CN217097801U - 轮足式复合消防侦察机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了轮足式复合消防侦察机器人，包括车身底盘机架、高温防护部分、环境感知设备、变形轮、传动与变形装置和制冷装置；所述高温防护部分至少包括由隔热材料制作车体防护盖；所述环境感知设备至少包括用于探测周围环境的红外热像仪、传感器和摄像头；所述变形轮可在圆形轮形态和轮腿形态之间切换；所述传动与变形装置设置于车体防护盖内部用于驱动变形轮转动或变形；所述制冷装置用于吸入外界空气进行制冷后将冷气充入车体防护盖内部；本消防侦查机器人可获取火灾场景信息及安全地图，有效地保障了消防人员的安全，对消防人员的安全具有重要作用及其意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及特种机器人领域，具体涉及一种轮足式复合消防侦察机器人。
背景技术
随着国民经济的稳步增长，各类工业得到了迅速的发展，易燃、易爆、有毒性化学药品的数量急剧上升，而这些危险物品一旦着火，很容易引起其他化学物品发生爆炸、有害气体泄漏等危害。高温、烟雾等环境使得消防人员难以进入火灾现场救援。近些年发生的比较严重的火灾事故有天津滨海新区“8.12”危险品爆炸事故和北京市大兴区“11.18”重大火灾事故。这两起火灾事故分别造成165人遇难和19人死亡。两起特大事故发生后，全国各地对消防智能作业设备配备越来越重视。
火场环境感知、火源定位以及火情预测是当今消防领域的难题。随着机器人技术的发展，如何利用机器人对火灾进行侦察探测对提升消防救援效率、减少人员伤亡经济损失具有重大的意义。然而火灾场景下地形常常有台阶等非结构化地形，机器人对地形的适应能力是其它作业的基础。同时，怎样才能使机器人能够更好地进行火源定位、火势预估以及环境感知；如何才能得到最优的求援路径，这些都与消防救援效率息息相关。
实用新型内容
鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型对机器人的结构设计、火源探测技术、消防救援的最优路径规划这三方面进行深入的研究，解决消防侦察机器人存在的诸多问题。使得消防侦察机器人在火灾救援中，可以发挥巨大的优势，表现出良好的性能。通过消防侦察机器人获取火灾场景信息及安全地图，有效地保障了消防人员的安全，对消防人员的安全具有重要作用及其意义。
本实用新型的轮足式复合消防侦察机器人，包括车身底盘机架、高温防护部分、环境感知设备、变形轮、传动与变形装置和制冷装置；
所述高温防护部分至少包括设置于车身底盘机架上方的车体防护盖；所述车体防护盖由隔热材料制作；
所述环境感知设备至少包括用于探测周围环境的红外热像仪、传感器和摄像头；
所述变形轮设置于车身底盘机架两侧以承载其行进，变形轮可在圆形轮形态和轮腿形态之间切换；
所述传动与变形装置设置于车体防护盖内部用于驱动变形轮转动或变形；
所述制冷装置设置于车体防护盖内部用于吸入外界空气进行制冷后将冷气充入车体防护盖内部并将热气排出车体防护盖外部；
进一步，所述环境感知设备还包括设置于车体防护盖顶部用于支承红外热像仪转动的旋转底座、用于驱动所述旋转底座旋转的伺服电机、设置于车体防护盖前端用于保护传感器和摄像头的高温防护外壳；
进一步，所述变形轮包括变形齿轮、围绕所述变形齿轮均布的三个变形足结构、设置于变形足结构两侧并与其一一对应铰接的三角驱动连杆和固定连接于三角驱动连杆的行进固定支座；三个所述变形足结构一体成型有用于与变形齿轮啮合的扇形齿部；
进一步，所述传动与变形装置包括动力传动杆、变形传动杆、类差速器、直流电机Ⅰ和直流电机Ⅱ；所述类差速器的右半轴齿轮传动连接于变形齿轮，类差速器的左半轴齿轮传动连接于变形传动杆，类差速器的输入锥齿轮传动连接于行进固定支座；所述直流电机Ⅰ用于驱动动力传动杆转动；所述直流电机Ⅱ用于驱动变形传动杆转动；
进一步，所述制冷装置包括空压机、进气管、气体流通管、冷气排放口、冷热气体分流管和热气排放口；所述进气管连通外界空气，所述空压机用于吸入由进气管进入的空气，并将空气压缩后通过气体流通管输送至冷热气体分流管进行分流，分流出的热空气通过热气排放口排放至外界，分流出的冷空气通过冷气排放口排放至车体防护盖内。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型的消防侦察机器人利用红外热像仪、传感器、双目摄像头综合获取火灾现场的火灾场景信息及安全地图，有效地保障了消防人员的安全。
2.本实用新型的消防侦察机器人的传动和变形装置可驱动变形轮整体转动实现行进，同时还可驱动变形轮切换为轮腿式结构，从而大大提高机器人的通过性。
3.本实用新型的消防侦察机器人通过高温防护结构有效阻隔外界的高温，同时利用制冷装置使高温防护结构内部处于低温状态，有效保护其内部的部件，使本机器人能够进入到高温火场进行作业，大大提高其可靠性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型的轮足式复合消防侦察机器人的整体结构示意图；
图2为本实用新型的环境感知设备的结构示意图；
图3为本实用新型的传动与变形装置的结构示意图；
图4为本实用新型的变形轮的结构示意图；
图5为本实用新型的高温防护结构的结构示意图；
图6为本实用新型的制冷装置的结构示意图；
图7为本实用新型的车身底盘机架的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的一种轮足式复合消防侦察机器人，包括车身底盘机架6、高温防护部分4、环境感知设备1、变形轮3、传动与变形装置2和制冷装置5；
如图2所示，所述环境感知设备1包括红外热像仪、传感器、双目摄像头、设置于车体防护盖4-1顶部用于支承红外热像仪转动的旋转底座、用于驱动所述旋转底座旋转的伺服电机、设置于车体防护盖4-1前端用于保护传感器和双目摄像头的高温防护外壳；所述红外热像仪可获取火场的热场分布，便于消防人员展开后续的灭火作业；所述传感器和双目摄像头可获取机器人周围的图像和障碍物信息，利用该信息一方面可指导后续的搜救工作，另一方面便于机器人规划行进路线。
如图3所示，所述传动与变形装置2设置于车体防护盖4-1内部用于驱动变形轮3转动或变形；其包括动力传动杆2-1、变形传动杆2-7、类差速器2-5、直流电机Ⅰ和直流电机Ⅱ2-3；所述类差速器2-5的右半轴齿轮传动连接于变形轮3的变形齿轮，类差速器2-5的左半轴齿轮传动连接于变形传动杆2-7，类差速器2-5的输入锥齿轮传动连接于变形轮3的行进固定支座3-1(行进固定支座 3-1通过大轴承2-6支承转动)；所述直流电机Ⅰ通过锥齿轮副Ⅰ2-2驱动动力传动杆2-1转动，动力传动杆2-1通过轴承支座2-4支承在底盘上；所述直流电机Ⅱ2-3通过锥齿轮副Ⅱ驱动变形传动杆2-7转动，而变形传动杆2-7通过小轴承2-8支承在底盘上。如图所示，本机器人具有四个变形轮；通过两套传动与变形装置2分别驱动左侧的两个变形轮和右侧的两个变形轮转动；如图3所示，当右侧的直流电机I通过锥齿轮副2-2带动动力传动杆2-1转动，动力传动杆2-1末端安装的大锥齿轮与类差速器2-5(类差速器2-5结构与车辆差速器结构相同)的大锥齿轮(即输入齿轮)啮合，从而带动与类差速器2-5的大锥齿轮固定的行进固定支座3-1转动，行进固定支座3-1带动变形轮整体转动。因此右侧的直流电机I可带动右侧两轮转动，而左侧的直流电机I可带动左侧两轮转动，当左侧两转转速大于右侧两转转速实现右转，反之左转；两驱动电机II2-3通过锥齿轮传动带动变形传动杆2-7转动，变形传动杆2-7可带动类差速器2-5的一个半轴锥齿轮转动，变形齿轮3-5与类差速器2-5的另一个半轴锥齿轮同轴固定，从而实现变形齿轮3-5转动。当行进固定支座3-1与当变形齿轮3-5转动存在速度差时可实现变形轮变形。
如图4所示，四个所述变形轮3设置于车身底盘机架6两侧以承载其行进，变形轮3可在圆形轮形态和轮腿形态之间切换；所述变形轮3包括变形齿轮3-5、围绕所述变形齿轮3-5均布的三个变形足结构3-3、设置于变形足结构3-3两侧并通过螺栓3-6与其一一对应铰接的三角驱动连杆3-4和固定连接于三角驱动连杆3-4的行进固定支座3-1；三个所述变形足结构3-3一体成型有用于与变形齿轮3-5啮合的扇形齿部；当需要变形轮3整体转动时，可驱动行进固定支座 3-1和变形齿轮3-5同步转动；而当需要变形轮3变形时，可驱动固定支座和变形齿轮3-5发生相对转动，此时，变形齿轮3-5将通过轮齿带动使三个变形足结构3-3同步展开或闭合，使其在圆形轮形态和轮腿形态之间切换。
如图5所示，所述高温防护部分4至少包括设置于车身底盘机架6上方的车体防护盖4-1；所述车体防护盖4-1由隔热材料制作；车体防护盖4-1底部设有四个用于与底盘机架固定连接的车体连接杆4-2，车体防护盖4-1底部的结合面处应设置密封圈4-4以提高防护盖内部的气密性；车体防护盖4-1内部还设有用于安装制冷装置5的冷循环保护壳4-4，通过该保护壳实现制冷装置5的隔热保护。
如图6所示，所述制冷装置5设置于车体防护盖4-1内部用于吸入外界空气进行制冷后将冷气充入车体防护盖4-1内部并将热气排出车体防护盖4-1外部；其包括空压机5-9、进气管5-2、气体流通管5-3、冷气排放口5-4、冷热气体分流管5-5和热气排放口5-6；所述车体防护盖4-1底部设有用于安装制冷装置5的冷循环固定支座5-1；所述冷循环固定支座5-1与车体防护盖4-1共同围成密封仓结构5-7；所述进气管5-2连通外界空气，所述空压机5-9安装于空压机底座5-8用于吸入由进气管5-2进入的空气，并将空气压缩后通过气体流通管5-3输送至冷热气体分流管5-5进行分流，分流出的热空气通过热气排放口5-6排放至外界，分流出的冷空气通过冷气排放口5-4排放至车体防护盖4-1 内。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化；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，均包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.轮足式复合消防侦察机器人，其特征在于：包括车身底盘机架、高温防护部分、环境感知设备、变形轮、传动与变形装置和制冷装置；
所述高温防护部分至少包括设置于车身底盘机架上方的车体防护盖；所述车体防护盖由隔热材料制作；
所述环境感知设备至少包括用于探测周围环境的红外热像仪、传感器和摄像头；
所述变形轮设置于车身底盘机架两侧以承载其行进，变形轮可在圆形轮形态和轮腿形态之间切换；
所述传动与变形装置设置于车体防护盖内部用于驱动变形轮转动或变形；
所述制冷装置设置于车体防护盖内部用于吸入外界空气进行制冷后将冷气充入车体防护盖内部并将热气排出车体防护盖外部。
2.根据权利要求1所述的轮足式复合消防侦察机器人，其特征在于：所述环境感知设备还包括设置于车体防护盖顶部用于支承红外热像仪转动的旋转底座、用于驱动所述旋转底座旋转的伺服电机、设置于车体防护盖前端用于保护传感器和摄像头的高温防护外壳。
3.根据权利要求1所述的轮足式复合消防侦察机器人，其特征在于：所述变形轮包括变形齿轮、围绕所述变形齿轮均布的三个变形足结构、设置于变形足结构两侧并与其一一对应铰接的三角驱动连杆和固定连接于三角驱动连杆的行进固定支座；三个所述变形足结构一体成型有用于与变形齿轮啮合的扇形齿部。
4.根据权利要求1所述的轮足式复合消防侦察机器人，其特征在于：所述传动与变形装置包括动力传动杆、变形传动杆、类差速器、直流电机Ⅰ和直流电机Ⅱ；所述类差速器的右半轴齿轮传动连接于变形齿轮，类差速器的左半轴齿轮传动连接于变形传动杆，类差速器的输入锥齿轮传动连接于行进固定支座；所述直流电机Ⅰ用于驱动动力传动杆转动；所述直流电机Ⅱ用于驱动变形传动杆转动。
5.根据权利要求1所述的轮足式复合消防侦察机器人，其特征在于：所述制冷装置包括空压机、进气管、气体流通管、冷气排放口、冷热气体分流管和热气排放口；所述进气管连通外界空气，所述空压机用于吸入由进气管进入的空气，并将空气压缩后通过气体流通管输送至冷热气体分流管进行分流，分流出的热空气通过热气排放口排放至外界，分流出的冷空气通过冷气排放口排放至车体防护盖内。
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