CN211068857U - 一种多功能消防机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及消防设备技术领域，公开了一种多功能消防机器人，主要为自行走底盘1、上装2、自主控制系统3和数据采集和传输系统4四部分组成；该机器人配置激光雷达、跟踪摄像机、多种有毒气体检测仪等多种传感器，可以非视距遥控并具备自主路径规划行驶和跟踪行驶等功能，是真正意义上的第三代智能灭火救援机器人。该机器人可代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧或浓烟等危险灾害事故现场进行侦检、灭火、救援、解决了消防人员在上述场所面临的人身安全威胁问题；同时该机器人具有极强的越野路面行驶能力，可以通过草地、沙地、浅滩、碎石等多种野外路面，克服路牙、陡坡、壕沟等地表障碍，用于野外条件下的侦检、灭火、救援。

Description

一种多功能消防机器人

技术领域

本实用新型涉及消防设备技术领域，具体涉及一种适用多种复杂火灾及事故现场的灭火救援工作的多功能灭火救援机器人。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速稳步发展，带动石油、化工产品需求逐年增长，石油化工产业投入和规模也越来越大，然而石油化工各种火灾也时有发生，而石油化工企业发生火灾一般都是比较重大的火灾，根据应急管理部消防救援局消息，2018年全国共接报火灾23.7万起，其中较大火灾67起，重大火灾4起，特别重大火灾1起。对于扑救大型石化类火灾，由于危险性高，爆炸可能性大，有毒气体多，需要尽最大程度保护消防人员的安全，又要在短时间内用灭火剂将火灾现场完全覆盖，达到降温、灭火的目的；同时，一般石化类火灾，都会伴随着一定的人员伤亡，这时也需要将受伤人员快速运出火灾波及区。

当今社会国民经济和工业的飞速发展，易燃易爆、高毒性化工品引起火灾事故的概率越来越高，同时野外复杂条件下的火灾及事故也频发。如今的消防灭火救援更加注重救援人员的安全保障。救援人员使用高精尖消防装备来救火救援成为一种不可逆转的趋势，因此在这样的背景下，消防机器人逐渐成为消防领域重要的发展方向。国内消防机器人目前处于第一代水平，救援人员基本通过手持遥控器操作消防机器人，操作距离受限，控制精确度差；采用履带式底盘，行驶速度和越野能力受限。消防机器人上装固定的工装设备，种类功能单一。

现有技术中，中国专利CN109531958A中公开了一种防爆轮式巡检机器人，装备了轮式自行走底盘，并且具备一定的防爆和排险能力，但是这种机器人只装有一种侦察排险装备，并且是直接将功能装备安装在底盘上，没有提供所谓的“安装中间部件”，并不能根据不同装备的特点调整安装的位置和方式，随时切换到另一种功能的装备上，没有实现一机多用。

此外，中国专利CN201088794Y中公开了一种消防灭火机器人，也将消防炮安装在了自行走底盘上，但是，这种机器人也只是能够完成灭火的功能，没有涉及火场营救的内容，功能相对单一。此外，灭火设备安装虽然一体化好，牢固度好，但是不能随时拆装，并且不能根据装备的不同的进行调整。

也有人提出过设计一种通用固定接口，但是，由于各种功能模块的设备，由于功能不同，结构不同，所以固定位置很难统一。比如，消防灭火功能模块的设备，由于消防炮的位置需要尽量靠上，而消防水管的位置需要尽量放置在底盘顶面上，所以以往固定灭火模块就需要分几个地方固定，分几个高度固定，并且还需要定制支架，非常的麻烦。而对于救援受伤人员的模块，则需要更加稳固的固定，而机器人底盘的长度通常不大，能设置固定构件的长度更多，所以，如果直接固定在底盘上，往往固定强度不够；此外，由于人体重量较大，所以重心不宜太高。由此可见，每固定一种功能模块的装备，都需要单独设计固定位置和制造固定部件，非常麻烦。

有鉴于此，市场上需要一种能够实现自行走的多功能消防机器人，能够在同一个自行走底盘上，实现灭火、救援以及其他火灾中需要的功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够在同一个自行走底盘上，实现灭火、救援以及其他火灾中需要的功能快速切换、应用的多功能消防机器人。

本实用新型的技术方案是，提供一种多功能消防机器人，包括自行走底盘，上装，基础底座，基础底座可拆卸地固定在自行走底盘上，上装可拆卸地固定在基础底座上。上装可选择为可拆卸式消防系统或者可拆卸式救援担架。

优选的，基础底座为大致呈梯形的立体框架。基础底座包括上纵梁，下纵梁，后斜梁，前斜梁，固定底座，前横梁和立柱。基础底座下纵梁上的可拆卸装置由快速锁销构成，快速锁销由触发按钮、可伸缩球头组成，可拆卸式救援担架通过快速锁销与下纵梁固定连接。基础底座上纵梁上的可拆卸装置由上耳座、下耳座组成，可拆卸式消防系统通过上耳座和下耳座与上纵梁固定连接。基础底座通过固定底座可拆卸地固定于自行走底盘上。基础底座还包括上纵梁安装平台。

优选的，还包括控制系统，自主控制系统由控制电脑、避障雷达、控制中心组成，控制电脑安装于车架内部，避障雷达安装于车架前端，控制中心独立于机器人本体。还包括数据采集和传输系统，数据采集和传输系统由多种有毒气体检测仪、红外云台摄像机、图传数传系统、监控中心组成，多种有毒气体检测仪安装于自行走底盘顶部，红外云台摄像机安装于底盘前端，避障雷达上部，图传数传系统安装于自行走底盘内部，天线位于自行走底盘后端，监控中心独立于机器人本体。

本实用新型相比现有技术的优点在于：

1、创造性地提出了将基础底座作为“安装中间部件”安装在自行走遥控底盘上，实现自行走底盘和不同功能工装设备的组合工作，并且不同功能的设备可以快速切换。上装功能模块采用模块化设计，可快速更换，解决了现有消防机器人上装固定的，功能单一的不足；使得单一产品的应用更加广泛，满足不同任务剖面的需求，可以实现真正意义的一机多用。

2、用一个中间模块替代现有装置的直接安装，既有上部的固定点，同时也有下部的固定点；既有中间的固定点，又有长度方向上远端的固定点，可以满足不同类型功能模块的需求。

3、作为系统集成商，可以直接在底盘上进行扩展功能的开发，不再需要将每一种安装方案都与底盘供应商和装备供应商取得完全一致，极大地简化了成套设备的开发难度和周期。可以从众多供货商上挑选最符合客户要求的型号，而不必在底盘和功能模块设备的配合上反复调试。

4、本实用新型的基础底座，形状大致呈梯形，前后部都不会遮挡视野和对别的设备产生干涉，本身结构强度非常好，同时具备了上部和下部两个高度的固定平面，上部可以固定消防炮，下部可以固定消防水龙，各取所需，配合得当。下部的固定点，还可以固定可拆卸担架，相比固定于上部，保证了担架的整体重心没有升高，并且稳固性更好。上部高度高，可以固定如图像采集设备等其他需要高安装的设备，而前部或者后部的固定点，可以安装需要前伸或者降低高度的探测设备，不再局限于同高度同区域的几个固定位置。

5、具有非视距遥控、自主路径行驶和跟踪行驶等功能：解决了现有消防机器人手持遥控器操作，操作距离受限、不能快速响应灾情报警的缺点，更加符合实际场景灭火救援的需要，是真正意义上的第三代智能灭火救援机器人。

6、采用具有高机动、高越野性能底盘：解决了目前履带式消防机器人行驶速度和越野能力不足的问题。可以在石油石化火灾、野外灭火救援等实际场景中广泛应用，可以最大限度的降低对人身安全威胁。

附图说明

图1是本实用新型机器人立体结构示意图；

图2是本实用新型机器人工作装置示意图；

图3是本实用新型机器人基础底座结构示意图；

图4是本实用新型机器人快速拆卸装置示意图；

图5是本实用新型机器人快速拆卸装置示意图；

图6是本实用新型机器人快速拆卸装置示意图；

图7是本实用新型机器人控制系统、数据采集和传输系统示意图。

图中附图标记对应的部件名称：自行走底盘1，上装2，控制系统3，数据采集和传输系统4，上耳座5，下耳座6，触发按钮7，可伸缩球头8，基础底座9，可拆卸式消防系统10，可拆卸式救援担架11，快速锁销12，自保喷淋系统13，控制电脑14，避障雷达15，控制中心16，有毒气体检测仪17，红外云台摄像机18，图传数传系统19，监控中心20，上纵梁21，后斜梁22，前斜梁23，下纵梁24，固定底座25，前横梁27，安装平台28，立柱29

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参考图1-2，本实用新型涉及消防设备技术领域，提供一种多功能消防机器人，包括自行走底盘1，上装2，基础底座9，基础底座9可拆卸地固定在自行走底盘1上，上装2可拆卸地固定在基础底座9上。上装2可选择为可拆卸式消防系统10或者可拆卸式救援担架11。

自行走底盘由动力系统通过传动系统直接驱动马达直驱轮，独立悬架系统具有极高的抗震性，配合高强度车架系统8组成具有高机动、高越野性能的自行走底盘；上装可以快速更换，实现一机多用。该机器人可代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧或浓烟等危险灾害事故现场进行侦检、灭火、救援、解决了消防人员在上述场所面临的人身安全威胁问题。同时该机器人具有极强的越野路面行驶能力，可以通过草地、沙地、浅滩、碎石等多种野外路面，克服路牙、陡坡、壕沟等地表障碍，用于野外条件下的侦检、灭火、救援。上装2还可以选配其他类型的功能模块设备，比如图像采集系统，现场环境监测系统等，这些系统可能接口位置和要求各不相同，但是基本上都可以在本实用新型的8个基本固定点中找到合适的位置。此外，还可以在基本固定点的基础上，在设置一些扩展固定点，方便功能模块设备找到最理想的固定点。

基础底座9为大致呈梯形的立体框架。基础底座9包括上纵梁21，下纵梁24，后斜梁22，前斜梁23，固定底座25，前横梁27和立柱29。在两根上纵梁21和两根下纵梁24的配置下，梯形结构保证了前后部都不会遮挡视野和对别的设备产生干涉，本身结构强度非常好，同时具备了上部和下部两个高度的固定平面，上部固定平面通常设置在上纵梁21的四个端点，下部固定平面通常设置在下纵梁24的四个端点。由于是梯形框架结构，在安装消防模块的情形下，上部可以固定消防炮，下部可以固定消防水龙，各取所需，配合得当。下部的固定点，还可以固定可拆卸担架，相比固定于上部，保证了担架的整体重心没有升高，并且稳固性更好。上部高度高，可以固定如图像采集设备等其他需要高安装的设备，而前部或者后部的固定点，可以安装需要前伸或者降低高度的探测设备，不再局限于同高度同区域的几个固定位置。

基础底座9下纵梁24上的可拆卸装置由快速锁销12构成，快速锁销12由触发按钮7、可伸缩球头8组成，可拆卸式救援担架11通过快速锁销12与下纵梁24固定连接。基础底座9上纵梁21上的可拆卸装置由上耳座5、下耳座6组成，可拆卸式消防系统10通过上耳座5和下耳座6与上纵梁21固定连接。针对不同的工装功能模块设备，可以采取不同的安装固定方式，比如消防水炮，需要固定强度较高，就选择耳座之间的螺栓固定。而对于救援担架，因为进入火场后以及救出受伤人员后要求可以快速拆卸担架，所以使用可以保证快速拆卸以及一定连接强度要求的快速锁销12。上耳座5及下耳座6销孔根据上装受力均匀布置，采用标准式接口通过快速销12连接，快速销12按下触发按钮7、可伸缩球头8可以收回至销直径大小，在穿入销孔后，松开后自动弹出锁定上装，锁定快速安全，弹出操作简单。

基础底座9通过固定底座25固定于自行走底盘1上。基础底座9还包括上纵梁安装平台28。安装平台28上同样设置有一些安装孔位，用于扩展纵梁上的固定点位。

机器人还包括控制系统3，自主控制系统3由控制电脑14、避障雷达15、控制中心16组成，控制电脑14安装于车架内部，避障雷达15安装于车架前端，控制中心16独立于机器人本体。还包括数据采集和传输系统4，数据采集和传输系统4由多种有毒气体检测仪17、红外云台摄像机18、图传数传系统19、监控中心20组成，多种有毒气体检测仪17安装于自行走底盘1顶部，红外云台摄像机18安装于底盘前端，避障雷达15上部，图传数传系统19安装于自行走底盘1内部，天线位于自行走底盘1后端，监控中心20独立于机器人本体。

控制电脑14通过执行控制算法，借助避障雷达15可以实现高可靠性的自主路径规划行驶和跟踪行驶等功能。控制中心16通过由多种有毒气体检测仪17、红外云台摄像机18、图传数传系统19、监控中心20组成的数据采集和传输系统；可以实现非视距遥控、车辆状态和环境信息监控。控制系统实现机器人非视距遥控并具备自主路径规划行驶和跟踪行驶等功能，数据采集和传输系统可以提供控制所需图像和数据并可以实现实时车辆状态和环境信息。该多功能灭火救援机器人，能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧或浓烟等危险灾害事故现场进行侦检、灭火、救援、解决了消防人员在上述场所面临的人身安全威胁问题。

接到灭火救援任务后，由救援人员启动机器人，并根据实际情况确定是否需要快速更换上装；完成上述动作后，救援人员设定火灾或事故发生点坐标，机器人电脑自主规划最优路径，在控制中心的监控下自主到达火灾及事故发生地点，行驶过程中如果遇到障碍物可以通过雷达系统自动避障；如果遇到复杂路面环境可以凭借其独立悬架系统极高的抗震性和灵活性进行越障。到达事故现场后，可以通过红外云台和图传数传系统实时传回的图像通过控制监控中心控制消防系统进行灭火救援工作，并且可以通过多种有毒气体检测仪实时检测事故现场环境参数，作为整个灭火救援指挥决策信息，任务完成后，可以在控制中心下达返航命令，机器人自主规划路线并自动返航。

本实施例的有益之处在于：通过一个中间安装件，合理快速的完成了底盘和装备的连接，并且依靠自身结构的特点，使得每个装备都能安装固定在合适的位置，发挥其全部的功效，并且各个模块可以快速的切换。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能消防机器人，其特征是包括自行走底盘(1)，上装(2)，基础底座(9)，所述基础底座(9)可拆卸地固定在所述自行走底盘(1)上，所述上装(2)可拆卸地固定在所述基础底座(9)上。

2.根据权利要求1所述的消防机器人，其特征在于，所述上装(2)可选择为可拆卸式消防系统(10)或者可拆卸式救援担架(11)。

3.根据权利要求1所述的消防机器人，其特征在于，所述基础底座(9)为大致呈梯形的立体框架。

4.根据权利要求3所述的消防机器人，其特征在于，所述基础底座(9)包括上纵梁(21)，下纵梁(24)，后斜梁(22)，前斜梁(23)，固定底座(25)，前横梁(27)和立柱(29)。

5.根据权利要求4所述的消防机器人，其特征在于，所述基础底座(9)下纵梁(24)上的可拆卸装置由快速锁销(12)构成，所述快速锁销(12)由触发按钮(7)、可伸缩球头(8)组成，可拆卸式救援担架(11)通过快速锁销(12)与下纵梁(24)固定连接。

6.根据权利要求4所述的消防机器人，其特征在于，所述基础底座(9)上纵梁(21)上的可拆卸装置由上耳座(5)、下耳座(6)组成，可拆卸式消防系统(10)通过所述上耳座(5)和下耳座(6)与所述上纵梁(21)固定连接。

7.根据权利要求1所述的消防机器人，其特征在于，所述基础底座(9)通过固定底座(25)可拆卸地固定于所述自行走底盘(1)上。

8.根据权利要求1所述的消防机器人，其特征在于，所述基础底座(9)还包括上纵梁安装平台(28)。

9.根据权利要求1所述的消防机器人，其特征在于，还包括控制系统(3)，所述控制系统(3)由控制电脑(14)、避障雷达(15)、控制中心(16)组成，控制电脑(14)安装于车架内部，避障雷达(15)安装于车架前端，控制中心(16)独立于机器人本体。

10.根据权利要求1所述的消防机器人，其特征在于，还包括数据采集和传输系统(4)，数据采集和传输系统(4)由多种有毒气体检测仪(17)、红外云台摄像机(18)、图传数传系统(19)、监控中心(20)组成，多种有毒气体检测仪(17)安装于自行走底盘(1)顶部，红外云台摄像机(18)安装于底盘前端，避障雷达(15)上部，图传数传系统(19)安装于自行走底盘(1)内部，天线位于自行走底盘(1)后端，监控中心(20)独立于机器人本体。

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