一种室内消防机器人消防栓自动对接系统及对接方法与流程

1.本发明涉及一种室内消防机器人消防栓自动对接系统及对接方法，属于智能消防机器人技术领域。


背景技术：

2.现有技术中室内巡检机器人大多以轨道式巡检机器人为主，对例如管廊、机房、变电室等重要场合的内部场景进行巡检，在巡检过程中对火源点以及着火情况进行检查，在排查到着火信息时及时发送预警给后台服务器，同时现有的消防机器人可以对着火点进行快速灭火处理。
3.在无人化消防系统中，室内消防机器人与消防栓自动对接的难点在于，机器人停车时位置和角度有一定的误差，上下、左右、前后方向误差不可避免，停车的姿态会使公头和母存在一定的角度，这些误差和角度的存在会使对接过程中公头卡在某一处导致对接失败，如果能开发一种结构简单、可靠性高、成本低、易维护的水带自动对接系统，将具有现实的经济利益和社会效益。
4.因此本发明提出了一种室内消防机器人消防栓自动对接系统及对接方法。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种室内消防机器人消防栓自动对接系统及对接方法，通过点光源发出光线、光线接收装置接收信号的方式确定对接管道的中心在一条轴线上进行定位，提高对接效率，且结构简单可靠、易于维护，可以有效解决背景技术中的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种室内消防机器人消防栓自动对接系统，包括室内消防机器人、室内消防栓箱，所述室内消防机器人上安装有第一管道接头、数量为三个的点光源，所述室内消防栓箱内部安装有第二管道接头、数量为三个的光线接收装置，所述第二管道接头通过消防水带与消防栓连接，所述第一管道接头与第二管道接头用于将室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓连接起来，所述光线接收装置用于接收点光源发出的光线信号并将信号传递给后台服务器，所述第一管道接头与点光源在同一平面上时，其中心位置处于三个点光源形成的圆的圆心处，所述第二管道接头与光线接收装置处于同一平面时，其中心位置处于三个光线接收装置形成的圆的圆心处，三个点光源形成的圆与三个光线接收装置形成的圆的直径相等。
7.作为本发明的进一步改进，所述点光源设置为led投光灯，所述光线接收装置设置为光电感应开关，当led投光灯发射的光线照射到光电感应开关上时，感应开关电路接通。
8.作为本发明的进一步改进，所述点光源设置为激光发射器，所述光线接收装置设置为激光接收器，当激光发射器发出的激光射线照射到激光接收器处时，激光接收器接收信号。
9.作为本发明的进一步改进，所述室内消防机器人上安装有用于安装第一管道接头、点光源的安装板，所述点光源与第一管道接头固定连接在安装板上。
10.作为本发明的进一步改进，所述室内消防栓箱内部安装有用于对第二管道接头起到固定作用的限位装置，所述限位装置上开设有用于安装光线接收装置的安装孔，所述光线接收装置固定连接在限位装置上。
11.作为本发明的进一步改进，所述限位装置由相对设置的可移动的夹板以及底部的滑动平台构成，所述夹板滑动连接在滑动平台上，所述光线接收装置分别固定连接在夹板与滑动平台上。
12.作为本发明的进一步改进，所述限位装置由固定板以及固定板底部的固定台构成，所述第二管道接头贯穿固定连接在固定板上，所述固定板滑动连接在固定台上，所述固定台固定连接在消防栓箱内部。
13.一种室内消防机器人消防栓对接方法，包括以下步骤：第一步：室内消防机器人接收到后台服务器发出的灭火信号，自主导航运动至室内消防栓处；第二步：点光源电路接通，点光源发出光线信号；第三步：通过移动安装板、第一管道接头或限位装置、第二管道接头使三个点光源发出的光线照射到相应的三个光线接收装置上；第四步：通过第一管道接头或第二管道接头的运动使第一管道接头与第二管道接头对接，此时室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓形成稳定的连接结构；第五步：室内消防机器人通过自主导航系统带动消防水带前往着火点进行灭火。
14.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、通过点光源发出光线、光线接收装置接收信号的方式确定对接管道的中心在一条轴线上进行定位，使用方便且定位准确，利用本系统进行消防水带与消防机器人进行对接时，无需工作人员协助即可实现准确定位，同时方便将定位完成信息传输到后台服务器，便于后台服务器接收信号发出灭火指令；2、采用本技术的系统和对接方法进行消防水带与消防机器人进行对接时，无需复杂的机器人视觉识别计算，降低了制造成本，同时结构简单可靠，易于维护。
附图说明
15.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
16.图1是本发明一种室内消防机器人消防栓自动对接系统结构图。
17.图2是本发明一种室内消防机器人消防栓自动对接系统原理图。
18.图3是本发明一种室内消防机器人消防栓自动对接系统安装板连接结构图。
19.图4是本发明一种室内消防机器人消防栓自动对接系统限位装置连接结构图。
20.图5是本发明实施例1一种室内消防机器人消防栓自动对接系统中限位装置结构图。
21.图6是本发明实施例2一种室内消防机器人消防栓自动对接系统中限位装置结构图。
22.图中标号：1、第一管道接头；2、第二管道接头；3、点光源；4、光线接收装置；5、安装板；6、限位装置；7、夹板；8、滑动平台；9、安装孔；10、固定板；11、固定台。
具体实施方式
23.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，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具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
24.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，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。
25.首先，为了更好的解释本技术的内容，室内消防机器人为现有技术中已有的具有远程通信、自主导航、后台服务器控制的机器人，室内消防栓箱为在现有技术的消防栓箱上经过简单改造的消防栓箱，主要是在消防栓箱内部增加了与消防机器人连接的管道接头结构。
26.如图1-图4所示，一种室内消防机器人消防栓自动对接系统，包括室内消防机器人、室内消防栓箱，所述室内消防机器人上安装有第一管道接头1、数量为三个的点光源3，所述室内消防栓箱内部安装有第二管道接头2、数量为三个的光线接收装置4，所述第二管道接头2通过消防水带与消防栓连接，所述第一管道接头1与第二管道接头2用于将室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓连接起来，所述光线接收装置4用于接收点光源3发出的光线信号并将信号传递给后台服务器，所述第一管道接头1与点光源3在同一平面上时，其中心位置处于三个点光源3形成的圆的圆心处，所述第二管道接头2与光线接收装置4处于同一平面时，其中心位置处于三个光线接收装置4形成的圆的圆心处，三个点光源3形成的圆与三个光线接收装置4形成的圆的直径相等。
27.具体的，点光源3与光线接收装置4在其所构成的圆上的位置是相对应的，即当三个点光源3分别照射到光线接收装置4上时，相对应的每组点光源3、光线接收装置4均分布在平行的直线上。
28.在本实施例中，所述点光源3设置为led投光灯，所述光线接收装置4设置为光电感应开关，当led投光灯发射的光线照射到光电感应开关上时，感应开关电路接通。
29.在本实施例中，所述点光源3设置为激光发射器，所述光线接收装置4设置为激光接收器，当激光发射器发出的激光射线照射到激光接收器处时，激光接收器接收信号。
30.如图3所示，在本实施例中，所述室内消防机器人上安装有用于安装第一管道接头1、点光源3的安装板5，所述点光源3与第一管道接头1固定连接在安装板5上，具体的，安装板5可以选择固定安装在室内消防机器人上，也可以选择通过具有左右移动和上下移动调节功能的现有技术的云台或调节平台来进行安装。
31.在本实施例中，所述室内消防栓箱内部安装有用于对第二管道接头2起到固定作用的限位装置6，所述限位装置6上开设有用于安装光线接收装置4的安装孔9，所述光线接
收装置4固定连接在限位装置6上，根据点光源3与光线接收装置4选用的配件，安装孔9可以设置为不同形式的结构。
32.如图5所示，在本实施例中，所述限位装置6由相对设置的可移动的夹板7以及底部的滑动平台8构成，所述夹板7滑动连接在滑动平台8上，所述光线接收装置4分别固定连接在夹板7与滑动平台8上。
33.采用上述结构的限位装置6，可移动的夹板7上连接有驱动机构，比如直线电机或气缸等，通过驱动机构带动夹板7在滑动平台8上滑动，在第一管道接头1与第二管道接头2对接之前夹板7将第二管道接头2夹持在消防栓箱内部，当对接完成后通过驱动机构松开第二管道接头2，实现消防机器人带动消防水带进行运动。
34.如图6所示，在本实施例中，所述限位装置6由固定板10以及固定板10底部的固定台11构成，所述第二管道接头2贯穿固定连接在固定板10上，所述固定板10滑动连接在固定台11上，所述固定台11固定连接在消防栓箱内部。
35.采用上述结构的限位装置6，第二管道接头2固定连接在固定板10上，当第一管道接头1与第二管道接头2对接完成后，消防机器人可以带动固定板10与第二管道接头2同时离开消防栓。
36.一种室内消防机器人消防栓对接方法，包括以下步骤：第一步：室内消防机器人接收到后台服务器发出的灭火信号，自主导航运动至室内消防栓处；第二步：点光源3电路接通，点光源3发出光线信号；第三步：通过移动安装板5、第一管道接头1或限位装置6、第二管道接头2使三个点光源3发出的光线照射到相应的三个光线接收装置4上；第四步：通过第一管道接头1或第二管道接头2的运动使第一管道接头1与第二管道接头2对接，此时室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓形成稳定的连接结构；第五步：室内消防机器人通过自主导航系统带动消防水带前往着火点进行灭火。
37.下面结合具体使用过程中的案例进行进一步解释。
38.实施例1如图1-图5所示，一种室内消防机器人消防栓自动对接系统，包括室内消防机器人、室内消防栓箱，所述室内消防机器人上安装有第一管道接头1、数量为三个的点光源3，所述室内消防栓箱内部安装有第二管道接头2、数量为三个的光线接收装置4，所述第二管道接头2通过消防水带与消防栓连接，所述第一管道接头1与第二管道接头2用于将室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓连接起来，所述光线接收装置4用于接收点光源3发出的光线信号并将信号传递给后台服务器，所述第一管道接头1与点光源3在同一平面上时，其中心位置处于三个点光源3形成的圆的圆心处，所述第二管道接头2与光线接收装置4处于同一平面时，其中心位置处于三个光线接收装置4形成的圆的圆心处，三个点光源3形成的圆与三个光线接收装置4形成的圆的直径相等。
39.在本实施例中，所述点光源3设置为led投光灯，所述光线接收装置4设置为光电感应开关，当led投光灯发射的光线照射到光电感应开关上时，感应开关电路接通，所述室内消防机器人上安装有用于安装第一管道接头1、点光源3的安装板5，所述点光源3与第一管道接头1固定连接在安装板5上，所述室内消防栓箱内部安装有用于对第二管道接头2起到
固定作用的限位装置6，所述限位装置6上开设有用于安装光线接收装置4的安装孔9，所述光线接收装置4固定连接在限位装置6上，所述限位装置6由相对设置的可移动的夹板7以及底部的滑动平台8构成，所述夹板7滑动连接在滑动平台8上，所述光线接收装置4分别固定连接在夹板7与滑动平台8上。
40.其中，在点光源3设置为led投光灯、光线接收装置4设置为光电感应开关的情况下，光感应开关具体为接收到led投光灯发射的光线时可以将电路接通，led投光灯呈圆形分布在第一管道接头1外侧，光电感应开关呈圆形安装在第二管道接头2的外侧，为避免外界光线干扰，可以在安装孔9的外侧粘贴具有一定透光率的遮光板，遮光板的具体要求为可以供led投光灯发射的光线穿过且可以遮住外界自然光。
41.在考虑到第一管道接头1与第二管道接头2对接精度的问题时，由于光感应开关实际为具有一定面积的实体结构，在对对接的精度进行控制时，可以将点光源3的发射处看做类似的点，而通过设置不同孔径的安装孔9则可以调节光线的进入，具体为安装孔9的孔径越大，对接时的精度越低，而安装孔9的孔径越小，对接时的精度就越高，但是当对接精度高时对其他部件的位置偏差要求也较高，同时调整时间会变长，因此，在实际使用过程中应根据实际情况选择安装孔9的孔径，在满足对接精度的前提下满足各种误差需求。
42.可移动的夹板7上连接有驱动机构，比如直线电机或气缸等，通过驱动机构带动夹板7在滑动平台8上滑动，在第一管道接头1与第二管道接头2对接之前夹板7将第二管道接头2夹持在消防栓箱内部，当对接完成后通过驱动机构松开第二管道接头2，实现消防机器人带动消防水带进行运动。
43.进一步的，在对接过程中，室内消防机器人运动至室内消防栓处之后，通过后台服务器启动led投光灯，调整第一管道接头1与第二管道接头2的相对位置，当led投光灯发射的光线恰好通过安装孔9照射到三个光感应开关上时，感应开关电路接通，将产生的电信号发送给后台服务器，后台服务器发出指令，通过室内消防机器人或第二管道接头2的运动使第一管道接头1与第二管道接头2对接完成。
44.具体的，对于第一管道接头1与第二管道接头2位置的调整方式，可以采取多种形式，既可以通过室内消防机器人的运动带动安装板5运动的方式来调节，也可以选择通过具有左右移动和上下移动调节功能的现有技术的云台或调节平台来对安装板5进行安装，在通过室内消防机器人的运动进行调节时，应保证室内消防机器人上第一管道接头1的高度与室内消防栓箱内部第二管道接头2的高度相等，此外，还可以再室内消防栓箱内部安装可以调节高度以及位置的装置，利用该装置带动第二管道接头2向外推出使第一管道接头1与第二管道接头2完成对接。
45.一种室内消防机器人消防栓对接方法，包括以下步骤：第一步：室内消防机器人接收到后台服务器发出的灭火信号，自主导航运动至室内消防栓处；第二步：led投光灯电路接通，led投光灯发出光线信号；第三步：通过移动安装板5、第一管道接头1或限位装置6、第二管道接头2使三个led投光灯发出的光线照射到相应的三个光感应开关上；第四步：通过第一管道接头1或第二管道接头2的运动使第一管道接头1与第二管道接头2对接，此时室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓形成稳定的连接结构，对
接完成后，夹板7将第二管道接头2松开；第五步：室内消防机器人通过自主导航系统带动消防水带前往着火点进行灭火。
46.实施例2如图1-图4及图6所示，一种室内消防机器人消防栓自动对接系统，包括室内消防机器人、室内消防栓箱，所述室内消防机器人上安装有第一管道接头1、数量为三个的点光源3，所述室内消防栓箱内部安装有第二管道接头2、数量为三个的光线接收装置4，所述第二管道接头2通过消防水带与消防栓连接，所述第一管道接头1与第二管道接头2用于将室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓连接起来，所述光线接收装置4用于接收点光源3发出的光线信号并将信号传递给后台服务器，所述第一管道接头1与点光源3在同一平面上时，其中心位置处于三个点光源3形成的圆的圆心处，所述第二管道接头2与光线接收装置4处于同一平面时，其中心位置处于三个光线接收装置4形成的圆的圆心处，三个点光源3形成的圆与三个光线接收装置4形成的圆的直径相等。
47.在本实施例中，所述点光源3设置为激光发射器，所述光线接收装置4设置为激光接收器，当激光发射器发出的激光射线照射到激光接收器处时，激光接收器接收信号，所述室内消防机器人上安装有用于安装第一管道接头1、点光源3的安装板5，所述点光源3与第一管道接头1固定连接在安装板5上，所述室内消防栓箱内部安装有用于对第二管道接头2起到固定作用的限位装置6，所述限位装置6上开设有用于安装光线接收装置4的安装孔9，所述光线接收装置4固定连接在限位装置6上，所述限位装置6由固定板10以及固定板10底部的固定台11构成，所述第二管道接头2贯穿固定连接在固定板10上，所述固定板10滑动连接在固定台11上，所述固定台11固定连接在消防栓箱内部。
48.在点光源3设置为激光发射器时，通过激光发射器发射激光信号，由于激光的穿透力较强，可以在安装孔9外侧设置透光率较低的遮光板，避免外界自然光的影响，激光接收器安安装在安装孔9内部，由于激光发射器发出的光线更为集中，因此，可以选择将安装孔9的孔径开设的小一些，形成更高的定位精度。
49.在限位装置6设置为由固定板10、固定台11构成的结构时，固定板10底部固定连接有滑块，固定板10通过滑块滑动连接在固定台11顶部，在这种结构下，消防栓箱内部的第二管道接头2无法通过驱动结构进行左右平移，同时由于第二管道接头2贯穿固定连接在固定板10上，因此，在第一管道接头1与第二管道接头2对接完成后，固定板10会随第二管道接头2离开固定台11，在此种情况下，需要通过室内消防机器人的运动或室内消防机器人上安装的具有左右移动和上下移动调节功能的现有技术中的云台或调节平台来与第二管道接头2进行对接，同时，激光接收器选择独立的电源进行供电，并通过远程无线信号连接后台服务器。
50.采用本实施例结构的对接系统可以减少对室内消防栓的改造，尤其适合于在室内消防栓不便于改造的场合进行使用。
51.一种室内消防机器人消防栓对接方法，包括以下步骤：第一步：室内消防机器人接收到后台服务器发出的灭火信号，自主导航运动至室内消防栓处；第二步：通过后台服务器控制激光发射器发射出激光光线与室内消防栓内的激光接收器进行信号确认；
第三步：通过室内消防机器人的运动或室内消防机器人上安装的具有左右移动和上下移动调节功能的现有技术中的云台或调节平台调整安装板5的位置，使三个激光发射器发出的光线照射到相应的三个激光接收装置上；第四步：通过第一管道接头1的运动使第一管道接头1与第二管道接头2对接，此时室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓形成稳定的连接结构；第五步：室内消防机器人通过自主导航系统带动消防水带前往着火点进行灭火。
52.实施例3如图1-图5所示，一种室内消防机器人消防栓自动对接系统，包括室内消防机器人、室内消防栓箱，所述室内消防机器人上安装有第一管道接头1、数量为三个的点光源3，所述室内消防栓箱内部安装有第二管道接头2、数量为三个的光线接收装置4，所述第二管道接头2通过消防水带与消防栓连接，所述第一管道接头1与第二管道接头2用于将室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓连接起来，所述光线接收装置4用于接收点光源3发出的光线信号并将信号传递给后台服务器，所述第一管道接头1与点光源3在同一平面上时，其中心位置处于三个点光源3形成的圆的圆心处，所述第二管道接头2与光线接收装置4处于同一平面时，其中心位置处于三个光线接收装置4形成的圆的圆心处，三个点光源3形成的圆与三个光线接收装置4形成的圆的直径相等。
53.在本实施例中，所述点光源3设置为激光发射器，所述光线接收装置4设置为激光接收器，当激光发射器发出的激光射线照射到激光接收器处时，激光接收器接收信号，所述室内消防机器人上安装有用于安装第一管道接头1、点光源3的安装板5，所述点光源3与第一管道接头1固定连接在安装板5上，所述室内消防栓箱内部安装有用于对第二管道接头2起到固定作用的限位装置6，所述限位装置6上开设有用于安装光线接收装置4的安装孔9，所述光线接收装置4固定连接在限位装置6上，所述限位装置6由相对设置的可移动的夹板7以及底部的滑动平台8构成，所述夹板7滑动连接在滑动平台8上，所述光线接收装置4分别固定连接在夹板7与滑动平台8上。
54.在采用由可移动的夹板7以及底部的滑动平台8构成的限位装置6时，只有第一管道接头2离开消防栓与第一管道接头1进行对接，由于采用激光发射器进行信号确认相比led投光灯发射光线的方式具有更高的精度，采用本实施例的结构可以形成更加精确的定位对接精度，而且可以选择对室内消防机器人或室内消防栓进行改进，提高选择的多样性。
55.一种室内消防机器人消防栓对接方法，包括以下步骤：第一步：室内消防机器人接收到后台服务器发出的灭火信号，自主导航运动至室内消防栓处；第二步：通过后台服务器控制激光发射器发射出激光光线与室内消防栓内的激光接收器进行信号确认；第三步：通过通过室内消防机器人的运动或室内消防机器人上安装的具有左右移动和上下移动调节功能的现有技术中的云台或调节平台调整安装板5的位置，使三个激光发射器发出的光线照射到相应的三个激光接收装置上，或者通过限位装置6、第二管道接头2的移动使三个激光发射器发出的光线照射到相应的三个激光接收装置上；第四步：通过第一管道接头1或第二管道接头2的运动使第一管道接头1与第二管道接头2对接，此时室内消防机器人与室内消防栓箱内部的消防栓形成稳定的连接结构；
第五步：室内消防机器人通过自主导航系统带动消防水带前往着火点进行灭火。
56.此外，应当说明的是，第一管道接头1可以设置为管道接头中的公头或母头，第二管道接头2也可以设置为管道接头中的公头或母头，第一管道接头1、第二管道接头2在设计时为一公头配一母头的形式，即当第一管道接头1为公头时、第二管道接头为母头，当第一管道接头1为母头时、第二管道接头为公头，且第一管道接头1与第二接头2上设置有现有技术中常用的自锁机构，在第一管道接头1与第二管道接头2对接完成后，消防机器人在带动第一管道接头1与第二管道接头2运动过程中不会因为拖拽而分离，此外，对现有技术消防栓箱上的箱门进行改进，将现有消防栓箱的箱门改进为现有技术中的具有检测功能的自动门，可以在消防机器人靠近时进行检测，当检测到消防机器人靠近消防栓箱时，自动将箱门打开，以上所述均为现有技术可以轻松实现的功能，在此不再对原理和结构进行详细描述。
57.需要说明的是，本发明为一种室内消防机器人消防栓自动对接系统及对接方法，通过三点确定一个圆、每个圆的圆心位置固定的原理，当室内消防机器人安装板5上的三个点光源3发出的光线照射到限位装置6上时，第一管道接头1的中心线与第二管道接头2的中心线恰好在一条直线上，此时通过第一管道接头1或第二管道接头2的直线运动即可实现消防水带与消防机器人的准确对接，采用该定位方法具有定位准确、操作简单易于维护的优点。
58.以上为本发明较佳的实施方式，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化以及改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。