CN113814957A - 一种多模块安防装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种多模块安防装置及机器人，涉及安防设备领域，针对目前安防系统元件多为独立布置、难以合理集成的问题，通过多个模块拼合形成魔方型结构，边模块与中心模块上布置有安防器件，通过边模块、中心模块绕整体中心的转动调整各个安防器材的相对位置，按需调整安防器材的朝向；包括机架、角模块、边模块和中心模块，形成三阶魔方型结构，边模块和中心模块朝向外部一侧设有安装有安防器件的凹槽，每个角模块内均设有三个驱动机构，三个驱动机构输出端分别贴合该角模块相邻的三个边模块的侧壁，驱动机构能够带动所接触边模块对应层或列的模块绕框架中心转动。

Description

一种多模块安防装置及机器人

技术领域

本公开涉及安防设备领域，具体涉及一种多模块安防装置及机器人。

背景技术

随着安防技术的不断发展，无人值守岗亭不断出现，其能够提供监控、防暴、灭火等相关支持。

目前的安防系统多为单一功能，或提供报警功能，通过传感器等进行周边环境的监测；或提供监控功能，通过摄像头等进行图像采集；或提供防暴功能，通过存储网枪等防暴器械辅助进行控制；或提供灭火功能，通过水枪对覆盖范围内进行远程操控输出水流灭火。但其整体功能较为单一，并且部分设备难以实现工作区域方位的调节，多种安防系统元件无法合理集成，导致整体占地面积大，在简单集成后的多个安防系统元件之间容易出现干涉，难以满足安防系统的布置和使用的需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种多模块安防装置及机器人，通过多个模块拼合形成魔方型结构，边模块与中心模块上布置有安防器件，通过边模块、中心模块绕整体中心的转动调整各个安防器材的相对位置，按需调整安防器材的朝向。

本申请的第一目的是提供一种多模块安防装置，采用以下技术方案：

包括机架、角模块、边模块和中心模块，机架包括立方体形框架，角模块安装于框架的八个顶角，沿框架棱线方向，相邻角模块之间设有边模块，边模块侧壁与角模块侧壁接触，框架面中心位置设有中心模块，边模块侧壁通过圆形轨迹移动副配合角模块侧壁，形成三阶魔方型结构，边模块和中心模块朝向外部一侧设有安装有安防器件的凹槽；

每个角模块内均设有三个驱动机构，三个驱动机构输出端分别贴合该角模块相邻的三个边模块的侧壁，驱动机构能够带动所接触边模块对应层或列的模块绕框架中心转动。

进一步地，所述角模块固定于框架，每个角模块与相邻的三个边模块面面接触，角模块接触边模块的侧壁相互垂直。

进一步地，所述边模块沿其对应棱线方向的两端面分别接触角模块，并与角模块内对应的驱动机构输出端接触。

进一步地，所述中心模块与其所在面对应的四个边模块接触，能够随边模块的转动改变中心模块所处框架的面位置。

进一步地，所述中心模块侧壁能够通过圆形轨迹移动副配合边模块和角模块侧壁，边模块侧壁通过圆形轨迹移动副配合角模块和中心模块侧壁，在圆心轨迹移动副约束下，角模块和中心模块能够绕框架一对侧面的中心点连线为轴线转动。

进一步地，所述角模块设有腔体，腔体对应相邻边模块的侧壁上设有通孔，驱动机构布置在腔体内，驱动机构输出端穿过通孔抵接边模块侧壁。

进一步地，所述驱动机构包括驱动元件和摩擦轮，驱动元件连接摩擦轮，摩擦轮位于通孔内并抵接贴合边模块和/或中心模块侧壁，以驱动边模块、中心模块相对于角模块改变位置。

进一步地，所述圆形轨迹移动副包括滑块和滑轨，滑块布置在角模块上，滑轨分布在边模块和中心模块接触角模块的侧壁上，位于同一平面的边模块侧壁和中心模块侧壁上的滑轨共同拼合形成圆形轨迹滑轨，同一圆形轨迹滑轨至少与四个角模块上的滑块配合。

进一步地，所述角模块、边模块和中心模块远离框架中心的一侧为局部球面。

进一步地，所述边模块、中心模块对应凹槽内安装有不同的安防器件。

本申请的第二目的是提供一种机器人，机器人搭载有如上所述的多模块安防装置。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前安防系统元件多为独立布置、难以合理集成的问题，通过多个模块拼合形成魔方型结构，边模块与中心模块上布置有安防器件，通过边模块、中心模块绕整体中心的转动调整各个安防器材的相对位置，按需调整安防器材的朝向。

(2)将角模块与框架连接，边模块、中心模块通过移动副与角模块配合，形成边模块、中心模块相对于角模块移动的结构，在驱动机构作用下，能够使得边模块驱动该列或该层角模块相对于框架中心转动，改变边模块和中心模块的朝向，使得处于不同模块中的安防器件朝向不同的作用区域。

(3)将驱动机构布置在角模块预设的凹槽内，相较于从内部驱动的方式，能够整体装置外部对驱动机构进行调整，方便对其进行安装和检修。

(4)角模块对应魔方型结构的角位置，其与三条棱上对应的三个边模块相邻布置，驱动机构能够穿过腔体侧壁接触边模块侧壁，从而使得边模块相对于角模块移动，圆形轨迹移动副的约束下，形成绕边模块接触驱动机构位置所在平面垂直方向的转动，进而改变边模块所在列或所在行的模块的位置，调整模块所安装安防器件的朝向。

(5)角模块侧壁通过圆形轨迹运动副配合边模块侧壁、中心模块侧壁，能够对边模块、中心模块的运动进行约束，使得边模块和中心模块在转动过程中绕圆形轨迹运动，通过运动副对边模块、中心模块和角模块建立连接关系，对其工作位置进行确定。

附图说明

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

图1为本公开一个或多个实施例中多模块安防装置的整体示意图；

图2为本公开一个或多个实施例中底层模块的结构示意图；

图3为本公开一个或多个实施例中中层模块的结构示意图；

图4为本公开一个或多个实施例中上层模块的结构示意图；

图5为本公开一个或多个实施例中角模块连接框架的结构示意图；

图6为本公开一个或多个实施例中边模块侧面的结构示意图；

图7为本公开一个或多个实施例中角模块的后视结构示意图；

图8为本公开一个或多个实施例中角模块的侧视结构示意图；

图9为本公开一个或多个实施例中角模块的整体结构示意图；

图10为本公开一个或多个实施例中角模块上驱动机构的结构示意图；

图11为本公开一个或多个实施例中多模块安防装置的外观示意图。

图中，1基座部分、2旋转部分、3底层模块、4中层模块、5上层模块、6固定模块、7运动模块、8底前左模块、9底前中模块、10底前右模块、11底中右模块、12底后右模块、13底中中模块、14底后中模块、15底后左模块、16底中左模块、17中前左模块、18中前中模块、19中前右模块、20中中右模块、21中后右模块、22中后中模块、23中后左模块、24中中左模块、25上前左模块、26上前中模块、27上前右模块、28上中右模块、29上后右模块、30上中中模块、31上后中模块、32上后左模块、33上中左模块、34连接架、35外滑槽、36内滑槽、37内滑轮、38外滑轮、40电机，39摩擦轮，41弹簧。

具体实施方式

实施例1

本公开的一个典型实施例中，如图1-图11所示，提供一种多模块安防装置。

针对目前安防系统元件多为独立布置、难以合理集成的问题，给出一种多模块安防装置，通过多个模块拼合形成魔方型结构，边模块与中心模块上布置有安防器件，在边模块、中心模块绕整体中心的转动过程中调整各个安防器材的相对位置，按需调整安防器材的朝向。

所述多模块安防装置主要包括机架、模块和驱动机构，其中机架内部包括立方体形框架，用于连接部分模块，其他模块间接连接于框架，框架实现对所有模块的支撑；模块共26块，包括角模块、边模块和中心模块，所有模块自XYZ三个方向上均能分为三层的空心立方体，空心立方体内部为框架，该空心立方体沿XYZ每个方向下的每一层均能够绕其中垂线转动；驱动机构安装在角模块内，能够驱动中心模块和边模块动作。

具体的，角模块安装于框架的八个顶角，沿框架棱线方向，相邻角模块之间设有边模块，边模块侧壁与角模块侧壁接触，框架面中心位置设有中心模块，边模块侧壁通过圆形轨迹移动副配合角模块侧壁，形成三阶魔方型结构。

每个角模块内均设有三个驱动机构，三个驱动机构输出端分别贴合该角模块相邻的三个边模块的侧壁，驱动机构能够带动所接触边模块对应层或列的模块绕框架中心转动。

角模块固定于框架，每个角模块与相邻的三个边模块面面接触，角模块接触边模块的侧壁相互垂直。

边模块沿其对应棱线方向的两端面分别接触角模块，并与角模块内对应的驱动机构输出端接触。

中心模块与其所在面对应的四个边模块接触，能够随边模块的转动改变中心模块所处框架的面位置。

可以理解的是，在本实施例中，形成的空心立方体的外表面做曲面处理，整体可以形成球形结构；角模块、边模块和中心模块远离框架中心的一侧为局部球面，局部球面上分别设有安装安防器件的凹槽。

如图1所示，还包括基座部分1和旋转部分2，基座部分1通过旋转部分2连接模块结构，旋转部分2为回转结构，能够带动模块部分绕竖直轴线回转动作，从而改变其整体的方位朝向。

参照图1，模块结构自下而上分为底层模块3、中层模块4和上层模块5，其中底层模块3、上层模块5由固定模块6和运动模块7来构成，中层模块4由运动模块来构成。

固定模块6为角模块，运动模块7为上述的中心模块和边模块，角模块相对于内部框架相对固定，称为固定模块6；中心模块和边模块能够相对于框架移动，称为运动模块7。

如图2所示，对于底层模块3，其整体由九个单独的模块来构成，按照图2中方位所示，底层模块3包括底前左模块8、底前中模块9、底前右模块10、底中左模块16、底中中模块13、底中右模块11、底后左模块15、底后中模块14和底后右模块12。

其中，底前左模块8、底前右模块10、底后左模块15和底后右模块12为角模块，对应三阶魔方型结构的底部一层的四个角位置的模块，均为固定模块6，其内部安装有驱动机构。

底前中模块9、底中左模块16、底中右模块11和底后中模块14为边模块，对应三阶魔方型结构的底部一层的相邻角位置之间棱线上的模块，均为运动模块7，其上设有用于容纳安防器材的凹槽。

底中中模块13为中心模块，对应三阶魔方型结构的底部一层的中心位置上的模块，为运动模块7，其上同样设置有用于容纳安防器材的凹槽。

如图3所示，对于中层模块，其整体由八个单独的模块来构成，按照图3中方位所述，中层模块4包括中前左模块17、中前中模块18、中前右模块19、中中左模块24、中中右模块20、中后左模块23、中后中模块22和中后右模块21；其共同围成一个闭合结构，中心位置用于安装框架。

中层模块4不包括角模块，但整体在角模块的约束下动作，其中，中前左模块17、中前右模块19、中后左模块23和中后右模块21为边模块，对应三阶魔方型结构的中间一层的部分、位于上层角位置处角模块与下层角位置处角模块之间棱线上的模块，均为运动模块7，其上设有用于容纳安防器材的凹槽。

中前中模块18、中中左模块24、中中右模块20和中后中模块22为中心模块，对应三阶魔方型结构的中间一层的部分、处于三阶魔方四个侧面中心位置上的模块，均为运动模块7，其上同样设置有用于容纳安防器材的凹槽。

如图4所示，对于上层模块，其整体由九个单独的模块来构成，按照图4中的方位所示，上层模块5包括上前左模块25、上前中模块26、上前右模块27、上中左模块33、上中中模块30、上中右模块28、上后左模块32、上后中模块31和上后右模块29。

其中，上前左模块25、上前右模块27、上后左模块32和上后右模块29为角模块，对应三阶魔方型结构的上部一层的四个角位置的模块，均为固定模块6，其内部安装有驱动机构。

上前中模块26、上中左模块33、上中右模块28和上后中模块31为边模块，对应三阶魔方型结构的上部一层的相邻角位置之间棱线上的模块，均为运动模块7，其上设有用于容纳安防器材的凹槽。

上中中模块30为中心模块，对应三阶魔方型结构的上部一层的中心位置上的模块，为运动模块7，其上同样设置有用于容纳安防器材的凹槽。

结合图1-图4，其中上前左模块25、上前右模块27、上后左模块32、上后右模块29、底前左模块8、底前右模块10、底后左模块15、底后右模块12八个模块为固定模块6类型，其余18个为运动模块7类型.

如图5所示，机架的框架作为角模块的连接架，底前左模块8、底前右模块10、底后左模块15、底后右模块12安装在旋转部分上，四个底层模块的角模块与旋转部分相对固定，底层模块与上层模块之间设置连接架，上前左模块25、上前右模块27、上后左模块32、上后右模块29通过连接架连接底层模块的角模块。

所述中心模块侧壁能够通过圆形轨迹移动副配合边模块和角模块侧壁，边模块侧壁通过圆形轨迹移动副配合角模块和中心模块侧壁，在圆心轨迹移动副约束下，角模块和中心模块能够绕框架一对侧面的中心点连线为轴线转动。

在本实施例中，如图6-图8所示，每个固定模块6对应的角模块上设有外滑槽35和内滑槽36，每个运动模块7对应的边模块和中心模块上设有内滑轮37、外滑轮38，外滑轮38、内滑轮37可分别嵌入在外滑槽35、内滑槽36内，位于同一平面的边模块侧壁和中心模块侧壁上的外滑槽共同拼合形成第一圆形轨迹滑槽，位于同一平面的边模块侧壁和中心模块侧壁上的内滑槽共同拼合形成第二圆形轨迹滑槽，外滑轮配合第一圆形轨迹滑槽形成圆形轨迹的移动副，内滑轮也能够配合第二圆形轨迹滑槽形成圆形轨迹的移动副，滑轮能够沿对应的滑槽滑动。

在其他实施方式中，所述圆形轨迹移动副可以选用滑块滑轨结构，包括滑块和滑轨，滑块布置在角模块上，滑轨分布在边模块和中心模块接触角模块的侧壁上，位于同一平面的边模块侧壁和中心模块侧壁上的滑轨共同拼合形成圆形轨迹滑轨，同一圆形轨迹滑轨至少与四个角模块上的滑块配合。

对于驱动运动模块的结构，角模块固定于框架，每个角模块与相邻的三个边模块面面接触，角模块接触边模块的侧壁相互垂直；角模块设有腔体，腔体对应相邻边模块的侧壁上设有通孔，驱动机构布置在腔体内，驱动机构输出端穿过通孔抵接边模块侧壁。

具体的，驱动机构包括驱动元件和摩擦轮，驱动元件连接摩擦轮，摩擦轮位于通孔内并抵接贴合边模块和/或中心模块侧壁，以驱动边模块、中心模块相对于角模块改变位置。

结合图9、图10，每个固定模块6内部设有用以驱动运动模块7转动的摩擦轮，即角模块内设置摩擦轮，驱动边模块和中心模块转动。

每个固定模块6包含三组摩擦轮机构，每组包括电机40、摩擦轮39、弹簧41，其中电机40一端与固定模块6铰接，另一端连接摩擦轮39，弹簧41两端分别与电机40、固定模块6铰接，使摩擦轮39保持有一定的摩擦力用以驱动运动模块7。

如图11中的方位所示，每个运动模块7可沿固定模块6绕XYZ轴旋转，固定模块6内部相应的电机40旋转带动摩擦轮39旋转，进而驱动运动模块7转动，旋转部分2也可绕基座部分1带动整体进行旋转。

同时，每个运动模块7和固定模块6内部可安装不同的工作设备，通过上述机构将不同的模块进行重构，可以形成不同的组合。

将角模块与框架连接，边模块、中心模块通过移动副与角模块配合，形成边模块、中心模块相对于角模块移动的结构，在驱动机构作用下，能够使得边模块驱动该列或该层角模块相对于框架中心转动，改变边模块和中心模块的朝向，使得处于不同模块中的安防器件朝向不同的作用区域。

整体采用类魔方的结构，将驱动机构集成于魔方角模块内部，可实现中心模块和边模块的全方位调整，同时还可实现整个魔方中间列和中间层结构的转动。

实施例2

本公开的另一典型实施方式中，如图1-图11所示，提供一种机器人，搭载有如实施例1中所述的多模块安防装置。

所述机器人可以根据需要在多模块安防装置的不同的模块搭载不同的工具或设备，通过不同的功能组合完成相应不同的作业任务。

角模块对应魔方型结构的角位置，其与三条棱上对应的三个边模块相邻布置，驱动机构能够穿过腔体侧壁接触边模块侧壁，从而使得边模块相对于角模块移动，圆形轨迹移动副的约束下，形成绕边模块接触驱动机构位置所在平面垂直方向的转动，进而改变边模块所在列或所在行的模块的位置，调整模块所安装安防器件的朝向。

将驱动机构布置在角模块预设的凹槽内，相较于从内部驱动的方式，能够整体装置外部对驱动机构进行调整，方便对其进行安装和检修。

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

Claims (10)

1.一种多模块安防装置，其特征在于，包括机架、角模块、边模块和中心模块，机架包括立方体形框架，角模块安装于框架的八个顶角，沿框架棱线方向，相邻角模块之间设有边模块，边模块侧壁与角模块侧壁接触，框架面中心位置设有中心模块，边模块侧壁通过圆形轨迹移动副配合角模块侧壁，形成三阶魔方型结构，边模块和中心模块朝向外部一侧设有安装有安防器件的凹槽；

每个角模块内均设有三个驱动机构，三个驱动机构输出端分别贴合该角模块相邻的三个边模块的侧壁，驱动机构能够带动所接触边模块对应层或列的模块绕框架中心转动。

2.如权利要求1所述的多模块安防装置，其特征在于，所述角模块固定于框架，每个角模块与相邻的三个边模块面面接触，角模块接触边模块的侧壁相互垂直。

3.如权利要求1所述的多模块安防装置，其特征在于，所述边模块沿其对应棱线方向的两端面分别接触角模块，并与角模块内对应的驱动机构输出端接触。

4.如权利要求1所述的多模块安防装置，其特征在于，所述中心模块与其所在面对应的四个边模块接触，能够随边模块的转动改变中心模块所处框架的面位置。

5.如权利要求4所述的多模块安防装置，其特征在于，所述中心模块侧壁能够通过圆形轨迹移动副配合边模块和角模块侧壁，边模块侧壁通过圆形轨迹移动副配合角模块和中心模块侧壁，在圆心轨迹移动副约束下，角模块和中心模块能够绕框架一对侧面的中心点连线为轴线转动。

6.如权利要求1所述的多模块安防装置，其特征在于，所述角模块设有腔体，腔体对应相邻边模块的侧壁上设有通孔，驱动机构布置在腔体内，驱动机构输出端穿过通孔抵接边模块侧壁。

7.如权利要求6所述的多模块安防装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动元件和摩擦轮，驱动元件连接摩擦轮，摩擦轮位于通孔内并抵接贴合边模块和/或中心模块侧壁，以驱动边模块、中心模块相对于角模块改变位置。

8.如权利要求1所述的多模块安防装置，其特征在于，所述圆形轨迹移动副包括滑块和滑轨，滑块布置在角模块上，滑轨分布在边模块和中心模块接触角模块的侧壁上，位于同一平面的边模块侧壁和中心模块侧壁上的滑轨共同拼合形成圆形轨迹滑轨，同一圆形轨迹滑轨至少与四个角模块上的滑块配合。

9.如权利要求1所述的多模块安防装置，其特征在于，所述角模块、边模块和中心模块远离框架中心的一侧为局部球面；所述边模块、中心模块对应凹槽内安装有不同的安防器件。

10.一种机器人，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的多模块安防装置。

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