一种室内智能灭火消防机器人制造技术

一种室内智能灭火消防机器人，涉及消防设备技术领域。其包括通过双轮驱动、差速转弯的消防小车，在消防小车上安装有火焰定位执行机构和灭火器自动开启装置，火焰定位执行机构通过支撑杆安装有火焰传感器装置。当定位执行机构带动传感器在周向和垂向扫描过程中发现火源后，控制器控制消防小车自动寻找合适的路径，当消防小车与火源距离达到安全阈值时自动启动灭火器装置进行灭火。本发明专利技术结构新颖，使用方便，自动实现火源定位与自动快速灭火。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计了一种室内智能灭火消防机器人，该专利技术涉及消防设备

技术介绍
近几年来，由火灾直接导致的经济损失、人员伤亡日益增加，如何快速准确地进行火源定位、自动消防灭火成为人们普遍关心和深入研究的重要课题。现查到的专利技术专利CN101758770A “一种火灾现场用气动小车”，其核心内容是“车及如何用气进行驱动”。现查到的技术专利CN201959446U “自动式灭火小车”，其原理是通过“八个火焰传感器进行探测，之后利用风扇进行灭火”，与当今从小学到大学各层次的灭火机器人比赛涉及到的灭火机器人较相似，但不适用与真正的现场灭火。 在自动灭火装置方面，自动灭火器的相关专利技术专利和技术专利多是基于某种机理来自动打开灭火器，多针对灭火器装置本身的改造。现查到的专利里有利用弹簧、布条(或化纤绳或拉绳)、易熔物质密封喷出口、杠杆对挤压式阀门、火险报警及灭火、电磁阀开关、控制活动柄的电机驱动装置、电磁铁及热敏开关、形状记忆合金、双金属片温度传感器做自动启动。在火焰定位方面，有利用传感器组检测火源信号；利用凸透镜的火源定位探测装置；双目摄像火灾探测和定位；温、烟探测传感器及相应结构配合；水平和垂直两个维度的传感器组合。这些火焰定位装置结构复杂，成本较高。
技术实现思路
针对上面的技术问题，本专利技术目的在提供一种结构简单，实用性强的室内智能灭火消防机器人，能够自动探测火源位置，自动控制灭火机器人逼近火源，在与火源距离达到一定安全距离(阈值)条件下，自动开启灭火装置进行灭火。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是一种室内智能灭火消防机器人，其特征在于，其包括通过双轮驱动、差速转弯的消防小车，在消防小车上安装有火焰定位执行机构和灭火器自动开启装置，火焰定位执行机构通过支撑杆10安装有火焰传感器装置9。所述的用于检测火焰释放红外线的火焰传感器装置9包含有红外接收管；红外接收管的集电结接入+5V电压，发射结接地，基结开路，随着接收到得红外线强度的变化，集电结端的电压发生变化，集电结作为火焰传感器模块的模拟输出端；将红外接收管的集电结的另一端接入双压比较器中，双压比较器的输出端作为火焰传感器装置9的数字输出端；为了提高测量火源位置的准确性，分别将火焰传感器装置9的模拟输出端和通过A/D转化器后的数字输出端接入控制器中。所述火焰传感器装置9为周向不透光的中空圆柱体4，内部为阶梯孔，凸透镜2固定在阶梯孔内的最大孔径处，火焰传感器装置9中的红外接收管固定在螺母中，通过螺纹连接安装在阶梯孔内，通过调节凸透镜2与敏感器件之间的距离调节火焰传感器的敏感系数。所述定位执行机构包括定位平台13，在定位平台13和小车底盘16分别安装有与控制器相连的控制火焰传感器装置9周向和垂向运动的步进电机驱动装置。所述安装于定位平台13底部的步进电机驱动装置包括有一与灭火控制器相连的步进电机17，步进电机17的输出轴与小齿轮18同轴一体连接，小齿轮18与码盘11同轴一体连接，同时小齿轮18与大齿轮112相啮合，大齿轮112与火焰传感器装置9的支撑杆10同轴连接；通过对此步进电机17的控制控制火焰传感器装置9周向运动。所述安装于小车底盘16的步进电机驱动装置包括有一与灭火控制器相连的步进电机1117，步进电机1117的输出轴与丝杠115同轴一体连接，丝杠115的另一端与螺母1114之间通过螺纹连接，螺母1114固定于定位平台13上，步进电机1117带动丝杠115运动时，由于螺母Π14固定，丝杠115的运动带动定位平台13垂向运动。所述消防小车由超生测距模块、一个万向轮30和两个驱动轮33构成；超生测距模块具有测距和避障的功能；两个驱动轮33分别采用两台直流电机进行驱动；消防小车在控制器接收到探测火焰传感器9的输出信号和超生测距避障模块的相关信号后，发出控制消防小车的具体指令，实现消防小车的智能运行。所述灭火器自动开启装置包括有装有灭火剂的罐体18，罐体18的顶部固定有支撑柄22，支撑柄22上铰接有活动柄21，罐体18的顶部侧面设置有喷嘴20，活动柄21与控制喷嘴20的阀门相连，下压活动柄21打开阀门使灭火剂从喷嘴20喷出；活动柄21与支撑柄22之间设有弹性回弹装置，使得活动柄21在不受压时回弹关闭喷嘴20的阀门；其特征在于在支撑柄22和活动柄21之间安装有可将活动柄21下压的电机驱动装置。所述的电机驱动装置包括有一与灭火控制器相连的直流电机23，直流电机23的输出轴与小齿轮Π25同轴一体连接，小齿轮1125与大齿轮1124相啮合，大齿轮1124与丝杠1127的一端通过螺纹连接，丝杠1127的另一端与螺母1128 —体连接，活动柄21的自由端一侧通过铁片压在螺母1128上。在支撑柄22和活动柄21之间连接有控制活动柄21下压位置的限位开关19，限位开关19的输出端与灭火控制器相连，限位开关19接地。所述的灭火控制器的核心部件为单片机34。本专利技术与现有技术相比有以下优点结构新颖，使用方便，自动实现火源定位与自动快速灭火。本专利技术主要由火焰传感器及其定位执行机构，灭火器自动启闭装置和消防小车组成。当定位执行机构带动传感器在周向和垂向扫描过程中发现火源后，控制器控制消防小车自动寻找合适的路径，当消防小车与火源距离达到安全阈值时自动启动灭火器装置进行灭火。其中传感器部分通过凸透镜对入射光线放大，提高了火焰检测的范围；定位执行机构通过对定位平台控制实现火源扫描功能；灭火器自动启动装置在普通灭火器及基础上增加了可将活动柄下压的电机驱动装置和以单片机为核心的控制器，由于采用了丝杠螺母的螺旋传动配合，动力装置能够平稳、可靠、快速的运转。同时，丝杠的螺旋止回特性可有效防止电机停转后活动柄的回弹。这种装置结构新颖，易于操作控制，有很好的应用前景。附图说明图I为凸透镜放大原理图；图2为实际火焰传感器装置的结构示意图3为传感器控制电路原理图；图4为定位执行机构结构示意图；图5为灭火器自动开启装置结构示意图；图6为消防小车结构示意图；图7为火焰扫描路线示意图；图8为室内智能灭火消防机器人总体控制示意图；图9为室内智能灭火消防机器人总体工作流程图。图中1、入射光线，2、凸透镜，3火焰传感器敏感器件，4、圆柱体，5、螺纹孔，6、螺 母1，7、步进电机1，8、小齿轮1，9、火焰传感器装置，10、支撑杆，11、码盘，12、大齿轮I，13、定位平台，14、螺母II，15、丝杠I，16、小车底盘，17、步进电机II，18、罐体，19、限位开关，20、喷嘴，21、活动柄，22、支撑柄，23、直流电机，24、大齿轮II，25、小齿轮II，26、垫片，27、丝杠II，28、螺母II，29、超声波传感器，30、万向轮，31、丝杠孔，32、灭火器固定部分，33、驱动轮，34、单片机具体实施方案一种室内智能灭火消防机器人，包括采用数字量和模拟量两种输出方式的火焰传感器装置及火焰定位执行机构，在普通灭火器基础上增加电机驱动装置实现灭火器自动启闭装置功能，以及通过双轮驱动、两轮差速转弯的自动消防小车。下面结合具体实施方案对本专利技术进行详细介绍。图I为凸透镜放大原理图，当室内有火灾发生时，火灾释放的能量会随距离的增加而减少，当消防小车距离火灾太远时，可能由于能量减小无法探测到火灾。为了提高火灾检测范围，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内智能灭火消防机器人，其特征在于，其包括通过双轮驱动、差速转弯的消防小车，在消防小车上安装有火焰定位执行机构和灭火器自动开启装置，火焰定位执行机构通过支撑杆（10）安装有火焰传感器装置（9）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王华庆，赵庆亮，李瑞彤，屈红伟，董章俊，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：