一种消防用防后倾机器人及使用方法与流程

一种消防用防后倾机器人及使用方法
1.本技术是申请日为2020年11月24日，申请号为cn202011327320.x的发明名称为一种消防用防后倾机器人的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及消防机器人技术领域，具体为一种消防用防后倾机器人及使用方法。


背景技术：

3.机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，机器人的类型有许多中，其中，履带机器人由于地形适应性强、越障能力强和负重能力强等特点，在运输、巡检和消防等领域得以广泛应用，在消防灭火中通常是消防战士手握消防水枪在靠近火源的地方进行喷水灭火，但是在一些极易爆炸等高危火险中，消防战士靠近火源握枪灭火，如果火源内发生爆炸等紧急情况极易对消防战士造成不必要的伤亡，因此在一些高危火险中，消防机器人的使用就会极大的保障消防战士的人身安全。
4.消防机器人在使用中，通常是在机器人上直接安装消防水枪，通过机器人带动消防水枪至火源外部灭火位置，在注水灭火时，高压水从水枪喷出对火源进行灭火，较高的水压喷出时反推力极大，容易对机器人造成后倾的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种消防用防后倾机器人，它具有注水灭火时防止消防机器人后倾的优点，解决了注水灭火时消防机器人后倾的问题。
6.本发明为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种消防用防后倾机器人，包括底架，两个所述底架之间的上方放置有固定板，每个所述底架的外侧均固定安装有驱动机构，两个所述底架之间固定安装有铰接机构，所述固定板的前端固定安装有前支护机构，所述固定板的上表面固定安装有调向机构，所述底架的内部固定安装有电动推杆一，且电动推杆一的伸缩端固定安装有连接块，且连接块固定安装在另一个底架的内部。
7.所述驱动机构包括从动轮、主动轮、防滑条、传动履带和伺服电机，每个所述底架的上表面均固定安装有支板，每个所述底架的上表面均固定安装有固定架，所述伺服电机分别固定安装在每个固定架的内部，每个所述伺服电机的输出端均贯穿支板侧面的轴承并延伸至支板的外侧，所述主动轮分别固定安装在每个伺服电机的输出端，所述从动轮分别通过销轴固定铰接在每个底架外侧面的前后两端，且两组从动轮的外表面分别通过两个传动履带与两个主动轮传动连接，所述防滑条均等距离排列的固定安装在每个传动履带的外表面。
8.所述铰接机构包括导向孔、连杆一、铰接轴一、连杆二和铰接轴二，所述连杆一通过销轴均固定铰接在每个底架内部的左侧，且两个连杆一相互靠近的一端通过铰接轴一固
定铰接，所述连杆二通过销轴均固定铰接在每个底架内部的右侧，且两个连杆二相互靠近的一端通过铰接轴二固定铰接，所述铰接轴一的顶端固定安装有垫板，且垫板的上表面与固定板底面的左侧固定连接，所述导向孔开设在铰接轴二的顶端，所述铰接轴二的底端固定安装有后支护机构。
9.所述后支护机构包括空槽、支护架、定位柱一、复位弹簧一、插杆、固定块、滚轮一和定位孔一，所述插杆固定安装在铰接轴二的底端，所述固定板的右侧面固定安装有后位板，所述后位板的底端开设有与插杆相适配的插孔，所述插杆的右端贯穿插孔并延伸至后位板的右侧，所述固定块固定安装在插杆的右端，所述支护架放置在固定块的上表面，所述定位孔一开设在支护架上表面的中部，所述定位柱一放置在支护架的上方，且定位柱一的底端贯穿定位孔一并与固定块的上表面固定连接，所述复位弹簧一固定安装在支护架和定位柱一之间，且复位弹簧一套设在定位柱一的外表面，所述空槽开设在支护架底面的前后两侧，所述滚轮一均通过销轴固定铰接在每个空槽的内部。
10.所述调向机构包括连接架一、连接架二和电动推杆二，所述固定板上表面的左侧固定安装有两个相对称的安装板，两个所述安装板的上方放置有水枪，所述连接架一固定安装在水枪外表面的右侧，且连接架一的底端通过销轴固定铰接在两个安装板之间的上方，所述连接架二固定安装在水枪外表面的左侧，所述电动推杆二的底端通过销轴固定铰接在两个安装板之间的下方，且电动推杆二的伸缩端通过销轴固定铰接在连接架二底端的内部。
11.所述前支护机构包括滚轮二、定位柱二、前支架、限位板、复位弹簧二、定位孔二和固定槽，所述定位孔二开设在固定板上表面的左侧，所述前支架放置在固定板左端的下方，所述定位柱二固定安装在前支架上表面的中部，所述定位柱二的顶端贯穿定位孔二并延伸至固定板的上方，所述限位板固定安装在定位柱二的顶端，所述复位弹簧二固定安装在固定板和前支架之间，且复位弹簧二套设在定位柱二的外表面，所述固定槽开设在前支架底面的前后两侧，所述滚轮二通过销轴固定铰接在每个固定槽的内部。
12.进一步的，所述后位板左侧面的上部固定安装有导向杆，且导向杆的左端贯穿导向孔并延伸至铰接轴二的左侧。
13.通过采用上述技术方案，更好的保证固定板在调节时的导向效果和限制其只能前后移动。
14.进一步的，所述水枪外表面的中部固定安装有连接架三，且连接架三的顶端固定安装有摄像头。
15.通过采用上述技术方案，更好的在灭火和机器人前行时画面的获取。
16.进一步的，所述水枪的右端通过连接管一固定连通有高压软管，所述高压软管的右端通过连接管二固定连通有引导管，所述引导管的右端固定安装有法兰。
17.通过采用上述技术方案，更好的将消防水车上的高压水进行连通引导，通过水枪喷出，对火源进行灭火。
18.进一步的，所述固定板上表面的右侧固定安装有固定套，且固定套固定安装在引导管的外表面。
19.通过采用上述技术方案，更好的对引导管进行固定。
20.进一步的，所述固定板上表面的右侧通过连接件固定安装有控制盒。
21.通过采用上述技术方案，更好的通过控制盒对该装置的各个驱动装置进行管理。
22.与现有技术相比，该消防用防后倾机器人具备如下有益效果：
23.1、本发明通过设置有驱动机构，在使用时，通过控制盒控制内部的可充电式电源为伺服电机提供电能，通过两个伺服电机的同方向逆时针旋转带动两个主动轮进行转动，通过两个主动轮的旋转配合两组从动轮带动两个传动履带进行同步逆时针旋转，从而驱动该装置进行前行，在前行过程中，滚轮一和滚轮二也被动旋转，通过设置有复位弹簧一和复位弹簧二，能够在该装置前行过程中，更好的让滚轮一和滚轮二适应地面的地形，避免在前行时硬接触导致该装置移动受阻的问题，从而带动水枪和连接在后方法兰上的消防水带进行移动，直至移动至火源外部的灭火位置。
24.2、本发明通过设置有铰接机构，在消防机器人移动至需求位置后，通过控制盒内的控制器控制伺服电机进行停止运转，并控制电动推杆一的伸缩端进行运行伸出，在伸出过程中，推动两侧的底架进行分离，在分离过程中，两个连杆一和两个连杆二的夹角进行改变，直至电动推杆一伸出至极限位置时两个连杆一和两个连杆二远点之间均为最长距离，增大该机器人的横向承载长度，从而使该装置在注水灭火时更加的稳定，此时铰接轴一向该机器人前端移动，而铰接轴二向该机器人后端移动，从而固定板在铰接轴一移动的过程中向该装置前方进行移动，将水枪的位置向前方移动，从而在前调反推力作用位置的时候，增大后方的承载长度，从而极大的防止后倾的问题。
25.3、本发明通过设置有后支护机构，在电动推杆一伸长过程中，铰接轴二向右侧移动时，推动插杆以及后方连接的结构向该机器人的后方移动，并且在右移过程中插杆和插孔起到导向和限位的作用，防止插杆和后方连接结构移动方向偏移的问题，直至伸出到极限位置后，最后端接地位置的滚轮一后移，增大该机器人尾端的承载长度，从而极大的提高了该装置在灭火时造成机器人后倾的问题。
26.4、本发明通过设置有导向孔和导向杆，能够在调节时始终保持固定板的状态，防止在调节时固定板后端位置向水平面一侧转动的问题，通过固定板前端的前支护机构，能够避免在前移水枪位置时，固定板下方位置空荡注水灭火时机器人尾端翘起和机器人前端下移的问题，从而提高该消防机器人在使用时的稳定性能和防后倾性能，通过设置有调向机构，能够通过控制盒内的控制器控制电动推杆二伸缩端的伸缩带动水枪喷水端进行角度的调节，从而更好的对灭火位置的上下方向进行调节，并且在机器人两侧设置两个独立的伺服电机，能够在需要右移灭火位置时，控制右侧的伺服电机进行倒退旋转，反之则向左侧调节灭火位置，提高了该装置的灭火使用效果，并且通过防滑条三角形状的使用，更好的在调节该机器人横向长度时更加的顺畅，并且在注水灭火时，更好的通过较尖的棱角提高抓地力，防止灭火时该机器人在反推力的作用下向后方滑动的问题。
27.5、本发明通过设置有控制盒，在控制盒内有可供该消防机器人运行的可充电式电源和控制器，能够更好的对该装置中各个驱动装置进行管理，对伺服电机的启动、关闭、旋转方向、旋转速度、旋转角度和响应时间进行控制，将摄像头获取的画面进行实时传输，以及对电动推杆一和电动推杆二的启动、关闭、伸缩和伸缩长度进行控制，从而更好的对该消防机器人进行控制管理使用。
附图说明
28.图1为本发明结构示意图；
29.图2为本发明侧视图；
30.图3为本发明驱动机构连接示意图；
31.图4为本发明铰接机构安装位置图；
32.图5为本发明底架剖视图；
33.图6为本发明后支护机构连接示意图；
34.图7为本发明固定板外部结构示意图；
35.图8为本发明固定板仰视图；
36.图9为本发明水枪外部结构连接示意图；
37.图10为本发明注水灭火时的状态图。
38.图中：1
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底架，2
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前支护机构，201
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滚轮二,202
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定位柱二,203
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前支架,204
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限位板,205
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复位弹簧二,206
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定位孔二,207
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固定槽，3
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固定板，4
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驱动机构，401
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从动轮,402
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主动轮,403
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防滑条,404
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传动履带,405
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伺服电机，5
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后支护机构，501
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空槽,502
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支护架,503
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定位柱一,504
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复位弹簧一,505
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插杆,506
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固定块,507
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滚轮一,508
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定位孔一，6
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调向机构，601
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连接架一,602
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连接架二,603
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电动推杆二，7
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控制盒，8
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铰接机构，801
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导向孔,802
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连杆一,803
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铰接轴一,804
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连杆二,805
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铰接轴二,9
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法兰，10
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支板，11
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摄像头，12
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后位板，13
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固定架，14
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电动推杆一，15
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连接块，16
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安装板，17
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固定套，18
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插孔，19
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引导管，20
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高压软管，21
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连接架三，22
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连接管二，23
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导向杆，24
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垫板,25
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水枪，26
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连接管一。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.请参阅图1
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10，本发明提供一种技术方案：一种消防用防后倾机器人，包括底架1，两个底架1之间的上方放置有固定板3，每个底架1的外侧均固定安装有驱动机构4，两个底架1之间固定安装有铰接机构8，固定板3的前端固定安装有前支护机构2，固定板3的上表面固定安装有调向机构6，底架1的内部固定安装有电动推杆一14，且电动推杆一14的伸缩端固定安装有连接块15，且连接块15固定安装在另一个底架1的内部。
41.驱动机构4包括从动轮401、主动轮402、防滑条403、传动履带404和伺服电机405，每个底架1的上表面均固定安装有支板10，每个底架1的上表面均固定安装有固定架13，伺服电机405分别固定安装在每个固定架13的内部，每个伺服电机405的输出端均贯穿支板10侧面的轴承并延伸至支板10的外侧，主动轮402分别固定安装在每个伺服电机405的输出端，从动轮401分别通过销轴固定铰接在每个底架1外侧面的前后两端，且两组从动轮401的外表面分别通过两个传动履带404与两个主动轮402传动连接，防滑条403均等距离排列的固定安装在每个传动履带404的外表面。
42.铰接机构8包括导向孔801、连杆一802、铰接轴一803、连杆二804和铰接轴二805，
连杆一802通过销轴均固定铰接在每个底架1内部的左侧，且两个连杆一802相互靠近的一端通过铰接轴一803固定铰接，连杆二804通过销轴均固定铰接在每个底架1内部的右侧，且两个连杆二804相互靠近的一端通过铰接轴二805固定铰接，铰接轴一803的顶端固定安装有垫板24，且垫板24的上表面与固定板3底面的左侧固定连接，导向孔801开设在铰接轴二805的顶端，铰接轴二805的底端固定安装有后支护机构5。
43.后支护机构5包括空槽501、支护架502、定位柱一503、复位弹簧一504、插杆505、固定块506、滚轮一507和定位孔一508，插杆505固定安装在铰接轴二805的底端，固定板3的右侧面固定安装有后位板12，后位板12的底端开设有与插杆505相适配的插孔18，插杆505的右端贯穿插孔18并延伸至后位板12的右侧，固定块506固定安装在插杆505的右端，支护架502放置在固定块506的上表面，定位孔一508开设在支护架502上表面的中部，定位柱一503放置在支护架502的上方，且定位柱一503的底端贯穿定位孔一508并与固定块506的上表面固定连接，复位弹簧一504固定安装在支护架502和定位柱一503之间，且复位弹簧一504套设在定位柱一503的外表面，空槽501开设在支护架502底面的前后两侧，滚轮一507均通过销轴固定铰接在每个空槽501的内部。
44.调向机构6包括连接架一601、连接架二602和电动推杆二603，固定板3上表面的左侧固定安装有两个相对称的安装板16，两个安装板16的上方放置有水枪25，连接架一601固定安装在水枪25外表面的右侧，且连接架一601的底端通过销轴固定铰接在两个安装板16之间的上方，连接架二602固定安装在水枪25外表面的左侧，电动推杆二603的底端通过销轴固定铰接在两个安装板16之间的下方，且电动推杆二603的伸缩端通过销轴固定铰接在连接架二602底端的内部。
45.前支护机构2包括滚轮二201、定位柱二202、前支架203、限位板204、复位弹簧二205、定位孔二206和固定槽207，定位孔二206开设在固定板3上表面的左侧，前支架203放置在固定板3左端的下方，定位柱二202固定安装在前支架203上表面的中部，定位柱二202的顶端贯穿定位孔二206并延伸至固定板3的上方，限位板204固定安装在定位柱二202的顶端，复位弹簧二205固定安装在固定板3和前支架203之间，且复位弹簧二205套设在定位柱二202的外表面，固定槽207开设在前支架203底面的前后两侧，滚轮二201通过销轴固定铰接在每个固定槽207的内部。
46.进一步的，后位板12左侧面的上部固定安装有导向杆23，且导向杆23的左端贯穿导向孔801并延伸至铰接轴二805的左侧，更好的保证固定板3在调节时的导向效果和限制其只能前后移动。
47.进一步的，水枪25外表面的中部固定安装有连接架三21，且连接架三21的顶端固定安装有摄像头11，更好的在灭火和机器人前行时画面的获取。
48.进一步的，水枪25的右端通过连接管一26固定连通有高压软管20，高压软管20的右端通过连接管二22固定连通有引导管19，引导管19的右端固定安装有法兰9，更好的将消防水车上的高压水进行连通引导，通过水枪25喷出，对火源进行灭火。
49.进一步的，固定板3上表面的右侧固定安装有固定套17，且固定套17固定安装在引导管19的外表面，更好的对引导管19进行固定。
50.进一步的，固定板3上表面的右侧通过连接件固定安装有控制盒7，更好的通过控制盒7对该装置的各个驱动装置进行管理。
51.工作原理：将消防车上的消防水带尾端与该消防机器人尾端的法兰9进行通水连接，通过控制盒7内的电源模块为伺服电机405进行供电，通过控制盒7内的控制器控制两个伺服电机405进行同步旋转前行，带动两个主动轮进行转动，通过两个主动轮的旋转配合两组从动轮带动两个传动履带进行同步逆时针旋转，从而驱动该装置进行前行，拉动消防水带进行伸展，直至使消防水带伸展开，移动至灭火位置后，通过控制盒7内的控制器控制伺服电机405进行停止运转，并控制电动推杆一14的伸缩端进行运行伸出，在伸出过程中，推动两侧的底架1进行分离，两个连杆一802和两个连杆二804的夹角进行改变，直至电动推杆一14伸出至极限位置时两个连杆一802和两个连杆二804远点之间均为最长距离，增大该机器人的横向承载长度，从而使该装置在注水灭火时更加的稳定，此时铰接轴一803向该机器人前端移动，而铰接轴二805向该机器人后端移动，从而固定板3在铰接轴一803移动的过程中向该装置前方进行移动，将水枪25的位置向前方移动，从而在前调反推力作用位置的时候，增大后方的承载长度，从而极大的防止后倾的问题，铰接轴二805向右侧移动时，推动插杆505以及后方连接的结构向该机器人的后方移动，直至伸出到极限位置后，最后端接地位置的滚轮一507后移，增大该机器人尾端的承载长度，从而极大的提高了该装置在灭火时造成机器人后倾的问题，此时通过消防车向水枪25注入高压水进行喷水灭火，通过摄像头11获取灭火时火源处的画面，并通过控制器将摄像头11获取的画面实时传输给操作者，需要对水枪25的灭火位置调节时，通过控制盒7内的控制器控制电动推杆二603伸缩端的伸缩带动水枪25喷水端进行角度的调节，从而更好的对灭火位置的上下方向进行调节，能够在需要右移灭火位置时，控制右侧的伺服电机405进行倒退旋转，反之则向左侧调节灭火位置，提高了该装置的灭火使用效果。
52.在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。