一种面向室内空间的智能消防机器人

本技术涉及消防机器人，具体为一种面向室内空间的智能消防机器人。

背景技术：

1、消防救援始终是国家高度重视的领域。据数据统计，我国较大火灾发生场所近90％均为室内，然而目前成熟的消防机器人应用场景面向室外空旷场景，无法满足室内空间的消防需求。

2、国内外现有消防机器人移动方式有履带式、足式两种。

3、履带式底盘适应环境最为广泛，特别是崎岖不平地和湿洼地形，因此被广泛应用。该底盘有跨越障碍的能力，在火场的环境中，可以跨越一些地上的杂物或者墙体燃烧剥落至地面的残骸，可以较好地适应火场复杂的地势；但是，履带式消防机器人体积较大，整体笨重，移动速度较慢，移动方向受限，移动空间受限，制造成本高，运行和转向时功率消耗大，零件磨损快，此外还存在定位问题。

4、足式消防机器人，适应范围较广，能够跨越障碍，有着良好的自由度，动作灵活自如，腿足式消防机器人可应用于森林等复杂的环境中；但是腿足式机器人行进速度较低，且由于重心原因容易侧翻，不稳定。它牺牲了稳定性，也增加了控制器设计的难度；与此同时，它有较多的运动部件和关节，要求较高的加工装配等级，对材料性能要求较高，因此成本也偏高。

5、市面上还存在一部分轨道式消防机器人。这种消防机器人在轨道上按照预定轨迹巡逻，机器人可以通过相应传感器传回信息与是否发生火情，并采取相应的灭火措施；但是，轨道式消防机器人移动路线相对固定，巡检时其检测范围受到导轨制约，因此并不适用于直径较大，或检测对象分散分布的环境。

6、此外，现有消防机器人所使用的灭火装置一般为灭火液喷射装置，主要喷出的是灭火液体。液体灭火剂主要包括水及添加剂、泡沫灭火剂、7150灭火剂三种类型。遇到火灾险情，消防机器人便利用自身的喷射机构将灭火液喷射出去，以此来达到灭火的目的。

7、但是有些火灾现场不适合使用灭火液，从而使消防灭火机器人的使用受到限制。同时，该种类型的消防机器人大都会连接消防水带，机器人需连接高压水带来发射灭火液，在大范围的火灾中，负重过大可能会使得装备不能拖动水带至指定位置，大大降低了救援效率。

8、基于此，本实用新型设计了一种面向居家、高层建筑、地下等室内空间应用的智能消防机器人，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种面向室内空间的智能消防机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种面向室内空间的智能消防机器人，包括底盘和设置于底盘上的云台，云台的顶面安装有底板，底板的顶部两侧分别设有固定框架，并通过一侧的固定框架连接有升降机构和送球机构，通过另一侧的固定框架连接有抛球机构；

4、底盘包括方铝连接架以及固定于方铝连接架中心处的正交编码定位仪，方铝连接架的外侧通过连接板材连接有三个舵轮机构；

5、升降机构包括升降板，多个灭火球沿竖直方向均匀设置于升降板，升降板的四角处分别通过直线轴承连接有竖直的导向钢棒，且导向钢棒的底端与底板固定连接，固定框架的两侧对称设有同步带，升降板的两侧分别与对应侧的同步带连接，同步带的上下两侧分别连接有带轮，且带轮与固定框架转动连接，位于下方的两个带轮同轴设置，且其中一个带轮的一侧还同轴固定有升降驱动大齿轮，升降驱动大齿轮的一侧啮合有升降驱动小齿轮，升降驱动小齿轮连接有升降驱动电机；

6、送球机构包括固定于对应侧固定框架顶部的横板，横板的底部设有滑轨，滑轨中滑动连接有滑块，且滑块上通过螺栓连接有齿条，齿条上通过连接方铝固定有送球推板，且齿条的一侧啮合有送球齿轮，送球齿轮连接有送球驱动电机，送球驱动电机安装于横板上。

7、优选的，舵轮机构包括固定于方铝连接架上的转向驱动电机，且驱动电机的输出轴底部设有转向小齿轮，转向小齿轮的一侧啮合有转向大齿轮，转动大齿轮与方铝连接架转动连接，并设有固定板，固定板的上部设有运动驱动电机，下部转动连接有包胶轮毂，且包胶轮毂和运动驱动电机之间通过齿轮传动组件对应连接。

8、优选的，齿轮传动组件包括固定于运动驱动电机输出轴上的运动小齿轮和同轴固定于包胶轮毂上的运动大齿轮，运动小齿轮和运动大齿轮之间共同啮合有运动中齿轮，且运动中齿轮与固定板转动连接。

9、优选的，正交编码定位仪包括安装于方铝连接架中心处的安装板，安装板的两侧对称设有导轨，导轨中设有导向块，且导轨顶端以及导向块底端分别安装有定位仪连接板，两个定位仪连接板之间连接有悬挂弹簧，且下方的定位仪连接板上转动连接有两个同轴设置的全向轮，位于安装板两侧的全向轮正交对称设置，且定位仪安装板上对应全向轮的位置设有磁编器。

10、优选的，抛球机构包括固定于对应侧固定框架顶部的抛球驱动电机，固定框架的顶部转动连接有钢轴，并通过钢轴连接有半球状的抛射槽，且抛球驱动电机通过联轴器与抛射槽的钢轴连接。

11、优选的，云台包括安装于方铝连接架上的支撑架，支撑架的中心处通过云台驱动电机连接有云台连接板，并在顶部通过垫高块连接有薄壁轴承，云台连接板的顶部与底板连接，并与薄壁轴承的内圈连接。

12、优选的，方铝连接架的顶部对应舵轮机构的外侧位置固定有防尘罩。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型依靠三舵轮底盘进行移动，具有最大的速度以及加速度，能够很好地满足室内灭火的要求，舵轮底盘的轮系磨损相较于其他底盘来说也相对较小，能够延长使用寿命，能够灵活地在进行各个方向上的运动，且重心较低并位于底盘的几何中心，不容易发生侧翻，能够较稳定地运行；本实用新型采用灭火球以达到灭火效果，能够满足更多灭火场景的需要，通过升降机构、送球机构和抛球机构实现灭火球的补给与抛射，使灭火球能够被精准地投射至火源位置，并且不需要外接任何设备，这增加了灭火的机动性；灭火球爆炸后释放的干粉灭火剂会向保护区快速喷射并迅速向四周弥漫，形成全淹没灭火状态，火焰在干粉灭火剂的物理和化学双重作用下被扑灭。

技术特征：

1.一种面向室内空间的智能消防机器人，包括底盘和设置于底盘上的云台(50)，云台(50)的顶面安装有底板，底板的顶部两侧分别设有固定框架(48)，并通过一侧的固定框架(48)连接有升降机构(44)和送球机构(43)，通过另一侧的固定框架(48)连接有抛球机构，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的面向室内空间的智能消防机器人，其特征在于：所述舵轮机构(2)包括固定于方铝连接架(4)上的转向驱动电机(21)，且驱动电机的输出轴底部设有转向小齿轮(22)，转向小齿轮(22)的一侧啮合有转向大齿轮(23)，所述转向大齿轮与方铝连接架(4)转动连接，并设有固定板(28)，固定板(28)的上部设有运动驱动电机(25)，下部转动连接有包胶轮毂(26)，且包胶轮毂(26)和运动驱动电机(25)之间通过齿轮传动组件(27)对应连接。

3.根据权利要求2所述的面向室内空间的智能消防机器人，其特征在于：所述齿轮传动组件(27)包括固定于运动驱动电机(25)输出轴上的运动小齿轮(271)和同轴固定于包胶轮毂(26)上的运动大齿轮(273)，运动小齿轮(271)和运动大齿轮(273)之间共同啮合有运动中齿轮(272)，且运动中齿轮(272)与固定板(28)转动连接。

4.根据权利要求1所述的面向室内空间的智能消防机器人，其特征在于：所述正交编码定位仪(3)包括安装于方铝连接架(4)中心处的安装板，安装板的两侧对称设有导轨(35)，导轨(35)中设有导向块(36)，且导轨(35)顶端以及导向块(36)底端分别安装有定位仪连接板(34)，两个所述定位仪连接板(34)之间连接有悬挂弹簧(33)，且下方的定位仪连接板(34)上转动连接有两个同轴设置的全向轮(31)，位于安装板两侧的所述全向轮(31)正交对称设置，且定位仪安装板上对应全向轮(31)的位置设有磁编器(32)。

5.根据权利要求1所述的面向室内空间的智能消防机器人，其特征在于：所述抛球机构包括固定于对应侧固定框架(48)顶部的抛球驱动电机(45)，固定框架(48)的顶部转动连接有钢轴，并通过钢轴连接有半球状的抛射槽(47)，且抛球驱动电机(45)通过联轴器与抛射槽(47)的钢轴连接。

6.根据权利要求1所述的面向室内空间的智能消防机器人，其特征在于：所述云台(50)包括安装于方铝连接架(4)上的支撑架，支撑架的中心处通过云台驱动电机(502)连接有云台连接板(503)，并在顶部通过垫高块(504)连接有薄壁轴承(501)，所述云台连接板(503)的顶部与底板连接，并与薄壁轴承(501)的内圈连接。

7.根据权利要求1～6任一项所述的面向室内空间的智能消防机器人，其特征在于：所述方铝连接架(4)的顶部对应舵轮机构(2)的外侧位置固定有防尘罩(1)。

技术总结
本技术公开了消防机器人技术领域的一种面向室内空间的智能消防机器人，包括底盘和设置于底盘上的云台，云台的顶面安装有底板，底板的顶部两侧分别设有固定框架，并通过一侧的固定框架连接有升降机构和送球机构，通过另一侧的固定框架连接有抛球机构，本技术通过依靠三舵轮底盘进行移动，具有最大的速度以及加速度，能够很好地满足室内灭火的要求，且重心较低并位于底盘的几何中心，不容易发生侧翻，能够较稳定地运行；本技术采用灭火球以达到灭火效果，能够满足更多灭火场景的需要，通过升降机构、送球机构和抛球机构实现灭火球的补给与抛射，使灭火球能够被精准地投射至火源位置，并且不需要外接任何设备，这增加了灭火的机动性。

技术研发人员：杜柏钰,胡天然,蒋泉泉,王良文,闫振波,王腾飞,刘晓宇
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：20230321
技术公布日：2024/1/15