CN211561667U - 一种陆空森林消防机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种陆空森林消防机器人，包括灭火弹发射装置、抓取机械臂部件、破障机械臂部件、两个履带部件、干粉炮、灭火机、机身部件；灭火弹发射装置安装在机身部件的前部，两个履带部件安装在机身部件的两侧，抓取机械臂部件、破障机械臂部件分别安装在机身部件中部右侧、左侧，灭火机安装在机身部件的前部且位于灭火弹发射装置的前方，干粉炮安装在机身部件的后部，对于复杂多变的森林地形本实用新型提供的消防机器人能实时穿越沟壑清理障碍物控制火情，减少因火灾带来的经济、生态损失，保障消防人员的人生安全。

Description

一种陆空森林消防机器人

技术领域

本实用新型涉及一种陆空森林消防机器人，属于消防机器人技术领域。

背景技术

森林火灾对森林的破坏性大、危害深、救助极为困难，造成的经济损失严重，被世界公认为八大自然灾害之一。我国年均发生森林火灾 6600 余次，受害森林面积 5.16 万km2，给国家经济和生态建设造成了无法挽回的损失。发生森林火灾时，燃烧物所排放的烟雾和废气给消防人员的人身安全带来严重威胁，复杂的森林地形环境也极大地阻碍了救援设备的进入。

现阶段消防机器人的作业重点多集中在城市和工厂等地形较平坦的区域，对于机器人运动过程的路径规划及越障能力要求相对较低。然而森林的地形环境复杂多变，消防机器人在运动过程中需要实时判断地形通过的难易程度，具备穿越沟壑、灌木丛以及爬坡、清理障碍物的能力，并且对其运动过程中的稳定性和速度都有一定的要求。此外，森林消防机器人要能及时侦查火源位置和发布预警信息，在一定程度上将环境感知与分析决策集成在一起，具备较高的环境适应能力。

目前，应用于森林消防作业的机器人很少，究其原因: 一是从事森林消防机器人研究的科研人员少，二是森林消防机器人作业的地形环境恶劣，三是森林消防机器人作业环境对其自身的安全没有保障。如今，全球范围内的森林火灾频发，因此带来巨大的人身伤害和财产损失。在这种情况下，研制恶劣地形环境下作业的森林消防机器人迫在眉睫。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种陆空森林消防机器人，以解决应对复杂多变的森林地形消防机器人能实时穿越沟壑清理障碍物控制火情，减少因火灾带来的经济、生态损失，保障消防人员的人生安全。

本实用新型按以下技术方案实现：一种陆空森林消防机器人包括灭火弹发射装置、抓取机械臂部件、破障机械臂部件、两个履带部件、干粉炮、灭火机、机身部件；

所述灭火弹发射装置安装在机身部件的前部，所述两个履带部件安装在机身部件的两侧，所述抓取机械臂部件、破障机械臂部件分别安装在机身部件中部右侧、左侧，所述灭火机安装在机身部件的前部且位于灭火弹发射装置的前方，干粉炮安装在机身部件的后部。

所述机身部件包括机身，轮轴支座、两个后起落架、两根蜗杆、电机、后起落架驱动轴、前起落架、四个蜗杆支座、前起落架驱动轴、后轮、两个齿轮；

所述机身包括两块侧板、一块底板、一块盖板、前端斜板、后端斜板，所述两块侧板分别与底板的两侧连接，底板的两端分别安装前端斜板、后端斜板，两块侧板以及前端斜板、后端斜板的顶部设有盖板，机身的两侧板上分别开设有履带固定轴安装孔Ⅰ，机身前端斜板上开有条形通孔，机身的底板前部设有滑槽，机身的底板前部开设一个前起落架伸缩孔，前起落架伸缩孔位于滑槽后方，底板后部开设两个后起落架伸缩孔，底板的前部和后部还开设有齿轮运转孔，机身内的底板的四个角上分别安装轮轴支座，位于前部的两个轮轴支座上安装前起落架驱动轴，位于后部的两个轮轴支座上安装后起落架驱动轴，两个后起落架的一端安装在后起落架驱动轴上，两个后起落架的另一端位于底板后部开设的两个后起落架伸缩孔内，两个后起落架的另一端分别安装后轮，后轮上安装电机，前起落架的一端安装在前起落架驱动轴上，前起落架的另一端位于底板前部开设的前起落架伸缩孔内，前起落架的另一端安装前轮，所述两个齿轮分别安装在前起落架驱动轴、后起落架驱动轴上，且两个齿轮的底部分别位于底板前部、后部开设的齿轮运转孔内，机身内的底板上安装四个蜗杆支座，其中两个蜗杆支座位于底板前部的齿轮运转孔的前后两侧，另外两个蜗杆支座位于底板后部的齿轮运转孔的前后两侧，两根蜗杆分别安装在底板前部、后部的齿轮运转孔的前后两侧的两个蜗杆支座上，两根蜗杆的一端分别安装电机，且两个齿轮分别与两根蜗杆啮合，盖板上开有两个矩形槽，两个矩形槽上方设有合页板，盖板上开有灭火弹发射装置安装孔。

所述两个后起落架的结构相同，每个后起落架包括套筒Ⅰ、轴Ⅰ和L型安装板，轴的一端与套筒连接，轴的另一端与L型安装板连接，所述套筒安装在后起落架驱动轴上，L型安装板位于底板后部开设的后起落架伸缩孔内，L型安装板的一侧安装后轮，所述前起落架包括套筒Ⅱ、轴Ⅱ和圆柱形安装筒，轴Ⅱ的一端与套筒Ⅱ连接，轴Ⅱ的另一端与圆柱形安装筒的顶部连接，圆柱形安装筒无底，且侧面开有使前轮转动的槽，前轮安装在圆柱形安装筒内，且前轮通过固定轴与圆柱形安装筒的侧面连接。

所述两个履带部件的结构相同，每个履带部件包括履带电机、履带支架、滚轮、两个滚轮连接板、特种带、固定柱；履带支架为三角形支架，履带支架的横板的中部开有履带固定轴安装孔Ⅱ，两个滚轮连接板分别与履带支架的底部两端连接，两个滚轮连接板的两端分别安装滚轮，所述固定柱的一端与履带支架的一侧面板连接，固定柱的另一端安装滚轮，履带支架的顶部安装特种带驱动块，特种带驱动块为中空桶状，外侧为镂空卷齿状，履带电机安装在特种带驱动块内，特种带绕在履带支架底部、侧面的滚轮与特种带驱动块上，履带固定轴的一端与履带支架的横板中部开的履带固定轴安装孔Ⅱ连接，履带固定轴的另一端与机身部件的机身的侧板上开设的履带固定轴安装孔Ⅰ连接。

所述抓取机械臂部件包括机械手抓取机构、驱动机构Ⅰ和抓取机械臂视觉传感器，驱动机构Ⅰ包括底座、机械臂电机Ⅰ、传动齿轮Ⅴ、大驱动臂、转动关节、小驱动臂、驱动手腕、连接柱Ⅰ、驱动转盘、机械臂壳体、机械臂电机Ⅱ、连杆固定支座、电机固定板、传动齿轮Ⅱ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ；

所述抓取机械臂视觉传感器安装在底座上，所述底座安装在抓取机械臂支撑台上，抓取机械臂支撑台安装在机身部件的机身的底板上，所述底座内设有传动轴Ⅰ、传动齿轮Ⅰ、传动齿轮Ⅱ、传动齿轮Ⅲ、传动齿轮Ⅳ、传动轴Ⅱ，传动轴Ⅰ、传动轴Ⅱ的顶部分别通过轴承安装在电机固定板、驱动转盘的下表面上，传动轴Ⅰ上安装传动齿轮Ⅱ、传动齿轮Ⅲ，传动齿轮Ⅱ位于传动齿轮Ⅲ的上方，传动轴Ⅱ上安装传动齿轮Ⅳ，其中传动齿轮Ⅲ与传动齿轮Ⅳ啮合，电机固定板安装在底座顶部，驱动转盘放置在底座上，电机固定板上安装机械臂电机Ⅰ，机械臂电机Ⅰ的输出轴穿过电机固定板伸入底座内，机械臂电机Ⅰ的输出轴上安装传动齿轮Ⅰ，传动齿轮Ⅰ与传动齿轮Ⅱ啮合，驱动转盘上安装机械臂壳体，机械臂壳体内设有机械臂电机Ⅲ、传动轴Ⅲ通过端盖与机械臂壳体连接，传动轴Ⅲ伸出机械臂壳体的一侧面并在伸出部分的轴上安装传动齿轮Ⅱ，机械臂电机Ⅲ安装在驱动转盘上，且机械臂电机Ⅲ位于机械臂壳体内，机械臂电机Ⅲ的输出轴穿过机械臂壳体并安装传动齿轮Ⅴ，传动齿轮Ⅴ与传动齿轮Ⅱ啮合，传动齿轮Ⅱ与传动齿轮Ⅴ通过齿轮带连接，大驱动臂的底部安装在传动轴Ⅲ上，大驱动臂的顶部通过转动关节与小驱动臂的一端连接，转动关节包括关节壳体、转轴、法兰、关节电机，关节壳体安装关节电机，转轴的一端穿过关节壳体伸入关节壳体内部并与关节电机的输出轴连接，转轴通过法兰与关节壳体的外壳连接，驱动手腕包括手腕底板和与手腕底板垂直的两圆形侧板、中部壳体、传动轴Ⅲ，机械臂电机Ⅱ、驱动手腕底板的底部设有支撑柱，机械臂电机Ⅱ安装在中部壳体的一侧，机械臂电机Ⅱ的输出轴穿过中部壳体的一侧伸入中部壳体内并安装锥齿轮Ⅰ，传动轴Ⅲ的两端分别伸出中部壳体的两侧并分别通过轴承与两圆形侧板连接，传动轴Ⅲ上安装锥齿轮Ⅱ，锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ啮合，小驱动臂的另一端与驱动手腕的中部壳体连接，驱动手腕与机械手抓取机构连接；

机械手抓取机构包括4根连接柱Ⅰ、气压缸、连杆固定支座、4根连接柱Ⅱ、4组连杆机构，所述4根连接柱Ⅰ的顶部分别与驱动手腕底板的下表面连接，4根连接柱Ⅰ的底部分别连接在圆形板上，圆形板的中间设有圆孔，所述气压缸的通过电机固定板与4根连接柱Ⅰ连接，气压缸的液压杆与连杆固定支座的中部连接，圆形板的底部设有4根连接柱Ⅱ，连杆固定支座上安装4组连杆机构，4组连杆机构的结构相同，每组连杆机构包括两根直线型连杆、L型连杆、U型连接杆、仿生机械掌，其中两根直线型连杆呈上下排列，两根直线型连杆的一端共同铰接在连杆固定支座上，两根直线型连杆的另一端分别与L型连杆的顶部铰接，L型连杆的底部与仿生机械掌连接，U型连接杆的一端与位于上方的直线型连杆连接，U型连接杆的另一端与圆形板的底部连接柱Ⅱ连接。

所述破障机械臂部件包括机械手破障机构、驱动机构Ⅱ和破障机械臂视觉传感器，其中驱动机构Ⅱ的结构与抓取机械臂部件的驱动机构Ⅰ相同，所述破障机械臂视觉传感器安装在驱动机构Ⅱ的底座上，驱动机构Ⅱ的底座安装在破障机械臂支撑台上，破障机械臂支撑台安装在机身部件的机身的底板上，所述机械手破障机构包括4根连接柱Ⅲ、2根连接柱Ⅳ、两组支撑杆机构、破障板，锯齿带、锯齿带电机，4根连接柱Ⅲ的顶部分别与驱动机构Ⅱ的驱动手腕的手腕底板的下表面连接，4根连接柱Ⅲ的底部分别连接在圆形板上，圆形板的底部设有2根连接柱Ⅳ，每根连接柱Ⅳ分别连接支撑杆机构，支撑杆机构由两根直线型连杆组成，两组支撑杆机构的端部分别设有连接块，两块连接块分别连接破障板的两侧，圆形板的底部还安装有电机支撑块，电机支撑块的底部为环形结构，锯齿带电机安装在电机支撑块的环形内，且锯齿带电机的输出轴上安装带轮，带轮位于破障板的一端，锯齿带套装在破障板和带轮的外表面上，锯齿带上设有锯齿，带轮与锯齿带上的锯齿啮合；

所述抓取机械臂部件和破障机械臂部件的大驱动臂分别伸出机身部件的盖板上开有的两个矩形槽上方设有的合页板。

所述灭火机包括鼓风机、连杆、电机固定架、滑块、电机、电机固定架；

鼓风机的前端伸出机身部件的机身前端斜板上开有的条形通孔，鼓风机的后端与滑块连接，滑块安装在机身部件的机身的底板前部的滑槽内，滑块的顶部与连杆的一端连接，连杆的另一端穿过电机固定架并通过联轴器与电机的输出轴连接，电机安装在电机固定架上，电机固定架固定在机身部件的机身的底板上。

所述干粉炮内部装有高压干粉，通过阀门开关控制干粉的喷出。

一种陆空森林消防机器人工作原理：机器人通过两个履带部件的特种带运转穿越复杂地形前往火源点，途中若遇倒被烧倒得树木阻挡通行时，破障机械臂部件的大驱动臂通过机身部件上部的盖板上的合页板伸出机身，根据破障机械臂视觉传感器对障碍物进行切割，抓取机械臂部件根据抓取机械臂视觉传感器对障碍物进行清理；当森林消防机器人遇到小型火源时，通过机身前部的灭火机吹灭火源，当遇到大型火源时机器人调整方向，将机身后部的干粉炮对准火源通过喷出高压干粉灭火，当火源位置特殊，机器人无法靠近时，通过机身前部的灭火弹发射装置发射灭火弹对复杂地形的火源进行消灭；通过这一系列的措施有效针对不同情形的森林火灾进行有效控制。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型用特种带为驱动装置能应对更多复杂环境。

（2）本实用新型采用双机械臂结构大大提高障碍清理效率。

（3）本实用新型采取远程操控的方式，大大减少了人员伤亡。

（4）本实用新型灭火方式多，环境应对能力强。

（5）本实用新型采用完全机械化，能更快地控制火情。

附图说明

图1 为本实用新型的整体外观示意图；

图2为本实用新型的整体结构示意图；

图3为本实用新型的机身内部结构示意图；

图4为本实用新型的履带的结构示意图；

图5为本实用新型的机身底部的结构示意图；

图6为本实用新型的机身壳体的示意图；

图7为本实用新型的盖板的外观示意图；

图8为本实用新型的灭火弹发射装置的外观示意图；

图9为本实用新型的发射机构的结构示意图；

图10为本实用新型的弹仓装置的结构示意图；

图11为本实用新型的弹道固定块的结构示意图；

图12为本实用新型的波轮的结构示意图；

图13为本实用新型的存弹仓的结构示意图；

图14为本实用新型的抓取机械臂的结构示意图；

图15为本实用新型的抓取机械臂的传动齿轮的传动示意图；

图16为本实用新型的抓取机械臂的驱动转盘部分的结构示意图；

图17为本实用新型的机械臂电机Ⅲ与传动轴Ⅲ的安装结构示意图；

图18为本实用新型的转动关节的内部结构示意图；

图19为本实用新型的驱动转盘的零件图；

图20为本实用新型驱动手腕的零件图；

图21为本实用新型抓取机械臂的机械臂的连接结构示意图；

图22为本实用新型的驱动手腕与连杆机构的连接结构示意图；

图23为本实用新型的抓取机械臂的连杆机构的结构示意图；

图24为本实用新型的破障机械臂的结构示意图；

图25为本实用新型的破障机械臂的机械臂的连接结构示意图；

图26为本实用新型的驱动手腕与支撑杆机构的连接结构示意图；

图27为本实用新型的机械手破障机构与支撑杆机构的连接结构示意图；

图28为本实用新型的灭火机的结构示意图；

图29为本实用新型的干粉炮安装位置的结构示意图；

图中各标号为：1-灭火弹发射装置、 2-抓取机械臂部件、3-破障机械臂部件、4-履带部件、5-干粉炮、6-灭火机、7-机身部件、8-抓取机械臂支撑台、9-破障机械臂支撑台、10-履带固定轴、11-轮轴支座、12-后起落架、13-蜗杆、14-电机、15-后起落架驱动轴、16-前起落架、17-蜗杆支座、18-前起落架驱动轴、19-履带电机、20-履带支架、21-滚轮、22-滚轮连接板、23-固定轴安装孔Ⅱ、24-特种带、25-特种带驱动块、26-前轮、27-后轮、28-履带固定轴安装孔Ⅰ、29-滑槽、30-齿轮、31-盖板、32-前起落架伸缩孔、33-条形通孔、34-齿轮运转孔、35-后起落架伸缩孔、36-底架、37-发射装置电机Ⅰ、38-固定轴、39-发射装置支撑架、40-发射装置电机Ⅱ、41-弹仓装置、42-过渡壳、43-加弹箱、44-保护罩、45-板Ⅰ、46-弹道固定块、47-弹道、48-摩擦轮发射装置电机、49-长条发射装置电机、50-弹仓、51-发射装置轴、52-板Ⅱ、53-摩擦轮、54-倾斜块、55-存弹仓、56-波轮、57-灭火弹、58-限位块、59-发射机构、60-孔Ⅰ、61-孔Ⅱ、62-合页板、63-灭火弹发射装置安装孔、64-底座、65-机械臂电机Ⅰ、66-传动齿轮Ⅴ、67-大驱动臂、68-转动关节、69-小驱动臂、70-驱动手腕、71-连接柱Ⅰ、72-传动齿轮Ⅰ、73-传动齿轮Ⅲ、74-传动齿轮Ⅳ、75-驱动转盘、76-传动轴Ⅲ、77-机械臂壳体、78-机械臂电机Ⅲ、79-机械臂电机Ⅱ、80-法兰、81-转轴、82-仿生机械掌、83-L型连杆、84-直线型连杆、85-U型连接杆、86-气压缸、87-连杆固定支座、88-传动轴Ⅰ、89-传动齿轮Ⅱ、90-传动轴Ⅱ、91-电机固定板、92-传动齿轮Ⅵ、93-传动轴Ⅴ、94-锥齿轮Ⅰ、95-锥齿轮Ⅱ、96-连接柱Ⅱ、97-关节电机、98-齿轮带、99-破障板、100-锯齿带、101-锯齿带电机、102-电机支撑块、103-支撑杆机构、104-连接块、105-圆形板、106-带轮、107-鼓风机、108-连杆、109-电机固定架、110-滑块、111-连接柱Ⅲ、112-连接柱Ⅳ。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1~29所示，本陆空森林消防机器人，包括灭火弹发射装置1、抓取机械臂部件2、破障机械臂部件3、两个履带部件4、干粉炮5、灭火机6、机身部件7；

所述两个履带部件4安装在机身部件7的两侧，所述抓取机械臂部件2、破障机械臂部件3分别安装在机身部件7中部右侧、左侧，所述灭火机6安装在机身部件7的前部且位于灭火弹发射装置1的前方，干粉炮5安装在机身部件7的后部。

所述机身部件7包括机身，轮轴支座11、两个后起落架12、两根蜗杆13、电机14、后起落架驱动轴15、前起落架16、四个蜗杆支座17、前起落架驱动轴18、后轮27、两个齿轮30；

所述机身包括两块侧板、一块底板、一块盖板31、前端斜板、后端斜板，所述两块侧板分别与底板的两侧连接，底板的两端分别安装前端斜板、后端斜板，两块侧板以及前端斜板、后端斜板的顶部设有盖板31，机身部件7的两侧板上分别开设有履带固定轴安装孔Ⅰ28，机身前端斜板上开有条形通孔33，机身部件7的底板前部设有滑槽29，机身的底板前部开设一个前起落架伸缩孔32，前起落架伸缩孔32位于滑槽29后方，底板后部开设两个后起落架伸缩孔35，底板的前部和后部还开设有齿轮运转孔34，机身内的底板的四个角上分别安装轮轴支座11，位于前部的两个轮轴支座11上安装前起落架驱动轴18，位于后部的两个轮轴支座11上安装后起落架驱动轴15，两个后起落架12的一端安装在后起落架驱动轴15上，两个后起落架12的另一端位于底板后部开设的两个后起落架伸缩孔35内，两个后起落架12的另一端分别安装后轮27，后轮27上安装电机14，前起落架16的一端安装在前起落架驱动轴18上，前起落架16的另一端位于底板前部开设的前起落架伸缩孔32内，前起落架16的另一端安装前轮26，所述两个齿轮30分别安装在前起落架驱动轴18、后起落架驱动轴15上，且两个齿轮30的底部分别位于底板前部、后部开设的齿轮运转孔34内，机身部件7内的底板上安装四个蜗杆支座17，其中两个蜗杆支座17位于底板前部的齿轮运转孔34的前后两侧，另外两个蜗杆支座17位于底板后部的齿轮运转孔34的前后两侧，两根蜗杆13分别安装在底板前部、后部的齿轮运转孔34的前后两侧的两个蜗杆支座17上，两根蜗杆13的一端分别安装电机14，且两个齿轮30分别与两根蜗杆13啮合，盖板31上开有两个矩形槽，两个矩形槽上方设有合页板62，盖板31上开有灭火弹发射装置安装孔63。

所述两个后起落架12的结构相同，每个后起落架12包括套筒Ⅰ、轴Ⅰ和L型安装板，轴的一端与套筒连接，轴的另一端与L型安装板连接，所述套筒安装在后起落架驱动轴15上，L型安装板位于底板后部开设的后起落架伸缩孔35内，L型安装板的一侧安装后轮27，所述前起落架16包括套筒Ⅱ、轴Ⅱ和圆柱形安装筒，轴Ⅱ的一端与套筒Ⅱ连接，轴Ⅱ的另一端与圆柱形安装筒的顶部连接，圆柱形安装筒无底，且侧面开有使前轮26转动的槽，前轮26安装在圆柱形安装筒内，且前轮26通过固定轴与圆柱形安装筒的侧面连接。

所述两个履带部件4的结构相同，每个履带部件包括履带电机19、履带支架20、滚轮21、两个滚轮连接板22、特种带24、固定柱；履带支架20为三角形支架，履带支架20的横板的中部开有履带固定轴安装孔Ⅱ23，两个滚轮连接板22分别与履带支架20的底部两端连接，两个滚轮连接板22的两端分别安装滚轮21，所述固定柱的一端与履带支架20的一侧面板连接，固定柱的另一端安装滚轮21，履带支架20的顶部安装特种带驱动块25，特种带驱动块25为中空桶状，外侧为镂空卷齿状，履带电机19安装在特种带驱动块25内，特种带24绕在履带支架20底部、侧面的滚轮21与特种带驱动块25上，履带固定轴10的一端与履带支架20的横板中部开的履带固定轴安装孔Ⅱ23连接，履带固定轴10的另一端与机身部件的机身部件7的侧板上开设的履带固定轴安装孔Ⅰ28连接。

所述抓取机械臂部件2包括机械手抓取机构、驱动机构Ⅰ和抓取机械臂视觉传感器，驱动机构Ⅰ包括底座64、机械臂电机Ⅰ65、传动齿轮Ⅴ66、大驱动臂67、转动关节68、小驱动臂69、驱动手腕70、连接柱Ⅰ71、驱动转盘75、机械臂壳体77、机械臂电机Ⅱ79、连杆固定支座87、电机固定板91、传动齿轮Ⅵ92、锥齿轮Ⅰ94、锥齿轮Ⅱ95；

所述抓取机械臂视觉传感器安装在底座64上，所述底座64安装在抓取机械臂支撑台8上，抓取机械臂支撑台8安装在机身部件的机身的底板上，所述底座64内设有传动轴Ⅰ88、传动齿轮Ⅰ72、传动齿轮Ⅱ89、传动齿轮Ⅲ73、传动齿轮Ⅳ74、传动轴Ⅱ90，传动轴Ⅰ88、传动轴Ⅱ90的顶部分别通过轴承安装在电机固定板91、驱动转盘75的下表面上，传动轴Ⅰ88上安装传动齿轮Ⅱ89、传动齿轮Ⅲ73，传动齿轮Ⅱ89位于传动齿轮Ⅲ73的上方，传动轴Ⅱ90上安装传动齿轮Ⅳ74，其中传动齿轮Ⅲ73与传动齿轮Ⅳ74啮合，电机固定板91安装在底座64顶部，驱动转盘75放置在底座64上，电机固定板91上安装机械臂电机Ⅰ65，机械臂电机Ⅰ65的输出轴穿过电机固定板91伸入底座64内，机械臂电机Ⅰ65的输出轴上安装传动齿轮Ⅰ72，传动齿轮Ⅰ72与传动齿轮Ⅱ89啮合，驱动转盘75上安装机械臂壳体77，机械臂壳体77内设有机械臂电机Ⅲ78、传动轴Ⅲ76通过端盖与机械臂壳体77连接，传动轴Ⅲ76伸出机械臂壳体77的一侧面并在伸出部分的轴上安装传动齿轮Ⅵ92，机械臂电机Ⅲ78安装在驱动转盘75上，且机械臂电机Ⅲ78位于机械臂壳体77内，机械臂电机Ⅲ78的输出轴穿过机械臂壳体77并安装传动齿轮Ⅴ66，传动齿轮Ⅴ66与传动齿轮Ⅵ92啮合，传动齿轮Ⅵ92与传动齿轮Ⅴ66通过齿轮带98连接，大驱动臂67的底部安装在传动轴Ⅲ76上，大驱动臂67的顶部通过转动关节68与小驱动臂69的一端连接，转动关节68包括关节壳体、转轴81、法兰80、关节电机97，关节壳体安装关节电机97，转轴81的一端穿过关节壳体伸入关节壳体内部并与关节电机97的输出轴连接，转轴81通过法兰80与关节壳体的外壳连接，驱动手腕70包括手腕底板和与手腕底板垂直的两圆形侧板、中部壳体、传动轴Ⅴ93，机械臂电机Ⅱ79、驱动手腕70底板的底部设有支撑柱，机械臂电机Ⅱ79安装在中部壳体的一侧，机械臂电机Ⅱ79的输出轴穿过中部壳体的一侧伸入中部壳体内并安装锥齿轮Ⅰ94，传动轴Ⅴ93的两端分别伸出中部壳体的两侧并分别通过轴承与两圆形侧板连接，传动轴Ⅴ93上安装锥齿轮Ⅱ95，锥齿轮Ⅰ94与锥齿轮Ⅱ95啮合，小驱动臂69的另一端与驱动手腕70的中部壳体连接，驱动手腕70与机械手抓取机构连接；

机械手抓取机构包括4根连接柱Ⅰ71、气压缸86、连杆固定支座87、4根连接柱Ⅱ96、4组连杆机构，所述4根连接柱Ⅰ71的顶部分别与驱动手腕70底板的下表面连接，4根连接柱Ⅰ71的底部分别连接在圆形板上，圆形板的中间设有圆孔，所述气压缸86的通过电机固定板与4根连接柱Ⅰ71连接，气压缸86的液压杆与连杆固定支座87的中部连接，圆形板的底部设有4根连接柱Ⅱ96，连杆固定支座87上安装4组连杆机构，4组连杆机构的结构相同，每组连杆机构包括两根直线型连杆84、L型连杆83、U型连接杆85、仿生机械掌82，其中两根直线型连杆84呈上下排列，两根直线型连杆84的一端共同铰接在连杆固定支座87上，两根直线型连杆84的另一端分别与L型连杆83的顶部铰接，L型连杆83的底部与仿生机械掌82连接，U型连接杆85的一端与位于上方的直线型连杆84连接，U型连接杆85的另一端与圆形板的底部连接柱Ⅱ96连接。

所述破障机械臂部件3包括机械手破障机构、驱动机构Ⅱ和破障机械臂视觉传感器，其中驱动机构Ⅱ的结构与抓取机械臂部件1的驱动机构Ⅰ相同，所述破障机械臂视觉传感器安装在驱动机构Ⅱ的底座64上，驱动机构Ⅱ的底座64安装在破障机械臂支撑台9上，破障机械臂支撑台9安装在机身部件的机身部件7的底板上，所述机械手破障机构包括4根连接柱Ⅲ111、2根连接柱Ⅳ112、两组支撑杆机构103、破障板99，锯齿带100、锯齿带电机101，4根连接柱Ⅲ111的顶部分别与驱动机构Ⅱ的驱动手腕70的手腕底板的下表面连接，4根连接柱Ⅲ111的底部分别连接在圆形板105上，圆形板105的底部设有2根连接柱Ⅳ112，每根连接柱Ⅳ112分别连接支撑杆机构103，支撑杆机构103由两根直线型连杆84组成，两组支撑杆机构103的端部分别设有连接块104，两块连接块104分别连接破障板99的两侧，圆形板105的底部还安装有电机支撑块102，电机支撑块102的底部为环形结构，锯齿带电机101安装在电机支撑块102的环形内，且锯齿带电机101的输出轴上安装带轮106，带轮106位于破障板99的一端，锯齿带100套装在破障板99和带轮106的外表面上，锯齿带100上设有锯齿，带轮106与锯齿带100上的锯齿啮合；

所述抓取机械臂部件2和破障机械臂部件3的大驱动臂67分别伸出机身部件7的盖板31上开有的两个矩形槽上方设有的合页板62。

所述灭火机6包括鼓风机107、连杆108、电机固定架109、滑块110、电机14、电机固定架109；

鼓风机107的前端伸出机身部件的机身部件7前端斜板上开有的条形通孔33，鼓风机107的后端与滑块110连接，滑块110安装在机身部件的机身部件7的底板前部的滑槽29内，滑块110的顶部与连杆108的一端连接，连杆108的另一端穿过电机固定架109并通过联轴器与电机14的输出轴连接，电机14安装在电机固定架109上，电机固定架109固定在机身部件的机身部件7的底板上。

实施例2：本实施例结构同实施例1，不同之处在于，所述灭火弹发射装置1安装在机身部件7的前部，所述灭火弹发射部件1包括底架36、发射装置电机Ⅰ37、发射装置下固定轴38、发射装置支撑架39、发射装置电机Ⅱ40、弹仓装置41、过渡壳42、加弹箱43、板Ⅱ52、发射机构59；

所述底架36包括两块竖直板和一块横板，所述横板位于两块竖直板顶部，两块竖直板的底部安装在机身部件7的底板前部，所述横板的内表面上安装发射装置电机Ⅰ37，发射装置下固定轴38的一端穿过底架36的横板并通过联轴器与发射装置电机Ⅰ37的输出轴连接，发射装置下固定轴38的另一端与发射装置支撑架39的底部连接，发射装置下固定轴38穿过盖板31上开有的灭火弹发射装置安装孔63，所述发射装置电机Ⅱ40安装在发射装置支撑架39侧部，发射机构59安装在发射装置电机Ⅱ40上，发射机构59包括保护罩44、板Ⅰ45、弹道固定块46、弹道47、摩擦轮发射装置电机48、发射装置轴51、板Ⅱ52、摩擦轮53，发射装置轴51的一端穿过发射装置支撑架39的一侧部并通过联轴器与发射装置电机Ⅱ40的输出轴连接，发射装置轴51的另一端安装在发射装置支撑架39的另一侧部，板Ⅱ52安装在发射装置轴51上，板Ⅰ45安装在板Ⅱ52上，弹道固定块46安装在板Ⅰ45的一端底部，弹道47安装在弹道固定块46的一端，弹道固定块46的另一端开设有进弹仓50，摩擦轮发射装置电机48安装在板Ⅰ45前部底端，摩擦轮53安装在摩擦轮发射装置电机48的输出轴上，保护罩44安装在板Ⅰ45上，弹仓装置41安装在发射机构59上，过渡壳42安装在弹仓装置41上，加弹箱43安装在过渡壳42上，所述弹仓装置41包括长条发射装置电机49、倾斜块54、存弹仓55、波轮56、灭火弹57、限位块58，存弹仓55底部开设有孔Ⅰ60、孔Ⅱ61，存弹仓55安装在板Ⅰ45上，存弹仓55的孔Ⅰ60与进弹仓50位置对应，长条发射装置电机49通过孔Ⅰ60安装在存弹仓55底部，波轮56安装在长条发射装置电机49端部位于存弹仓55内，灭火弹57安置在存弹仓55内，限位块58安装在存弹仓55一端内部，倾斜块54安装在存弹仓55另一端部。

子弹由加弹箱43进入，经过过渡壳42落入弹仓装置41的存弹仓55内，长条发射装置电机49工作带动波轮56转动，拨动子弹转动并由存弹仓55的孔Ⅰ60落入进弹仓50，接着进入弹道47，到达弹道固定块46处的时候，两个摩擦轮53随着两个高速旋转的摩擦轮发射装置电机48的不同向旋转，由于摩擦力，子弹被挤压至两个摩擦轮53之间，之后马上被弹射出弹道47，实现发射，发射装置电机Ⅰ37工作，使得发射装置下固定轴38旋转，从而带动发射机构整体实现水平方向上的360度旋转，发射装置电机Ⅱ40工作，使得发射机构沿着俯仰方向旋转；实现发射角度的变化和发射。

实施例3：本实施例结构同实施例2，不同之处在于所述干粉炮5内部装有高压干粉，通过阀门开关控制干粉的喷出，干粉炮5的结构同现有的灭火器的结构相同。

本实施例陆空森林消防机器人工作过程如下：机器人通过两个履带部件的特种带24运转穿越复杂地形前往火源点，途中若遇倒被烧倒得树木阻挡通行时，破障机械臂部件3的大驱动臂67通过机身部件7上部的盖板31上的合页板62伸出机身，根据破障机械臂视觉传感器对障碍物进行切割，抓取机械臂部件2根据抓取机械臂视觉传感器对障碍物进行清理；当森林消防机器人遇到小型火源时，通过机身前部的灭火机6吹灭火源，当遇到大型火源时机器人调整方向，将机身后部的干粉炮5对准火源通过喷出高压干粉灭火，当火源位置特殊，机器人无法靠近时，通过机身前部的灭火弹发射装置1发射灭火弹对复杂地形的火源进行消灭；通过这一系列的措施有效针对不同情形的森林火灾进行有效控制。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种陆空森林消防机器人，其特征在于，包括灭火弹发射装置（1）、抓取机械臂部件（2）、破障机械臂部件（3）、两个履带部件（4）、干粉炮（5）、灭火机（6）、机身部件（7）；

所述灭火弹发射装置（1）安装在机身部件（7）的前部，所述两个履带部件（4）安装在机身部件（7）的两侧，所述抓取机械臂部件（2）、破障机械臂部件（3）分别安装在机身部件（7）中部右侧、左侧，所述灭火机（6）安装在机身部件（7）的前部且位于灭火弹发射装置（1）的前方，干粉炮（5）安装在机身部件（7）的后部。

2.根据权利要求1所述的陆空森林消防机器人，其特征在于：所述机身部件（7）包括机身，轮轴支座（11）、两个后起落架（12）、两根蜗杆（13）、电机（14）、后起落架驱动轴（15）、前起落架（16）、四个蜗杆支座（17）、前起落架驱动轴（18）、后轮（27）、两个齿轮（30）；

所述机身包括两块侧板、一块底板、一块盖板（31）、前端斜板、后端斜板，所述两块侧板分别与底板的两侧连接，底板的两端分别安装前端斜板、后端斜板，两块侧板以及前端斜板、后端斜板的顶部设有盖板（31），机身部件（7）的两侧板上分别开设有履带固定轴安装孔Ⅰ（28），机身部件（7）前端斜板上开有条形通孔（33），机身部件（7）的底板前部设有滑槽（29），机身部件（7）的底板前部开设一个前起落架伸缩孔（32），前起落架伸缩孔（32）位于滑槽（29）后方，底板后部开设两个后起落架伸缩孔（35），底板的前部和后部还开设有齿轮运转孔（34），机身部件（7）内的底板的四个角上分别安装轮轴支座（11），位于前部的两个轮轴支座（11）上安装前起落架驱动轴（18），位于后部的两个轮轴支座（11）上安装后起落架驱动轴（15），两个后起落架（12）的一端安装在后起落架驱动轴（15）上，两个后起落架（12）的另一端位于底板后部开设的两个后起落架伸缩孔（35）内，两个后起落架（12）的另一端分别安装后轮（27），后轮（27）上安装电机（14），前起落架（16）的一端安装在前起落架驱动轴（18）上，前起落架（16）的另一端位于底板前部开设的前起落架伸缩孔（32）内，前起落架（16）的另一端安装前轮（26），所述两个齿轮（30）分别安装在前起落架驱动轴（18）、后起落架驱动轴（15）上，且两个齿轮（30）的底部分别位于底板前部、后部开设的齿轮运转孔（34）内，机身部件（7）内的底板上安装四个蜗杆支座（17），其中两个蜗杆支座（17）位于底板前部的齿轮运转孔（34）的前后两侧，另外两个蜗杆支座（17）位于底板后部的齿轮运转孔（34）的前后两侧，两根蜗杆（13）分别安装在底板前部、后部的齿轮运转孔（34）的前后两侧的两个蜗杆支座（17）上，两根蜗杆（13）的一端分别安装电机（14），且两个齿轮（30）分别与两根蜗杆（13）啮合，盖板（31）上开有两个矩形槽，两个矩形槽上方设有合页板（62），盖板（31）上开有灭火弹发射装置安装孔（63）。

3.根据权利要求2所述的陆空森林消防机器人，其特征在于：所述两个后起落架（12）的结构相同，每个后起落架（12）包括套筒Ⅰ、轴Ⅰ和L型安装板，轴的一端与套筒连接，轴的另一端与L型安装板连接，所述套筒安装在后起落架驱动轴（15）上，L型安装板位于底板后部开设的后起落架伸缩孔（35）内，L型安装板的一侧安装后轮（27），所述前起落架（16）包括套筒Ⅱ、轴Ⅱ和圆柱形安装筒，轴Ⅱ的一端与套筒Ⅱ连接，轴Ⅱ的另一端与圆柱形安装筒的顶部连接，圆柱形安装筒无底，且侧面开有使前轮（26）转动的槽，前轮（26）安装在圆柱形安装筒内，且前轮（26）通过固定轴与圆柱形安装筒的侧面连接。

4.根据权利要求1所述的陆空森林消防机器人，其特征在于：所述两个履带部件（4）的结构相同，每个履带部件包括履带电机（19）、履带支架（20）、滚轮（21）、两个滚轮连接板（22）、特种带（24）、固定柱；履带支架（20）为三角形支架，履带支架（20）的横板的中部开有履带固定轴安装孔Ⅱ（23），两个滚轮连接板（22）分别与履带支架（20）的底部两端连接，两个滚轮连接板（22）的两端分别安装滚轮（21），所述固定柱的一端与履带支架（20）的一侧面板连接，固定柱的另一端安装滚轮（21），履带支架（20）的顶部安装特种带驱动块（25），特种带驱动块（25）为中空桶状，外侧为镂空卷齿状，履带电机（19）安装在特种带驱动块（25）内，特种带（24）绕在履带支架（20）底部、侧面的滚轮（21）与特种带驱动块（25）上，履带固定轴（10）的一端与履带支架（20）的横板中部开的履带固定轴安装孔Ⅱ（23）连接，履带固定轴（10）的另一端与机身部件的机身部件（7）的侧板上开设的履带固定轴安装孔Ⅰ（28）连接。

5.根据权利要求1所述的陆空森林消防机器人，其特征在于：所述抓取机械臂部件（2）包括机械手抓取机构、驱动机构Ⅰ和抓取机械臂视觉传感器，驱动机构Ⅰ包括底座（64）、机械臂电机Ⅰ（65）、传动齿轮Ⅴ（66）、大驱动臂（67）、转动关节（68）、小驱动臂（69）、驱动手腕（70）、连接柱Ⅰ（71）、驱动转盘（75）、机械臂壳体（77）、机械臂电机Ⅱ（79）、连杆固定支座（87）、电机固定板（91）、传动齿轮Ⅵ（92）、锥齿轮Ⅰ（94）、锥齿轮Ⅱ（95）；

所述抓取机械臂视觉传感器安装在底座（64）上，所述底座（64）安装在抓取机械臂支撑台（8）上，抓取机械臂支撑台（8）安装在机身部件的机身的底板上，所述底座（64）内设有传动轴Ⅰ（88）、传动齿轮Ⅰ（72）、传动齿轮Ⅱ（89）、传动齿轮Ⅲ（73）、传动齿轮Ⅳ（74）、传动轴Ⅱ（90），传动轴Ⅰ（88）、传动轴Ⅱ（90）的顶部分别通过轴承安装在电机固定板（91）、驱动转盘（75）的下表面上，传动轴Ⅰ（88）上安装传动齿轮Ⅱ（89）、传动齿轮Ⅲ（73），传动齿轮Ⅱ（89）位于传动齿轮Ⅲ（73）的上方，传动轴Ⅱ（90）上安装传动齿轮Ⅳ（74），其中传动齿轮Ⅲ（73）与传动齿轮Ⅳ（74）啮合，电机固定板（91）安装在底座（64）顶部，驱动转盘（75）放置在底座（64）上，电机固定板（91）上安装机械臂电机Ⅰ（65），机械臂电机Ⅰ（65）的输出轴穿过电机固定板（91）伸入底座（64）内，机械臂电机Ⅰ（65）的输出轴上安装传动齿轮Ⅰ（72），传动齿轮Ⅰ（72）与传动齿轮Ⅱ（89）啮合，驱动转盘（75）上安装机械臂壳体（77），机械臂壳体（77）内设有机械臂电机Ⅲ（78）、传动轴Ⅲ（76）通过端盖与机械臂壳体（77）连接，传动轴Ⅲ（76）伸出机械臂壳体（77）的一侧面并在伸出部分的轴上安装传动齿轮Ⅵ（92），机械臂电机Ⅲ（78）安装在驱动转盘（75）上，且机械臂电机Ⅲ（78）位于机械臂壳体（77）内，机械臂电机Ⅲ（78）的输出轴穿过机械臂壳体（77）并安装传动齿轮Ⅴ（66），传动齿轮Ⅴ（66）与传动齿轮Ⅵ（92）啮合，传动齿轮Ⅵ（92）与传动齿轮Ⅴ（66）通过齿轮带（98）连接，大驱动臂（67）的底部安装在传动轴Ⅲ（76）上，大驱动臂（67）的顶部通过转动关节（68）与小驱动臂（69）的一端连接，转动关节（68）包括关节壳体、转轴（81）、法兰（80）、关节电机（97），关节壳体安装关节电机（97），转轴（81）的一端穿过关节壳体伸入关节壳体内部并与关节电机（97）的输出轴连接，转轴（81）通过法兰（80）与关节壳体的外壳连接，驱动手腕（70）包括手腕底板和与手腕底板垂直的两圆形侧板、中部壳体、传动轴Ⅴ（93），机械臂电机Ⅱ（79）、驱动手腕（70）底板的底部设有支撑柱，机械臂电机Ⅱ（79）安装在中部壳体的一侧，机械臂电机Ⅱ（79）的输出轴穿过中部壳体的一侧伸入中部壳体内并安装锥齿轮Ⅰ（94），传动轴Ⅴ（93）的两端分别伸出中部壳体的两侧并分别通过轴承与两圆形侧板连接，传动轴Ⅴ（93）上安装锥齿轮Ⅱ（95），锥齿轮Ⅰ（94）与锥齿轮Ⅱ（95）啮合，小驱动臂（69）的另一端与驱动手腕（70）的中部壳体连接，驱动手腕（70）与机械手抓取机构连接；

机械手抓取机构包括4根连接柱Ⅰ（71）、气压缸（86）、连杆固定支座（87）、4根连接柱Ⅱ（96）、4组连杆机构，所述4根连接柱Ⅰ（71）的顶部分别与驱动手腕（70）底板的下表面连接，4根连接柱Ⅰ（71）的底部分别连接在圆形板上，圆形板的中间设有圆孔，所述气压缸（86）的通过电机固定板与4根连接柱Ⅰ（71）连接，气压缸（86）的液压杆与连杆固定支座（87）的中部连接，圆形板的底部设有4根连接柱Ⅱ（96），连杆固定支座（87）上安装4组连杆机构，4组连杆机构的结构相同，每组连杆机构包括两根直线型连杆（84）、L型连杆（83）、U型连接杆（85）、仿生机械掌（82），其中两根直线型连杆（84）呈上下排列，两根直线型连杆（84）的一端共同铰接在连杆固定支座（87）上，两根直线型连杆（84）的另一端分别与L型连杆（83）的顶部铰接，L型连杆（83）的底部与仿生机械掌（82）连接，U型连接杆（85）的一端与位于上方的直线型连杆（84）连接，U型连接杆（85）的另一端与圆形板的底部连接柱Ⅱ（96）连接；

所述破障机械臂部件（3）包括机械手破障机构、驱动机构Ⅱ和破障机械臂视觉传感器，其中驱动机构Ⅱ的结构与抓取机械臂部件（2）的驱动机构Ⅰ相同，所述破障机械臂视觉传感器安装在驱动机构Ⅱ的底座（64）上，驱动机构Ⅱ的底座（64）安装在破障机械臂支撑台（9）上，破障机械臂支撑台（9）安装在机身部件的机身部件（7）的底板上，所述机械手破障机构包括4根连接柱Ⅲ（111）、2根连接柱Ⅳ（112）、两组支撑杆机构（103）、破障板（99），锯齿带（100）、锯齿带电机（101），4根连接柱Ⅲ（111）的顶部分别与驱动机构Ⅱ的驱动手腕（70）的手腕底板的下表面连接，4根连接柱Ⅲ（111）的底部分别连接在圆形板（105）上，圆形板（105）的底部设有2根连接柱Ⅳ（112），每根连接柱Ⅳ（112）分别连接支撑杆机构（103），支撑杆机构（103）由两根直线型连杆（84）组成，两组支撑杆机构（103）的端部分别设有连接块（104），两块连接块（104）分别连接破障板（99）的两侧，圆形板（105）的底部还安装有电机支撑块（102），电机支撑块（102）的底部为环形结构，锯齿带电机（101）安装在电机支撑块（102）的环形内，且锯齿带电机（101）的输出轴上安装带轮（106），带轮（106）位于破障板（99）的一端，锯齿带（100）套装在破障板（99）和带轮（106）的外表面上，锯齿带（100）上设有锯齿，带轮（106）与锯齿带（100）上的锯齿啮合；

所述抓取机械臂部件（2）和破障机械臂部件（3）的大驱动臂（67）分别伸出机身部件（7）的盖板（31）上开有的两个矩形槽上方设有的合页板（62）。

6.根据权利要求1所述的陆空森林消防机器人，其特征在于：所述灭火机（6）包括鼓风机（107）、连杆（108）、电机固定架（109）、滑块（110）、电机（14）、电机固定架（109）；

鼓风机（107）的前端伸出机身部件的机身部件（7）前端斜板上开有的条形通孔（33），鼓风机（107）的后端与滑块（110）连接，滑块（110）安装在机身部件的机身部件（7）的底板前部的滑槽（29）内，滑块（110）的顶部与连杆（108）的一端连接，连杆（108）的另一端穿过电机固定架（109）并通过联轴器与电机（14）的输出轴连接，电机（14）安装在电机固定架（109）上，电机固定架（109）固定在机身部件的机身部件（7）的底板上。

7.根据权利要求1所述的陆空森林消防机器人，其特征在于：所述干粉炮（5）内部装有高压干粉，通过阀门开关控制干粉的喷出。

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