防爆消防侦察灭火机器人及工作方法技术

本发明专利技术涉及一种防爆型消防侦察灭火机器人，包括防爆消防侦察灭火机器人移动底盘、操纵控制箱、防爆消防水炮、防爆侦察组件、防爆路况摄像组件、防爆消防水带脱落组件、防爆自喷淋降温组件，提高消防侦察灭火机器人在复杂地面及恶劣灾害环境下的运动性能和安全性，提高消防侦察灭火机器人的防爆能力和防水性能；提高消防侦察灭火机器人带负载能力，提高后方拖动消防水带时的抗拉能力、越障能力、爬楼梯能力和过左右高低不平的“单边桥”能力；保证消防侦察灭火机器人在遇到火焰对自身本体或履带烧灼时仍能够行进运动；提高机器人撤退时的成功自保率，提高机器人的自动化程度，扩大消防侦察灭火机器人的适用范围和实用性。

Fire-proof fire control reconnaissance and fire fighting robot and its working method

【技术实现步骤摘要】
防爆消防侦察灭火机器人及工作方法
本专利技术属于机器人领域，具体涉及一种防爆消防侦察灭火机器人及工作方法。
技术介绍
当前，每年火灾、化学危险品和放射性物质等泄露及燃烧、爆炸、坍塌事故，给人民群众的生命安全和财产造成巨大损失，每年都有很多消防战士牺牲在高危事故救援中，消防人员伤亡消息不断。据相关统计显示，2007年至2015年，全国共发生211万起火灾事故，一线伤亡消防员776人。在自动控制技术和智能技术不断成熟的当下，由消防机器人、无人侦察机等先机你设备代替消防员，完成消防救援任务已成为可能。2015年8月14日，国务院安全生产委员会发布紧急通知，强调大力推广应用先进的安全技术装备，未来将实现多功能消防机器人对单一消防车的逐步替代。消防人员在高危事故现场救援和勘察中存在许多劣势。比如，在面临易燃易爆气体、有毒有害、高温浓烟等灾害情况时，由于缺少有效装备及设施，救援人员贸然采取行动必将给消防人员带来很大危险。消防人员虽然可着防护设备进入火场，需携带诸多探测设备进行火场参数测量，给消防员带来沉重的体力负担，甚至对爆炸场合等紧急情况的逃生带来障碍。更重要的是，当消防员拖动消防水带进行灭火时，同样存在很多弊端，例如：由于现场环境的恶劣或自身防护装备的不便，消防人员无法拖动水带进入火灾等现场。当火势等灾情过大时，消防人员无法靠近火源进行灭火，无法有效及时的压制火势等。消防机器人技术应运而生，作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。消防机器人作为一种消防装备，可替代消防人员进入高温、易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行灭火、洗消、排烟、照明、侦查以及数据采集、处理、反馈等，可有效解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以利用其进行先期压制，并根据其反馈结果，及时对灾情做出科学判断，从而对灾害事故现场工作做出正确、合理地决策。目前国内外投入使用的消防机器人一般由带动力的全地形底盘作为行驶与载重基体，在其之上装载灭火设备、洗消设备、排烟设备、照明设备、侦查设备等进行各种特种救援作业，以及装载数据采集、处理、反馈设备进行现场数据反馈，并且配有水雾自保功能抵抗高温高热环境，所有设备的控制及传输均通过无线传输进行，消防机器人的应用显著提高了处理恶性事故的能力并大大减少了人员的伤亡。当前消防侦察灭火机器人的方案主要有四类：Ⅰ.重视上装设备而忽视整体防爆防水等防护性能的类别：该类技术主要侧重上装传感器等的性能或种类，而忽视整套消防侦察灭火机器人的防护性能。当即：忽略了消防侦察灭火机器人在实际侦察中可能遇到的复杂恶劣环境，例如在易燃易爆、高温高湿等场合。例如：(1)专利号为201620549875.1的技术专利公布了这一种特种消防机器人，包括车体，车体外部配置有与电器控制装置无线连接的后台无线监控装置；底盘行走装置是装有宽型履带的行走装置，其设置在车体的底部；动力装置采用电动发动机，设置在车体后补，并与底盘行走装置传动连接进行驱动；电气控制装置安装于车体的后侧顶部的左上角；无线传输装置与图像采集装置连接；无线接收装置设置于无线传输装置附近；应急处理设备与电器控制装置相连接而实现相应的工作方式；图像采集装置、照明装置设置于车体前部。但是该专利并没有具备防爆防水等防护功能，不适合用在高危的环境中；且底盘的性能决定了该机器人的通过性和越障能力，该机器人不适用于在复杂地面环境中工作。(2)专利号为201610469358.8的专利技术专利公布了一种消防用小型侦察机器人，包括移动载体、设备舱、防水喇叭、照明灯、云台摄像头装置和移动机构；移动载体和移动机构连接，移动机构带动移动载体移动；设备舱设置于移动载体上，设有可开合的设备舱盖；设备舱用于装备存放；防水喇叭设置于设备舱的前端；照明灯置于设备舱前端；云台摄像头装置设置于设备舱的前端，用于采集行进道路上的影像。本专利技术可广泛应用于消防灭火与抢险救援领域，在地铁、隧道、大型仓库、地下空间、大型商场等密闭、昏暗的场所深入侦察，并通过声音、导向光引导受困人员撤退，机器人上携带的防毒面具和强光手电也可为受困人员逃生提供必要的帮助。同样的，该专利并没有具备防爆防水等防护功能，不适合用在高危的环境中，也不适用于在复杂地面环境中工作。(3)相似的还有申请号为201520943168.6的技术专利，申请号为201620188445.1的技术专利，申请号为201710109232.4的专利技术专利。Ⅱ.重视消防灭火上装设备而忽视底盘运动性能的类别：该类技术主要侧重消防水炮等性能，而忽视底部的移动底盘，即：忽略了消防侦察灭火机器人在实际灭火中可能遇到的复杂地面环境，例如需要越过较大的地面障碍物，需要越过较宽的地面沟壑，需要攀爬一定角度的楼梯等。例如：(1)专利号为201320414471.8的技术专利公布了一种改进的消防侦察灭火机器人，其特征在于：所述的炮身为包括在横置的U形炮管的左右两端分别设竖管部所构成，U形炮管的右臂管所连接的竖管部的顶端采用弯管回转节连接进水接口弯管的一端，进水接口弯管的另一端连接水带接口，U型炮管的左臂管上设有俯仰回转节，炮身的左侧的竖管部的顶端与炮头连接；所述的行走底盘的上部还设有罩壳，罩壳左侧面中间至罩壳的顶面左部中间设有缺口，炮头和进水接口弯管分别位于缺口内的左右侧。与现有技术相比，该方案将水带接口设在炮身的较高的位置，避免所连接的水带在行走底盘旋转后退时被压住；同时弯管回转节使消防侦察灭火机器人在转向行驶时不受水带的牵制。(2)专利号为201510157639.5的专利技术专利公布了一种内攻近战消防机器人，包括转座和车体，转座设置于车体上，在所述转座的前侧设有喷水炮筒，所述喷水炮筒上侧设有摄像头，在所述转座上侧设有防火分隔水幕带和用于形成防护水幕的洒水喷头，转座内设有用于控制所述喷水炮筒、防火分隔水幕带和洒水喷头喷射的分水系统，所述分水系统通过消防水管与消防车相连，车体内设有控制模块单元，所述控制模块单元通过线路总成与火场外的控制系统相连，所述转座和车体内侧设有耐火层，所述车体后侧设有用于辅助拖曳消防水管和线路总成的拖曳车。该专利技术中可通遥控方式使消防机器人进入火场进行火势侦查及灭火等作业，有效控制火情。(3)专利申请号为201611251230.0的专利技术专利公布了一种履带式多用消防机器人，包括机器人外壳以及设置在机器人外壳中的机器人主体，所述机器人主体采用履带式消防车结构，其特征在于，所述机器人主体包括底盘、驱动行走机构、远程消防水炮、排风机、电路口控制主机和供电电源；所述远程消防水炮、排风机、电路控制主机和供电电源均设置在底盘上，所述底盘设置在所述驱动行走机构上；所述供电电源为所述消防机器人提供整车电源。该专利技术的消防机器人代替消防救援人员进入危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈，有效地解决消防员在上述场面所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。但是这类专利并没有给出底盘及驱动行走机构的具体结构，对于能否在复杂的地面灭火环境下使用，尚无法推断。(4)相似的还有申请号为201520943168.6的技术专利，申请号为201620188445.1的技术专利，申请号为2017101本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防爆型消防侦察灭火机器人，其特征在于，包括防爆消防侦察灭火机器人移动底盘、操纵控制箱、防爆消防水炮、防爆侦察组件、防爆路况摄像组件、防爆消防水带脱落组件、防爆自喷淋降温组件，所述防爆消防侦察灭火机器人移动底盘是整套消防侦察灭火机器人的移动平台载体，防爆消防侦察灭火机器人移动底盘连接并控制防爆消防水炮、防爆侦察组件、防爆路况摄像组件、防爆消防水带脱落组件、防爆自喷淋降温组件，防爆消防水炮、防爆侦察组件、防爆自喷淋降温组件均安装在防爆消防侦察灭火机器人移动底盘上，防爆路况摄像组件位于防爆消防侦察灭火机器人移动底盘的最前部，防爆消防水带脱落组件位于防爆消防侦察灭火机器人移动底盘的最后方，操纵控制箱设置在远离消防侦察灭火机器人的一侧，通过无线连接与消防侦察灭火机器人进行信息交互；防爆消防侦察灭火机器人移动底盘包括消防侦察灭火机器人防爆壳体、防爆动力驱动组件、可变悬挂组件、高温复合履带组件、重心微调组件、控制和驱动组件、能源供给组件、防爆天线组件、传感和提示组件；操纵控制箱包括操纵控制箱体、操控摇杆、显示组件、通讯天线组件、操纵箱主控模块、供电组件；防爆消防水炮包括炮导向头、进水管、炮头喷射形式调节组件、水平方向调节组件、垂直方向调节组件、手动调节组件、安装载体、防爆水炮基体；防爆侦察组件包括防爆摄像机、防爆环境参数采集传感器、防爆升降组件；防爆路况摄像组件包括防爆示宽摄像机和固定支架；防爆消防水带脱落组件包括水带脱落防爆驱动电机、环形脱扣辅助组件、脱扣推动辅助挡圈；防爆自喷淋降温组件包括喷淋头、防爆电磁阀、喷淋管组件。...

【技术特征摘要】
1.一种防爆型消防侦察灭火机器人，其特征在于，包括防爆消防侦察灭火机器人移动底盘、操纵控制箱、防爆消防水炮、防爆侦察组件、防爆路况摄像组件、防爆消防水带脱落组件、防爆自喷淋降温组件，所述防爆消防侦察灭火机器人移动底盘是整套消防侦察灭火机器人的移动平台载体，防爆消防侦察灭火机器人移动底盘连接并控制防爆消防水炮、防爆侦察组件、防爆路况摄像组件、防爆消防水带脱落组件、防爆自喷淋降温组件，防爆消防水炮、防爆侦察组件、防爆自喷淋降温组件均安装在防爆消防侦察灭火机器人移动底盘上，防爆路况摄像组件位于防爆消防侦察灭火机器人移动底盘的最前部，防爆消防水带脱落组件位于防爆消防侦察灭火机器人移动底盘的最后方，操纵控制箱设置在远离消防侦察灭火机器人的一侧，通过无线连接与消防侦察灭火机器人进行信息交互；防爆消防侦察灭火机器人移动底盘包括消防侦察灭火机器人防爆壳体、防爆动力驱动组件、可变悬挂组件、高温复合履带组件、重心微调组件、控制和驱动组件、能源供给组件、防爆天线组件、传感和提示组件；操纵控制箱包括操纵控制箱体、操控摇杆、显示组件、通讯天线组件、操纵箱主控模块、供电组件；防爆消防水炮包括炮导向头、进水管、炮头喷射形式调节组件、水平方向调节组件、垂直方向调节组件、手动调节组件、安装载体、防爆水炮基体；防爆侦察组件包括防爆摄像机、防爆环境参数采集传感器、防爆升降组件；防爆路况摄像组件包括防爆示宽摄像机和固定支架；防爆消防水带脱落组件包括水带脱落防爆驱动电机、环形脱扣辅助组件、脱扣推动辅助挡圈；防爆自喷淋降温组件包括喷淋头、防爆电磁阀、喷淋管组件。2.如权利要求1所述的防爆型消防侦察灭火机器人，其特征在于，所述消防侦察灭火机器人防爆壳体内部安装防爆动力驱动组件、重心微调组件、控制和驱动组件和能源供给组件，防爆动力驱动组件包括动力驱动电机、编码器、减速齿轮箱，动力驱动电机固定在消防侦察灭火机器人防爆壳体内部的后侧，动力驱动电机为两套且左右对称设置，动力驱动电机的输出转轴与减速齿轮箱的动力输入端连接，编码器安装在动力驱动电机的转轴上；可变悬挂组件包括驱动轮组件、从动轮组件、托带轮、承重轮组件、减震摆臂板组件、减震阻尼组件、轮系张紧组件、悬挂本体组件，驱动轮组件为主动轮组，设置在消防侦察灭火机器人防爆壳体后端，数量为两个，左右对称设置，驱动轮组件与减速齿轮箱的输出轴直连；从动轮组件数量为四个，分两组，每组中的两个并排放置，两组左右对称设置，分别架设在悬挂本体组件两侧，从动轮组件的转轴安装在悬挂本体组件上并且与轮系张紧组件连接；托带轮直径小于驱动轮组件和从动轮组件的直径，数量为十六个共八组，每组中的对称两个并排放置，左右对称设置六组，安装在悬挂本体组件的最上端，另外两组托带轮安装在最前端减震摆臂板组件的中下侧；承重轮组件直径大于托带轮且小于驱动轮组件，数量为二十八个，共十四组，左右各七组对称设置，通过转轴分别安装在减震摆臂板组件的最下端；其中，每组左侧的承重轮组件与履带基体的左侧内沿接触，右侧的承重轮组件与履带基体的右侧内沿接触；减震摆臂板组件呈长条薄板状，数量与承重轮组件个数一致，共二十八片，分为十四组，左右各七组对称设置，其上端通过转轴连接在悬挂本体组件横梁上，减震摆臂板组件中部与减震阻尼组件下端连接，减震摆臂板组件最下端与承重轮组件连接，减震摆臂板组件与悬挂本体组件和减震阻尼组件形成杠杆结构，减震摆臂板组件与移动底盘前进方向夹角均为钝角；减震阻尼组件为弹性阻尼元件，共十四个分为两组，每组七个，分别设置在左右两个悬挂本体组件内，减震阻尼组件的上端连接在悬挂本体组件上，减震阻尼组件的下端固定在各自对应的减震摆臂板组件上，减震阻尼组件的上端、下端均通过转轴分别与悬挂本体组件或减震摆臂板组件连接；轮系张紧组件安装在悬挂本体组件内部的前端，轮系张紧组件与从动轮组件的转轴接触；悬挂本体组件为长条片状结构，共四片，两片为一组，每组中的两片悬挂本体组件安装在消防侦察灭火机器人防爆壳体的一侧，悬挂本体组件通过减速齿轮箱、转轴结构与消防侦察灭火机器人防爆壳体连接为一个整体，且悬挂本体组件的内部安装有驱动轮组件、从动轮组件、托带轮、减震摆臂板组件、减震阻尼组件和轮系张紧组件，为可变悬挂组件的载体平台；高温复合履带组件包括履带基体、钢链内嵌基体，履带基体为耐高温防滑履带，包括弹性履带主体、芯骨架、加强防滑条、加强防滑块，履带基体分布在由驱动轮组件、从动轮组件、托带轮和承重轮组件组成的不规则环形主体外侧，履带基体的内沿与驱动轮组件、从动轮组件、托带轮和承重轮组件接触，带动防爆消防侦察灭火机器人移动底盘运动；钢链内嵌基体为多个链状结构，材质为不锈钢，宽度稍窄于履带基体的宽度，每个链状结构通过轴连接，形成闭合的椭圆链状环，嵌套在履带基体中间；重心微调组件包括纵向位移滑动组件、载荷滑动平台，纵向位移滑动组件为纵向设置的直线滑台，设置在消防侦察灭火机器人防爆壳体的腔体内，包含滑台主体、驱动电机、滑块，通过控制驱动电机可实现对滑块在滑台主体上的位移控制；滑块还与载荷滑动平台下端连接，载荷滑动平台为平板结构，上端固定有防爆锂电池组；控制和驱动组件包括车载主控器、无线视频发送器、车载无线传输器、电机驱动器，车载主控器为防爆消防侦察灭火机器人的控制核心，与车载无线视频发送器、车载无线传输器、电机驱动器连接，车载主控器还与电源整定模块连接；车载无线视频发送器安装在车体内，与防爆摄像机、防爆车载视频发射天线连接；车载无线传输器为无线数传模块，与防爆车载无线传输天线连接；电机驱动器与动力驱动电机、重心微调组件中纵向位移滑动组件、防爆消防水炮中的炮头喷射形式调节组件、水平方向调节组件、垂直方向调节组件中的电机连接；能源供给组件包括防爆锂电池组、电源整定模块，防爆锂电池组安装固定在重心微调组件的载荷滑动平台上，电源整定模块连接防爆锂电池组，且还连接车载主控器和电机驱动器为其提供能源；防爆天线组件包括防爆车载无线传输天线、防爆车载视频发射天线，防爆车载无线传输天线为棒状天线，安装固定在消防侦察灭火机器人防爆壳体的左后方，防爆车载视频发射天线亦为棒状天线，安装固定在消防侦察灭火机器人防爆壳体的右后方；传感和提示组件包括防爆红外传感器、防爆激光测距传感器、防爆警示组件，防爆红外传感器安装在防爆消防侦察灭火机器人移动底盘的前方、后方和侧方，防爆激光测距传感器安装在防爆消防侦察灭火机器人移动底盘的前方、后方和侧方，防爆红外传感器和防爆激光测距传感器交错冗余使用，防爆警示组件为一体结构，安装在所述防爆消防侦察灭火机器人移动底盘的中后方两侧醒目位置处，防爆红外传感器、防爆激光测距传感器、防爆警示组件均与车载主控器连接。3.如权利要求1所述的防爆型消防侦察灭火机器人，其特征在于，所述悬挂本体组件上减震阻尼组件的安装处，沿减震阻尼组件压缩或舒张的方向，斜向设置有多个悬挂软硬调节孔，分别命名为：悬挂软硬调节孔1、悬挂软硬调节孔2、……、悬挂软硬调节孔n，其中悬挂软硬调节孔1靠近悬挂本体组件下侧，靠近减震摆臂板组件；悬挂软硬调节孔n靠近悬挂本体组件上侧，远离减震摆臂板组件，减震阻尼组件的上端根据要求安装固定在减震摆臂板组件上任意一个悬挂软硬调节孔x上，其中x＝1,2,3,……,n。4.如权利要求1所述的防爆型消防侦察灭火机器人，其特征在于，所述操纵控制箱体包括控制箱箱体、控制面板，控制箱箱体为上下开启的控制箱，分为上半部分和下半部分，为操纵控制箱内部各个组件的载体平台，控制面板为嵌套在控制箱箱体下半部分内的面板，控制面板上安装操控摇杆、显示组件和通讯天线组件；操控摇杆包括防爆侦察灭火机器人底盘操纵摇杆、防爆消防水炮控制摇杆、防爆侦察组件控制摇杆、防爆自喷淋降温组件控制摇杆、防爆消防水带脱落组件控制摇杆、其它控制按钮，防爆侦察灭火机器人底盘操纵摇杆、防爆消防水炮控制摇杆和防爆侦察组件控制摇杆均为两自由度的摇杆，分别对防爆消防侦察灭火机器人移动底盘、防爆消防水炮和防爆侦察组件进行控制；防爆自喷淋降温组件控制摇杆、防爆消防水带脱落组件控制摇杆、其它控制按钮分别为具备通断功能的段式开关，分别对防爆自喷淋降温组件、防爆消防水带脱落组件及传感和提示组件进行控制，操控摇杆还与操纵台主控器连接；显示组件包括画面分割显示器、车体及环境参数显示器，画面分割显示器为高清显示器，固定在操纵控制箱体的上盖内，连接操纵台无线视频接收器，车体及环境参数显示器为LCD显示器，安装固定在控制面板中央，连接操纵台主控器；通讯天线组件包括操控台无线传输天线、操纵台无线接收天线，操控台无线传输天线、操纵台无线接收天线均为棒状天线，均安装固定在控制箱箱体上；操纵箱主控模块包括操纵台主控器、操纵台无线视频接收器、操纵台无线传输器，操纵台主控器为操纵控制箱的控制核心，安装固定在控制箱箱体内，与操控摇杆、显示组件和供电组件连接，操纵台无线视频接收器为无线视频接收设备，安装在控制箱箱体内，与画面分割显示器连接，且还与操纵台无线接收天线连接；操纵台无线传输器为无线数传模块，与操纵台主控器连接，且还与操控台无线传输天线连接；供电组件包括锂离子供电电池，安装在控制箱箱体上，连接显示组件、操纵箱主控模块。5.如权利要求1所述的防爆型消防侦察灭火机器人，其特征在于，所述炮导向头为圆柱中空结构，安装在防爆水炮基体的最前端，进水管为三通结构，包括双通进水口和单通出水口，单通出水口与防爆水炮基体连接，双通进水口与外部水带连接；炮头喷射形式调节组件包括喷射形式变换防爆电机、喷射形式辅助调节组件，喷射形式变换防爆电机固定在防爆水炮基体的靠近顶端位置，喷射形式变换防爆电机的转轴连接喷射形式辅助调节组件，喷射形式辅助调节组件为环形结构，设置在炮导向头内，下端面连接喷射形式变换防爆电机，水平方向调节组件包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亭亭，刘文涛，李希彬，段立夫，孙小越，刘婧，
申请(专利权)人：山东阿图机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37