级无线充电板610内的电能转化为直流电压给所述储能电池620充电。
在一个实施例中，所述传感器组件40还包括RFID传感器490，设置于所述驱动箱120靠近地面的一侧，且位于所述第二容纳空间121外，用于识别无线充电区域内的电子标签。可以理解，通过设置所述RFID传感器490，可以准确控制无线充电谷草恒的开始和停止，即进行充电定位。在一个实施中，也可以通过其他具有定位功能的传感器实现对无线充电过程的开始和停止的控制。
在一个实施例中，所述电缆隧道机器人100还包括箱体20。所述箱体20设置于所述履带式行走机构10，所述箱体20包围形成第一容纳空间210，且所述控制系统50设置于所述第一容纳空间210内。可以理解，所述箱体20可以为耐高温圆柱形箱体。圆柱形的所述箱体20结合所述履带式行走机构10可以提高所述电缆隧道机器人100的灵活性。所述箱体20的耐高温特性可以保护设置于所述第一容纳空间210内部的所述控制系统50以及部分所述干粉灭火装置30，所述干粉灭火装置30中的干粉罐可以设置于所述第一容纳空间210。
在一个实施例中，所述电缆隧道机器人100还包括报警器70。所述报警器70设置于所述箱体20远离所述履带式行走机构10的一端，且与所述控制系统50电连接，用于在电缆隧道发生火灾时发出警报。
本申请还提供另一种电缆隧道机器人100。所述电缆隧道机器人100包括履带式行走机构10、箱体20、干粉灭火装置30、传感器组件40和控制系统50。所述箱体20设置于所述履带式行走机构10，包围形成第一容纳空间210。所述干粉灭火装置30包括干粉存储装置310和干粉喷射装置320，所述干粉存储装置310设置于所述第一容纳空间210内，所述干粉喷射装置320设置于所述箱体20远离所述履带式行走机构10的一端，且所述干粉喷射装置320位于所述第一容纳空间210外。所述传感器组件40设置于所述履带式行走机构10，所述传感器组件40包括红外寻迹传感器410和电磁组传感器420，所述红外寻迹传感器410用于识别电缆隧道内铺设的导带，且所述电磁组传感器420用于获取路径信息。所述控制系统50设置于所述第一容纳空间210内，分别与所述履带式行走机构10、所述干粉存储装置310、所述干粉喷射装置320、所述红外寻迹传感器410以及所述电磁组传感器420电连接，用于存储电缆隧道地形图和预设路径图，且用于接收所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420传输的数据，并控制所述履带式行走机构10、所述干粉存储装置310和所述干粉喷射装置320。
请一并参见图1-图3，所述履带式行走机构10、所述箱体20、所述干粉灭火装置30、所述传感器组件40和所述控制系统50可以为上述实施例中提供的任意一种所述履带式行走机构10、所述箱体20、所述干粉灭火装置30、所述传感器组件40和所述控制系统50。
可以理解，所述干粉灭火装置30包括所述干粉存储装置310和所述干粉喷射装置320。所述干粉存储装置310可以设置在所述第一容纳空间210内，所述箱体20可以对所述干粉存储装置310进行保护。所述干粉喷射装置320设置于所述箱体20远离所述履带式行走机构10的一端，即所述箱体20的顶部，可以便于扑灭所述电缆隧道中发生的火灾。
在一个实施例中，所述履带式行走机构10包括两个履带式驱动轮110和驱动箱120。所述驱动箱120包围形成第二容纳空间121，所述驱动箱120设置于所述两个履带式驱动轮110之间，用于带动所述两个履带式驱动轮110运动，所述箱体20设置于所述驱动箱120，且所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420设置于所述驱动箱120靠近地面的一侧，且位于所述第二容纳空间121外。在一个实施例中，每个所述履带式驱动轮110可以由三个驱动轮和履带组成。所述驱动轮的数量不作限制，可以由携带的所述干粉灭火装置30的大小或者所述电缆隧道的环境进行设置。可以理解，导带可以设置在所述电缆隧道的地面，因此，通过将所述红外寻迹传感器410和所述电磁组传感器420设置于所述驱动箱120靠近地面的一侧可以较好识别所述导带，从而保证路线精度。
在一个实施例中，所述控制系统50包括存储器510、控制器520和驱动芯片530。所述存储器510用于存储电缆隧道地形图和预设路径图。所述控制器520分别与所述存储器510和所述传感器组件40电连接，用于接收数据并发送控制指令。所述驱动芯片530分别与所述控制器520、所述履带式行走机构10和所述干粉灭火装置30电连接，用于驱动电机转动。
在一个实施例中，所述控制系统50还包括对外接口540和扩展板550，所述存储器510、所述驱动芯片530和所述对外接口540均设置于所述扩展板550，且分别与所述扩展板550电连接，所述传感器组件40通过所述扩展板550与所述控制器520电连接。在一个实施例中，所述对外接口540包括USB接口541和RJ45接口542。
所述控制器520可以为Raspberry(树莓派)控制器。在另外一个实施例中，所述控制器520也可以为单片机或者PLC。所述控制器520上可以有USB接口和RJ45接口，且所述控制器520与所述扩展板550可以通过通信线连接。在一个实施例中，所述扩展板550可以为Arduino(树莓派)扩展板。所述扩展板550上可以集成有所述存储器510、四路所述驱动芯片530和稳压芯片。其中，所述驱动芯片530可以为编码电机驱动芯片。在一个实施例中，所述电压转换模块630同样也可以安装于所述扩展板550上。同时，所述扩展板550可以为所述控制器520对外提供接口，从而实现所述控制器520与所述传感器组件40、所述驱动电机122等设备之间的信息采集和指令交互。且所述扩展板550设置有相应的电压接口，所述控制系统50、所述传感器组件40和所述驱动电机122可以与相应的电压接口电连接取电。
在一个实施例中，所述控制系统50还包括无线通信装置560，与所述对外接口540电连接，用于与远程终端进行双向通信。所述无线通信装置560可以通过RJ45接口与所述扩展板550连接，所述无线通信装置560可以通过与所述扩展板550的电压接口电连接进行取电，并与所述控制器520进行数据和指令交互。在一个实施例中，所述无线通信装置560可以包括WiFi无线MTK7620芯片。在另一个实施中，所述无线通信装置560可以为NB-ioT或Lora芯片。
所述电缆隧道机器人100可以通过所述无线通信装置560连接后台电脑端和移动手机，且电脑端和移动端装载有相应软件。可以理解，所述无线通信装置560可以用于发送所述电缆隧道机器人100收集的数据至远程电脑端或移动端，或者接收远程电脑端或移动端对所述电缆隧道机器人100的控制指令，以远程控制所述电缆隧道机器人100进行灭火。
请一并参见图4，在一个实施例中，所述传感器组件40还包括烟雾传感器430和红外成像仪440。所述烟雾传感器430设置于所述箱体20远离所述履带式行走机构10的一端，且与所述控制系统50电连接，用于检测电缆隧道内烟雾浓度。所述红外成像仪440设置于所述驱动箱120垂直于所述两个履带式驱动轮110运动方向的侧壁，且与所述控制系统50电连接，用于采集电缆隧道内红外热信息。可以理解，所述红外成像仪440可以安装于所述驱动箱120的前后，用于收集所述电缆隧道内部红外热信息，便于分析发现火灾隐患。所述烟雾传感器430可以安装于所述驱动箱120的上方，用于检测所述电缆隧道内烟雾浓度，便于分析发现火灾隐患。
在一个实施例中，所述传感器组件40还包括速度传感器450和角度传感器460，均设置于所述驱动箱120垂直于所述两个履带式驱动轮110运动方向的侧壁，且与所述控制系统50分别电连接，分别用于采集速度和角度信息。可以理解，所述速度传感器450和所述角度传感器460可以检测所述电缆隧道机器人100的运动状态，从而便于远程后台控制所述电缆隧道机器人100运动。
在一个实施例中，所述传感器组件40还包括防撞传感器470和超声波测距传感器480，均设置于所述驱动箱120垂直于所述两个履带式驱动轮110运动方向的侧壁，且与所述控制系统50分别电连接，分别用于防撞和测距。可以理解，所述超声波测距传感器480可以检测所述电缆隧道机器人100与障碍物的距离，配合所述防撞传感器470以避免所述电缆隧道机器人100与障碍物相撞。
在一个实施例中，所述速度传感器450、所述角度传感器460、所述防撞传感器470和所述超声波测距传感器480均为两个，且相同的所述速度传感器450、相同的所述角度传感器460、相同的所述防撞传感器470和相同所述超声波测距传感器480分别对称设置于所述驱动箱120垂直于所述两个履带式驱动轮110运动方向的两个侧壁。可以理解，所述速度传感器450、所述角度传感器460、所述防撞传感器470和所述超声波测距传感器480均为两个，且每两个相同的传感器可以对称安装于所述驱动箱120的前后。相同的传感器设置两个可以提高检测精度，从而提高所述电缆隧道机器人100运行精度。
在一个实施例中，所述电缆隧道机器人100还包括耐高温摄像仪90。所述耐高温摄像仪90可以设置在所述箱体20远离所述履带式行走机构10的一端，用于拍摄所述电缆隧道机器人100周边的环境和火情，并把火灾情况通过所述无线通信装置560传输至远程后台，从而利于后台工作人员了解火灾情况并控制所述电缆隧道机器人100的灭火工作。
在一个实施例中，所述电缆隧道机器人100的主体部分可以包括耐高温的所述箱体20以及布置于所述箱体20内部的所述控制系统50，还可以包括所述干粉灭火装置30中的干粉罐和增压泵。此外，所述电缆隧道机器人100的主体部分上还安装有水平旋转台和喷射装置。可以理解，所述水平可旋转台和控制竖直方向运动的齿轮和齿条均利于所述干粉灭火装置30的喷头进行大范围转动，进而完成高效灭火。
可以理解，所述电缆隧道机器人100灭火的具体过程为：首先在所述电缆隧道内部铺设黑白导带，便于所述电缆隧道机器人100进行红外寻迹。所述控制器520可以存储所述电缆隧道的地形和巡视路径图，同时可以存储控制程序和控制操作软件。通过设置好巡视的时间间隔，可以使所述电缆隧道机器人100按照巡视路径以相同的时间间隔自主巡视所述电缆隧道。当发现所述电缆隧道内某处发生火灾时，所述烟雾传感器430可以收集过量烟雾信息，从而触发所述电缆隧道机器人100内部自设的灭火程序。此外，所述电缆隧道机器人100可以根据所述耐高温摄像仪90采集的火灾环境，自主调整所述干粉灭火装置30的喷头方向进行灭火，同时所述报警器70鸣叫。所述无线通信装置560可以将火灾信息传输至远程电脑端和移动端，为提升无线通信的质量，可以在所述电缆隧道内每隔100米安装一个路由器，进而保证通信畅通。此外，根据火灾信息，后台也可远程控制所述电缆隧道机器人100进行灭火，并通过所述耐高温摄像仪90观察灭火情况，最终实现所述电缆隧道机器人100的远程灭火任务。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种电缆隧道机器人，其特征在于，包括：
履带式行走机构(10)；
干粉灭火装置(30)，设置于所述履带式行走机构(10)；
传感器组件(40)，设置于所述履带式行走机构(10)，所述传感器组件(40)包括红外寻迹传感器(410)和电磁组传感器(420)，所述红外寻迹传感器(410)用于识别电缆隧道内铺设的导带，且所述电磁组传感器(420)用于获取路径信息；以及
控制系统(50)，分别与所述履带式行走机构(10)、所述干粉灭火装置(30)、所述红外寻迹传感器(410)以及所述电磁组传感器(420)电连接，所述控制系统(50)用于存储电缆隧道地形图和预设路径图，且用于接收所述红外寻迹传感器(410)和所述电磁组传感器(420)传输的数据，并控制所述履带式行走机构(10)和所述干粉灭火装置(30)。
2.根据权利要求1所述的电缆隧道机器人，其特征在于，所述履带式行走机构(10)包括：
两个履带式驱动轮(110)；以及
驱动箱(120)，包围形成第二容纳空间(121)，所述驱动箱(120)设置于所述两个履带式驱动轮(110)之间，用于带动所述两个履带式驱动轮(110)运动，且所述红外寻迹传感器(410)和所述电磁组传感器(420)设置于所述驱动箱(120)靠近地面的一侧，且位于所述第二容纳空间(121)外。
3.根据权利要求2所述的电缆隧道机器人，其特征在于，所述红外寻迹传感器(410)和所述电磁组传感器(420)均为四个，且每两个所述红外寻迹传感器(410)为一组，每两个所述电磁组传感器(420)为一组，每组所述红外寻迹传感器(410)的连线以及每组所述电磁组传感器(420)的连线均与所述两个履带式驱动轮(110)的运动方向平行。
4.根据权利要求2所述的电缆隧道机器人，其特征在于，所述驱动箱(120)包括驱动电机(122)、轮盘(123)、锥形齿轮(124)和驱动轴(125)，所述驱动电机(122)的输出轴安装所述轮盘(123)，所述轮盘(123)与所述锥形齿轮(124)啮合连接，所述锥形齿轮(124)安装于所述驱动轴(125)的一端，所述驱动轴(125)的另一端与所述两个履带式驱动轮(110)机械连接。
5.根据权利要求4所述的电缆隧道机器人，其特征在于，所述驱动箱(120)还包括支撑架(126)和轴承(127)，所述轴承(127)嵌设于所述支撑架(126)开设的通孔中，所述支撑架(126)的两端分别抵接于所述第二容纳空间(121)相对的侧壁，且所述驱动轴(125)穿设于所述轴承(127)。
6.根据权利要求5所述的电缆隧道机器人，其特征在于，
所述轮盘(123)包括驱动轮盘(811)和从动轮盘(812)，所述驱动轮盘(811)安装于所述驱动电机(122)的输出轴，且所述驱动轮盘(811)与所述从动轮盘(812)啮合连接；
所述锥形齿轮(124)包括第一锥形齿轮(821)和第二锥形齿轮(822)，所述第一锥形齿轮(821)与所述驱动轮盘(811)啮合连接，所述第二锥形齿轮(822)与所述从动轮盘(812)啮合连接；
所述驱动轴(125)包括第一驱动轴(831)和第二驱动轴(832)，且所述轴承(127)包括第一轴承(841)和第二轴承(842)；
所述第一驱动轴(831)穿设于所述第一轴承(841)，且所述第一驱动轴(831)的一端安装有所述第一锥形齿轮(821)，另一端与一个所述履带式驱动轮(110)机械连接；
所述第二驱动轴(832)穿设于所述第二轴承(842)，且所述第二驱动轴(832)的一端安装有所述第二锥形齿轮(822)，另一端与另一个所述履带式驱动轮(110)机械连接；以及
所述支撑架(126)包括第一支撑架(851)和第二支撑架(852)，所述第一轴承(841)和所述第二轴承(842)分别嵌设于所述第一支撑架(851)和所述第二支撑架(852)开设的通孔中，且所述第一支撑架(851)的两端和所述第二支撑架(852)的两端均抵接于所述第二容纳空间(121)相对的侧壁。
7.根据权利要求2所述的电缆隧道机器人，其特征在于，还包括供电装置(60)，所述供电装置(60)包括：
次级无线充电板(610)，设置于所述第二容纳空间(121)内，用于接收设置于电缆隧道的初级无线充电板传输的能量；以及
储能电池(620)，设置于所述第二容纳空间(121)内，分别与所述次级无线充电板(610)、所述驱动箱(120)、所述传感器组件(40)和所述控制系统(50)电连接，用于提供电能。
8.根据权利要求7所述的电缆隧道机器人，其特征在于，所述供电装置(60)还包括电压转换模块(630)，分别与所述储能电池(620)、所述驱动箱(120)、所述传感器组件(40)和所述控制系统(50)电连接，用于将所述储能电池(620)的电能转化为多种幅值的直流电压。
9.根据权利要求7所述的电缆隧道机器人，其特征在于，所述次级无线充电板(610)包括补偿电路和整流电路，所述补偿电路和所述整流电路电连接，用于接收设置于电缆隧道的初级无线充电板传输的能量并转化为直流电压。
10.根据权利要求2所述的电缆隧道机器人，其特征在于，所述传感器组件(40)还包括RFID传感器(490)，设置于所述驱动箱(120)靠近地面的一侧，且位于所述第二容纳空间(121)外，用于识别无线充电区域内的电子标签。
11.根据权利要求1所述的电缆隧道机器人，其特征在于，还包括箱体(20)，设置于所述履带式行走机构(10)，所述箱体(20)包围形成第一容纳空间(210)，且所述控制系统(50)设置于所述第一容纳空间(210)内。
12.根据权利要求11所述的电缆隧道机器人，其特征在于，还包括：报警器(70)，设置于所述箱体(20)远离所述履带式行走机构(10)的一端，且与所述控制系统(50)电连接，用于在电缆隧道发生火灾时发出警报。
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