CN211835952U - 基于烟雾报警器的室内消防机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，由设置在机体上的控制模块、检测模块、驱动模块和消防模块组成。与传统的消防机器人相比，其使用烟雾报警器代替火焰传感器，解决了传统的消防机器人无法在空间较大杂物较多的室内工作。本机器人无需通过自身配置的传感器检测最初的火源，不会出现电池充电的空白期能够实现实时监控。拥有在复杂环境里面定位精准、检测灵敏、检测范围不受自身限制、实时监控的优点，这都是传统消防机器人无法实现的。另外通过烟雾报警器将室内空间划分为各个区域，使得本设计的消防机器人有了循迹功能，即使火源出现在任何地方，循迹功能都可以实现，并且能够规划最优路线，使得火灾能够及时控制。

Description

基于烟雾报警器的室内消防机器人

技术领域

本实用新型涉及消防设备技术领域，特别涉及一种基于烟雾报警器的室内消防机器人。

背景技术

目前市面上的消防机器一般会采用室内消防机器人进行灭火，但室内消防机器人要长时间保持驱动处于巡视状态，耗电较多，且需要通过机器人自身配备的火焰传感器来检测火源，但目前火焰传感器的检测范围相当有限，且无法穿透货物进行检测。在面积大、货物多的厂房或者大型商场，通过火焰传感器能够在一开始火灾发生时便即刻检测到的几率是很低的，而往往是火灾比较严重才检测到，这样就错过了控制火灾的黄金救援时间，造成严重损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其基于室内烟雾报警器检测为基础，当烟雾报警器检测到烟雾，则将信号传输到机器人中，机器人通过自动循迹迅速到达火灾发生区域，并采用自带的温度传感器来更精确地定位火源位置，以确保在发生火情初期就把火灾扑灭。

根据本实用新型实施例的基于烟雾报警器的室内消防机器人，包括：

控制模块，包括Arduino单片机、温度传感器、红外避障传感器、超声测距传感器、信号接收器和实时摄像头，所述温度传感器、所述红外避障传感器、所述超声测距传感器、所述信号接收器和所述实时摄像头分别与所述Arduino单片机电性连接；

检测模块，包括网格化均匀布设在室内的多个烟雾报警器，所述烟雾报警器与所述信号接收器无线连接；

驱动模块，包括电机、用于控制所述电机转速的编码器、由所述电机驱动的减速箱以及由所述减速箱带动的履带；

消防模块，包括灭火器、与所述灭火器连接的可旋转喷头；

机体，所述控制模块、所述检测模块、所述驱动模块和所述消防模块设置在所述机体上，所述检测模块、所述驱动模块和所述消防模块受控于所述控制模块。

根据本实用新型实施例的基于烟雾报警器的室内消防机器人，至少具有如下技术效果：基于烟雾报警器的室内消防机器人由设置在机体上的控制模块、检测模块、驱动模块和消防模块组成。与传统的消防机器人相比，其最大的优势就是结合网格化均匀布设在室内的多个烟雾报警器进行实时火情监测，能够在空间大、货物多的厂房或者大型商场准确及时地检测到是否有火灾发生，并且可迅速达到火灾发生的地点，以及时扑灭火灾。通过室内网格化安装的烟雾报警器来将室内划分为各个区域，当一旦发生火灾时，烟雾报警器会检测到烟雾，其立即将信号发送给处于待机状态的机器人，机器人立即通过自动循迹和自动避障迅速到达火灾发生区域，并通过自带的温度传感器来更精确地定位火源位置，确保在火情初期扑灭火灾。本机器人相当于一个实时待命的消防员，其无需长时间保持驱动处于巡视状态，耗电少，而且能够利用网格化布设的烟雾报警器对室内情况进行实时检测，以避免火灾发展到不可控的情况下才开始进行扑灭，从而减少损失。

根据本实用新型的一些实施例，所述温度传感器有四个，四个所述温度传感器分别设置在所述机体四周。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机有两个，两个所述电机分别设置在所述机体的两侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述信号接收器采用WiFi信号接收器。

根据本实用新型的一些实施例，所述履带采用斜履带。

根据本实用新型的一些实施例，所述机体设有两个吊环，两个所述吊环分别设置在所述机体的两侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述机体设有充电插头和与所述充电插头电性连接的锂电池。

根据本实用新型的一些实施例，所述机体上设有支撑架，所述支撑架上设有固定带，所述灭火器通过所述固定带固定在所述支撑架上。

根据本实用新型的一些实施例，所述减速箱采用NMRV蜗轮蜗杆减速机。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机采用110系列伺服电机。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的整体框图；

图2是本实用新型实施例的控制模块的原理框图；

图3是本实用新型实施例的整体结构示意图(前方视角)；

图4是本实用新型实施例的整体结构示意图(后方视角)；

图5是本实用新型实施例的整体结构示意图(底部视角)；

图6是本实用新型实施例的烟雾报警器划分室内区域示意图；

图7是本实用新型实施例的机器人通过烟雾报警器进行检测和灭火的工作流程图；

图8是本实用新型实施例的机器人循迹和避障工作流程图。

附图标记：100-控制模块；200-检测模块；300-驱动模块；400-消防模块；500-机体；110-Arduino单片机；120-温度传感器；130-红外避障传感器；140-超声测距传感器；150-信号接收器；160-实时摄像头；210-烟雾报警器；310-电机；320-编码器；330-减速箱；340-履带；410-灭火器；420-可旋转喷头；430-支撑架；440-固定带；510-吊环；520-充电插头。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

如图1-6所示，根据本实用新型实施例的基于烟雾报警器的室内消防机器人，包括：

控制模块100，包括Arduino单片机110、温度传感器120、红外避障传感器130、超声测距传感器140、信号接收器150和实时摄像头160，温度传感器120、红外避障传感器130、超声测距传感器140、信号接收器150和实时摄像头160分别与Arduino单片机110电性连接；

检测模块200，包括网格化均匀布设在室内的多个烟雾报警器210，烟雾报警器210与信号接收器150无线连接；

驱动模块300，包括电机310、用于控制电机310转速的编码器320、由电机310驱动的减速箱330以及由减速箱330带动的履带340；

消防模块400，包括灭火器410、与灭火器410连接的可旋转喷头420；

机体500，控制模块100、检测模块200、驱动模块300和消防模块400设置在机体500上，检测模块200、驱动模块300和消防模块400受控于控制模块100。

在本实施例中，基于烟雾报警器210的室内消防机器人由设置在机体500上的控制模块100、检测模块200、驱动模块300和消防模块400组成。与传统的消防机器人相比，其最大的优势就是结合网格化均匀布设在室内的多个烟雾报警器210进行实时火情监测，能够在空间大、货物多的厂房或者大型商场准确及时地检测到是否有火灾发生，并且可迅速达到火灾发生的地点，以及时扑灭火灾。通过室内网格化安装的烟雾报警器210来将室内划分为各个区域，当一旦发生火灾时，烟雾报警器210会检测到烟雾，其立即将信号发送给处于待机状态的机器人，机器人立即通过自动循迹和自动避障迅速到达火灾发生区域，并通过自带的温度传感器120来更精确地定位火源位置，确保在火情初期扑灭火灾。本机器人相当于一个实时待命的消防员，其无需长时间保持驱动处于巡视状态，耗电少，而且能够利用网格化布设的烟雾报警器210对室内情况进行实时检测，以避免火灾发展到不可控的情况下才开始进行扑灭，从而减少损失。

在本实用新型的一些具体实施例中，温度传感器120有四个，四个温度传感器120分别设置在机体500四周。机器人采用了环绕四周的四个温度传感器120，通过火灾现场的温度梯度来具体分辨火源的精确位置，然后利用灭火器410对火源进行扑灭。

在本实用新型的一些具体实施例中，电机310有两个，两个电机310分别设置在机体500的两侧。即相应地，机体500的两侧分别设有与每个电机310相配套的编码器320、减速箱330以及履带340，且两个电机310相互独立运作，在编码器320的作用下可以改变电机310的转速，电机310通过驱动减速箱330带动履带340转动，这样通过调节两个电机310处于不同的转速，使得机体500两侧的履带340形成差速转动，从而可实现机器人转弯。

在本实用新型的一些具体实施例中，信号接收器150采用WiFi信号接收器150。烟雾报警器210通过WiFi来传输报警信号给机器人，WiFi信号覆盖范围广，WiFi半径则达100米，不受布线条件的限制，而且可靠性高，非常适合在室内使用。

在本实用新型的一些具体实施例中，履带340采用斜履带340，斜履带340适合用于多种地形，这样机器人无需额外设计摆臂就可以轻松跨越障碍，实现避障。

在本实用新型的一些具体实施例中，机体500设有两个吊环510，两个吊环510分别设置在机体500的两侧，以便于对机器人进行吊装运输。

在本实用新型的一些具体实施例中，机体500设有充电插头520和与充电插头520电性连接的锂电池，以便于通过充电插头520对锂电池进行充电。

在本实用新型的一些具体实施例中，机体500上设有支撑架430，支撑架430上设有固定带440，灭火器410通过固定带440固定在支撑架430上。传统的消防机器人都是通过带动水管作为灭火方式，由于带动水管是比较笨重的，并且对货物造成的影响也比较大，而本机器人携带灭火器410进行灭火，灭火器410的类型可以更换，这样的话可以根据不同货物的需求来更换型号，适合于更多场合。

在本实用新型的一些具体实施例中，减速箱330采用NMRV蜗轮蜗杆减速机。NMRV蜗轮蜗杆减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机310的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。且NMRV蜗轮蜗杆减速机具有减速及增加转矩功能，以提升机器人的驱动能力。

在本实用新型的一些具体实施例中，电机310采用110系列伺服电机310。110系列伺服电机310精度高，实现了位置、速度和力矩的闭环控制，克服了步进电机310失步的问题；其高速性能好,一般额定转速能达到2000～3000转；抗过载能力强，运行平稳，适用于有高速响应要求的场合，电机310加减速的动态相应时间短，一般在几十毫秒之内，且发热和噪音相对于步进电机310明显降低。

下面参考图1-6以一个具体的实施例详细描述根据本实用新型实施例的基于烟雾报警器210的室内消防机器人。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对实用新型的具体限制。

控制模块100，包括Arduino单片机110、温度传感器120、红外避障传感器130、超声测距传感器140、信号接收器150和实时摄像头160，温度传感器120、红外避障传感器130、超声测距传感器140、信号接收器150和实时摄像头160分别与Arduino单片机110电性连接；

检测模块200，包括网格化均匀布设在室内的多个烟雾报警器210，烟雾报警器210与信号接收器150无线连接；

驱动模块300，包括电机310、用于控制电机310转速的编码器320、由电机310驱动的减速箱330以及由减速箱330带动的履带340；

消防模块400，包括灭火器410、与灭火器410连接的可旋转喷头420；

机体500，控制模块100、检测模块200、驱动模块300和消防模块400设置在机体500上，检测模块200、驱动模块300和消防模块400受控于控制模块100。

其中，温度传感器120有四个，四个温度传感器120分别设置在机体500四周。电机310有两个，两个电机310分别设置在机体500的两侧。信号接收器150采用WiFi信号接收器150。履带340采用斜履带340。机体500设有两个吊环510，两个吊环510分别设置在机体500的两侧。机体500设有充电插头520和与充电插头520电性连接的锂电池。机体500上设有支撑架430，支撑架430上设有固定带440，灭火器410通过固定带440固定在支撑架430上。减速箱330采用NMRV蜗轮蜗杆减速机。电机310采用110系列伺服电机310。

根据本实用新型实施例的基于烟雾报警器210的室内消防机器人，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果：机器人通过与室内网格化布设的烟雾报警器210交互来准确定位火灾发生区域，检测范围可达到30米以上的烟雾报警器210通过WiFi发送报警信号给机器人，这样利用室内安装的烟雾报警器210就可以很好地克服了火焰传感器检测距离短和无法穿透货物进行火情检测的技术缺陷。由于通过烟雾报警器210进行检测，那么机器人就可以长时间处于待机状态，只有收到烟雾传感器火灾报警信号才会启动，可有效延长电池续航时间。而且，通过室内网格化安装的多个烟雾报警器210来将室内划分为各个区域，当一旦发生火灾时，对应的烟雾报警器210会检测到烟雾，其立即将信号发送给处于待机状态的机器人，机器人立即通过超声测距传感器140和红外避障传感器130来实现自动循迹和自动避障，从而迅速到达火灾发生区域，并避免因货物较多而导致机器人出现迷路的情况，机器人再通过自身配置的温度传感器120来更精确地定位火源位置，确保在火情初期就可以及时扑灭火灾，从而减少损失。另外，消防机器人可根据不同的场合携带不同的灭火器410，这样的话可以根据不同货物的需求来更换灭火器410的型号，以适用于更多场合。

需要指出的是，可以根据实际需要，在室内同时部署多台机器人，以应对室内多处出现烟雾的情形，以提升灭火效率，其检测、循迹、避障和灭火的具体流程如图7-8所示。

根据本实用新型实施例的基于烟雾报警器210的室内消防机器人，它具有精确定位，实时监测，可根据现场需求来更换灭火器410的优点。与传统的消防机器人对比，传统的消防机器人无法及时发现火情和精确定位火源位置。而本室内消防机器人具有把火灾控制在最初的情况能力，其相当于一个实时待命的消防员，其无需长时间保持驱动处于巡视状态，耗电少，而且能够利用网格化布设的烟雾报警器210对室内情况进行实时检测，以避免火灾发展到不可控的情况下才开始进行扑灭，从而减少损失。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于，包括：

控制模块，包括Arduino单片机、温度传感器、红外避障传感器、超声测距传感器、信号接收器和实时摄像头，所述温度传感器、所述红外避障传感器、所述超声测距传感器、所述信号接收器和所述实时摄像头分别与所述Arduino单片机电性连接；

检测模块，包括网格化均匀布设在室内的多个烟雾报警器，所述烟雾报警器与所述信号接收器无线连接；

驱动模块，包括电机、用于控制所述电机转速的编码器、由所述电机驱动的减速箱以及由所述减速箱带动的履带；

消防模块，包括灭火器、与所述灭火器连接的可旋转喷头；

机体，所述控制模块、所述检测模块、所述驱动模块和所述消防模块设置在所述机体上，所述检测模块、所述驱动模块和所述消防模块受控于所述控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述温度传感器有四个，四个所述温度传感器分别设置在所述机体四周。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述电机有两个，两个所述电机分别设置在所述机体的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述信号接收器采用WiFi信号接收器。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述履带采用斜履带。

6.根据权利要求1所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述机体设有两个吊环，两个所述吊环分别设置在所述机体的两侧。

7.根据权利要求1所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述机体设有充电插头和与所述充电插头电性连接的锂电池。

8.根据权利要求1或7所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述机体上设有支撑架，所述支撑架上设有固定带，所述灭火器通过所述固定带固定在所述支撑架上。

9.根据权利要求1所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述减速箱采用NMRV蜗轮蜗杆减速机。

10.根据权利要求1或9所述的一种基于烟雾报警器的室内消防机器人，其特征在于：所述电机采用110系列伺服电机。

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