CN114261349B - 一种消防机器人用隔热底盘装置 - Google Patents

Abstract

一种消防机器人用隔热底盘装置，包括机架、动力控制系统以及驱动轮总成，所述机架具有一容纳所述动力控制系统的空腔，所述机架包括侧板以及连接侧板的底板，所述侧板和底板均由间隔设置的内板和外板构成，所述内板和外板之间形成一封闭空间，在所述封闭空间内设有冷却液流道，所述冷却液流道的两侧换热面分别与内板和外板相接触，在所述外板的外侧面设有隔热材料层；所述的机架上还设有用于阻隔外部热量经驱动主轴传递至机架内腔的隔热驱动主轴组件。该装置有效的阻隔了外部热量经机架壳体和驱动主轴传递至机架的内部，并可及时的散出机架内部的热量，减少机架内部的温度，提高了消防机器人机体内部控制单元的安全性和可靠性。

Description

一种消防机器人用隔热底盘装置

技术领域

本发明涉及消防机器人设备技术领域，具体为一种消防机器人用隔热底盘装置。

背景技术

随着科学技术发展，各行各业逐步的在广泛应用智能化机器人来替代人工处理一些工作，特别是一些高危行业，例如消防领域。目前，消防机器人代替人工来进行火场的灭火、救人以及清理工作。众所周知，火灾现场一般处于高温的环境中，消防机器人进入火场后，周围环境的热量通过热传导进入机器人的壳体内部，具体进入途径如下：其一、热量从驱动机构传导至机体内部，热量通过履带行走机构（导向轮机构、拖带轮机构、支重轮机构）及左（右）侧板从左（右）边侧板传导至机体内部；其二、热量通过机体的前面、底面、后面从前侧板、底板、后侧板传导至机体内部；其三、热量通过机体的上面通过上装及顶板传导至机体内部。

目前，消防机器人主要采用耐高温的材料或者在壳体外部加装隔热层等措施，但仍会有大量的热量经驱动主轴或者壳体壁传导至壳体内腔，造成壳体内腔中的控制单元出现控制紊乱、控制元件损坏或失效等情况发生；而且由于机壳外层设置有隔热材料层，使得机壳内腔的部分热量不易散出，造成机体内的“温室效应”，从而导致机体内温度下降较慢，该情况同样不利于消防机器人长时间的高温环境下工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种消防机器人用的隔热底盘装置，该装置有效的阻隔了外部热量经机架壳体和驱动主轴传递至机架的内部，并可及时的散出机架内部的热量，减少机架内部的温度，提高了消防机器人机体内部控制单元的安全性和可靠性。

本发明采用的技术方案是：一种消防机器人用的隔热底盘装置，包括机架、动力控制系统以及由动力控制系统驱动的驱动轮总成，所述机架具有一容纳所述动力控制系统的空腔，所述机架包括侧板以及连接侧板的底板，所述侧板和底板均由间隔设置的内板和外板构成，所述内板和外板之间形成一封闭空间，在所述封闭空间内设有冷却液流道，所述冷却液流道的两侧换热面分别与内板和外板相接触，在所述外板的外侧面设有隔热材料层；所述的机架上还设有用于阻隔外部热量经驱动主轴传递至机架内腔的隔热驱动主轴组件，所述动力控制系统输出的动力通过隔热驱动主轴组件传递至驱动轮总成。

作为优选方案，所述的侧板包括外侧板和内侧板，外侧板和内侧板间隔设置并分别与构成机架的底板和顶板连接，使得在外侧板和内侧板之间形成一封闭空间，在外侧板的外侧面依次设有隔热材料层和防护板。

作为优选方案，所述的底板由内底板和外底板构成的双底板结构，内底板和外底板分别与顶板和侧板连接并形成一封闭空间，在外底板的外侧面依次设有隔热材料层和护板。

作为优选方案，所述的机架还设有顶板，由顶板、底板以及左右两侧的侧板固定连接并形成一可容纳所述动力控制系统的空腔，在所述顶板表面依次设有隔热材料层和盖板。

作为优选方案，所述的冷却液流道呈S型设置在内板和外板之间，与冷却液流道相连通的冷却液进口和冷却液出口分别穿过机架后与外部的冷却液供给管路相连接。

作为优选方案，所述侧板由左侧板和右侧板构成，其中左侧板和右侧板内的冷却液流道通过中间管道串联设置。

作为优选方案，所述隔热驱动主轴组件包括驱动主轴、轴承以及轴承座和轴承座法兰，所述驱动主轴由内驱动轴和外驱动轴组成，内驱动轴和外驱动轴相连接的一端分别设有卡爪，在两个卡爪之间设有隔热联轴器，所述的内驱动轴和外驱动轴分别通过独立的轴承安装在轴承座内，在内驱动轴和外驱动轴对应的轴承之间设有隔热轴套。

作为优选方案，还设有隔热法兰，所述的轴承座通过隔热法兰与机架相连接。

作为优选方案，所述隔热驱动主轴组件包括驱动主轴、轴承以及轴承座和轴承座法兰，所述驱动主轴由内驱动轴、外驱动轴和设置在内驱动轴和外驱动轴之间联轴销组成，所述的内驱动轴和外驱动轴分别通过独立的轴承安装在轴承座内，所述联轴销将内驱动轴和外驱动轴分隔开并使得内驱动轴的动力可传递至外驱动轴上，还设有隔热法兰，所述的轴承座通过隔热法兰与消防机器人的机体相连接。

作为优选方案，所述的联轴销，具有一中部的隔离段和设置在隔离段两端的连接段，其中隔离段的外径大于连接段的外径，所述的内驱动轴和外驱动轴相连接的一端分别设有连接盘，在所述连接盘上设有若干个与联轴销配合的插入孔，联轴销通过两侧连接段分别与内驱动轴和外驱动轴上插入孔配合连接。

本发明的有益效果是：

本方案通过创新的设计，提供一种消防机器人用隔热底盘装置，该装置通过将机架的侧板和底板设置为内板和外板间隔的双层板结构，并配合双层板之间的冷却液流道实现有效的隔热和散热，同时配合隔热驱动主轴组件，用于阻隔外部热量经驱动主轴传递至机架内腔，使得整个行走装置的隔热效果得到极大的提升，提高了消防机器人机体内部控制单元的安全性和可靠性；

进一步的，将构成机架的侧板以及底板均由间隔设置的内板和外板构成，所述内板和外板之间形成一封闭空间，利用封闭空间中的空气导热系数低的特点进行隔热，减少外部热量进入机体内部。在所述封闭空间内设有冷却液流道，所述冷却液流道的两侧换热面分别与内板和外板相接触，通入冷却液后，可将进入机体内的热量通过冷却液散出。在所述外板的外侧面设有隔热材料层和护板，提高了机架的隔热和散热效果；

进一步的，通过将驱动主轴设计为两个断开的半轴结构，配合隔热联轴器或者联轴销以及隔热法兰构成了隔热驱动主轴组件，在完成动力传递的同时，有效地降低了经裸露在外部的轴体或者法兰连接组件传递至消防机器人的机体内部的外部热量，提高了机器人机体内部控制单元的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的A向视图；

图3为本发明中机架的结构示意图；

图4为沿图3中A-A线的剖视图；

图5为各个侧板上冷却液冷流道与管道总成连接的示意图；

图6为隔热驱动主轴组件第一种实施方式的示意图；

图7为图6中的外驱动轴的结构示意图；

图8为图7中的A向视图；

图9为隔热联轴器的结构示意图；

图10为图6中的内驱动轴的结构示意图；

图11为图10中的A向视图；

图12为隔热驱动主轴组件第二种实施方式的示意图；

图13为图12中的外驱动轴的结构示意图；

图14为图12中的内驱动轴的结构示意图；

图15为联轴销的结构示意图。

图中标记：1、机架，10、左侧板，101、左内侧板，102、左外侧板，103、隔热棉，104、护板，11、右侧板，111、右内侧板，112、右外侧板，12、底板，121、内底板，122、外底板，123、隔热棉，124、护板，13、顶板，131、隔热棉，132、盖板，14、中隔板，2、隔热驱动主轴组件，20、联轴销，201、隔离段，202、连接段，21、隔热法兰， 22、隔热轴套，23、轴承座，24、螺钉，25、轴承座法兰，26、外驱动轴，261、外卡爪，262、外连接盘，27、轴承，28、隔热联轴器，29，内驱动轴，291、内卡爪，292、内连接盘，3、冷却液流道，31、右侧板流道，32、左侧板流道，33、底板流道，4、管道总成，41、进液口管道，42、中间管道，43、出液口管道。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其他实施方式中。

需要说明的是：本发明专利申请说明书以及权利要求书中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。

实施例1、

下面结合附图1-15对本实施例的详细结构进行描述：

如图1-4所示，一种消防机器人用隔热底盘装置，主要由机架1、动力控制系统以及由动力控制系统驱动的驱动轮总成，所述机架具有一容纳所述动力控制系统的空腔，用于保护机架内部的动力控制系统，需要说明的是图1中并未画出驱动轮总成的结构，本领域的技术人员可以根据需要实际的环境对驱动轮总成进行调整。此外，机架1的结构也需要根据驱动轮总成的结构变化而变化，在机架1上还设有用于阻隔外部热量经驱动主轴传递至机架内腔的隔热驱动主轴组件2，所述动力控制系统输出的动力通过隔热驱动主轴组件2传递至驱动轮总成；

本实施例中，机架1优选如下结构，主要由左侧板10、右侧板11、呈弧形的底板12、顶板13以及中隔板14组成，其中左侧板10、右侧板11、底板12以及顶板13固定连接并围成一个可容纳所述动力控制系统的空腔，在所述顶板13的上端面依次设有隔热棉131和盖板132；

所述的左侧板10是由左内侧板101和左外侧板102构成的双层板，且左内侧板101和左外侧板102间隔一定距离设置，其边缘分别与构成机架的底板12和顶板13连接，使得在左内侧板101和左外侧板102之间形成一封闭空间，在该封闭空间内设有用于流通冷却液的左侧板流道32，左侧板流道32的两侧换热面分别左内侧板101和左外侧板102相接触，在左外侧板102的外侧面依次设有隔热棉103和护板104；

同样的，所述的右侧板11是由右内侧板111和右外侧板112构成的双层板，且右内侧板111和右外侧板112间隔一定距离设置，其边缘分别与构成机架的底板12和顶板13连接，使得在右内侧板111和右外侧板112之间形成一封闭空间，在该封闭空间内设有用于流通冷却液的右侧板流道31，右侧板流道31的两侧换热面分别右内侧板111和右外侧板112相接触， 在右外侧板112的外侧面同样设有隔热棉和护板；

所述的底板12采用弧形的板状构件，其沿长度方向分别与顶板13固定连接，沿宽度方向分别与左侧板10和右侧板11固定连接，所述的底板12由内底板121和外底板122构成的双底板结构，内底板121和外底板122间隔设置并分别与顶板和左右侧板连接并形成一封闭空间，在该封闭空间内设有用于流通冷却液的底板流道33，底板流道33的两侧换热面分别内底板121和外底板122相接触，在外底板122的外侧面依次设有隔热材料层和防护板。

需要是说明的是：上文所描述的隔热棉也可以采用其他具有同样隔热功能的材料作为替换，所实现的效果是完全相同的，本文不在一一举例。

本实施例中，上述左侧板流道32、右侧板流道31以及底板流道33整体构成了对机架进行散热的冷却液流道3，各个冷却液流道的铺设范围以铺满对应的板面为优，并呈S型设置在对应的内板和外板之间，与冷却液流道3相连通的冷却液进口和冷却液出口分别穿过机架后与外部的冷却液供给管路相连接。为了更清晰的描述各个侧板上冷却液冷流道与管道总成连接关系，结合附图5进行详细描述，其中，左侧板流道32和右侧板流道31通过中间管道42构成串联设置，底板流道33与左侧板流道32和右侧板流道31构成并联设置，进液口管道41连接外部的冷却液供给管路，通过三通分流两路，其中一路进入底板流道33汇入另外一个三通，另外一路依次经过左侧板流道32、中间管道42以及右侧板流道31也汇入另外一个三通，并通过出液口管道43合流后排出，完成一个循环冷却的过程；

需要说明的是：上文虽然只限定了冷却液冷流道与管道总成其中的一种实现方式，但本方案并不局限于上述所限定的内容，本领域的技术人员也可以进行合理的变化。

对于隔热驱动主轴组件2的结构组成，本文以两种实施方式进行举例说明：

第一种实施方式：

如图6-11所示，隔热驱动主轴组件2主要由外驱动轴26、轴承座23、轴承座法兰25、轴承27、隔热联轴器28以及内驱动轴29组成，其中内驱动轴29设置在机器人机架的内部并与动力控制系统的输出单元相连接，外驱动轴26设置在机体上并通过隔热联轴器28与内驱动轴29进行卡接，动力控制系统输出，动力依次经内驱动轴29、隔热联轴器28、外驱动轴26传递至机架的外部并连接驱动轮组件，以实现带动整个消防机器人行走，所述的内驱动轴29和外驱动轴26分别通过独立的轴承27安装在轴承座23内，从附图也可以清晰看出，内驱动轴29通过一轴承转动安装在轴承座内，外驱动轴对应的一端也通过一轴承转动安装在轴承座内，在内驱动轴和外驱动轴对应的轴承之间设有隔热材料制成的隔热轴套22，轴承座法兰25套装在外驱动轴26上通过若干个螺钉24与轴承座23固定连接，轴承座法兰25和外驱动轴26配合面上设有密封单元。

该实施方式中，还设有隔热法兰21，所述的轴承座23通过隔热法兰21与消防机器人的机架相连接，所述隔热法兰21由隔热材料制成，并将轴承座23和消防机器人的机架分隔开，通过锁紧组件将轴承座以及隔热法兰固定连接在消防机器人的机体上。

本实施例中，所述的隔热轴套22设置在内驱动轴29和外驱动轴26的连接处，并对应于所述隔热联轴器28设置，所述隔热轴套22同样采用隔热材料制成，并设置在两个轴承的内圈之间将两个轴承分隔开来。

本实施例中，如图7和8所示，所述的外驱动轴26与内驱动轴29相连接的一端设有外卡爪261，例如可以沿周向均匀分布三个卡爪，三个卡爪大小形状相同；如图10和11所示，所述的内驱动轴29与外驱动轴26相连接的一端设有内卡爪291，同样的可以沿周向均匀分布三个卡爪，三个卡爪大小形状相同；对应上述的外驱动轴26和内驱动轴29的结构，所述的隔热联轴器28采用由隔热材料制成的梅花状联轴器，如图9所示，其沿周向均匀分布有6个卡槽，并分别与外驱动轴26与内驱动轴29的卡爪进行卡接，同时保证外驱动轴26与内驱动轴29互不接触，在完成传递动力的同时实现了隔热的功能。

通过试验可知，带有该结构的消防机器人底盘装置，当行走至在300-400℃的环境中，在30分钟内机器人机架内腔中升温不会超过40℃，从而大大的提高了机器人机体内部动力控制系统的安全性和可靠性。

需要说明的是：该实施方式虽然只限定了外驱动轴26、内驱动轴29以及隔热联轴器28其中的一种实现方式，但本方案并不局限于上述所限定的内容，本领域的技术人员也可以根据机械原理进行合理的变化。

第二种实施方式：

如图12-15所示，隔热驱动主轴组件2主要由外驱动轴26、轴承座23、轴承座法兰25、轴承27、联轴销20以及内驱动轴29组成，其中内驱动轴29设置在消防机器人机架的内部并与动力控制系统的输出单元相连接，外驱动轴26设置在机架上并通过联轴销20与内驱动轴29进行连接，动力控制系统输出，动力依次经内驱动轴29、联轴销20、外驱动轴26传递至机架的外部并连接驱动轮组件，以实现带动整个消防机器人行走，所述的内驱动轴29和外驱动轴26分别通过独立的轴承27安装在轴承座23内，从附图中也可以清晰看出，内驱动轴29通过一轴承转动安装在轴承座23内，外驱动轴26对应的一端也通过一轴承转动安装在轴承座内，所述联轴销20将内驱动轴29和外驱动轴26分隔开并使得内驱动轴的动力可传递至外驱动轴上，轴承座法兰25套装在外驱动轴26上通过若干个螺钉24与轴承座23固定连接，轴承座法兰25和外驱动轴26配合面上设有密封单元，还设有隔热法兰21，所述的轴承座23通过隔热法兰21与消防机器人的机架相连接，所述隔热法兰21由隔热材料制成，并将轴承座23和消防机器人的机架分隔开，通过锁紧组件将轴承座23以及隔热法兰21固定连接在消防机器人的机架上。

本实施例中，所述的内驱动轴29对应的轴承外侧设有第一挡圈和第二挡圈，通过第一挡圈和第二挡圈用于对轴承的内圈进行有效定位。

本实施例中，如图13所示，所述外驱动轴26与内驱动轴相连接的一端设有外连接盘262，其中外连接盘262轴径大于驱动轴的轴径，在外连接盘262上设有若干个与联轴销20配合的插入孔；如图14所示，所述内驱动轴29与外驱动轴相连接的一端设有内连接盘292，其中内连接盘292轴径与外连接盘262的轴径相当即可，同样的，在内连接盘292上设有若干个与联轴销20配合的插入孔；对应上述的外驱动轴26和内驱动轴29的结构，所述的联轴销20采用如图15所示的结构，其具有一中部的隔离段201和设置在隔离段两端的连接段202，其中隔离段201的外径大于连接段202的外径，联轴销20通过两侧连接段202分别与内驱动轴29和外驱动轴26上的插入孔配合连接，同时保证外驱动轴26与内驱动轴29互不接触，在完成传递动力的同时实现了隔热的功能；当然了也可以将其中隔离段201采用隔热材料制成，最大化的提高隔热效果。

需要说明的是：该实施例虽然只限定了联轴销20其中的一种结构方式，但本方案并不局限于上述所限定的内容，本领域的技术人员也可以进行合理的变化。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种消防机器人用隔热底盘装置，包括机架、动力控制系统以及由动力控制系统驱动的驱动轮总成，所述机架具有一容纳所述动力控制系统的空腔，其特征在于，所述机架包括侧板以及连接侧板的底板，所述侧板和底板均由间隔设置的内板和外板构成，所述内板和外板之间形成一封闭空间，在所述封闭空间内设有冷却液流道，所述冷却液流道的两侧换热面分别与内板和外板相接触，在所述外板的外侧面设有隔热材料层；所述的机架上还设有用于阻隔外部热量经驱动主轴传递至机架内腔的隔热驱动主轴组件，所述动力控制系统输出的动力通过隔热驱动主轴组件传递至驱动轮总成；

所述侧板由左侧板和右侧板构成，其中左侧板和右侧板内的冷却液流道通过中间管道串联设置，左侧板和右侧板内的冷却液流道与底板上的冷却液流道并联设置；

所述隔热驱动主轴组件包括驱动主轴、轴承以及轴承座和轴承座法兰，所述驱动主轴由内驱动轴、外驱动轴和设置在内驱动轴和外驱动轴之间联轴销组成，所述的内驱动轴和外驱动轴分别通过独立的轴承安装在轴承座内，所述联轴销将内驱动轴和外驱动轴分隔开并使得内驱动轴的动力可传递至外驱动轴上，还设有隔热法兰，所述的轴承座通过隔热法兰与消防机器人的机体相连接；所述的联轴销，具有一中部的隔离段和设置在隔离段两端的连接段，其中隔离段的外径大于连接段的外径，所述的内驱动轴和外驱动轴相连接的一端分别设有连接盘，在所述连接盘上设有若干个与联轴销配合的插入孔，联轴销通过两侧连接段分别与内驱动轴和外驱动轴上插入孔配合连接，隔离段采用隔热材料制成并使得内驱动轴的连接盘和外驱动轴的连接盘之间形成一个隔离腔使内驱动轴和外驱动轴互不接触；

轴承座法兰套装在外驱动轴上通过若干个螺钉与轴承座固定连接，轴承座法兰和外驱动轴配合面上设有密封单元，轴承座通过隔热法兰与消防机器人的机架相连接，所述隔热法兰由隔热材料制成，并将轴承座和消防机器人的机架分隔开，通过锁紧组件将轴承座以及隔热法兰固定连接在消防机器人的机架上；所述的冷却液流道呈S型设置在内板和外板之间，与冷却液流道相连通的冷却液进口和冷却液出口分别穿过机架后与外部的冷却液供给管路相连接。

2.根据权利要求1所述一种消防机器人用隔热底盘装置，其特征在于：所述的侧板包括外侧板和内侧板，外侧板和内侧板间隔设置并分别与构成机架的底板和顶板连接，使得在外侧板和内侧板之间形成一封闭空间，在外侧板的外侧面依次设有隔热材料层和防护板。

3.根据权利要求1所述一种消防机器人用隔热底盘装置，其特征在于：所述的底板由内底板和外底板构成的双底板结构，内底板和外底板分别与顶板和侧板连接并形成一封闭空间，在外底板的外侧面依次设有隔热材料层和护板。

4.根据权利要求1所述一种消防机器人用隔热底盘装置，其特征在于：所述的机架还设有顶板，由顶板、底板以及左右两侧的侧板固定连接并形成一可容纳所述动力控制系统的空腔，在所述顶板表面依次设有隔热材料层和盖板。