一种消防机器人系统的制作方法

1.本发明涉及消防设备技术领域，具体涉及一种消防机器人系统。


背景技术：

2.随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性，一些大型高危复杂场所，如电力、航空、冶金、石化、煤炭、发电、市政、工业园区、隧道管廊等各类场站，环境复杂，危险性高，灾害突发性强，处置过程复杂，一旦发生火灾，若不能及时有效抑制火势，将带来无法估量的损失，甚至危害到人身安全。上述各类场站一般配有固定灭火系统，但遇到火灾可导致固定系统失灵或损坏，只能等待外部消防队前来救援，往往因施救不及时而造成火灾扩大化、场站设备大量损毁产生重大经济损失。


技术实现要素：

3.本发明提供一种消防机器人系统，以解决现有技术中，消防固定灭火系统失灵或损坏后，无法及时救援的问题。
4.本发明的技术方案是：
5.一种消防机器人系统，包括机器人本体、水盘机构和控制系统，机器人本体适于移动到特定位置，并通过其上设置的涡扇炮进行灭火；水盘机构与所述机器人本体连接，适于将外界水输送至所述涡扇炮；控制系统与所述机器人本体、水盘机构连接，适于控制所述机器人本体及水盘机构动作。
6.优选地，所述机器人本体包括：支撑架、转台和动力组件，所述支撑架设置在所述转台上，且在动力组件的驱动下动作，所述涡扇炮设置在所述支撑架上，所述支撑架包括：臂架和输送管路，所述输送管路设置在所述臂架上，适于将水源输送至涡扇炮，其包括至少两节伸缩管，相邻的两节伸缩管滑动连接，所述伸缩管适于随所述臂架的升降而动作。
7.优选地，所述臂架包括：基本臂和伸缩臂，基本臂与所述转台铰接；所述伸缩臂一端与基本臂连接，另一端与所述涡扇炮连接，所述臂架具有升起状态和收缩状态，在升起状态时，所述动力组件驱动所述基本臂动作以调节所述臂架的方位，所述动力组件驱动所述伸缩臂动作以调节所述伸缩臂的伸缩长度。
8.优选地，所述机器人本体还包括储能装置和履带式行走机构，所述履带式行走机构适于带动所述机器人本体移动，所述储能装置适于为所述履带式行走机构提供动力。
9.优选地，该消防机器人系统还设置有智能监控组件，通过所述智能监控组件实现360度全景视频监视、自主导航避障、实现场景自动建模、灭火场景可视化。
10.优选地，所述智能监控组件包括安装在所述机器人本体上的全景摄像机，雷达和传感器。
11.优选地，该消防机器人系统还包括：喷淋降温装置，其设置在所述机器人本体上，所述喷淋降温装置适于向机器人本体外侧喷水以形成水帘，以对所述储能装置进行降温防火保护；防火隔热结构，其设置在所述储能装置上外侧，适于保护所述储能装置。
12.优选地，所述水盘机构包括：卷盘、导向组件和第一动力机构，卷盘适于绕制柔性带；导向组件设置在所述卷盘一侧，适于传递绕制在所述卷盘上的所述柔性带；第一动力机构与所述导向组件连接，适于驱动所述导向组件往复摆动。
13.优选地，该消防机器人系统还包括调节架，其与所述卷盘连接，适于调节所述卷盘与所述导向组件之间的相对位置，使得所述柔性带由所述卷盘到所述导向组件过程中不发生倾斜；所述卷盘与所述导向组件的传递速度相适配，以使所述导向组件与所述卷盘之间的柔性带保持张力。
14.优选地，所述第一动力机构连接所述卷盘与所述导向组件，适于通过所述卷盘驱动所述导向组件动作；所述第一动力机构包括传动单元和摆动单元，所述摆动单元与所述导向组件连接以驱动所述导向组件往复摆动；所述传动单元连接所述卷盘与所述摆动单元，适于通过所述卷盘驱动所述摆动单元动作。
15.本发明的技术方案具有如下优点：
16.1.本发明的消防机器人系统，包括机器人本体、水盘机构和控制系统，机器人本体适于移动到特定位置，并通过其上设置的涡扇炮进行灭火；水盘机构与所述机器人本体连接，适于将外界水输送至所述涡扇炮；控制系统与所述机器人本体、水盘机构连接，适于控制所述机器人本体及水盘机构动作。
17.在进行消防灭火时，在控制组件控制下，机器人本体、水盘机构同时动作，机器人本体移动至灭火点附近，水盘机构将水流通过涡扇炮形成水雾喷出，完成消防灭火，当现有消防固定灭火系统失灵或损坏后，能够及时地通过本发明的消防机器人系统实现有效灭火，也就是说，可以作为现有消防手段的补充。而且，相对于现有的灭火装置或设备，本发明的消防机器人受人为因素少，能够达到消防人员、消防车难以达到的死角区域，高风险区域进行灭火；本发明的消防机器人受时空限制少，能够随时随地进行灭火。
18.2.本发明的消防机器人系统，机器人本体包括：支撑架、转台和动力组件，支撑架设置在转台上，且在动力组件的驱动下动作，涡扇炮设置在支撑架上，支撑架包括：臂架和输送管路，输送管路设置在臂架上，适于将水源输送至涡扇炮，其包括至少两节伸缩管，相邻的两节伸缩管滑动连接，伸缩管适于随臂架的升降而动作。
19.本发明的输送管路通过多节伸缩管构成，保证了消防灭火过程中水源的稳定供应，在使用时，柔性水带容易发生折弯缠绕的问题，导致水源输送不畅。
20.3.本发明的消防机器人系统，水盘机构包括：卷盘、导向组件和第一动力机构，卷盘适于绕制柔性带；导向组件设置在卷盘一侧，适于传递绕制在卷盘上的柔性带；第一动力机构与导向组件连接，适于驱动导向组件往复摆动。
21.在使用时，卷盘上缠绕有柔性带，通过导向组件传递卷盘上的柔性带，在导向组件传递柔性带的同时，第一动力机构驱动导向组件往复摆动，这种情况下，从导向组件传递出的柔性带以“s”型或“z”型方式铺设。
22.本发明的水盘机构，通过设置导向组件和第一动力机构，实现柔性带以“s”型或“z”型方式铺设。柔性带进行以“s”型或“z”型铺设以后，机器人本体直接可以拉动柔性带，完成对柔性带的铺设，不会出现消防水带出现弯折、扭转、缠绕等情况，提升了灭火效率，有利于在火情初期对火情进行控制。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明的消防机器人系统的示意图；
25.图2为图1所示的机器人本体在收缩状态的示意图；
26.图3为图1所示的机器人本体在升起状态的示意图；
27.图4为图1所示的水盘机构的示意图；
28.图5为图4所示的结构的俯视图的示意图；
29.图6为图5所示的结构的右视图的示意图。
30.附图标记说明：
31.1－机器人本体；2－涡扇炮；3－水盘机构；4－支撑架；5－转台；6－臂架；7－输送管路；8－伸缩管；9－基本臂；10－第一伸缩臂；11－第二伸缩臂；12－消防栓；13－变幅油缸；14－储能装置；15－履带式行走机构；16－摄像机；17－喷淋降温装置；18－卷盘；19－导向组件；20－转动辊组；21－第一轮辊；22－第二轮辊；23－第一动力机构；24－传动单元；25－摆动单元；26－第三动力机构；27－支撑组件；28－旋转支撑单元；29－滑动支撑单元；30－基座；31－安装板；32－链条；33－第二链轮；34－第一连杆；35－第二连杆；36－卷盘；37－连接轴；38－驱动单元；39－柔性带；40－调节架；41－支撑件。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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。
33.在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。
34.在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.实施例一
37.本实施例的消防机器人系统，如图1－图6所示，包括机器人本体1、水盘机构3和控制系统，机器人本体1适于移动到特定位置，并通过其上设置的涡扇炮2进行灭火；水盘机构
3与机器人本体1连接，适于将外界水输送至涡扇炮2；控制系统与机器人本体1、水盘机构3连接，适于控制机器人本体1及水盘机构3动作。需要说明，本实施例的控制系统包括控制终端，以及设置在机器人本体1、水盘机构3上的与所述控制终端通讯连接的电子模块。
38.机器人本体1包括：支撑架4、转台5和动力组件，支撑架4设置在转台5上，且在动力组件的驱动下动作，涡扇炮2设置在支撑架4上，支撑架4包括：臂架6和输送管路7，输送管路7设置在臂架6上，适于将水源输送至涡扇炮2，其包括至少两节伸缩管8，相邻的两节伸缩管8滑动连接，伸缩管8适于随臂架6的升降而动作。需要说明，本实施例中的动力组件为多个变幅液压油缸13。
39.在进行消防灭火时，在控制组件控制下，机器人本体、水盘机构3同时动作，机器人本体1移动至灭火点附近，水盘机构3将水流通过涡扇炮2形成水雾喷出，完成消防灭火，当现有消防固定灭火系统失灵或损坏后，能够及时地通过本实施例的消防机器人系统实现有效灭火。而且，本实施例的消防机器人受人为因素少，能够达到消防人员、消防车难以达到的死角区域，高风险区域进行灭火；本实施例的消防机器人受时空限制少，能够随时随地进行灭火，如现有的消防固定灭火系统无法达到的区域。
40.其中，臂架6包括：基本臂9和伸缩臂，基本臂9与转台5铰接；伸缩臂一端与基本臂9连接，另一端与涡扇炮2连接，臂架6具有升起状态和收缩状态，如图3所示，在升起状态时，动力组件驱动基本臂9动作以调节臂架6的方位，动力组件驱动伸缩臂动作以调节伸缩臂的伸缩长度。
41.本实施例的输送管路7通过多节伸缩管8构成，保证了消防灭火过程中水源的稳定供应，现有的消防车灭火中一般是采用柔性水带，在使用时，柔性水带容易发生折弯缠绕的问题，导致水源输送不畅。
42.本实施例中，采用两节伸缩臂，分别为第一伸缩臂10和第二伸缩臂11，如图6所示，当第一伸缩臂10和第二伸缩臂11伸展后，整个臂架6呈直线形，即为直臂式臂架6，垂直、水平作业幅度大，可以灵活调整细水雾涡扇炮2的空间位置，实现无死角灭火，承载力大、稳定性高；而且直臂伸展迅速，能快速到达作业点。
43.进一步地，机器人本体1还包括储能装置14和履带式行走机构15，履带式行走机构15适于带动机器人本体1移动，转台5设置在履带式行走机构15上方，且能相对履带式行走机构15实现旋转。储能装置14适于为履带式行走机构15提供动力。需要说明，本实施例中储能装置14采用蓄电池。
44.履带式行走机构15大大提升了底盘承载力，增强越障能力和地形适应能力，提高转弯效率，能过实现原地转弯，并且爬坡能力强，能够适用于松软泥泞等作业场景。履带底盘采用蓄电池作为动力源，节能环保，噪音小，维护少。
45.该消防机器人系统还设置有智能监控组件，通过智能监控组件实现360度全景视频监视、自主导航避障、实现场景自动建模、灭火场景可视化。具体地，智能监控组件包括安装在机器人本体1上的全景摄像机16，雷达和传感器。
46.在使用时，由于设置有智能监控组件，机器人在到达火情位置后，可自动侦测火情及火点自动跟踪定位，根据火源位置自动抬升臂架6到合适位置，然后启动细水雾涡扇炮2，调整细水雾涡扇炮2仰俯、旋转角度，开始喷水灭火，根据火焰大小、位置，不断调整臂架6和细水雾涡扇炮2位置、角度，灭火作业灵活、效率高。
47.该消防机器人系统还包括设置在机器人本体1上的喷淋降温装置17，喷淋降温装置17适于向机器人本体1外侧喷水以形成水帘，以对机器人本体1进行降温防火保护，特别是防止储能装置14发生损坏。喷淋降温装置17可以采用现有的水泵和喷头。
48.实施例二
49.本实施例的消防机器人系统，在实施例一的基础上，对水盘机构3进行进一步限定。
50.本实施例的水盘机构3，如图3－图6所示，包括卷盘18、导向组件19和第一动力机构23，卷盘18适于绕制所述柔性带39；导向组件19设置在所述卷盘18一侧，适于传递绕制在所述卷盘18上的所述柔性带39；第一动力机构23与所述导向组件19连接，适于驱动所述导向组件19往复摆动。为清楚地理解本实施例，需要说明，这里“传递”是指将柔性带39向靠近卷盘18或远离卷盘18的方向移动、传送。
51.作为可变换的实施方式，本实施例的水盘机构，可以不设置导向组件19和第一动力机构23，通过机器人本体1直接与卷盘18上的柔性带39连接，并使得柔性带39在卷盘18与机器人本体1之间保持适当的张力，防止发生缠绕和打折等。
52.本实施例中的柔性带39为消防水带，当然也可以为其他柔性、带状的物品。在使用时，卷盘18上缠绕有柔性带39，通过导向组件19传递卷盘18上的柔性带39，在导向组件19传递柔性带39的同时，第一动力机构23驱动导向组件19往复摆动，这种情况下，从导向组件19传递出的柔性带39以“s”型或“z”型方式铺设。
53.本发明的水盘机构3，通过设置导向组件19和第一动力机构23，实现柔性带39以“s”型或“z”型方式铺设。柔性带39进行以“s”型或“z”型铺设以后，通过机器人本体1，或者通过消防设备拉动柔性带39，完成对柔性带39的铺设，不会出现消防水带出现弯折、扭转、缠绕等情况，提升了灭火效率，有利于在火情初期对火情进行控制。
54.而且，不用再通过人工对柔性带39弯折、扭转、缠绕部分进行梳理校正，降低了消防人员劳动强度，柔性带39铺设效率高，有利于初期对火情的控制。
55.其中，导向组件19包括夹持组件和第二动力机构，夹持组件适于夹持所述柔性带39；第二动力机构与所述夹持组件连接，并驱动所述夹持组件动作以传递所述柔性带39。通过设置夹持组件，防止导向组件19在往复摆动时没有稳固夹持和传递柔性带39，导致柔性带39无法形成“s”型或“z”型铺设。
56.进一步地，所述夹持组件包括转动辊组20，设有两组，其包括第一轮辊21、第二轮辊22和安装架，所述第一轮辊21和所述第二轮辊22设于所述安装架上；所述第一轮辊21、所述第二轮辊22相对设置以夹持所述柔性带39；所述第二动力机构与所述第一轮辊21连接，并驱动所述第一轮辊21转动以传递所述柔性带39。通过设置转动辊组20和第二动力机构实现对柔性带39的夹持和传递，转动辊组20通过与柔性带39之间的摩擦力传递柔性带39，其结构简单，且便于拆装。
57.在夹持组件的两侧，且沿着柔性带39的长度方向还设置有辅助支撑柔性带39的支撑件41，防止柔性带39在相邻的两个夹持组件之间发生弯折、扭转、缠绕等情况。
58.作为第二动力机构可变换的设置方式，第二动力机构与第二轮辊22连接，并驱动第二轮辊22转动以传递柔性带39，或者第二动力机构与第一轮辊21、第二轮辊22二者连接，并驱动第二轮辊22转动以传递柔性带39。
59.具体地，所述第二动力机构设置在所述第一轮辊21或第二轮辊22的壳体内部。减少第二动力机构占用空间，使得整个夹持组件的结构更加简约。本实施例中的动力机构采用微型电机。
60.作为夹持组件的另一种实施方式，夹持组件包括：两个夹持件和动力机构，动力机构驱动两个夹持件向着靠近卷盘18或者远离卷盘18的方向运动。以远离卷盘18的方向运动对本实施方式的夹持组件的动作过程进行说明：夹持件带动柔性带39向远离卷盘18的方向运动一段距离后，夹持件松开柔性带39，动力机构再驱动夹持件以靠近卷盘18的方式运动，再次夹持柔性带39并驱动夹持件向远离卷盘18的方向运动，从而实现间歇性传递柔性带39。
61.其中，导向组件19还包括第三动力机构26，与所述夹持组件连接，适于控制所述夹持组件夹持或松开所述柔性带39，具体地，当铺设柔性带39时，第三动力机构26控制夹持组件动作以夹持柔性带39，当铺设完毕后，第三动力机构26控制夹持组件动作以松开柔性带39，以便通水。
62.第三动力机构26可以采用电机和丝杠，电机通过丝杠驱动夹持组件动作，也可以直接采用气缸。
63.所述第三动力机构26与所述第一轮辊21连接，以控制所述第一轮辊21与所述第二轮辊22之间的间距。
64.作为第三动力机构26的可变换的设置方式，第三动力机构26与第二轮辊22连接，以控制第一轮辊21与第二轮辊22之间的间距，或者第三动力机构26与第一轮辊21、第二轮辊22二者连接，以控制第一轮辊21与第二轮辊22之间的间距。
65.其中，导向组件19还包括安装板31，夹持组件、第二动力机构和第三动力机构26均设置在安装板31上，本实施例的安装板31只要其结构性能满足使用要求即可。
66.为了更好地传递柔性带39，一方面，将所述卷盘18与所述导向组件19的传递速度相适配，以使所述导向组件19与所述卷盘18之间的柔性带39保持张力。具体地，所述卷盘18的转动方向与所述第一轮辊21的方向相反。
67.另一方面，在卷盘18下方设置调节架40，通过调节架40调节卷盘18与导向组件19的相对位置，使得柔性带39由卷盘18到导向组件19过程中不发生倾斜。为了便于理解，结合柔性带39的其中一个使用场景进行说明，即如图6所示，在卷盘18、导向组件19水平放置时，柔性带39长度方向沿着水平方向设置。
68.通过以上两方面的设置，这样柔性带39由卷盘18到导向组件19过程中不会发生折弯或者缠绕等情况，而且，即使柔性带39在卷盘18上存在弯折情况，也可以通过导向组件19与卷盘18之间的张力，以及调节卷盘18与导向组件19的相对位置，将柔性带39的弯折部分拉直。
69.需要说明的是，这里调节架40上设置有升降机构，这里的升降机构采用现有的升降机构即可。
70.其中，第一动力机构23连接所述卷盘18与所述导向组件19，通过所述卷盘18驱动所述导向组件19动作，也就是说，第一动力机构23的动力源来自于卷盘18，这样就无须设置额外的动力源，减少拆装、维修的麻烦。
71.作为可变换的实施方式，第一动力机构23可设置单独的动力源，无须通过卷盘18
驱动导向组件19动作。
72.具体地，所述第一动力机构23包括传动单元24和摆动单元25，所述摆动单元25与所述导向组件19连接以驱动所述导向组件19往复摆动；所述传动单元24连接所述卷盘18与所述摆动单元25，适于通过所述卷盘18驱动所述摆动单元25动作。
73.具体地，所述传动单元24包括链轮组件和链条32，所述链轮组件包括第一链轮和第二链轮33，所述第一链轮与所述卷盘18连接，所述第二链轮33与所述摆动单元25连接，所述链条32套在所述第一链轮和所述第二链轮33上，适于所述卷盘18通过第一链轮驱动摆动单元25动作。
74.具体地，所述摆动单元25包括第一连杆34和第二连杆35，所述第一连杆34的一端与所述第二连杆35连接，另一端与所述第二链轮33连接，所述第一连杆34适于在所述第二链轮33的带动下做圆周运动，所述第二连杆35适于在所述第一连杆34的带动下往复摆动。
75.本实施例的水盘机构3，还包括支撑组件27，与所述导向组件19连接，适于在所述导向组件19来回摆动时支撑所述导向组件19。所述支撑组件27设置在所述导向组件19下方，其包括旋转支撑单元28，其与所述导向组件19转动连接，所述摆动单元25驱动所述导向组件19绕着所述旋转支撑单元28来回摆动。
76.通过设置支撑组件27，一方面，在摆动单元25支撑导向组件19的基础上，再增设支撑组件27，使得导向组件19来回摆动时稳定性更好，另一方面，也降低了对摆动组件的结构性能要求。
77.进一步地，所述支撑组件27还包括滑动支撑单元29，其设置在所述导向组件19下方，且与所述导向组件19滑动连接。
78.该水盘机构3还包括基座30，所述摆动单元25、旋转支撑单元28和所述滑动支撑单元29均设置在所述基座30上，且位于所述安装板31下方，且与所述安装板31连接。
79.其中，卷盘18包括卷盘36和驱动单元38，卷盘36适于绕制所述柔性带39；驱动单元38与所述卷盘36连接，适于驱动所述卷盘36动作，所述驱动单元38通过所述卷盘36与第一动力机构23连接。
80.进一步地，所述卷盘18还包括连接轴37，其设置在所述卷盘36的轴心，且随所述卷盘36转动，所述卷盘36通过连接轴37与所述第一动力机构23连接。
81.水盘机构3在使用时，有两种使用场景。
82.第一种使用场景，如图1所示，卷盘18通过调节架40固定安装在地面上与消防栓12连接，卷盘36上的柔性带39出水口与机器人本体1上的传输管路连接，卷盘36转动以放置柔性带39，然后消防机器人带动柔性带39移动至预定位置。
83.第二种使用场景，卷盘18安装在消防设备尾部，将柔性带39的自由端固定，卷盘18随着机器人本体1移动至预定位置，在消防设备移动过程中卷盘36一边移动，一边转动并放置柔性带39，柔性带39经过导向组件19摆动后，在地面上以“s”型铺设或陈列。
84.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。