CN208877781U - 一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，属于消防机器人技术领域，包括：车体组件、液压动力系统、消防灭火系统、侦察系统及控制系统；车体组件包括机架和行走机构；液压动力系统通过液压来驱动行走机构运动；消防灭火系统与消防水带可拆卸连接，用于喷射灭火介质；侦察系统用于对火源进行识别和定位、检测机器人周围设定区域内的障碍物；所述控制系统用于与远程控制终端进行信号通讯，并通过所述侦察系统检测的障碍物控制机器人避障、通过所述侦察系统识别和定位的火源自主寻火灭火；该机器人在行进过程中能够智能避障，作业时能自主寻火灭火，解决了现有的消防设备对火灾灭火能力薄弱及智能化程度不高的问题。

Description

一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人

技术领域

本实用新型属于消防机器人技术领域，具体涉及一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人。

背景技术

近年来，火灾事故频发，消防人员伤亡消息不断。据相关统计显示，2008年至2016年，全国共发生169万起火灾事故，一线消防员伤亡人数达到776人。随着自动控制技术和智能技术地不断成熟，由消防机器人、无人侦察机等先进设备代替消防员，完成消防救援任务已成为可能。

消防机器人作为特种机器人的一种，它作为特种消防设备可以替代消防队员接近火灾现场实施有效的灭火救援作业，开展各项火场侦察任务，尤其是在危险性大或者消防队员不易接近的场合，消防机器人的应用将大大提高消防部门扑灭恶性火灾的能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡具有重要的作用。

但是，火灾现场的环境和地形都比较复杂，现有的消防机器人智能化水平较低，续航能力弱，对于火灾现场的复杂地形适应性较差，很大程度上限制了消防机器人的推广使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，该机器人在行进过程中能够智能避障并动态构建地图，作业时能自主寻火灭火，完成作业后能根据构建的地图原路返回，解决了现有的消防设备对火灾灭火能力薄弱及智能化程度不高的问题。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，包括：车体组件、液压动力系统、消防灭火系统、侦察系统及控制系统；

所述车体组件包括机架和行走机构；所述机架是机器人的安装基体，两个行走机构分别安装在机架的两相对侧，行走机构为履带式行走机构；

所述液压动力系统通过液压来驱动行走机构运动；

所述消防灭火系统与外部的消防水带可拆卸连接，用于喷射灭火介质；

所述侦察系统用于采集机器人运动过程中周围设定区域内的视频图像并发送给远程控制终端进行视频显示、对火源进行识别和定位、检测机器人周围设定区域内的障碍物；

所述控制系统用于与远程控制终端进行信号通讯，并通过所述侦察系统检测的障碍物控制机器人避障、通过所述侦察系统识别和定位的火源自主寻火灭火。

进一步的，所述车体组件的行走机构包括驱动轮、两个以上支重轮、张紧轮、履带及悬挂，悬挂固定在机架上，两个以上支重轮前后并列安装在水平放置的悬挂下方，张紧轮安装在水平放置的悬挂后上方，驱动轮通过转轴与液压动力系统连接，并位于水平放置的悬挂前上方，履带环绕在驱动轮、两个以上支重轮和张紧轮上，且两个以上支重轮支撑在地面上。

进一步的，所述液压动力系统包括：发动机、双联液压泵、两个液压马达、液压油箱及燃油箱；发动机的输出轴与双联液压泵的输入轴同轴连接，进而同时驱动双联液压泵内的补油泵通过液压管路从液压油箱中吸油，双联液压泵分别通过液压管路与两个液压马达相连，将从液压油箱吸入的液压油传输给液压马达，以驱动液压马达的输出轴转动，液压马达转动过程中，同时将液压油再次回到液压油箱中；两个液压马达的输出轴分别与两个行走机构的驱动轮对应同轴连接；其中，发动机通过油管与燃油箱连接。

进一步的，所述液压动力系统还包括散热器，所述散热器包括发动机循环水散热器和液压油散热器，分别用于对发动机和液压油箱进行散热。

进一步的，所述消防灭火系统包括消防水炮、进水管路、自动脱带装置、自喷淋管路及电磁阀；所述进水管路设有一个以上进水口和一个出水口；所述进水管路安装在机架的底部；进水管路的出水口连接有消防水炮，且消防水炮位于机架的前端，消防水炮可上下左右摆动；进水管路的每个进水口均安装有自动脱带装置，自动脱带装置用于将进水管路与外部的消防水带断开；所述自喷淋管路上设有两个以上喷头，用于喷射灭火介质对机器人进行降温防护，自喷淋管路通过安装有电磁阀的管路与进水管路相通，通过电磁阀控制自喷淋管路的启闭。

进一步的，所述自动脱带装置包括继电器、电机及脱带机构，脱带机构用于连接进水管路与消防水带，电机的输出轴与脱带机构内的齿轮同轴连接，且电机与控制系统之间电路上安装有继电器；继电器处于常开状态，此时，电机不工作，脱带机构将进水管路与消防水带连接锁紧；当控制系统控制继电器闭合时，电机控制脱带机构内的齿轮转动，使得脱带机构将进水管路与消防水带断开。

进一步的，所述侦察系统包括行车摄像头、温度传感器、避障组件和云台摄像机；在所述机架的前端和后端各至少安装一个行车摄像头，用于采集机器人行走过程中机器人前后的图像；所述云台摄像机安装在机架顶部的上护罩上，用于对火源进行识别和定位，并通过控制系统发送给远程控制终端以进行监测；所述温度传感器、气体传感器、避障组件分别安装在机架的前端，所述温度传感器用于检测机器人四周的环境温度，并与电磁阀电性连接，当环境温度超过设定值，控制电磁阀开启自喷淋管路；所述避障组件包括激光雷达、惯导、超声波传感器和碰撞开关，激光雷达用于通过激光扫描来构建机器人周围的地图；惯导用于给机器人的运动提供指引；超声波传感器用于通过发送声波来检测机器人周围的障碍物；碰撞开关用于当障碍物碰到碰撞开关时，触发碰撞开关，进而通过控制系统使得机器人紧急停止。

进一步的，还包括气体传感器，所述气体传感器用于对空气中的一种以上有毒有害气体的浓度进行检测，并通过控制系统发送给远程控制终端以进行监测。

进一步的，所述控制系统包括：底盘运动控制器、智能导航控制器及主控制器；所述底盘运动控制器通过控制双联液压泵的排量来调节给液压马达传输的液压油流量，从而控制液压马达的转速，进而控制车体组件的行走机构的驱动轮的转速；所述智能导航控制器用于接收避障组件的信息，并根据该信息构建动态地图及规划智能避障的路径；所述主控制器用于分别与底盘运动控制器、智能导航控制器及远程控制终端进行通讯，即给远程控制终端发送侦察系统的侦察视频信息及部件状态信息，并接收远程控制终端发出的控制指令，通过与底盘运动控制器、智能导航控制器共同配合完成控制动作。

进一步的，还包括附件，所述附件包括：照明灯、声光报警器及天线；所述照明灯安装在机架前端两侧，以提供照明；所述声光报警器、天线安装在机架顶部设有的上护罩的顶部后端；声光报警器处于常开状态以进行示警，控制系统通过天线与远程控制终端进行通讯。

有益效果：本实用新型具有较高的环境适应性和智能化水平，其以液压系统驱动，牵引力大，续航时间长；在行走过程中可以实时探测周边的障碍物、动态构建地图，从而自主规划路径以避开障碍物，降低了火灾现场救援难度；达到指定的工作地点后能对火源进行智能识别和定位，并联动消防水炮进行灭火作业；完成作业后能迅速脱开水带，并根据构建的地图自动原路返回，提高了消防机器人的自主作战能力。

附图说明

图1为本实用新型的组成结构的主视图；

图2为图1的俯视剖面图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的俯视图；

其中，1-车体组件、2-液压动力系统、3-消防灭火系统、4-侦察系统、5-控制系统、6-附件、11-行走机构、12-机架、13-液压油箱、14-燃油箱、21-发动机、22-联轴器、23-双联液压泵、24-液压马达、25-散热器、31-消防水炮、32-进水管路、33-自动脱带装置、34-自喷淋管路、35-电磁阀、41-行车摄像头、42-温度传感器、43-气体传感器、44-避障组件、45-云台摄像机、51-底盘运动控制器、52-智能导航控制器、53-主控制器、61-上护罩、62-照明灯、63-声光报警器、64-天线、111-驱动轮、112-支重轮、113-张紧轮、114-履带。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实施例提供了一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，参见附图1，包括：车体组件1、用于驱动车体组件1运动的液压动力系统2、用于喷射灭火介质的消防灭火系统3、用于侦察和数据采集的侦察系统4、用于控制机器人智能避障、自主寻火灭火的控制系统5及附件6；

所述车体组件1包括机架12、护罩61及行走机构11；所述机架12是机器人的安装基体，护罩61固定在机架12的上部，用于保护安装在机架12上及位于护罩61内的部件；所述护罩61由活动铰接的上、下两部分组成，其下部与机架12固接，其上部能绕铰接点旋转打开，方便维修保养；两个行走机构11分别安装在机架12的两相对侧，每个行走机构11均为类平行四边形结构的履带式行走机构，均包括驱动轮111、三个支重轮112、张紧轮113、履带114及悬挂115，悬挂115固定在机架12上，三个支重轮112前后并列安装在水平放置的悬挂115下方，张紧轮113安装在水平放置的悬挂115后上方，驱动轮111通过转轴与液压动力系统2连接，并位于水平放置的悬挂115前上方，履带114环绕在驱动轮111、三个支重轮112和张紧轮113上，形成类平行四边形结构，且三个支重轮112支撑在地面上；

参见附图2，所述液压动力系统2安装在机架12上，并位于护罩61内，包括：发动机21、联轴器22、双联液压泵23、两个液压马达24、散热器25、液压油箱13及燃油箱14；发动机21的输出轴通过联轴器22与双联液压泵23的输入轴同轴连接，进而同时驱动双联液压泵23内的补油泵通过液压管路从液压油箱13中吸油，双联液压泵23分别通过液压管路与两个液压马达24相连，将从液压油箱13吸入的液压油传输给液压马达24，以驱动液压马达24的输出轴转动，液压马达24转动过程中，同时将液压油再次回到液压油箱13中；两个液压马达24的输出轴分别与两个行走机构11的驱动轮111对应同轴连接；外部的远程控制终端控制发动机21转动，进而通过双联液压泵23分别控制两个液压马达24转动，实现对两个驱动轮111的转动驱动；其中，发动机21通过油管与燃油箱14连接，燃油箱14内的燃油为发动机21提供动力；双联液压泵23通过液压管路与液压油箱13内的液压油相通，用于吸取液压油箱13内的液压油，液压马达24通过液压管路与液压油箱13内的油液相通，用于将液压油放回到液压油箱13中，即液压油箱13内的液压油依次通过双联液压泵23和液压马达24再回到液压油箱13，形成闭式泵控液压系统；所述双联液压泵23为电控双联变量泵，所述液压马达24为定量马达；所述散热器25包括发动机循环水散热器和液压油散热器，分别用于对发动机21和液压油箱13进行散热；

所述消防灭火系统3包括消防水炮31、进水管路32、自动脱带装置33、自喷淋管路34及电磁阀35；所述进水管路32设有一个以上进水口和一个出水口，每个进水口均设有止水挡板，止水挡板可根据输入压力自动启闭，有效防止灭火介质(水或泡沫)逆流；所述进水管路32前后贯穿安装在机架12的底部；进水管路32的出水口通过法兰连接有消防水炮31，且消防水炮31位于机架12的前端，消防水炮31可上下左右摆动；进水管路32的每个进水口均安装有自动脱带装置33，自动脱带装置33用于将进水管路32与外部的消防水带断开；所述自喷淋管路34上设有两个以上喷头，用于喷射灭火介质对机器人进行降温防护，两个自喷淋管路34对称安装在两个行走机构11的侧上方，并分别通过安装有电磁阀35的管路与进水管路32相通，通过电磁阀35控制自喷淋管路34的启闭；其中，所述自动脱带装置33包括继电器、电机及脱带机构，脱带机构用于连接进水管路32与消防水带，电机的输出轴与脱带机构内的齿轮同轴连接，且电机与控制系统5之间电路上安装有继电器；继电器处于常开状态，此时，电机不工作，脱带机构将进水管路32与消防水带连接锁紧；当控制系统5控制继电器闭合时，电机控制脱带机构内的齿轮转动，使得脱带机构将进水管路32与消防水带断开；

参见附图3，所述侦察系统4包括行车摄像头41、温度传感器42、气体传感器43、避障组件44和云台摄像机45；在所述机架12的前端和后端各至少安装一个行车摄像头41，用于采集机器人行走过程中机器人前后的图像；所述云台摄像机45安装在上护罩61上，且云台摄像机45为双目云台摄像机，用于对火源进行识别和定位，并通过控制系统5发送给远程控制终端以进行监测；所述温度传感器42、气体传感器43、避障组件44分别安装在机架12的前端，所述温度传感器42用于检测机器人四周的环境温度，并与电磁阀35电性连接，当环境温度超过设定值，控制电磁阀35开启自喷淋管路34，对机器人进行降温防护；所述气体传感器43用于对空气中的一种以上有毒有害气体的浓度进行检测，并通过控制系统5发送给远程控制终端以进行监测；所述避障组件44包括激光雷达、惯导、超声波传感器和碰撞开关，激光雷达用于通过激光扫描来构建机器人周围的地图；惯导用于给机器人的运动提供指引；超声波传感器用于通过发送声波来检测机器人周围的障碍物；碰撞开关用于当障碍物碰到碰撞开关时，触发碰撞开关，进而通过控制系统5使得机器人紧急停止；

参见附图4，所述控制系统5安装在机架12上，并位于护罩61内，包括：底盘运动控制器51、智能导航控制器52及主控制器53；所述底盘运动控制器51通过控制双联液压泵23的排量来调节给液压马达24传输的液压油流量，从而控制液压马达24的转速，进而控制车体组件1的行走机构11的驱动轮111的转速，实现对驱动轮111转速的两级调整(两级调整分别为通过发动机21控制驱动轮111的转速和通过双联液压泵23控制驱动轮111的转速)；所述智能导航控制器53用于接收避障组件44的信息，并根据该信息构建动态地图及规划智能避障的路径；所述主控制器53用于分别与底盘运动控制器51、智能导航控制器52及远程控制终端进行通讯，即给远程控制终端发送侦察系统4的侦察视频信息、部件状态信息(如发动机21的转速、液压油箱13的液压油和燃油箱14的燃油体积)，并接收远程控制终端发出的控制指令，通过与底盘运动控制器51、智能导航控制器52共同配合完成各种控制动作；

所述附件6包括：照明灯62、声光报警器63及天线64；所述照明灯62安装在机架12前端两侧，以提供照明；所述声光报警器63、天线64安装在上护罩61的顶部后端；声光报警器63处于常开状态以进行示警，天线64用于主控制器53与远程控制终端进行通讯。

工作过程如下：通过自动脱带装置将外部的消防水带与进水管路32连接后，通过外部的远程控制终端启动机器人，控制系统5通过天线64接收远程控制终端发出的指令，根据该指令驱动机器人移动至设定作业地点；

在机器人移动过程中，行车摄像头41将机器人周围的视频画面实时传回远程控制终端的显示屏；避障组件44实时检测四周的障碍物信息，智能导航控制器52根据该障碍物信息规划路径，来控制机器人自动绕开障碍物；温度传感器42实时检测机器人四周的环境温度，当环境温度超过设定值，控制电磁阀35动作，来开启自喷淋管路34，对机器人进行降温防护；

机器人到达设定作业地点后，云台摄像机45对火源进行智能识别和定位，同时联动消防水炮31瞄准火源点，通过消防水带、进水管路32及消防水炮31喷射灭火介质进行灭火；

机器人完成灭火作业后，远程控制终端遥控开启自动脱带装置33，自动脱带装置33动作，将进水管路32与消防水带分离，然后远程控制终端遥控开启一键返程，机器人根据避障组件44构建的地图及避障组件44的惯导，沿原路轻装返回。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，包括：车体组件(1)、液压动力系统(2)、消防灭火系统(3)、侦察系统(4)及控制系统(5)；

所述车体组件(1)包括机架(12)和行走机构(11)；所述机架(12)是机器人的安装基体，两个行走机构(11)分别安装在机架(12)的两相对侧，行走机构(11)为履带式行走机构；

所述液压动力系统(2)通过液压来驱动行走机构(11)运动；

所述消防灭火系统(3)与外部的消防水带可拆卸连接，用于喷射灭火介质；

所述侦察系统(4)用于采集机器人运动过程中周围设定区域内的视频图像并发送给远程控制终端进行视频显示、对火源进行识别和定位、检测机器人周围设定区域内的障碍物；

所述控制系统(5)用于与远程控制终端进行信号通讯，并通过所述侦察系统(4)检测的障碍物控制机器人避障、通过所述侦察系统(4)识别和定位的火源自主寻火灭火。

2.如权利要求1所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，所述车体组件(1)的行走机构(11)包括驱动轮(111)、两个以上支重轮(112)、张紧轮(113)、履带(114)及悬挂(115)，悬挂(115)固定在机架(12)上，两个以上支重轮(112)前后并列安装在水平放置的悬挂(115)下方，张紧轮(113)安装在水平放置的悬挂(115)后上方，驱动轮(111)通过转轴与液压动力系统(2)连接，并位于水平放置的悬挂(115)前上方，履带(114)环绕在驱动轮(111)、两个以上支重轮(112)和张紧轮(113)上，且两个以上支重轮(112)支撑在地面上。

3.如权利要求2所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，所述液压动力系统(2)包括：发动机(21)、双联液压泵(23)、两个液压马达(24)、液压油箱(13)及燃油箱(14)；发动机(21)的输出轴与双联液压泵(23)的输入轴同轴连接，进而同时驱动双联液压泵(23)内的补油泵通过液压管路从液压油箱(13)中吸油，双联液压泵(23)分别通过液压管路与两个液压马达(24)相连，将从液压油箱(13)吸入的液压油传输给液压马达(24)，以驱动液压马达(24)的输出轴转动，液压马达(24)转动过程中，同时将液压油再次回到液压油箱(13)中；两个液压马达(24)的输出轴分别与两个行走机构(11)的驱动轮(111)对应同轴连接；其中，发动机(21)通过油管与燃油箱(14)连接。

4.如权利要求3所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，所述液压动力系统(2)还包括散热器(25)，所述散热器(25)包括发动机循环水散热器和液压油散热器，分别用于对发动机(21)和液压油箱(13)进行散热。

5.如权利要求1所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，所述消防灭火系统(3)包括消防水炮(31)、进水管路(32)、自动脱带装置(33)、自喷淋管路(34) 及电磁阀(35)；所述进水管路(32)设有一个以上进水口和一个出水口；所述进水管路(32)安装在机架(12)的底部；进水管路(32)的出水口连接有消防水炮(31)，且消防水炮(31)位于机架(12)的前端，消防水炮(31)可上下左右摆动；进水管路(32)的每个进水口均安装有自动脱带装置(33)，自动脱带装置(33)用于将进水管路(32)与外部的消防水带断开；所述自喷淋管路(34)上设有两个以上喷头，用于喷射灭火介质对机器人进行降温防护，自喷淋管路(34)通过安装有电磁阀(35)的管路与进水管路(32)相通，通过电磁阀(35)控制自喷淋管路(34)的启闭。

6.如权利要求5所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，所述自动脱带装置(33)包括继电器、电机及脱带机构，脱带机构用于连接进水管路(32)与消防水带，电机的输出轴与脱带机构内的齿轮同轴连接，且电机与控制系统(5)之间电路上安装有继电器；继电器处于常开状态，此时，电机不工作，脱带机构将进水管路(32)与消防水带连接锁紧；当控制系统(5)控制继电器闭合时，电机控制脱带机构内的齿轮转动，使得脱带机构将进水管路(32)与消防水带断开。

7.如权利要求5所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，所述侦察系统(4)包括行车摄像头(41)、温度传感器(42)、避障组件(44)和云台摄像机(45)；在所述机架(12)的前端和后端各至少安装一个行车摄像头(41)，用于采集机器人行走过程中机器人前后的图像；所述云台摄像机(45)安装在机架(12)顶部的上护罩(61)上，用于对火源进行识别和定位，并通过控制系统(5)发送给远程控制终端以进行监测；所述温度传感器(42)、气体传感器(43)、避障组件(44)分别安装在机架(12)的前端，所述温度传感器(42)用于检测机器人四周的环境温度，并与电磁阀(35)电性连接，当环境温度超过设定值，控制电磁阀(35)开启自喷淋管路(34)；所述避障组件(44)包括激光雷达、惯导、超声波传感器和碰撞开关，激光雷达用于通过激光扫描来构建机器人周围的地图；惯导用于给机器人的运动提供指引；超声波传感器用于通过发送声波来检测机器人周围的障碍物；碰撞开关用于当障碍物碰到碰撞开关时，触发碰撞开关，进而通过控制系统(5)使得机器人紧急停止。

8.如权利要求7所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，还包括气体传感器(43)，所述气体传感器(43)用于对空气中的一种以上有毒有害气体的浓度进行检测，并通过控制系统(5)发送给远程控制终端以进行监测。

9.如权利要求3所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，所述控制系统(5)包括：底盘运动控制器(51)、智能导航控制器(52)及主控制器(53)；所述底盘运动控制器(51)通过控制双联液压泵(23)的排量来调节给液压马达(24)传输的液压油流量，从而控制液压马达(24)的转速，进而控制车体组件(1)的行走机构(11)的驱动轮(111)的转速；所述智能导航控制器(52)用于接收避障组件(44)的信息，并根据该信息构建动态地图及规划智能避障的路径；所述主控制器(53)用于分别与底盘运动控制器(51)、智能导航控制器(52)及远程控制终端进行通讯，即给远程控制终端发送侦察系统(4)的侦察视频信息及部件状态信息，并接收远程控制终端发出的控制指令，通过与底盘运动控制器(51)、智能导航控制器(52)共同配合完成控制动作。

10.如权利要求1所述的一种液压驱动的智能消防灭火侦察机器人，其特征在于，还包括附件(6)，所述附件(6)包括：照明灯(62)、声光报警器(63)及天线(64)；所述照明灯(62)安装在机架(12)前端两侧，以提供照明；所述声光报警器(63)、天线(64)安装在机架(12)顶部设有的上护罩(61)的顶部后端；声光报警器(63)处于常开状态以进行示警，控制系统(5)通过天线(64)与远程控制终端进行通讯。