CN111348117B - 一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置 - Google Patents
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Abstract
一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，涉及消防机器人技术领域，包括定位杆，所述定位杆的顶部活动连接有盖壳，所述盖壳的外侧活动连接有支杆，所述支杆的外侧活动连接有篷布，所述定位杆的内部活动连接有限位机构，所述定位杆的外侧活动连接有活动块，所述活动块的上方活动连接有固定块。该可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，通过设置篷布、喷气管和自锁块，利用降落伞的原理，有效防止设备从高空坠落，避免了设备的损毁和可能存在的高空坠物风险，利用喷射气体，可形成一定的反推力，进一步的减缓设备下落的速度，并在落地时起到有效的缓冲，利用设备坠落时造成的失重现象来触发装置工作，成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及消防机器人技术领域，具体为一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置。
背景技术
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
消防行业作为高危行业之一，近年来也开始逐渐的出现机器人的身影，尤其是一些高层发生火灾时，消防水枪的射程有限，消防云梯的上升高度也存在一定的限制，因此高层灭火对消防行业来说一直是个极大的挑战，为此，一些用于高层灭火的爬壁式消防机器人应运而生，其通常利用负压原理，吸附在建筑物外墙或玻璃上，借助轮子进行前进。
由于建筑物外墙的墙体一般较为粗糙，在机器人攀爬的过程中，可能会出现吸盘吸附不牢的情况，此时吸盘无法提供足够的吸附力，在机器人自身重力的作用下，可能会出现从墙体脱落甚至从高空坠落的风险。高空坠落不仅会导致设备的彻底损毁，还会造成一定的经济损失，同时，高空坠物还有可能威胁到楼下人员的安全，存在着极大的安全隐患。
为解决上述问题，发明者提出了一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，具备减缓坠落速度和保护设备的优点，利用降落伞的原理，有效防止设备从高空坠落，避免了设备的损毁和可能存在的高空坠物风险，利用喷射气体，可形成一定的反推力，进一步的减缓设备下落的速度，并在落地时起到有效的缓冲，利用设备坠落时造成的失重现象来触发装置工作，成本更低。
发明内容
为实现上述减缓坠落速度和保护设备的目的，本发明提供如下技术方案：一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，包括定位杆、盖壳、支杆、篷布、限位机构、活动块、固定块、连杆、自锁机构、气泵、喷气管、定位块、限位块、限位弹簧、卡爪、复位弹簧、自锁块和限位槽。
上述各结构的位置及连接关系如下：
所述定位杆的顶部活动连接有盖壳，所述盖壳的外侧活动连接有支杆，所述支杆的外侧活动连接有篷布，所述定位杆的内部活动连接有限位机构，所述定位杆的外侧活动连接有活动块，所述活动块的上方活动连接有固定块，所述活动块与支杆之间活动连接有连杆，所述定位杆的内部活动连接有自锁机构，所述盖壳的内部活动连接有气泵，所述支杆的内部设置有喷气管，所述活动块的内部固定连接有定位块。
所述限位机构包括限位块，所述限位块的内侧活动连接有限位弹簧。
所述自锁机构包括卡爪，所述卡爪的内侧活动连接有复位弹簧，所述复位弹簧的上方活动连接有自锁块，所述自锁块的背面活动连接有限位槽。
作为优选，所述活动块的顶部和固定块的底部均设置有两个触点，相对的两个触点相互对应，并且触点均与气泵电连接。
作为优选，所述气泵和喷气管均设置有两个且分别活动连接，喷气管远离气泵的一端设置有两个垂直向下的喷嘴。
作为优选，所述篷布的材质为高密度纺织材料。
作为优选，所述定位块的形状为实心环状结构，其内径尺寸小于两个卡爪在不受力状态下的尺寸。
与现有技术及产品相比，本发明的有益效果是：
1、该可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，通过将篷布的材质设计为高密度纺织材料，利用类似降落伞的原理可保证机器人平稳降落，既防止因高空坠落导致设备损毁，又能避免高空坠物带来的危险。
2、该可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，通过将气泵和喷气管均设置有两个且分别活动连接，喷气管远离气泵的一端设置有两个垂直向下的喷嘴，并且四个喷气管呈均匀分布，可在装置坠落时利用气体提供一定的推力，有效的减缓了设备下落的速度，防止设备坠落速度过快造成损毁，有效避免了财产和人员安全。
3、该可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，通过设置篷布、喷气管和自锁块，利用降落伞的原理，有效防止设备从高空坠落，避免了设备的损毁和可能存在的高空坠物风险，利用喷射气体，可形成一定的反推力，进一步的减缓设备下落的速度，并在落地时起到有效的缓冲，利用设备坠落时造成的失重现象来触发装置工作，成本更低。
附图说明
图1为本发明连接结构初始状态示意图；
图2为本发明图1中各结构运动轨迹示意图；
图3为本发明限位机构、活动块、固定块和连杆初始状态连接结构示意图；
图4为本发明图3中各结构运动轨迹示意图；
图5为本发明图2中A处结构放大图；
图6为本发明盖壳与支杆连接结构俯视图；
图7为本发明连接结构初始状态剖视图；
图8为本发明图7中各结构运动轨迹剖视示意图；
图9为本发明限位机构与自锁机构连接结构剖视图；
图10为本发明图9中各结构运动轨迹剖视图；
图11为本发明卡爪、自锁块与定位块连接结构初始状态剖视图；
图12为本发明图11中各结构运动轨迹剖视图；
图13为本发明限位块、限位弹簧与定位杆连接结构初始状态剖视图；
图14为本发明图13中各结构运动轨迹剖视图一；
图15为本发明图13中各结构运动轨迹剖视图二。
图中：1、定位杆；2、盖壳；3、支杆；4、篷布；5、限位机构；6、活动块；7、固定块；8、连杆；9、自锁机构；10、气泵；11、喷气管；12、定位块；51、限位块；52、限位弹簧；91、卡爪；92、复位弹簧；93、自锁块；94、限位槽；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-15：
该可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，包括定位杆1、盖壳2、支杆3、篷布4、限位机构5、活动块6、固定块7、连杆8、自锁机构9、气泵10、喷气管11、定位块12。
上述结构的位置及连接关系如下；
定位杆1的顶部活动连接有盖壳2，盖壳2的外侧活动连接有支杆3，支杆3的外侧活动连接有篷布4，定位杆1的内部活动连接有限位机构5，定位杆1的外侧活动连接有活动块6，活动块6的上方活动连接有固定块7，活动块6与支杆3之间活动连接有连杆8，定位杆1的内部活动连接有自锁机构9，盖壳2的内部活动连接有气泵10，支杆3的内部设置有喷气管11，活动块6的内部固定连接有定位块12。
其中，限位机构5包括限位块51、限位弹簧52。自锁机构9包括卡爪91、复位弹簧92、自锁块93和限位槽94。
上述结构的位置及连接关系如下；
限位机构5包括限位块51，限位块51的内侧活动连接有限位弹簧52；
自锁机构9包括卡爪91，卡爪91的内侧活动连接有复位弹簧92，复位弹簧92的上方活动连接有自锁块93，自锁块93的背面活动连接有限位槽94。
其中：
a、定位杆1呈圆柱空心结构，定位杆1分别插接在活动块6和固定块7的内部，并且，定位杆1、活动块6和固定块7的轴线为同一直线，活动块6和固定块7均为强磁材料且分别设置为不同的极性，自锁块93的形状为等腰梯形，其尺寸与两个卡爪91之间的距离相互适配，自锁块93的背面设置有卡块，该卡块的尺寸与限位槽(94)的尺寸相适配且二者为滑动连接。
b、盖壳2的外侧设置有四个均匀分布的安装槽，支杆3共设置有四个且规格尺寸均相同，每个支杆3均由两个安装座、杆体、滑座三部分组成，两个安装座分别位于杆体的两端，一个与盖壳2外侧的安装槽活动铰接，另一个与篷布4活动铰接，滑座套接在杆体的外侧，活动块6的顶部和固定块7的底部均设置有两个触点，相对的两个触点相互对应，并且触点均与气泵10电连接。
c、活动块6的外侧设置有四个均匀分布的槽座，连杆8共设置有四个，四个连杆8的一端均分别与活动块6外侧的槽座活动铰接，另一端分别与四个支杆3的滑座活动铰接，气泵10和喷气管11均设置有两个且分别活动连接，喷气管11远离气泵10的一端设置有两个垂直向下的喷嘴。
其中：
d、篷布4的展开形状呈圆形，其内侧和外侧均设置有四个均匀分布的铰块，内侧的四个铰块分别与盖壳2活动铰接，外侧的四个铰块分别与四个支杆3远离盖壳2一端的安装座活动铰接。篷布4的材质为高密度纺织材料。
e、限位块51共设置有两个且规格尺寸均相同，均位于定位杆1的内部且与其活动铰接，限位块51的内侧设置有挡板，该挡板的尺寸大于定位杆1内部预留孔的尺寸，限位块51的外侧呈曲面状，两个限位块51不受力时之间的距离大于活动块6的内径。定位块12的形状为实心环状结构，其内径尺寸小于两个卡爪91在不受力状态下的尺寸。
f、卡爪91共设置有两个且规格尺寸均相同，两个卡爪91呈相互铰接状态且铰接处与定位杆1的内壁活动铰接，卡爪91的形状为L形，两个卡爪91呈相对分布，并且在不受力时两个卡爪91之间的距离大于定位块12的内径。
在使用时，初始状态下由于活动块6和固定块7的轴线为同一直线，活动块6和固定块7均为强磁材料且分别设置为不同的极性，所以二者之间会由于磁极异性相吸的作用存在相互靠近的趋势。但是由于卡爪91的形状为L形，两个卡爪91呈相对分布，并且在不受力时两个卡爪91之间的距离大于定位块12的内径，定位块12的形状为实心环状结构，其内径尺寸小于两个卡爪91在不受力状态下的尺寸，所以此时卡爪91可限制定位块12的位置，进而限制活动块6使其无法运动。
同时，由于自锁块93的形状为等腰梯形，其尺寸与两个卡爪91之间的距离相互适配，自锁块93的背面设置有卡块，该卡块的尺寸与限位槽(94)的尺寸相适配且二者为滑动连接，所以初始状态下自锁块93可利用自身形状和重力进一步限制卡爪91的位置，保证卡爪91可将定位块12卡住。
由于活动块6的外侧设置有四个均匀分布的槽座，连杆8共设置有四个，四个连杆8的一端均分别与活动块6外侧的槽座活动铰接，另一端分别与四个支杆3的滑座活动铰接，所以在连杆8的拉力下，支杆3和篷布4均为收缩状态。
上述结构及过程请参阅图1、图3、图7、图9和图11。
当机器人出现突然下坠的情况时，此时整个装置处于近似失重的状态，由于自锁块93的背面设置有卡块，该卡块的尺寸与限位槽(94)的尺寸相适配且二者为滑动连接，所以此时自锁块93在失重的作用下向上运动，不再对卡爪91进行限制，此时两个卡爪91在复位弹簧92的拉力作用下开始相对运动，解除对定位块12的限制，此时活动块6在固定块7的磁力吸引下开始向上运动。
由于限位块51共设置有两个且规格尺寸均相同，均位于定位杆1的内部且与其活动铰接，限位块51的内侧设置有挡板，该挡板的尺寸大于定位杆1内部预留孔的尺寸，限位块51的外侧呈曲面状，两个限位块51不受力时之间的距离大于活动块6的内径，通过挡板的作用，可保证两个限位块51只能做相对运动。此时在活动块6的压力下，限位块51向内收缩并挤压限位弹簧52收缩，可使活动块6通过并与固定块7接触。由于活动块6的顶部和固定块7的底部均设置有两个触点，相对的两个触点相互对应，并且触点均与气泵10电连接，并且气泵10和喷气管11均设置有两个且分别活动连接，喷气管11远离气泵10的一端设置有两个垂直向下的喷嘴，所以此时触点接触，气泵10工作产生气体并从喷气管11内部垂直向下喷出，使该装置在气体的作用下减缓下落的速度。
同时，在活动块6向上运动的过程中，由于活动块6的外侧设置有四个均匀分布的，连杆8共设置有四个，四个连杆8的一端均分别与活动块6外侧的槽座活动铰接，另一端分别与四个支杆3的滑座活动铰接，所以此时可以通过连杆8将支杆3向上推动，此时篷布4和支杆3均为打开状态，由于篷布4的材质为高密度纺织材料，利用类似降落伞的原理可保证机器人平稳降落。
上述结构及过程请参阅图2、图4-6、图8、图10和图12-15。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，包括定位杆（1），其特征在于：所述定位杆（1）的顶部活动连接有盖壳（2），所述盖壳（2）的外侧活动连接有支杆（3），所述支杆（3）的外侧活动连接有篷布（4），所述定位杆（1）的内部活动连接有限位机构（5），所述定位杆（1）的外侧活动连接有活动块（6），所述活动块（6）的上方活动连接有固定块（7），所述活动块（6）与支杆（3）之间活动连接有连杆（8），所述定位杆（1）的内部活动连接有自锁机构（9），所述盖壳（2）的内部活动连接有气泵（10），所述支杆（3）的内部设置有喷气管（11），所述活动块（6）的内部固定连接有定位块（12）；
所述限位机构（5）包括限位块（51），所述限位块（51）的内侧活动连接有限位弹簧（52）；
所述自锁机构（9）包括卡爪（91），所述卡爪（91）的内侧活动连接有复位弹簧（92），所述复位弹簧（92）的上方活动连接有自锁块（93），所述自锁块（93）的背面活动连接有限位槽（94）；所述自锁块（93）的形状为等腰梯形，其尺寸与两个卡爪（91）之间的距离相互适配，自锁块（93）的背面设置有卡块，该卡块的尺寸与限位槽（94）的尺寸相适配且二者为滑动连接。
2.根据权利要求1所述的一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，其特征在于：所述定位杆（1）呈圆柱空心结构，定位杆（1）分别插接在活动块（6）和固定块（7）的内部，并且，定位杆（1）、活动块（6）和固定块（7）的轴线为同一直线，活动块（6）和固定块（7）均为强磁材料且分别设置为不同的极性。
3.根据权利要求1所述的一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，其特征在于：所述盖壳（2）的外侧设置有四个均匀分布的安装槽，所述支杆（3）共设置有四个且规格尺寸均相同，每个支杆（3）均由两个安装座、杆体、滑座三部分组成，两个安装座分别位于杆体的两端，一个与盖壳（2）外侧的安装槽活动铰接，另一个与篷布（4）活动铰接，滑座套接在杆体的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，其特征在于：所述活动块（6）的外侧设置有四个均匀分布的槽座，所述连杆（8）共设置有四个，四个连杆（8）的一端均分别与活动块（6）外侧的槽座活动铰接，另一端分别与四个支杆（3）的滑座活动铰接。
5.根据权利要求1所述的一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，其特征在于：所述篷布（4）的展开形状呈圆形，其内侧和外侧均设置有四个均匀分布的铰块，内侧的四个铰块分别与盖壳（2）活动铰接，外侧的四个铰块分别与四个支杆（3）远离盖壳（2）一端的安装座活动铰接。
6.根据权利要求1所述的一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，其特征在于：所述限位块（51）共设置有两个且规格尺寸均相同，均位于定位杆（1）的内部且与其活动铰接，限位块（51）的内侧设置有挡板，该挡板的尺寸大于定位杆（1）内部预留孔的尺寸，限位块（51）的外侧呈曲面状，两个限位块（51）不受力时之间的距离大于活动块（6）的内径。
7.根据权利要求1所述的一种可以爬壁的消防机器人高空坠落应急装置，其特征在于：所述卡爪（91）共设置有两个且规格尺寸均相同，两个卡爪（91）呈相互铰接状态且铰接处与定位杆（1）的内壁活动铰接，卡爪（91）的形状为L形，两个卡爪（91）呈相对分布，并且在不受力时两个卡爪（91）之间的距离大于定位块（12）的内径。
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