一种室内消防机器人的制作方法

本实用新型涉及一种消防机器人，尤其涉及一种在火灾初期阶段进行灭火的室内消防机器人。

背景技术：

消防机器人作为一种特种机器人，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。消防机器人一般有防爆侦查消防机器人和大流量消防机器人等。

目前常用的消防机器人都是大中型的、随消防车运送至火灾现场且直接受消防员现场操控的机器人，此种消防机器人工作于建筑物外，往往是协助消防车增大水压，以达到更高强度灭火的作用。还有一种是能够代替消防员进入建筑物内，小型消防机器人，它们能够在很大程度上保障消防员的生命安全，如专利cn201520776639.9，但由消防车提供水源的救援方式大大限制了其灭火范围。火灾的发展一般分为四个阶段：初期、发展、猛烈燃烧和熄灭阶段。在初起阶段，火势燃烧范围不大，建筑物本身尚未燃烧，燃烧仅限于初始起火点附近，火势蔓延速度较慢；而在发展阶段，火灾范围迅速扩大，建筑物的可燃装修由局部燃烧迅速扩大，升温很快。因此，如果能够在火灾的初起阶段及时消灭火源，消防工作将事半功倍，能够减少巨大的生命财产损失。然而目前的消防机器人多为由消防车从消防部队运送至火灾现场，堵车、道路狭窄，大型消防车难以通行的情况时有发生，因此，当消防员赶至火灾现场时，火势早已扩大，由小火源变成熊熊大火，此时消防工作将十分困难。而对于已有的室内消防设备如消防喷淋头存在着盲区大、水源小、消防方式单一等问题，这将导致火势得以扩大。因此，亟需一种室内消防机器人来解决建筑物内及时消灭火源的问题。

技术实现要素：

为了克服背景技术所述的消防机器人救援不够及时、难以进入建筑物内以及消防喷淋头存在盲区等一系列问题，本实用新型提出了一种主要配备于仓库、商场、写字楼和工厂等室内环境的消防机器人，用以达到在室内火灾初起阶段及时灭火的目的。

本实用新型是这样实现的：一种室内消防机器人配备于室内消防栓处，当发生火灾时，室内的火灾报警器将烟雾信号同时发送给消防机器人和后方工作人员。消防机器人接到烟雾信号后，中央控制系统开始运行，根据信号指示前往火源地。中央控制系统可选择轮式或履式行进方式，并根据实际路况自由切换两种行进方式。找到火源后灭火器开始工作，同时，ai摄像头和红外热像仪可收集火灾现场的状况并实时传输给后方工作人员，当火势扩大，灭火器不能有效消灭火源时，工作人员可令消防机器人撤回，并人为地就近安装消防水管到该消防机器人的直流水枪上，本消防机器人便可对更大的火势进行救援。当火灾结束后，工作人员便可取下消防水管，对其进行维护及更换灭火器，并回到原处。

本实用新型提供一种轮履切换机构，轮履可根据实际路况由中央控制系统自由切换，在平地时采用轮式前进，以确保达到较快速度，同时遵从节能环保的理念，而在遇到台阶和楼梯等障碍时，该消防机器人底盘可以变换为履式结构，从而能够平稳地上下楼梯和跨越障碍。两种行进方式充分结合了轮式和履式两种结构的优点，以适应室内各种地形。本实用新型所述消防机器人设有防爆摄像头和红外热像仪，用以监测和追踪火源的具体位置，并将火灾现场状况实时传输给后方工作人员。本实用新型所述消防机器人设有直流水枪及其仰角调节机构，灭火器及其开关和仰角调节机构，两种不同的灭火方式可根据实际情况进行选择，其中灭火器可根据实际运用场所选择泡沫灭火器或二氧化碳灭火器等。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种室内消防机器人，其特征在于：所述的一种室内消防机器人包括运动系统、火源探测系统、灭火系统及中央控制系统。所述运动系统由前轮11，前轮支撑杆10，前履52，后履1，可变形轮毂2，轮毂液压杆3，主车轴12，驱动电机20及车架24组成。所述驱动电机20固定在车架24上，主车轴12通过轴承安装在车架24上，驱动电机20与主车轴12通过皮带19连接。所述可变形轮毂2包括轮毂片弧51，辐条4和车轴联结器5，所述可变形轮毂2和轮毂液压杆3通过销钉连接，并且均连接在主车轴12上，其中轮毂液压杆3与主车轴12通过轴承连接。所述后履1安装在可变形轮毂2上。所述运动系统还包括前履带轮49，后履带轮6，前车轴13，后车轴14，二级液压杆25，推轴滑块17。所述二级液压杆25固定在车架24上，推轴滑块17安装在车架24上，并且连接在二级液压杆25伸缩端，所述前车轴13和后车轴14分别固定在前、后推轴滑块17上，所述前履带轮49和后履带轮6通过轴承分别连接在前车轴13和后车轴14上。所述运动系统还包括主轴齿轮15，前轴齿轮16，齿轮组17，丝杠i18，导轨22和电机i23。所述主轴齿轮15固定在主车轴12上，前轴齿轮16固定在前车轴13上，所述电机i23和丝杠i18固定在车架24上，所述齿轮组17安装在导轨22上，并与丝杠i18螺旋连接。所述车架24上安装了三级液压杆26，且三级液压杆26的伸缩端通过止推轴承21与车轴联结器5相连。

优选地，所述火源探测系统包括ai摄像头28和红外热像仪29，两者均固定在车身27上，用以实时监测火灾现场情形并通过网络将其传递给后方工作人员。

优选地，所述灭火系统包括灭火器箱36和直流水枪30。所述灭火器箱36位于车身27内部，包括灭火器34，底座50，导杆i47，丝杠iii37，滑块i33，拨片40，蜗轮蜗杆35，喷管38和电机iii53。所述灭火器34，电机iii53，导杆i47和丝杠iii37安装在底座50上，其中电机iii53与丝杠iii37连接，所述拨片40和滑块i33安装在导杆i47上，且滑块i33与丝杠iii37螺旋连接，所述喷管38连接在灭火器34喷头处，并与蜗轮蜗杆35相连接。所述直流水枪30设有角度调节装置，包括导杆ii36，连杆31，丝杠ii32，滑块ii55和电机ii48。所述导杆ii36和电机ii48固定在车身27上，丝杠ii32连接在电机ii48上，滑块ii55安装在导杆ii36上并与丝杠ii32螺旋连接，所述连杆31连接于直流水枪30和滑块ii55之间。

优选地，所述室内消防机器人末端设有可伸缩的支撑架39，能够在机器人工作时伸长并顶住地面，抵消直流水枪30的后座力。

本实用新型的有益效果：(一)本实用新型消防机器人配备于室内，不同于以往在消防部队，因此发生火灾时这款消防机器人能够在第一时间进行消防救援工作，达到在室内火灾初起阶段及时灭火的目的，以减少生命安全损失。(二)消防机器人底盘采用了一种轮履切换机构，使其能够适应各种不同地形，尤其对上下楼梯提供了较大帮助。且轮履两种行进方式皆采用同一套动力输出系统，不但降低了造价，而且大大减小了底盘内部空间，结构更紧凑。

附图说明

图1为本实用新型的轴视结构示意图。

图2为本实用新型的主视结构示意图。

图3为本实用新型的侧视结构示意图。

图4为本实用新型的轮式行进结构斜视图。

图5为本实用新型的轮式行进结构俯视图。

图6为本实用新型的轮式行进结构侧视图。

图7为本实用新型的履式行进结构斜视图。

图8为本实用新型的履式行进结构俯视图。

图9为本实用新型的履式行进结构侧视图。

图10为本实用新型的轮履变换结构示意图。

图11为本实用新型的后轮结构变换图。

图12为本实用新型的直流水枪结构图。

图13为本实用新型的灭火器箱结构图。

图14为本实用新型的灭火器开关控制示意图。

图15为本实用新型的后轮结构图。

1、标记附图说明：1-后履；2-可变形轮毂；3-轮毂液压杆；4-辐条；5-车轴联结器；6-后履带轮；7-推轴滑块；8-摇杆；9-小履带轮；10-前轮支撑杆；11-前轮；12-主车轴；13-前车轴；14-后车轴；15-主轴齿轮；16-前轴齿轮；17-齿轮组；18-丝杆i；19-皮带；20-驱动电机；21-止推轴承；22–导轨；23-电机i；24-车架；25-二级液压杆；26-三级液压杆；27-车身；28-ai摄像头；29-红外热像仪；30-直流水枪；31-连杆；32-丝杠ii；33-滑块i；34-灭火器；35-蜗轮蜗杆；36-灭火器箱；37-丝杠iii；38-喷管38；39-支撑架；40-拨片；41-灭火器开关；42-花键榖；43-接合套；44-牙嵌体i；45-牙嵌体ii；46-导杆ii；47-导杆i；48-电机ii；49-前履带轮；50-底座；51-轮毂片弧；52-前履；53-电机iii；54-舵机；55-滑块ii

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、前、后”通常是指室内消防机器人车身的上下左右前后，“内，外”是指车身轮廓上的内与外，如图2所示为室内消防机器人的正视图，即室内消防机器人前面。

一种室内消防机器人，其特征在于：所述的一种室内消防机器人包括运动系统、火源探测系统、灭火系统及中央控制系统。所述运动系统由前轮11，前轮支撑杆10，前履52，后履1，可变形轮毂2，轮毂液压杆3，主车轴12，驱动电机20及车架24组成。所述驱动电机20固定在车架24上，主车轴12通过轴承安装在车架24上，驱动电机20与主车轴12通过皮带19连接。所述可变形轮毂2包括轮毂片弧51，辐条4和车轴联结器5，所述可变形轮毂2和轮毂液压杆3通过销钉连接，并且均连接在主车轴12上，其中轮毂液压杆3与主车轴12通过轴承连接。所述后履1安装在可变形轮毂2上。所述运动系统还包括前履带轮49，后履带轮6，前车轴13，后车轴14，二级液压杆25，推轴滑块17。所述二级液压杆25固定在车架24上，推轴滑块17安装在车架24上，并且连接在二级液压杆25伸缩端，所述前车轴13和后车轴14分别固定在前、后推轴滑块17上，所述前履带轮49和后履带轮6通过轴承分别连接在前车轴13和后车轴14上。所述运动系统还包括主轴齿轮15，前轴齿轮16，齿轮组17，丝杠i18，导轨22和电机i23。所述主轴齿轮15固定在主车轴12上，前轴齿轮16固定在前车轴13上，所述电机i23和丝杠i18固定在车架24上，所述齿轮组17安装在导轨22上，并与丝杠i18螺旋连接。

优选地，所述车架24上安装了三级液压杆26，且三级液压杆26的伸缩端通过止推轴承21与车轴联结器5相连。所述三级液压杆26可通过止推轴承21驱动车轴联结器5沿着主车轴12在左右方向上移动，车轴联结器5通过辐条4可控制上下的轮毂片弧51上下伸缩。

优选地，所述二级液压杆25可通过推轴滑块17驱动前车轴13和前履带轮49与后车轴14和后履带轮6沿车架24在前后方向上移动。

优选地，所述轮毂液压杆3伸缩端与可变形轮毂2连接，轮毂液压杆3可驱动两侧的轮毂片弧51在前后方向上伸缩。

优选地，所述车轴联结器5与轮毂液压杆3通过牙嵌式离合结构相连，车轴联结器5靠外端设有牙嵌体i44，轮毂液压杆3内端设有牙嵌体ii45，且所述车轴联结器5与主车轴12通过花键连接，主车轴12上设有花键榖42，车轴联结器5上设有接合套43。

优选地，所述电机i23可驱动丝杠i18转动，从而控制齿轮组17沿着导轨22在左右方向上移动。

优选地，所述前履52通过摇杆8连接在车架24上，所述前轮11通过前轮支撑杆10连接在小履带轮9上，其中舵机54可驱动前轮支撑杆10绕小履带轮9转动。

优选地，所述的运动系统包括轮式和履式两种行进方式，且两种行进方式可根据实际路况进行自由选择。当所述室内消防机器人为轮式状态时(如图3所示)，轮毂液压杆3收缩，三级液压杆26伸长，车轴联结器5位于主车轴12最外端，车轴联结器5上的接合套43与主车轴12上的花键榖42结合，且其上牙嵌体i44与轮毂液压杆3上的牙嵌体ii45结合。此时，可变形轮毂2为圆形，后履1紧贴与轮毂片弧51上，为轮胎状态。二级液压杆25收缩，前履带轮49和后履带轮6向中间移动。所述齿轮组17位于丝杠i18中部，与前轴齿轮16和主轴齿轮15均脱离啮合。所述前轮支撑杆10与前履52呈垂直状态，前轮11与地面接触。其有益效果为：驱动电机20通过皮带19驱动主车轴12转动，主车轴12通过花键榖42将动力传送至车轴联结器5，车轴联结器5通过辐条4将一部分动力直接传送至轮毂片弧51，同时通过牙嵌离合机构将一部分动力传送给轮毂液压杆3，轮毂液压杆3将动力再次传送至轮毂片弧51，此状态下，可变形轮毂2与后履1一起转动，为轮式行进。

优选地，当所述消防机器人变成履式运动时(如图7所示)，轮毂液压杆3伸长，带动两侧轮毂片弧51向外移动，三级液压杆26收缩，通过止推轴承21带动车轴联结器5沿着主车轴12向车身27内部移动，车轴联结器5通过辐条4带动上、下轮毂片弧51向中间靠拢，此时，车轴联结器5与主车轴12的花键毂42和轮毂液压杆3的牙嵌体ii45均脱离结合，其整体效果为可变形轮毂2呈上下扁平，两侧拉长的状态；与此同时，所述二级液压杆25伸长，通过前、后推轴滑块7推动前车轴13与前履带轮49和后车轴14与后履带轮6向两侧移动。其整体效果为：后履1在可变形轮毂2上的张力逐渐减小，直至与可变形轮毂2脱离，并紧贴于前履带轮49和后履带轮6，后履1呈长圆形。与此同时，电机i23驱动丝杠i18转动，丝杠i18转动带动齿轮组17向两边移动，直至分别与主轴齿轮15和前轴齿轮16啮合。与此同时，舵机54驱动前轮支撑杆10转动，前轮支撑杆10向后收回，直至前轮11与地面脱离，前履52与地面接触。其有益效果为：驱动电机20通过皮带19驱动主车轴12转动，主车轴12带动主轴齿轮15一起转动，主轴齿轮15将动力通过齿轮组17传送至前轴齿轮16，前轴齿轮16通过前车轴13带动前履带轮49转动，前履带轮49再带动后履1转动，此状态下为履式行进。

优选地，所述轮履切换信号通过电磁波雷达和ai摄像头28完成，两者均固定在车身27上，电磁波雷达具有的有益效果为传输速度快，且不易收干扰，所述电磁波雷达能通过发射和接受电磁波来确定消防机器人前方的障碍物，并通过ai摄像头28对前方画面中的障碍物进行智能区分检测、实时移动追踪，从而得出结果，以此判断消防机器人是否应进行轮履切换。

优选地，所述所述火源探测系统通过红外热像仪29和所述ai摄像头28完成，用以探寻火源具体位置并实时监测火灾现场情形以及通过网络将其传递给后方工作人员。所述红外热像仪29通过计算机算法利用红外图像的温度特征对图像进行分割，在红外图像中，高热的物体表现为高亮，温度低的物体表现为暗淡，通过目标分割可以找出高亮的区域列为可疑目标区域。对分割后的图像应用blob标记并提取，即可取得目标区域。应用lucas-kanade光流法提取目标区域动态特征，其特征为，以像素点的强度随时间的变化来表征物体的运动速度和方向，并就光流特征提出一种分段均值方法来从目标区域中检测火源。

优选地，所述灭火系统包括灭火器箱36和直流水枪30。所述灭火器箱36位于车身27内部，包括灭火器34，底座50，导杆i47，丝杠iii37，滑块i33，拨片40，蜗轮蜗杆35，喷管38和电机iii53。所述灭火器34，电机iii53，导杆i47和丝杠iii37安装在底座50上，其中电机iii53与丝杠iii37连接，所述拨片40和滑块i33安装在导杆i47上，且滑块i33与丝杠iii37螺旋连接，所述喷管38连接在灭火器34喷头处，并与蜗轮蜗杆35相连接。所述直流水枪30设有角度调节装置，包括导杆ii36，连杆31，丝杠ii32，滑块ii55和电机ii48。所述导杆ii46和电机ii48固定在车身27上，丝杠ii32连接在电机ii48上，滑块ii55安装在导杆ii46上并与丝杠ii32螺旋连接，所述连杆31连接于直流水枪30和滑块ii55之间。

优选地，所述灭火系统包括灭火器箱36和直流水枪30。所述灭火器34工作时，电机iii53驱动丝杠iii37转动，丝杠iii37带动其上滑块i33向前运动，滑块i33拨动拨片40转动，拨片40转动按压一侧的灭火器开关41，灭火器34便开始喷射相关消防液，并沿着喷管38向外喷出。所述蜗轮蜗杆35在电机iii53的驱动下可带动喷管38转动，调节喷管38的喷射角度。所述直流水枪30工作时，需人为地将消防水管接入到直流水枪30的后端接口，所述电机ii48可驱动丝杠ii32转动，丝杠ii32转动带动滑块ii55前后移动，滑块ii55通过连杆31带动直流水枪30转动，调节直流水枪30的喷水角度。

所述室内消防机器人工作原理为：所述中央控制系统与室内火灾报警器相连，当火灾报警器将烟雾信号发送给消防机器人的中央控制系统后，中央控制系统便控制驱动电机20工作，按照所给的信号指示前往火源地。所述中央控制系统可根据电磁波雷达和ai摄像头28检测到的实际路况自由切换轮式和履式两种行进方式。所述红外热像仪29可将锁定的火源具体位置反馈给中央控制系统，并通过控制灭火系统中的电机来调节喷管38的喷射角度，以达到精准消灭火源，ai摄像头28还可将火源探测系统实时监测到的火灾现场情况发送给后方工作人员，以便工作人员作相应准备。当火势过大时，工作人员可命令消防机器人暂时撤回并将消防水管接至直流水枪30上，以提高灭火效率。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均属于本实用新型技术方案的保护范围内。

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