CN111701174A - 一种灭火机器人 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种灭火机器人。该灭火机器人包括：机舱，包括控制模块；灭火剂装载舱组，与所述机舱相连，包括至少两个依次相连且相连通的灭火剂装载舱，所述灭火剂装载舱用于装载灭火剂；多组轨道行走机构，分别设置于所述机舱以及各所述灭火剂装载舱的顶部，与所述控制模块电连接，能够与预设轨道相配合并用于带动所述灭火机器人沿所述预设轨道移动；灭火作业机构，设置于所述机舱的前端，与所述控制模块电连接，用于获取所述灭火剂并进行灭火作业。本公开实施例改善了灭火机器人携带灭火剂不足的问题，提高了灭火机器人的作业效率。

Description

一种灭火机器人

技术领域

本公开涉及消防技术领域，尤其涉及一种灭火机器人。

背景技术

随着经济的发展与技术的稳步提升，目前电力线路、城市地下综合管廊和地下车库等需要安排巡检人员定期巡检，对现场的设备运行情况及是否有发生火灾进行检查，针对于巡检人员的不及时性与不准确性，很多现场环境检测领域引进了越来越多的自动巡检机器人，如轮式机器人和履带式机器人等等。

由于电力线路和配电房等电力作业场景的温湿度适宜，噪声较小，对于场景布局具有一定的稳定性，使机器人有较好的运行环境。因此巡检机器人主要应用于电力线路以及配电房等电力作业场景的巡检。而地下车库位于地下，其环境较为潮湿，并且对于停车位是否有车有随机性，一般的轮式或者履带式的巡检机器人无法发挥其优势。因此轨道式自动巡检机器人就有了它的优势，不仅因其位于相对高的位置，潮湿与温度可以缓解，而且其轨道式的设计使其对于环境要求有很好的适应性。目前，为提高轨道式巡检机器人作业的安全性、可靠性以及效率等，轨道式巡检机器人的结构设计还有待完善。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种灭火机器人。

本公开提供了一种灭火机器人，包括：

机舱，包括控制模块；

灭火剂装载舱组，与所述机舱相连，包括至少两个依次相连且相连通的灭火剂装载舱，所述灭火剂装载舱用于装载灭火剂；

多组轨道行走机构，分别设置于所述机舱以及各所述灭火剂装载舱的顶部，与所述控制模块电连接，能够与预设轨道相配合并用于带动所述灭火机器人沿所述预设轨道移动；

灭火作业机构，设置于所述机舱的前端，与所述控制模块电连接，用于获取所述灭火剂并进行灭火作业。

可选的，所述机舱与所述灭火剂装载舱之间以及所述灭火剂装载舱之间均通过柔性铰链相连。

可选的，所述轨道行走机构包括主动轨道行走机构和随动轨道行走机构，所述主动轨道行走机构设置于所述机舱的顶部，所述随动轨道行走机构设置于所述灭火剂装载舱的顶部。

可选的，所述主动轨道行走机构和所述随动轨道行走机构均包括四组导向承重装置，其中两组导向承重装置位于所述预设轨道的一侧，另外两组导向承重装置位于所述预设轨道的另一侧，四组导向承重装置关于所述预设轨道对称分布；

所述导向承重装置包括承重导向轮，所述承重导向轮用于竖直搭设在所述预设轨道的轨道凹槽中。

可选的，所述导向承重装置还包括导向转弯单元，所述导向转弯单元包括两个侧导向轮、两个弹性伸缩臂、摇臂、两个第一柔性元件、安装座和铰链轴；

两个所述侧导向轮分别位于所述承重导向轮在行进方向上的两侧，所述侧导向轮水平设置且设置在所述弹性伸缩臂上，两个所述弹性伸缩臂分别与所述摇臂两端的支臂相连，两个所述第一柔性元件位于所述摇臂的下方且分别位于所述安装座在行进方向上的两侧，所述第一柔性元件与所述摇臂以及所述安装座相连，所述铰链轴位于所述安装座顶部的中间位置，且所述摇臂通过所述铰链轴与所述安装座相连，所述承重导向轮设置在所述安装座顶部。

可选的，所述导向转弯单元还包括第二柔性元件，所述第二柔性元件设置在所述弹性伸缩臂中。

可选的，所述主动轨道行走机构还包括行走驱动装置、主框架、至少一对驱动轮和压力调节及检测装置；

在一对驱动轮中，一个驱动轮位于所述预设轨道的一侧，另一个驱动轮位于所述预设轨道的另一侧，两个驱动轮关于所述预设轨道对称分布；所述主框架包括上连接部和下连接部，所述驱动轮用于设置于所述预设轨道的底部；所述驱动轮和所述承重导向轮均与所述主框架相连，所述行走驱动装置与所述驱动轮电连接，用于驱动所述驱动轮转动，所述行走驱动装置还与所述控制模块电连接；所述压力调节及检测装置与所述驱动轮连接，用于检测及调节所述驱动轮作用于所述预设轨道底部的压力，所述压力调节及检测装置还与所述控制模块电连接。

可选的，所述压力调节及检测装置包括顶紧单元和压力传感器，一对驱动轮通过穿过其中心轴的驱动轴搭设在弹簧上，所述顶紧单元设置于所述驱动轴的正下方，所述压力传感器设置于所述弹簧中。

可选的，所述灭火剂装载舱的上方开设有灭火剂自动添加口。

可选的，所述机舱的前端设置有避障传感器和照明灯。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的技术方案采用多节轨道式机器人，在可以缓解地下车库的潮湿及温度的问题，对于环境要求有很好的适应性的同时，通过设计至少两个依次相连且相连通的灭火剂装载舱，在灭火机器人进行灭火作业时，可以携带足够多的灭火剂，从而减少灭火机器人返回补给站添加灭火剂的次数，甚至可以在一次灭火作业中避免灭火机器人进行灭火剂的添加，进而提高了灭火机器人的作业效率，使得隐患或火情可以及时消除。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的灭火机器人的立体结构示意图；

图2为本公开实施例提供的灭火机器人的正视图；

图3为本公开实施例提供的灭火机器人的侧视图；

图4为本公开实施例提供的灭火机器人的俯视图；

图5为本公开实施例提供的四组导向承重装置的分布示意图；

图6为本公开实施例提供的导向承重装置的结构示意图；

图7为本公开实施例提供的四组导向承重装置的转弯示意图；。

其中，1、机舱；2、灭火剂装载舱；3、多组轨道行走机构；4、灭火作业机构；5、柔性铰链；6、灭火剂输送管；10、预设轨道；30、导向承重装置；100、三自由度机械臂；101、可见光相机；102、红外热像仪；103、灭火剂喷枪；104、照明灯；105、避障传感器；200、无线充电接收模块；201、主框架；202、驱动轮；203、压力调节及检测装置；204、灭火剂自动添加口；21、上连接部；22、下连接部；23、顶紧单元；24、驱动轴；301、侧导向轮；302、弹性伸缩臂；303、摇臂；304、第一柔性元件；305、安装座；306、承重导向轮；307、铰链轴。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

由于地下车库的特殊性，一旦发生火灾，工作人员很难在第一时间进入车库进行处置，在这种情况下，智能机器人的作用就可以充分发挥出来，智能机器人不仅可以进入事故现场，把现场的视频、图像、燃烧所产生有毒气体含量、环境温度等数据送回上位机，同时，还可以执行单机灭火与多机协同灭火作业，在第一时间阻止灾情蔓延，起到防灾减灾效果，是地下车库电动汽车火灾监测与防护的最优解决方案，具有广阔的发展应用前景。基于此，本公开提出了一种灭火机器人。

图1为本公开实施例提供的灭火机器人的立体结构示意图。该灭火机器人适用于对电力线路和配电房等电力作业场景以及地下车库进行消防巡检的情况，可实现火灾预警以及执行灭火作业。具体的，如图1所示，本公开实施例提供的一种灭火机器人，包括：

机舱1，包括控制模块(图中未示出)；

灭火剂装载舱组，与机舱1相连，包括至少两个依次相连且相连通的灭火剂装载舱2，灭火剂装载舱2用于装载灭火剂；

多组轨道行走机构3，分别设置于机舱1以及各灭火剂装载舱2的顶部，与控制模块电连接，能够与预设轨道10相配合并用于带动灭火机器人沿预设轨道10移动；

灭火作业机构4，设置于机舱1的前端，与控制模块电连接，用于获取灭火剂并进行灭火作业。

本公开实施例中，预设轨道10为悬挂的吊轨，以使灭火机器人在上层空间进行作业，扩大了灭火机器人巡检的视野，有利于灭火机器人的巡检探测，能够及时发现安全隐患，预防火灾的发生，并在火灾发生时也可以及时进行灭火作业，在第一时间阻止火灾的蔓延，防止重大事故的发生。

机舱1可以为封闭舱体，控制模块可设置在机舱1内部，控制模块作为灭火机器人的主控制器件，控制轨道行走机构3沿预设轨道10行走，以及控制灭火作业机构4进行灭火作业等。可选的，机舱还包括无线充电接收模块200、电源模块和无线通讯模块，无线充电接收模块200的输出端与电源模块连接，无线通讯模块用于与上位机通讯。该方案中，灭火机器人可检测电源模块的电量，当电源模块的电量低于设定电量阈值时，灭火机器人返回无线充电点，通过无线充电接收模块200为电源模块充电。由此，在电源设计上摒弃轨道载波供电方式，采用大功率无线充电设计，充电过程中机器人与充电桩不发生物理接触、无火花，便于远程控制等，安全性显著提高，能够提高机器人安全性能。另外，灭火机器人可通过无线通讯模块与上位机进行通讯，因此灭火机器人可将火点信息(包括机器人当前位置、火点位置、火点温度、烟雾浓度和有无燃烧产生的毒害气体等)上传至上位机，以协助灭火机器人制定防控策略。

轨道行走机构3分别与机舱1以及灭火剂装载舱2一一对应设置，可选的，轨道行走机构3包括主动轨道行走机构和随动轨道行走机构，主动轨道行走机构设置于机舱1的顶部，随动轨道行走机构设置于灭火剂装载舱2的顶部。即机舱1的轨道行走机构3可在控制模块的控制下，由驱动装置进行驱动而在预设轨道10上行走，灭火剂装载舱2的轨道行走机构3在机舱1的带动下行走。灭火剂装载舱2可装载干粉、泡沫、二氧化碳和清水等灭火剂，各灭火剂装载舱2的容量可以为55L；轨道行走机构3可以为任意的可以与预设轨道10相配合的行走结构，本实施例对其具体结构不作限制。

另外，结合图1、图2和图3，灭火作业机构4可包括三自由度机械臂100、可见光相机101、红外热像仪102和灭火剂喷枪103，三自由度机械臂100、可见光相机101、红外热像仪102和灭火剂喷枪103均与控制模块电连接，可见光相机101、红外热像仪102和灭火剂喷枪103设置于三自由度机械臂100末端。其中，三自由度机械臂100能够控制可见光相机101、红外热像仪102和灭火剂喷枪103在空间三个自由度上做任一自由度的单自由度运动，或者做任意几个自由度的复合运动，使得灭火机器人在进行巡检或灭火作业时可以灵活调整可见光相机101、红外热像仪102和灭火剂喷枪103的方位，既可以提高作业的精准度，又可以解决现有机器人存在作业死角的问题，提高了灭火作业的效率以及灭火的效果。可见光相机101和红外热像仪102分别设置在灭火剂喷枪103的两侧，可见光相机101用于视觉识别与视觉导航，检测地下车库是否存在异常状况以及火点相对于灭火机器人的角度与距离。红外热像仪102用于监测地下车库中汽车、充电桩、电缆和电闸等设备的温度，当设备的运行温度超过额定工作温度时，可视为过载或非正常工作状态，控制模块上报给工作人员进行检修作业。在灭火机器人在预设轨道10上巡检的过程中，可见光相机101与红外热像仪102同时工作，保证了巡检的准确性，并提高了图像采集的识别率，能很好地把控地下车库的实施情况。

本实施例提供的灭火机器人采用多节轨道式机器人，在可以缓解地下车库的潮湿及温度的问题，对于环境要求有很好的适应性的同时，通过设计至少两个依次相连且相连通的灭火剂装载舱，在灭火机器人进行灭火作业时，可以携带足够多的灭火剂，从而减少灭火机器人返回补给站添加灭火剂的次数，甚至可以在一次灭火作业中避免灭火机器人进行灭火剂的添加，进而提高了灭火机器人的作业效率，使得隐患或火情可以及时消除。

基于上述实施例，可选的，如图3所示，机舱1与灭火剂装载舱2之间以及灭火剂装载舱2之间均通过柔性铰链5相连。由此在灭火机器人转弯时，使得灭火剂装载舱2在机舱1的带动下可以较好的适应性的转弯，提高了灭火机器人转弯的稳定通过性。另外，机舱1与灭火剂装载舱2之间以及灭火剂装载舱2之间均通过灭火剂输送管6相连通，以实现向灭火剂喷枪输送灭火剂，其中，灭火剂输送管6可设置于柔性铰链5的下方。

作为本公开的一个可选实施例，如图4、图5和图6所示，主动轨道行走机构和随动轨道行走机构均包括四组导向承重装置30，其中两组导向承重装置30位于预设轨道10的一侧，另外两组导向承重装置30位于预设轨道30的另一侧，四组导向承重装置30关于预设轨道10对称分布；导向承重装置30包括承重导向轮306，承重导向轮306用于竖直搭设在预设轨道10的轨道凹槽中。

本实施例通过设置四组关于预设轨道10对称分布的承重导向轮306，合理分散了灭火剂装载舱2的重量，使得灭火机器人载荷均匀分布，防止灭火机器人意外坠落。

基于上述技术方案，可选的，导向承重装置30还包括导向转弯单元，导向转弯单元包括两个侧导向轮301、两个弹性伸缩臂302、摇臂303、两个第一柔性元件304、安装座305和铰链轴307；两个侧导向轮301分别位于承重导向轮306在行进方向上的两侧，侧导向轮301水平设置且设置在弹性伸缩臂302上，两个弹性伸缩臂302分别与摇臂303两端的支臂相连，两个第一柔性元件304位于摇臂303的下方且分别位于安装座305在行进方向上的两侧，第一柔性元件304与摇臂303以及安装座305相连，摇臂303与安装座305之间留有柔性运动空间，铰链轴307位于安装座305顶部的中间位置，且摇臂303通过铰链轴307与安装座305相连，承重导向轮306设置在安装座305顶部。

结合图7，当灭火机器人在转弯时，通过弹性伸缩臂302、摇臂303和第一柔性元件304的相互配合，具体如图7中弹性伸缩臂302伸缩长度l1、l2、l3和l4以及摇臂303的倾斜角度α发生变化，使得各侧导向轮301始终贴紧轨道凹槽的内侧壁移动，可自适应轨道形状，通过对其旋转角度及前后行程严格限制，从而保证灭火机器人不会脱离轨道，防止灭火机器人坠落，使得灭火机器人在重载荷下平稳快速地转弯，进一步提高了灭火机器人转弯的稳定通过性。

进一步的，导向转弯单元还包括第二柔性元件(图中未示出)，第二柔性元件设置在弹性伸缩臂302中，以使侧导向轮301具有适当的柔性。其中，上述第一柔性元件和第二柔性元件可以均为弹簧。

作为本公开的另一实施例，可参考图2，主动轨道行走机构还包括行走驱动装置(图中未示出)、主框架201、至少一对驱动轮202和压力调节及检测装置203；在一对驱动轮202中，一个驱动轮202位于预设轨道10的一侧，另一个驱动轮202位于预设轨道10的另一侧，两个驱动轮202关于预设轨道10对称分布；主框架201包括上连接部21和下连接部22，驱动轮202用于设置于预设轨道10的底部；驱动轮202和承重导向轮306均与主框架201相连，行走驱动装置与驱动轮202电连接，用于驱动驱动轮202转动，行走驱动装置还与控制模块电连接；压力调节及检测装置203与驱动轮202连接，用于检测及调节驱动轮202作用于预设轨道10底部的压力，压力调节及检测装置203还与控制模块电连接。

本实施例通过设置压力调节及检测装置203，可根据轨道坡度情况，调节驱动轮202与预设轨道10之间的压力，保证驱动轮202与预设轨道10紧密贴合，确保灭火机器人在有坡度的轨道上驻坡且稳定爬坡，提高灭火机器人停留或移动的平稳性。另外，驱动轮202可采用防滑耐磨的非金属材料，提高轨道摩擦系数。

具体的，上述压力调节及检测装置203包括顶紧单元23和压力传感器(图中未示出)，一对驱动轮202通过穿过其中心轴的驱动轴24搭设在弹簧上，顶紧单元23设置于驱动轴24的正下方，压力传感器设置于弹簧中。

可选的，可参考图3，灭火剂装载2的上方开设有灭火剂自动添加口204。由于灭火机器人以无线充电点为质点的相对位置是不变的，因此在无线充电点附近同样设置两个灭火剂输送端，在灭火机器人停靠的无线充电点处同时可实现灭火剂的添加。例如，当检测到灭火剂的量低于设定阈值时，灭火机器人可自主寻找最近的无线充电点，并返回无线充电点补充灭火剂，以满足快速灭火的需求。

可选的，参见图2，机舱的前端设置有避障传感器105和照明灯104。

该方案可通过避障传感器105(如超声波雷达)躲避障碍物，保证灭火机器人自身的安全，同时可利用照明灯104进行照明，使得灭火机器人可在光线较弱的情况下进行作业。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种灭火机器人，其特征在于，包括：

机舱，包括控制模块；

灭火剂装载舱组，与所述机舱相连，包括至少两个依次相连且相连通的灭火剂装载舱，所述灭火剂装载舱用于装载灭火剂；

多组轨道行走机构，分别设置于所述机舱以及各所述灭火剂装载舱的顶部，与所述控制模块电连接，能够与预设轨道相配合并用于带动所述灭火机器人沿所述预设轨道移动；

灭火作业机构，设置于所述机舱的前端，与所述控制模块电连接，用于获取所述灭火剂并进行灭火作业。

2.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述机舱与所述灭火剂装载舱之间以及所述灭火剂装载舱之间均通过柔性铰链相连。

3.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述轨道行走机构包括主动轨道行走机构和随动轨道行走机构，所述主动轨道行走机构设置于所述机舱的顶部，所述随动轨道行走机构设置于所述灭火剂装载舱的顶部。

4.根据权利要求3所述的灭火机器人，其特征在于，所述主动轨道行走机构和所述随动轨道行走机构均包括四组导向承重装置，其中两组导向承重装置位于所述预设轨道的一侧，另外两组导向承重装置位于所述预设轨道的另一侧，四组导向承重装置关于所述预设轨道对称分布；

所述导向承重装置包括承重导向轮，所述承重导向轮用于竖直搭设在所述预设轨道的轨道凹槽中。

5.根据权利要求4所述的灭火机器人，其特征在于，所述导向承重装置还包括导向转弯单元，所述导向转弯单元包括两个侧导向轮、两个弹性伸缩臂、摇臂、两个第一柔性元件、安装座和铰链轴；

两个所述侧导向轮分别位于所述承重导向轮在行进方向上的两侧，所述侧导向轮水平设置且设置在所述弹性伸缩臂上，两个所述弹性伸缩臂分别与所述摇臂两端的支臂相连，两个所述第一柔性元件位于所述摇臂的下方且分别位于所述安装座在行进方向上的两侧，所述第一柔性元件与所述摇臂以及所述安装座相连，所述铰链轴位于所述安装座顶部的中间位置，且所述摇臂通过所述铰链轴与所述安装座相连，所述承重导向轮设置在所述安装座顶部。

6.根据权利要求5所述的灭火机器人，其特征在于，所述导向转弯单元还包括第二柔性元件，所述第二柔性元件设置在所述弹性伸缩臂中。

7.根据权利要求4所述的灭火机器人，其特征在于，所述主动轨道行走机构还包括行走驱动装置、主框架、至少一对驱动轮和压力调节及检测装置；

在一对驱动轮中，一个驱动轮位于所述预设轨道的一侧，另一个驱动轮位于所述预设轨道的另一侧，两个驱动轮关于所述预设轨道对称分布；所述主框架包括上连接部和下连接部，所述驱动轮用于设置于所述预设轨道的底部；所述驱动轮和所述承重导向轮均与所述主框架相连，所述行走驱动装置与所述驱动轮电连接，用于驱动所述驱动轮转动，所述行走驱动装置还与所述控制模块电连接；所述压力调节及检测装置与所述驱动轮连接，用于检测及调节所述驱动轮作用于所述预设轨道底部的压力，所述压力调节及检测装置还与所述控制模块电连接。

8.根据权利要求7所述的灭火机器人，其特征在于，所述压力调节及检测装置包括顶紧单元和压力传感器，一对驱动轮通过穿过其中心轴的驱动轴搭设在弹簧上，所述顶紧单元设置于所述驱动轴的正下方，所述压力传感器设置于所述弹簧中。

9.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述灭火剂装载舱的上方开设有灭火剂自动添加口。

10.根据权利要求1所述的灭火机器人，其特征在于，所述机舱的前端设置有避障传感器和照明灯。

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