本發(fā)明涉及一種智能遙控消防機器人。

背景技術(shù)：

隨著社會的進步，機器人技術(shù)的不斷發(fā)展使得機器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，從以往多應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域而漸漸融入人們的生活。近年來多發(fā)的自然災(zāi)害如地震、火災(zāi)、洪水,人為的恐怖禍害如恐怖活動、武力沖突,以及由炭疽熱、禽流感等生化病毒和有毒物質(zhì)、輻射性物質(zhì)等帶來的恐怖，威脅著人們的安全，引起了人們廣泛的關(guān)注。雖然人們對各種災(zāi)難的警覺和反應(yīng)能力有所提高,但在處理破壞性災(zāi)難事件時還是準(zhǔn)備不夠充分,很多人依然死于不專業(yè)、不及時的救援滅火活動。

以城市環(huán)境為例,人口城市化和城市人口密集現(xiàn)象加劇,高層建筑、地下工程、大型商貿(mào)場所、文化娛樂場所迅猛發(fā)展,城市建筑物不斷增加,使得城市建筑環(huán)境中的滅火救援作業(yè)十分復(fù)雜。在一些危險性大的災(zāi)難中,如隨時會引發(fā)爆炸的火災(zāi)現(xiàn)場-震驚世界的天津火災(zāi)大爆炸，有易燃、易爆或劇毒氣體存在的現(xiàn)場,地震后存在易二次倒塌建筑物的現(xiàn)場,施救人員無法深入進行偵察或施救,人們急于探知災(zāi)難現(xiàn)場的內(nèi)部險情,但又不敢或無法接近或進入災(zāi)難現(xiàn)場。此時,機器人的參與可以有效地提高救援的效率和減少施救人員的傷亡,它們能夠幫助工作人員執(zhí)行滅火救援工作,而且能夠代替工作人員執(zhí)行搜救任務(wù),在災(zāi)難救援中起著越來越重要的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供了一種環(huán)境適應(yīng)性強，操控性能好，滅火效果好的智能遙控消防機器人。

本發(fā)明是通過以下措施實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種智能遙控消防機器人，包括車體，所述車體底部設(shè)置有履帶式行走機構(gòu)，車體上設(shè)置有電源、行走電機、驅(qū)動總成、電子控制系統(tǒng)和無線通訊單元，所述電子控制系統(tǒng)通過無線通訊單元信號連接有遙控器，所述車體頂部前端設(shè)置有水炮回轉(zhuǎn)臺，所述水炮回轉(zhuǎn)臺下部設(shè)置有回轉(zhuǎn)接頭，所述回轉(zhuǎn)接頭驅(qū)動連接有直流回轉(zhuǎn)電機，回轉(zhuǎn)接頭連接有彎管，所述彎管上端通過關(guān)節(jié)球頭連接有流量可調(diào)的水炮炮頭，水炮炮頭與水炮回轉(zhuǎn)臺之間連接有推桿電機，彎管下端連接有水炮連接管，所述水炮連接管前后貫穿在車體內(nèi)底部并與車體固定連接，水炮連接管后端連接有固定在車體后端的消防水帶接口，車體頂部中間設(shè)置有帶云臺的攝像頭，所述車體上設(shè)置有電子羅盤單元和超聲波測距單元，所述電子羅盤單元、攝像頭和超聲波測距單元與電子控制系統(tǒng)信號連接。

上述車體上設(shè)置有自保護噴淋降溫系統(tǒng)，所述自保護噴淋降溫系統(tǒng)包括對稱連接在水炮連接管左右兩側(cè)的噴水橫管，所述噴水橫管連接有設(shè)置在車體左右兩側(cè)的噴水豎管，所述噴水豎管上端設(shè)置有噴霧頭，噴水豎管上設(shè)置有Y型過濾器。

上述車體后部左右側(cè)壁上開有檢測腔室，所述檢測腔室開口處設(shè)置有蓋板，蓋板上設(shè)置有進氣孔，檢測腔室內(nèi)設(shè)置有吸氣泵和有毒氣體探測儀，所述有毒氣體探測儀與電子控制系統(tǒng)信號連接。

上述還包括控制箱體，所述遙控器設(shè)置在控制箱體內(nèi)，所述遙控器上設(shè)置有水炮控制按鍵、剎車保護按鍵、云臺控制按鍵和行駛操縱桿，控制箱體內(nèi)設(shè)置有顯示屏。

上述所述車體頂部設(shè)置有與電子控制系統(tǒng)相連接的聲光報警器、激光測距儀、熱成像儀、照明裝置，車體上還設(shè)置有與電子控制系統(tǒng)相連接的溫度傳感器、水壓傳感器、電壓電流檢測單元。

上述車體前端設(shè)置有前攝像頭，車體后端設(shè)置有后攝像頭，云臺上設(shè)置有高清攝像頭和紅外熱成像儀，所述前攝像頭、后攝像頭、高清攝像頭和紅外熱成像儀通過可切換的四路視頻傳輸通道連接有帶HDMI接口的高清顯示屏，所述視頻傳輸通道采用HDMI無線圖像傳輸模塊。

上述行駛操縱桿包括霍爾手柄和原地旋轉(zhuǎn)按鈕。

上述遙控器和電子控制系統(tǒng)均采用了基于ARM-CortexM4內(nèi)核的STM32F407高性能控制芯片，控制信號傳輸采用433MHz數(shù)字通信模塊。

上述履帶式行走機構(gòu)包括履帶和支撐載重輪系，所述支撐載重輪系設(shè)置有彈簧自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述履帶采用阻燃橡膠制造，履帶外表面凸出三段矩形花紋，凹下一個矩形花紋，矩形花紋凹凸等距間隔設(shè)置，履帶內(nèi)表面設(shè)置有梯形同步帶結(jié)構(gòu)。

上述車體采用鋁合金、不銹鋼及高分子材料，該消防機器人長寬高為1350mm×815mm×800mm，電源采用鋰電池。

本發(fā)明的有益效果是：1.消防機器人具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，能夠直行、爬坡、轉(zhuǎn)彎、原地旋轉(zhuǎn)、越障、避障以及防傾翻；2.具有自噴淋冷卻保護、遇到危險自動斷電剎車自我保護功能；3.能在濃煙霧惡劣環(huán)境下迅速發(fā)現(xiàn)火源，快速接近目標(biāo)進行滅火。4.消防機器人具有良好操控性能，操作簡便、靈活，滅火能力強。5.消防機器人采用模塊化制造，可以快速裝配，使制造過程簡化。6.采用無線通訊技術(shù)、多種傳感器元件及控制技術(shù)應(yīng)用使消防機器人更加智能化。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的水炮結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的自保護噴淋降溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1車體，2履帶式行走機構(gòu)，3水炮炮頭，4攝像頭，5消防水帶接口，6檢測腔室，7噴霧頭，8聲光報警器，9關(guān)節(jié)球頭，10推桿電機，11彎管，12水炮回轉(zhuǎn)臺，13回轉(zhuǎn)接頭，14直流回轉(zhuǎn)電機，15水炮連接管，16Y型過濾器，17噴水豎管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的描述：

如圖1、2、3所示，本發(fā)明的一種智能遙控消防機器人，包括車體1，車體1底部設(shè)置有履帶式行走機構(gòu)2，車體1上設(shè)置有電源、行走電機、驅(qū)動總成、電子控制系統(tǒng)和無線通訊單元，電子控制系統(tǒng)通過無線通訊單元信號連接有遙控器，車體1頂部前端設(shè)置有水炮回轉(zhuǎn)臺12，水炮回轉(zhuǎn)臺12下部設(shè)置有回轉(zhuǎn)接頭13，回轉(zhuǎn)接頭13驅(qū)動連接有直流回轉(zhuǎn)電機14，回轉(zhuǎn)接頭13連接有彎管11，彎管11上端通過關(guān)節(jié)球頭9連接有水炮炮頭3，水炮炮頭3與水炮回轉(zhuǎn)臺12轉(zhuǎn)動連接有推桿電機10，彎管11下端連接有水炮連接管15，水炮連接管15前后貫穿在車體1內(nèi)底部并與車體1固定連接，水炮連接管15后端連接有固定在車體1后端的消防水帶接口5，車體1頂部中間設(shè)置有帶云臺的攝像頭4，車體1上設(shè)置有電子羅盤單元和超聲波測距單元，電子羅盤單元、攝像頭4和超聲波測距單元與電子控制系統(tǒng)信號連接。采用電子羅盤單元，實時將車身狀態(tài)傳輸至后臺顯示屏上。當(dāng)機器人遇到斜坡≥30°，有傾覆危險時，聲光報警器8閃亮。采用超聲波測距單元實時測量顯示距離障礙物距離；當(dāng)機器人越障過程中障礙物高度≥180mm無法逾越時，超聲波測距范圍；290-1400mm，機器人在離障礙物≤1200mm時信號報警燈閃亮，并實時傳輸至后臺顯示屏上。

水炮可以實現(xiàn)炮頭的仰俯擺動、左右旋轉(zhuǎn)及直流噴霧，將水流以不同的角度或直流或噴霧的方式噴射到著火點；水炮炮頭3流量可調(diào)，通過推桿電機10伸縮及水炮上安裝的關(guān)節(jié)球頭9繞軸擺動實現(xiàn)水炮炮頭3仰俯。直流回轉(zhuǎn)電機14安裝在回轉(zhuǎn)接頭13上，通過渦輪蝸桿帶動水炮炮頭3和水炮回轉(zhuǎn)臺12轉(zhuǎn)動。水炮炮身下面固定在車體1中間上面，離地高度僅有188mm，實現(xiàn)了作業(yè)重心低，保證了高壓大流量噴水工作時車身穩(wěn)定，并且消防水炮炮頭3流量可調(diào)，保證在流量范圍內(nèi)，根據(jù)滅火需要在水炮額定最大工作壓力范圍內(nèi)保證水炮射程，即節(jié)能又高效。炮身上面安裝有壓力傳感器，可以實時觀察水流的額定工作壓力。

如圖4所示，車體1上設(shè)置有自保護噴淋降溫系統(tǒng)，自保護噴淋降溫系統(tǒng)包括對稱連接在水炮連接管15左右兩側(cè)的噴水橫管，噴水橫管連接有設(shè)置在車體1左右兩側(cè)的噴水豎管17，噴水豎管17上端設(shè)置有噴霧頭7，噴水豎管17上設(shè)置有Y型過濾器16。噴淋系統(tǒng)材料采用鋁合金和不銹鋼組成，耐低溫和高溫，能自動過濾管路中雜質(zhì)防止阻塞噴霧噴頭。消防機器人噴淋系統(tǒng)通過噴霧能有效給消防機器人在高溫環(huán)境中降溫，保證消防機器人正常工作。

車體1后部左右側(cè)壁上開有檢測腔室6，檢測腔室6開口處設(shè)置有蓋板，蓋板上設(shè)置有進氣孔，檢測腔室6內(nèi)設(shè)置有吸氣泵和有毒氣體探測儀，有毒氣體探測儀與電子控制系統(tǒng)信號連接。數(shù)據(jù)可無線傳輸至后臺遙控器，進行實時分析和及時處置，對人體超出有害值報警提醒。

本發(fā)明還包括控制箱體，遙控器設(shè)置在控制箱體內(nèi)，遙控器上設(shè)置有水炮控制按鍵、剎車保護按鍵、云臺控制按鍵和行駛操縱桿，控制箱體內(nèi)設(shè)置有顯示屏。行駛操縱桿霍爾手柄和原地旋轉(zhuǎn)按鈕，單獨設(shè)計了原地旋轉(zhuǎn)按鈕，可以一鍵實現(xiàn)機器人的原地旋轉(zhuǎn)，方便機器人在狹小的空間內(nèi)轉(zhuǎn)動。消防機器人控制部分采用單片機手動遙控控制， 機器人遙控控制主要由無線發(fā)射器、信號接收器等組成，主要用來對機器人進行遙控操作，直行、后退、轉(zhuǎn)向，可以靈活控制消防機器人直行、轉(zhuǎn)彎、爬坡、越障、原地旋轉(zhuǎn)及消防機器人消防水炮回轉(zhuǎn)、仰俯、直流、噴霧。

車體1頂部設(shè)置有與電子控制系統(tǒng)相連接的聲光報警器8、激光測距儀、熱成像儀，車體1上還設(shè)置有與電子控制系統(tǒng)相連接的溫度傳感器、水壓傳感器、電壓電流檢測單元。機器人的監(jiān)控系統(tǒng)主要由高清攝像頭4、紅外熱成像儀顯示屏組成，可以觀察到火場的監(jiān)控畫面，通過無線發(fā)射及接收系統(tǒng)進行對消防機器人進行操作。消防機器人配有激光測距儀，探測機器人與前方目標(biāo)物的距離。前后攝像頭4、超聲波壁障測距、電子羅盤監(jiān)控機器人行走時方向安全避免翻車。采用多部位安裝高清攝像頭4、熱成像儀、氣體傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電壓電流傳感器等將火災(zāi)現(xiàn)場多種環(huán)境信息與車身狀況進行采集與回傳；后場的遙控平臺上顯示現(xiàn)場火源、有害氣體、目標(biāo)物距離、行駛中障礙物、滅火機器人溫度、傾斜度，消防炮水壓等全方位等信息并可實時處理。車體前端設(shè)置有前攝像頭，車體后端設(shè)置有后攝像頭，云臺上設(shè)置有高清攝像頭和紅外熱成像儀，所述前攝像頭、后攝像頭、高清攝像頭和紅外熱成像儀通過可切換的四路視頻傳輸通道連接有帶HDMI接口的高清顯示屏，視頻傳輸通道采用HDMI無線圖像傳輸模塊。通過遙控器可以切換到任意一路的視頻圖像。

本發(fā)明采用高端芯片、數(shù)傳，保障精確控制和傳輸：系統(tǒng)功能繁多、集成度高、技術(shù)復(fù)雜、采用了多項最新技術(shù)，為可靠實現(xiàn)遠距離精確控制和多種類信息雙向傳輸，遙控器和機器人均采用了基于ARM-CortexM4內(nèi)核的STM32F407高性能控制芯片，控制傳輸采用最新的433MHz數(shù)字通信模塊。

采用4路視頻采用數(shù)字通信，清晰、穩(wěn)定：在國內(nèi)首創(chuàng)了前、后、高清、熱成像4路視頻顯示切換和傳輸技術(shù)。采用7寸分辨率1080*1024高清高亮HDMI接口顯示，視頻圖像清晰、可靠、穩(wěn)定。無線圖傳使用了高清（HDMI）圖傳模塊，使四路攝像在后臺遙控器上清晰顯示并能實時錄制，傳輸距離可達200米以上。

采鋰電池供電，直流電動機提供動力，動力強勁；調(diào)速性能好電機節(jié)能-驅(qū)動電機根據(jù)負荷大小輸出相應(yīng)功率，負荷傳感無浪費功率，效率高，工作時間更長。消防滅火機器人支撐載重輪系采用彈簧自動調(diào)節(jié)機構(gòu)，遇到崎嶇不平復(fù)雜路況能自動調(diào)節(jié)支撐輪，保持消防機器人平衡；良好的結(jié)構(gòu)減震功能，越野性能好。其輪系履帶采用阻燃橡膠制造，能耐高溫，履帶獨特外側(cè)凸三段矩形花紋，凹為一個矩形，間隔等距凹凸設(shè)計；內(nèi)側(cè)梯形同步帶結(jié)構(gòu)。附著系數(shù)大，與地接觸面積大，越野性能好；使消防機器人能適應(yīng)不同路況，行駛中不打滑履帶松緊采用漲緊調(diào)節(jié)機構(gòu)，履帶拆卸方便快捷。其材質(zhì)主體結(jié)構(gòu)選用鋁合金及高分子材料。使得消防滅火機器人具有體積小外形長寬高1350×815×800，重量輕180Kg。減少機器人電力消耗，運行更持久。

以上所述僅是本專利的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本專利技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本專利的保護范圍。