CN207101690U - 自主灭火消防机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自主灭火消防机器人，其包括移动平台、三自由度云台、消防炮、嵌入式控制系统。所述移动移动采用长方体上下两层结构和利用差速进行转向，可以实现转向和零半径自转。所述三自由度云台、消防炮位于移动平台上层的防水层上，所述嵌入式控制系统安置于移动平台上层与防水层之间。本实用新型通过移动平台的一次运动与三自由度云台的三次扫描火源确定火源位置并对消防炮落点进行控制实现自主灭火功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及消防设备技术领域，尤其涉及一种自主瞄准灭火的轮式消防机器人。
背景技术
火灾是人类社会中最常见的严重灾害之一，火灾给人类带来了巨大的经济损失和人员伤亡。随着改革开放和经济的快速发展火灾发生的频率越来越高，对经济的破坏也越来越大。与此同时，虽然随着相关的科学研究和科学技术的进步，使得人类的防火和灭火的水平得到了很大程度的提高，但是现有的灭火方式一般只能在火灾发生到一定程度能够被人或探测器发现，然后由人做出相应的决策进行灭火，这些过程难免贻误灭火的最佳时机和耗费大量的人力物力。综上所述，现有的消防方式不仅不能实现自主灭火，而且在实际使用过程中效果不佳。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种自主瞄准灭火的轮式消防机器人，以实现消防机器人能自主识别空间火源、控制消防炮落点精准灭火的功能。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：一种自主灭火消防机器人，其特征在于：包括消防炮、移动平台、三自由度云台及嵌入式控制系统；所述消防炮、三自由度云台安装在移动平台上；嵌入式控制系分别与消防炮、移动平台、三自由度云台电性连接。
在本实用新型一实施例中，所述移动平台的顶部还设置有一防水层；所述嵌入式控制系统安置于移动平台顶部与防水层之间。
在本实用新型一实施例中，所述移动平台为双侧电机驱动机构，移动平台两侧均安装有后驱动齿轮、直流伺服电机、对准齿轮、链轮、传动链条、驱动轮、减速器以及联轴器；所述直流伺服电机经过减速器、联轴器将动力输出在电机轴上，并通过对准齿轮与后驱动齿轮啮合，所述后驱动齿轮和所述链轮同轴，所述链轮带动传动链条将驱动电机的扭矩传递给前驱动轮。
在本实用新型一实施例中，所述三自由度云台包括滚珠丝杠装置、水平运动机构、俯仰运动机构、CCD相机、水平回转板、俯仰运动板；水平回转板内安装有滚珠丝杠中的滚珠副；水平回转板下方安装有水平运动机构；在水平回转板上方固定有俯仰运动板，两块俯仰运动板中间安装有CCD相机与俯仰运动电机；俯仰运动电机通过二级齿轮减速实现CCD相机的俯仰运动。
在本实用新型一实施例中，所述水平运动机构包括电机齿轮、第一减速齿轮、第二减速齿轮及水平固定齿轮；所述电机齿轮通过与第一减速齿轮啮合，第一减速齿轮与第二减速齿轮同轴；第二减速齿轮与水平固定齿轮啮合。
在本实用新型一实施例中，所述消防水炮为具有可实时获取水泡出水口的仰角和消防炮的流量的功能的伺服电控型的两轴消防水炮。
与现有技术相比，本实用新型具有如下突出的优势：1.通过检测火源重心、伺服移动消防机器人和改变消防炮水射流轨迹使得火源重心位于轨迹上，实现了自主闭环控制，使得消防机器人能快速准确灭火，能够有效的代替消防员进入火场作业，保护了消防战士的人身安全；2.云台系统能够实现水平、俯仰和升降运动；使消防机器人在检测到火源时，能够通过云台系统的水平和俯仰运动，使得火源重心与CCD相机的中心重合；4.采用火源重心与CCD相机的中心重合的方法检测火源，能够有效减小重复扫描误差和提高火源定位精度，为检测火源和实施精准灭火提供精准坐标。
附图说明
图1为本实用新型实施例的自主灭火消防机器人的整体图。
图2为本实用新型实施例的自主灭火消防机器人的轮式移动平台结构图。
图3为本实用新型实施例的自主灭火消防机器人中三自由度云台的结构图。
图4为本实用新型实施例的自主灭火消防机器人中定位火源位置的原理图。
图中：1为消防炮、2为轮式移动平台、3为防水层、4为三自由度云台、5为对准齿轮、6为后驱动齿轮、7为减速器、8为直流伺服电机、9为链条、10为链轮、11为联轴器、12为前驱动轮、13为嵌入式控制系统、14为电池、15为丝杆、16为竖直运动电机、17为电机齿轮、18为减速齿轮1、19为减速齿轮2、20为水平固定齿轮、21为水平回转板、22为水平运动电机、23为俯仰运动电机、24为CCD相机、25为俯仰运动板、26为俯仰运动二级齿轮减速装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步解释说明。
本实用新型提供一种自主灭火消防机器人，其包括移动平台2、三自由度云台4、消防炮1、嵌入式控制系统13。包括消防炮、移动平台、三自由度云台及嵌入式控制系统；所述消防炮、三自由度云台安装在移动平台上；嵌入式控制系分别与消防炮、移动平台、三自由度云台电性连接。
主要结构示意图参见图1-3。
所述移动移动采用长方体上下两层结构和利用差速进行转向，可以实现转向和零半径自转。所述三自由度云台4、消防炮1位于移动平台上层的防水层上，所述嵌入式控制系统13安置于移动平台上层与防水层3之间。本实用新型通过移动平台的一次运动与三自由度云台4的三次扫描火源确定火源位置并对消防炮落点进行控制实现自主灭火功能。
所述移动平台2为双侧电机驱动机构，所述机器人车体的两侧均安装有后驱动齿轮6、直流伺服电机8、对准齿轮5、链轮10、传动链条9、驱动轮、减速器7以及联轴器11；所述直流伺服电机8经过减速器7、联轴器将11动力输出在电机轴上，并通过对准齿轮5与后驱动齿轮6啮合，所述后驱动齿轮6和所述链轮10同轴，所述链轮10带动传动链条9将驱动电机的扭矩传递给前驱动轮12。
所述三自由度云台主要包括滚珠丝杠装置、水平运动机构、俯仰运动机构26、CCD相机24、水平回转板21、俯仰运动板25，水平回转板21内安装有滚珠丝杠中的滚珠副，使其能够实现升降运动，同时其下方安装有水平运动机构，实现其水平回转运动，在水平回转板上方固定有俯仰运动板，两块俯仰运动板25中间安装有CCD相机与俯仰运动电机23，俯仰运动电机23通过二级齿轮减速实现CCD相机24的俯仰运动。
所述水平运动机构是由电机齿轮17、减速齿轮1（18）、减速齿轮2（19）、水平固定齿轮20组成。其中电机齿轮17通过与减速齿轮1（18）啮合，减速齿轮1（18）与减速齿轮2（19）同轴实现动力传递，同时减速齿轮2（19）与水平固定齿轮20啮合。由于水平固定齿轮20固定，可以实现三轴云台绕丝杆转动。较佳的，所述减速齿轮的传动比为20:1-25:1。
在本实用新型一实施例中，所述消防水炮为伺服电控型的两轴消防水炮，具有可实时获取水泡出水口的仰角和消防炮的流量的功能。
本实用新型通过移动平台的一次运动与三自由度云台的三次扫描火源确定火源位置并对消防炮落点进行控制实现自主灭火功能，原理示意图参见图4。自
以下简要阐述其的工作方法：
通过视频火焰检测确定火源的重心，测量火源重心与机器人夹角，消防机器人任意移动一段距离，再次测量消防机器人与火源重心夹角，升高云台一定到一定高度再次测量重心与机器人夹角，根据三角函数计算出火源重心在三维空间的位置，通过综合控制移动消防机器人、消防炮的初速度和流量，使火源重心位于消防炮水射流的轨迹上达到精准灭火的效果。
虽然本实用新型已经参照多个实施例进行了描述，但本实用新型并不限于上述实施例，应当理解本领域技术人员能够对上述实施例中涉及的部件进行适当的组合形成新的实施例，在不脱离本实用新型原理的基础上进行的各种明显的修改和变化都应落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自主灭火消防机器人，其特征在于：包括消防炮、移动平台、三自由度云台及嵌入式控制系统；所述消防炮、三自由度云台安装在移动平台上；嵌入式控制系分别与消防炮、移动平台、三自由度云台电性连接。
2.根据权利要求1所述的自主灭火消防机器人，其特征在于：所述移动平台的顶部还设置有一防水层；所述嵌入式控制系统安置于移动平台顶部与防水层之间。
3.根据权利要求1所述的自主灭火消防机器人，其特征在于：所述移动平台为双侧电机驱动机构，移动平台两侧均安装有后驱动齿轮、直流伺服电机、对准齿轮、链轮、传动链条、驱动轮、减速器以及联轴器；所述直流伺服电机经过减速器、联轴器将动力输出在电机轴上，并通过对准齿轮与后驱动齿轮啮合，所述后驱动齿轮和所述链轮同轴，所述链轮带动传动链条将驱动电机的扭矩传递给前驱动轮。
4.根据权利要求1所述的自主灭火消防机器人，其特征在于：所述三自由度云台包括滚珠丝杠装置、水平运动机构、俯仰运动机构、CCD相机、水平回转板、俯仰运动板；水平回转板内安装有滚珠丝杠中的滚珠副；水平回转板下方安装有水平运动机构；在水平回转板上方固定有俯仰运动板，两块俯仰运动板中间安装有CCD相机与俯仰运动电机；俯仰运动电机通过二级齿轮减速实现CCD相机的俯仰运动。
5.根据权利要求4所述的自主灭火消防机器人，其特征在于：所述水平运动机构包括电机齿轮、第一减速齿轮、第二减速齿轮及水平固定齿轮；所述电机齿轮通过与第一减速齿轮啮合，第一减速齿轮与第二减速齿轮同轴；第二减速齿轮与水平固定齿轮啮合。
6.根据权利要求1所述的自主灭火消防机器人，其特征在于：所述消防水炮为具有可实时获取水泡出水口的仰角和消防炮的流量的功能的伺服电控型的两轴消防水炮。
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