一种智能灭火救援无人机的制作方法

1.本实用新型涉及无人机灭火技术领域，具体涉及一种智能灭火救援无人机。


背景技术：

2.国家综合性消防救援队伍成立后，消防救援队伍担负的职能不断拓宽，面临的抢险救援形势越来越复杂，任务越来越重。
3.其中，森林火灾和高层建筑火灾的救援尤为困难。森林火灾火场受地势环境影响，情况极为复杂，一方面，森林火灾火点多、火线长，森林比较茂密，进入火线的道路难走；另一方面，山区气候复杂、受风力风向突变影响大，容易突发林火爆燃，造成惨重伤亡。2019年四川凉山木里县森林火灾就造成了27名消防员和4名地方干部牺牲，2020年凉山森林火灾又造成了19名灭火人员殉职，伤亡极为惨重。
4.高层建筑火灾，由于楼层高度过高，其火灾性质与一般建筑火灾不同，救援极为困难，一方面，受消防举高车辆的举高高度和作业条件限制，对高于其举高高度的楼层被困人员，消防员无法直接进行营救；利用常规水枪或水炮外攻灭火的效果也较一般建筑火灾灭火效果差；另一方面，消防人员进入建筑内部时，因消防电梯停运，消防人员通常需身负至少20公斤的装备沿疏散楼梯向上攀登，不仅消耗大量体力，造成体力透支和战斗力下降，还会与向下的疏散人群发生对冲，影响人群疏散。
5.目前，针对森林火灾扑救有采用飞机运水灭火或飞机运灭火炮弹灭火的方式，这类灭火方式受气候条件影响较大，灭火成本高，精度难以保证。针对高层建筑火灾扑救有采用无人机载灭火器或载水带喷水灭火的方式，该类方式受无人机载荷量影响较大，应用效果极为有限。因此，目前急需一种能有效应用于森林火灾或高层建筑火灾等消防员无法及时到达的火场进行灭火救援的设备，以实现精准、快速灭火。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种智能灭火救援无人机，以适应森林火灾、高层建筑火灾现场的救援，实现快速、精准的投放灭火弹或物资，提高灭火效率，减少伤亡损失。
7.为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
8.一种智能灭火救援无人机，包括：
9.飞行组件，所述飞行组件包括基座部和列阵分布于所述基座部外周的多个飞行臂；
10.控制箱，安装于所述基座部之下；
11.抓取机构，包括两个机械臂，两个所述机械臂对应安装于所述控制箱的两侧；
12.起落架，所述起落架安装于所述基座部之下；
13.其中，所述机械臂包括依次转动连接的第一节臂、第二节臂、第三节臂和机械手；所述控制箱内设有控制模块，所述控制模块与所述飞行组件、机械臂和起落架电性连接，控制所述无人机飞行和转运物品。
14.在本技术的一种实施例中，所述控制箱经旋转台与所述基座部转动连接，转动范围为0~360
°
。
15.在本技术的一种实施例中，所述第一节臂的第一端与所控制箱转动连接，转动范围为0~180
°
；所述第一节臂的第二端与所述第二节臂的第一端转动连接，转动范围为0~180
°
；所述第二节臂的第二端与所述第三节臂的第一端转动连接，转动范围为0~90
°
；所述第三节臂的第二端与所述机械手转动连接。
16.在本技术的一种实施例中，所述第一节臂、第二节臂和第三节臂的转动轴线相平行。
17.在本技术的一种实施例中，还包括微型舵机，所述第一节臂、第二节臂和第三节臂均与所述微型舵机驱动连接，控制所述第一节臂、第二节臂和第三节臂的转动角度。
18.在本技术的一种实施例中，所述飞行臂包括无刷电机和螺旋桨，所述无刷电机与所述控制模块电性连接。
19.在本技术的一种实施例中，所述起落架包括至少两个支撑单元，每个所述支撑单元均包括转接部和与所述转接部连接的两根伸缩杆，所述转接部可转动的安装于所述基座部上。
20.在本技术的一种实施例中，还包括避障探头和摄像头，所述避障探头安装于所述飞行臂外侧、所述控制箱前侧和下侧、以及所述第三节臂上，所述摄像头安装于所述第三节臂上和所述控制箱前侧与下侧。
21.在本技术的一种实施例中，还包括天线模块和遥控器，所述天线模块设置于所述基座部上，与所述控制模块电性连接，所述遥控器与所述天线模块无线连接。
22.在本技术的一种实施例中，还包括温度探头，所述温度探头与所述控制模块电性连接。
23.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
24.本实用新型的智能灭火救援无人机，设置抓取机构，可通过控制机械臂运行实现准取抓取和运送物品（如灭火弹、救援物资等），并将物品投放至指定位置，实现无接触式、快速、准确投送物品；灭火救援时，可远程控制投放灭火弹，实现消防救援人员无接触式灭火。尤其适用于森林火灾和高层建筑火灾等消防员无法及时到达的灭火现场进行灭火救援，响应及时，灭火效率高，可有效减少伤亡损失。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
26.图1为本实用新型的俯视立体结构示意图。
27.图2为本实用新型的仰视立体结构示意图。
28.图3为本实用新型的前视结构示意图。
29.图4为本实用新型的侧视结构示意图。
30.附图标记：
31.1、基座部；11、天线模块；2、飞行臂；21、螺旋桨；3、控制箱；31、旋转台；4、机械臂；41、第一节臂；42、第二节臂；43、第三节臂；44、机械手；51、伸缩杆；51、转接部；6、避障探头；7、摄像头。
具体实施方式
32.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，或者是本实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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。
34.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。
38.下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
39.如图1至图4所示，本实用新型实施例提供了一种智能灭火救援无人机，该无人机包括：飞行组件、控制箱3、抓取机构、起落架、避障探头和摄像头等。
40.如图1所示，飞行组件包括基座部1和列阵分布设置于基座部1外周的多个飞行臂2，用于提供承载和飞行动力。飞行臂2可为4个，列阵分布于基座部1四周，设置4个飞行臂2可确保无人机飞行平稳，运行载荷量高。
41.控制箱3安装于基座部1之下，内部设置有控制模块和电池模块等。
42.抓取机构，包括两个机械臂4，两个机械臂4对应安装于控制箱3的两侧，可相对控制箱3转动。两个机械臂4配合用于抓取物品8和投放物品8。
43.起落架，与基座部1下方连接，在无人机起飞前和降落时用于支撑无人机，避免无人机的抓取机构、控制箱3等直接接触地面。
44.其中，机械臂4包括依次转动连接的第一节臂41、第二节臂42、第三节臂43和机械手44，两个机械臂4转动配合实现抓取和投放物品8。控制箱3内的控制模块与飞行组件、机械臂4和起落架等电性连接，用于控制无人机起落、飞行、抓取物品8、投放物品8等，实现将物品8投送至指定位置。
45.具体地，如图2和图3所示，控制箱3与基座部1可经旋转台31转动连接，旋转台31的驱动部件与控制模块电线连接，可由控制模块输出信号控制旋转台31转动，从而调节控制箱3及下部的抓取机构相对基座部1转动，调节抓取和投放物品8等的角度。旋转台31在水平方向上的转动范围为0~360
°
，即控制箱3在基座部1下方可进行360
°
旋转。
46.第一节臂41的第一端与控制箱3为转动连接，转动范围为0~180
°
；第一节臂41的第二端与第二节臂42的第一端转动连接，转动范围也为0~180
°
；第二节臂42的第二端与第三节臂43的第一端转动连接，转动范围为0~90
°
；第三节臂43的第二端与机械手44转动连接。其中，两个机械臂4的第一节臂41第一端与控制箱3连接处的旋转轴线在同一条直线上；第一节臂41与控制箱3连接处、第一节臂41与第二节臂42连接处、第二节臂42与第三节臂43的连接处的转动轴线相互平行。机械手44可360
°
旋转进行抓握取放物品8。
47.该无人机还包括多个微型舵机，旋转台31、第一节臂41、第二节臂42、第三节臂43和机械手44等均与相应的微型舵机驱动连接，由微型舵机驱动各部件按特定角度调节运行。
48.每个飞行臂2均包括无刷电机和螺旋桨21等，无刷电机与控制模块、电池模块连接，由控制模块控制无刷电机运行，驱动螺旋桨21运转，从而控制无人机的飞行。
49.在一种实施方式中，如图2所示，起落架包括至少两个支撑单元，每个支撑单元均包括一转接部51和两根伸缩杆5，转接部51与基座部1下方转动连接，两根伸缩杆5上端连接转接部51，下端分开斜向下设置，可进行伸缩。伸缩杆5和转接部51均由控制模块控制运行，在无人机降落时，自动调节转接部51的位置，伸缩杆5伸长，用于支撑；当无人机起飞后，伸缩杆5缩回，不影响其飞行和抓取、投放物品。
50.如图1至图4所示，包括多个避障探头6和多个摄像头7。其中，避障探头6分别安装于每个飞行臂2的外侧上，和控制箱3的前侧面与下侧上，以及第三节臂43上。避障探头6可为红外线避障探头、超声波避障探头和摄像头避障探头等中的一种或多种。设置避障探头6用于探测周围、下方及前方的障碍物，避免无人机载飞行过程中遭遇撞击。摄像头7安装于控制箱3的前侧和下侧，以及第三节臂43上，用于采集现场的图像信息，便于准确控制无人机进行投放和抓取物品8，以及了解现场情况。避障探头6和摄像头7均与控制模块电性连接，可将收集到的信息实时传输给控制模块，进而传递给远程控制终端。
51.如图1所示，还包括天线模块11、温度探头和遥控器等。天线模块11安装于基座部1上方，与控制模块电性连接，进行信息交互传输；遥控器与天线模块11为无线连接，可远程遥控无人机运行。温度探头可安装于无人机的下侧，用于实时检测环境温度，并将检测信息
传递给控制模块，进而传递给远程控制终端，便于了解无人机的工作环境，避免在火灾现场无人机被高温烧坏。
52.在森林火灾或者高层建筑火灾救援时，救援人员无法快速、直接到达火点，可采用该无人机抓取灭火弹或救援物资，运送至火场的指定位置进行投放，以实现快速、精准的灭火救援。可根据救灾现场的地理环境、气象条件等信息，制定相应的灭火弹投送方案，可通过远程控制终端，将若干上述无人机进行编组，根据火场范围，进行编队飞行投放灭火弹，实现网格化精准投放，和全范围覆盖的灭火救援，提高灭火效率，降低人员伤亡和财产损失。
53.上文尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。