CN211810237U - 高空玻璃幕墙破拆机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于消防设备技术领域，尤其涉及一种高空玻璃幕墙破拆机器人，包括无人机、支腿、横梁、连接杆、轴承、气弹簧连接杆、夹具、破窗器、气缸和电源，所述无人机下侧对称设置有两支腿，所述两支腿之间通过横梁连接，所述横梁前侧的中部固定设置连接杆一端，所述连接杆另一端连接轴承，所述轴承穿套的气弹簧连接杆前端连接夹具，所述夹具上设置有破窗器，所述气弹簧连接杆后端连接气缸的活塞杆且所述气缸下部安装在连接杆上，所述无人机后侧安装有电源。本实用新型提供一种高空作业范围广、连续破拆效果好和安全稳定性高的高空玻璃幕墙破拆机器人。

Description

高空玻璃幕墙破拆机器人

技术领域

本实用新型属于消防设备技术领域，尤其涉及一种高空玻璃幕墙破拆机器人。

背景技术

目前，随着我国经济社会发展，选用玻璃幕墙的高层建筑日渐增多，在增加城市景观的同时，也对灭火救援带来了挑战。从近年来的历次高层建筑重大火灾扑救情况看，高层建筑的排烟关系到任务成败，由于高层建筑的外窗、玻璃幕墙厚度大、处于高空，消防人员难以对其进行破拆，影响了排烟和灭火行动。高层建筑玻璃幕墙的破拆已经成为亟待解决的问题。目前，消防队伍配备的破拆工具均为手持式的，只能由消防人员进行操作，对于高空的玻璃幕墙只能站在举高消防车工作平台上进行破拆，举高消防车通过伸缩式云梯将消防装置提升至火源附近，从而提高灭火的效率，由于普通举高消防车的工作高度有限，所以受限于举升高度、工作场地等因素，无法进行有效、连续破拆。同时，市场上虽然有功能强大的玻璃破碎装置，但是无法实施高空作业；有的虽然可以搭载无人机，但是大多采取发射破窗弹的方式，既无法保证人员安全，也无法开展连续破拆作业，还具有较高的成本。由此可见，提供一种高空作业范围广、连续破拆效果好和安全稳定性高的高空玻璃幕墙破拆机器人是本领域技术人员急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种高空作业范围广、连续破拆效果好和安全稳定性高的高空玻璃幕墙破拆机器人。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案实现：高空玻璃幕墙破拆机器人，包括无人机、支腿、横梁、连接杆、轴承、气弹簧连接杆、夹具、破窗器、气缸和电源，所述无人机下侧对称设置有两支腿，所述两支腿之间通过横梁连接，所述横梁前侧的中部固定设置连接杆一端，所述连接杆另一端连接轴承，所述轴承穿套的气弹簧连接杆前端连接夹具，所述夹具上设置有破窗器，所述气弹簧连接杆后端连接气缸的活塞杆且所述气缸下部安装在连接杆上，所述无人机后侧安装有电源。

进一步，所述横梁前侧的连接杆左右两边对称设置有两个无线摄像头，所述无线摄像头电连接电源。

进一步，所述气缸上部连接有气源且所述气缸侧部设置有电磁阀。

进一步，所述气弹簧连接杆、夹具和连接杆的材料均采用碳纤维材料。

进一步，所述破窗器包括壳体、动力气缸、储气室、打击头、打击头复位弹簧、气体通道、触动阀和补气口，所述壳体内设有动力气缸和储气室，所述动力气缸的活塞杆上安装有打击头，所述动力气缸内设有打击头复位弹簧，所述打击头复位弹簧的一端与动力气缸的活塞相接，另一端与动力气缸的缸体相接，所述动力气缸尾部设有排气孔，所述动力气缸的缸体与储气室之间设有气体通道，所述气体通道上设有打击头的触动阀，所述储气室上设有补气口。

进一步，所述触动阀包括阀门本体和触发杆，所述阀门本体装在气体通道上，所述阀门本体包括阀体和阀芯，阀体内设有阀芯复位弹簧，阀芯上设有连通气体通道的通气孔，所述触发杆的前端设有触发头。

进一步，所述储气室的补气口处安装有补气阀，所述补气阀的进气口处安装有压缩气瓶且所述进气口处设有放气锥。

本实用新型的有益效果为：

1、水平飞行加速作业模式：无人机升到预定空域之后，沿水平方向加速飞行，可以带动无人机两支腿的横梁上的连接杆连接的轴承上气弹簧连接杆沿水平方向运动，从而通过夹具带动破窗器将玻璃幕墙打碎；悬停气动作业模式：如玻璃幕墙的位置特殊使得无人机不具备加速飞行空间时，气缸的活塞杆推动气弹簧连接杆穿过轴承沿水平方向运动，从而通过夹具带动破窗器将玻璃幕墙打碎，可见，本实用新型的无人机本身飞行工作范围就较大，而且气缸间接推动破窗器打碎玻璃幕墙，又弥补了无人机不能加速飞行的环境下作业问题，真正实现了范围较广的高空作业工作，不再受限现有技术的举高消防车的举升高度。

2、当未能一次性打碎玻璃幕墙时，工作人员可将无人机重新调整到合适距离、速度后，实施二次作业，同理，工作人员可将无人机重新调整后对其它位置的玻璃幕墙进行破拆，所以，本实用新型可连续进行玻璃幕墙破拆作业且可以节约高空作业时间，使得连续破拆效果好。

3、本实用新型不需要工作人员高空作业，只在地面上的遥控操作台操作即可，避免了高空作业击碎玻璃产生的危险因素；而且破窗器采用的是高压气体的瞬时推动力打碎玻璃幕墙，避免了现有技术发射破窗弹的危险因素，也降低了成本，实现了连续作业，所以，本实用新型的安全性、经济性较好。

4、气弹簧连接杆可以有效减少撞击玻璃幕墙产生的后坐力，较之无人机上的陀螺仪，保证了无人机飞行工作的稳定性；电源设置在无人机后侧，从而与无人机前端的破窗器、夹具、气弹簧连接杆、气缸等进行配重，保证了无人机飞行工作的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型高空玻璃幕墙破拆机器人的结构示意图。

图2为本实用新型的破窗器结构示意图。

图中：

1、无人机 2、支腿 3、横梁

4、连接杆 5、轴承 6、气弹簧连接杆

7、夹具 8、破窗器 9、气缸

10、电源 11、无线摄像头 12、气源

13、电磁阀 14、壳体 15、动力气缸

16、储气室 17、打击头 18、打击头复位弹簧

19、气体通道 20、触动阀 21、补气口

22、阀门本体 23、触发杆 24、阀芯复位弹簧

25、触发头 26、补气阀 27、进气口

28、压缩气瓶 29、放气锥

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型高空玻璃幕墙破拆机器人的结构示意图。

图2为本实用新型的破窗器结构示意图。

如图1-图2所示，本实用新型提供的高空玻璃幕墙破拆机器人，包括无人机1、支腿2、横梁3、连接杆4、轴承5、气弹簧连接杆6、夹具7、破窗器8、气缸9和电源10，无人机1下侧对称设置有两支腿2，两支腿2之间通过横梁3连接，横梁3前侧的中部固定设置连接杆4一端，连接杆4另一端连接轴承5，轴承5穿套的气弹簧连接杆6前端连接夹具7，夹具7上设置有破窗器8，气弹簧连接杆6后端连接气缸9的活塞杆且气缸9下部安装在连接杆4上，无人机1后侧安装有电源10。

其中，无人机1无线连接地面上的遥控操作台。无人机1采用四旋翼设计，避免过多的旋翼与其它部件发生干涉。改变无人机1电源10位于轴心的通行设计，将电源10后置，从而与无人机1前端的破窗器8、夹具7、气弹簧连接杆6、气缸9等进行配重。无人机1设有陀螺仪，以利于在撞击玻璃幕墙后保持稳定飞行姿态。无人机1最大飞行高度200米以上，续航时间20分钟以上，可在7级风的条件下飞行，保证了大风条件下仍可进行高空作业。

横梁3前侧的连接杆4左右两边对称设置有两个无线摄像头11，无线摄像头11电连接电源10。其中，无线摄像头11上带灯，保证了在夜间仍可进行高空作业。无线摄像头11无线连接地面上的遥控操作台，无线摄像头11可将拍摄图像无线传输到无人机1的遥控操作台上，从而实现安全飞行、精准作业。

气缸9上部连接有气源12且气缸9侧部设置有电磁阀13。其中，电磁阀13无线连接地面上的遥控操作台，遥控操作台可以无线遥控启动电磁阀13，使气缸9开始工作。气缸9与气源12也采用小型产品，气源12可在市场上选用压缩气瓶，经测算，除无人机1外的部件总质量不超过10kg，在最大起飞总质量范围内，保证无人机1飞行状态平稳。目前市场上的小型气缸、二氧化碳压缩气瓶可以满足触发破窗器8动作所需压力，也可以保证气缸9连续动作。气缸9上活塞杆的最大行程可以满足触发破窗器8动作所需压力。

气弹簧连接杆6、夹具7和连接杆4的材料均采用碳纤维材料。

破窗器8包括壳体14、动力气缸15、储气室16、打击头17、打击头复位弹簧18、气体通道19、触动阀20和补气口21，壳体14内设有动力气缸15和储气室16，动力气缸15的活塞杆上安装有打击头17，动力气缸15内设有打击头复位弹簧18，打击头复位弹簧18的一端与动力气缸15的活塞相接，另一端与动力气缸15的缸体相接，动力气缸15尾部设有排气孔，动力气缸15的缸体与储气室16之间设有气体通道19，气体通道19上设有打击头17的触动阀20，储气室16上设有补气口21。

触动阀20包括阀门本体22和触发杆23，阀门本体22装在气体通道19上，阀门本体22包括阀体和阀芯，阀体内设有阀芯复位弹簧24，阀芯上设有连通气体通道19的通气孔，触发杆23的前端设有触发头25。

其中，阀芯上的通气孔与气体通道19错开，则截断了气体通道19，阀芯上的通气孔与气体通道19正对，则气体通道19连通了，阀体内设有阀芯复位弹簧24，阀芯沿触发杆23的轴线运动，在触发杆23的外端设有触发头25，增大受力面积，保证触发的稳定性。

储气室16的补气口21处安装有补气阀26，补气阀26的进气口27处安装有压缩气瓶28且进气口27处设有放气锥29。

其中，进气口27处设有能扎破压缩气瓶28实现进气的放气锥29。壳体14上设有朝后下方设置的手柄，手柄与壳体14螺纹相接，储气室16设在手柄处，手柄处设有与手柄螺纹相接的加长杆，加长杆内设有压缩气瓶28的放置腔，放置腔上设有供压缩气瓶28接口伸出的气瓶安装口，通过加长杆可提高打击头17的打击高度。触动阀20为针阀，补气阀26为节流阀。触发杆23的外端设在打击头17的外侧，阀芯的轴线与触发杆23的轴线共线，触发杆23的外端与打击头17的头端之间设有打击头17的冲击间距。

本实用新型的工作过程，高层建筑灭火作战中,根据指挥员做出的高空破窗排烟的战斗命令，工作人员通过操作遥控操作台，使无人机1到达指定空间区域，根据实际空间区域环境进行高空作业模式选取如下：

当无人机1具备加速飞行空间时，实行水平飞行加速作业模式：无线摄像头11将拍摄现场图像无线传输到的遥控操作台上，工作人员根据现场图像操作遥控操作台，使得无人机1升到预定空域之后，沿水平方向加速飞行，可以带动无人机1两支腿2的横梁3上连接杆4连接的轴承5上气弹簧连接杆6沿水平方向运动，从而通过夹具7带动破窗器8上的触发头25与玻璃幕墙相撞，通过触发杆23带动阀门本体22内阀芯运动(经实际测试，最小启动压力约5N)，待运动至阀芯的通气孔与气体通道19连通的位置，储气室16内的高压气体迅速从储气室16经过气体通道19和通气孔，进入动力气缸15的缸体内，从而推动活塞朝玻璃幕墙运动，实现动力气缸15推动打击头17向玻璃幕墙运动，因高压气体的瞬时作用、运动时间短、推动力大，可使得破窗器8打碎厚度在十至二十毫米的玻璃幕墙。一次敲击完成后，阀芯在阀芯复位弹簧24的作用下迅速复位，阀芯的通气孔与气体通道19错开，气体通道19截断；打击头17在打击头复位弹簧18的作用下复位，将动力气缸15的气体从排气孔中排出，保证打击头17的顺利回位，无人机1利用陀螺仪自动调整到平衡飞行姿态，完成一次作业。

当无人机1不具备加速飞行空间时(导致破窗器8的触发头25撞击玻璃幕墙的速度、力度不能达到要求时)，实行悬停气动作业模式：无线摄像头11将拍摄现场图像无线传输到遥控操作台上，工作人员根据现场图像操作遥控操作台，遥控启动气缸9上电磁阀13，气缸9的活塞杆推动气弹簧连接杆6穿过轴承5沿水平方向运动，从而通过夹具7带动破窗器8的触发头25与玻璃幕墙相撞，通过触发杆23带动阀门本体22内阀芯运动，待运动至阀芯的通气孔与气体通道19连通的位置，储气室16内的高压气体迅速从储气室16经过气体通道19和通气孔，进入动力气缸15的缸体内，从而推动活塞朝玻璃幕墙运动，实现动力气缸15推动打击头17向玻璃幕墙运动，因高压气体的瞬时作用、运动时间短、推动力大，可使得破窗器8打碎厚度在十至二十毫米的玻璃幕墙。一次敲击完成后，阀芯在阀芯复位弹簧24的作用下迅速复位，阀芯的通气孔与气体通道19错开，气体通道19截断；打击头17在打击头复位弹簧18的作用下复位，将动力气缸15的气体从排气孔中排出，保证打击头17的顺利回位，无人机1利用陀螺仪自动调整到平衡飞行姿态，完成一次作业。

以上两种作业模式完成后，如果未能一次性打碎玻璃幕墙时，工作人员可将无人机1重新调整到合适距离、速度后，实施二次作业，同理，工作人员可将无人机1重新调整后对其它位置的玻璃幕墙进行破拆，实现高空连续破拆作业。

本申请是无人机1、破窗器8和气动机构的有机结合，通过对无人机1自动平衡等方面的技术改进，加装气动机构、缓冲装置、无线摄像头11且采用总体配重设计，研发出高空玻璃幕墙破拆机器人，利用无人机1的升空、悬停功能和破窗器8的压缩气体驱动打击头17进行破拆的功能，实现高层灭火中精准、连续的破窗排烟作业。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.高空玻璃幕墙破拆机器人，其特征在于：包括无人机、支腿、横梁、连接杆、轴承、气弹簧连接杆、夹具、破窗器、气缸和电源，所述无人机下侧对称设置有两支腿，所述两支腿之间通过横梁连接，所述横梁前侧的中部固定设置连接杆一端，所述连接杆另一端连接轴承，所述轴承穿套的气弹簧连接杆前端连接夹具，所述夹具上设置有破窗器，所述气弹簧连接杆后端连接气缸的活塞杆且所述气缸下部安装在连接杆上，所述无人机后侧安装有电源。

2.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙破拆机器人，其特征在于：所述横梁前侧的连接杆左右两边对称设置有两个无线摄像头，所述无线摄像头电连接电源。

3.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙破拆机器人，其特征在于：所述气缸上部连接有气源且所述气缸侧部设置有电磁阀。

4.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙破拆机器人，其特征在于：所述气弹簧连接杆、夹具和连接杆的材料均采用碳纤维材料。

5.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙破拆机器人，其特征在于：所述破窗器包括壳体、动力气缸、储气室、打击头、打击头复位弹簧、气体通道、触动阀和补气口，所述壳体内设有动力气缸和储气室，所述动力气缸的活塞杆上安装有打击头，所述动力气缸内设有打击头复位弹簧，所述打击头复位弹簧的一端与动力气缸的活塞相接，另一端与动力气缸的缸体相接，所述动力气缸尾部设有排气孔，所述动力气缸的缸体与储气室之间设有气体通道，所述气体通道上设有打击头的触动阀，所述储气室上设有补气口。

6.根据权利要求5所述的高空玻璃幕墙破拆机器人，其特征在于：所述触动阀包括阀门本体和触发杆，所述阀门本体装在气体通道上，所述阀门本体包括阀体和阀芯，阀体内设有阀芯复位弹簧，阀芯上设有连通气体通道的通气孔，所述触发杆的前端设有触发头。

7.根据权利要求5所述的高空玻璃幕墙破拆机器人，其特征在于：所述储气室的补气口处安装有补气阀，所述补气阀的进气口处安装有压缩气瓶且所述进气口处设有放气锥。

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