一种双足灭火机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种双足灭火机器人。

背景技术：

随着科学技术的不断发展进步，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。无人驾驶灭火机器人技术依托于智能控制，前景广阔且发展迅速。

传统的轮式灭火机器人越障能力差、地形适应能力差、转弯效率低，或转弯半径大，容易打滑，行走不够平稳。履带式灭火机器人对地形的要求也很高，对高地落差较大的地形无能为力。

现有的双足式机器人为仿照人类双足行走的原理，一般需要在每侧的行走足上设置至少3个关节，同时在一个行走足迈步的同时还要考虑整个装置的稳定性，避免因工况复杂造成的倾倒状况。为了保证双足机器人的姿态平衡及稳定性，双足机器人的速度一般远低于轮式机器人及履带式机器人，高速双足行走机器人的价格高昂，无法大范围推广。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种双足灭火机器人，能够实现灭火机器人的快速越障及自动灭火功能。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：一种双足灭火机器人，包括固定板及两个行走底板，所述固定板的两端分别安装有转向舵机，每个转向舵机的输出轴都竖直向下设置且与转向圆盘固定连接，所述转向圆盘与舵机连接杆固定连接；

每个行走底板上都安装有水平舵机，所述水平舵机的输出轴水平设置且与行走底板前进方向相同，水平舵机的输出轴与舵机连接杆固定连接；其中一个行走底板的上方安装有储水罐，另一个行走底板的上方安装有水泵，储水罐与水泵连通，水泵的出水口与喷水管连通。

还包括控制系统和监测系统，所述控制系统分别与转向舵机及水平舵机信号连接；所述监测系统用于监测路况及火源温度并将信息发送给控制系统。

进一步，所述固定板为竖直方向布置的平板，所述平板的前部固定安装有U型槽，所述U型槽的底端面两侧分别与转向舵机固定连接。

进一步，所述行走底板为U型板，两个U型板的缺口相对且交错布置。

进一步，安装有水泵的行走底板上方固定设有支撑杆，所述支撑杆的上方设有喷水转向舵机，所述喷水转向舵机的输出轴与软管支撑架固定连接，所述软管支撑架与喷水管固定连接并用于支撑喷水管。

进一步，所述控制系统包括安装于固定板后侧的单片机，所述监测系统包括红外温度传感器及激光测距雷达，所述红外温度传感器用于感知火源位置，所述激光测距雷达根据激光来测定前进方向的障碍物。

进一步，所述固定板后侧还安装有电源稳压模块，所述电源稳压模块用于连接外界电源并根据不同电压对单片机、红外温度传感器、转向舵机、水平舵机及喷水转向舵机进行供电。

本实用新型还提供一种双足灭火机器人的行走方法，包括如下步骤：

步骤1，打开电源按钮并为控制系统及监测系统供电；红外温度传感器实时检测周围环境温度并反馈至单片机，单片机根据反馈信息确定火源方位，单片机确定火源方位与机器人行走底板前进方向的夹角，若机器人不需要转向，执行步骤2；当机器人前进方向与火源方位不一致时，执行步骤3；

步骤2，单片机控制其中一个行走底板上的水平舵机旋转使得另一侧行走底板抬起，然后未抬起的行走底板利用其上方的转向舵机旋转使得机器人整体扭转一个角度A，被抬起行走底板上方的转向舵机带动被抬起的的行走底板反向转动相同的角度A，然后未抬起行走底板上的水平舵机复位；机器人完成一次行走过程，两个行走底板依次完成上述过程，实现机器人的行走；直至机器人到达火场后，执行步骤4；

步骤3，单片机控制其中一个行走底板上的水平舵机旋转使得另一侧行走底板抬起，然后未抬起的行走底板利用其上方的转向舵机旋转使得机器人整体扭转一个角度A，被抬起行走底板上方的转向舵机带动被抬起的的行走底板转动一个角度B，角度A与B不同，然后未抬起行走底板上的水平舵机复位；因为两个转向舵机旋转的角度不同，机器人完成一次行走转向；机器人完成转向后继续步骤2；

步骤4，当距离火源一定距离时，机器人停止前进，水泵开始工作，同时位于支撑平台上的喷水转向舵机工作，根据火源位置自行转动相应的角度，直至确保明火熄灭，信号反馈到单片机控制水泵关闭。

在步骤2中，双足灭火机器人在前进过程中利用激光测距雷达沿前进方向时刻扫描并将扫描信息发送给单片机，单片机接收障碍物信息后判断障碍物与行走地面之间的高度差，若高度差大于灭火机器人越障范围，执行步骤3，实现机器人转向，当机器人通过转向避过障碍物后，继续执行步骤1，若高度差小于灭火机器人越障范围，继续执行步骤2，

本实用新型的有益效果：

1)采用转向舵机及水平电机配合使用的方式，转向电机可以实现灭火机器人的原地转向，避免了传统轮式机器人转弯半径大，转弯易打滑的问题；水平电机可以改变舵机连接杆、固定板等装置与行走底板的相对位置使得整个装置的重心前移，避免灭火机器人在越障时因为重心靠后超过行走底板造成的向后倾倒现象。

2)通过激光测距雷达来测定前方障碍物的形状、大小以及与本灭火机器的距离，方便灭火机器人规划前进的方向。

3)本申请每个行走底板采用一个水平舵机及一个转向舵机就可以实现双足灭火机器人的行走与转向，相对于多关机机器人来说，结构简单，节省了成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型的整体结构示意图轴测图；

图2为本实用新型的整体结构示意图后视图；

图3为本实用新型的整体结构示意图俯视图；

图4为本实用新型的整体结构示意图左视图；

图5为本实用新型中稳压电路原理图；

图6为本实用新型中控制系统的工作原理图。

图中：1、单片机；2、固定板；3、电源稳压模块；4、转向圆盘；5、舵机连接杆；5A、转向舵机；6、水平舵机；7、BTS7960芯片；8、输水软管；9、紧固螺栓；10、储水罐；11、U型槽；12、螺栓；13、五棱铜柱；14、行走底板；15、喷水管；16、软管支撑架；17、垫片；18、红外温度传感器；19、螺孔；20、水泵；21、支撑杆；22、喷水转向舵机；23、支撑台。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

本实用新型的一种典型实施方式中，如图1-6所示，一种双足灭火机器人，包括固定板2及两个行走底板14，所述固定板2的两端分别安装有转向舵机5A，每个转向舵机5A的输出轴都竖直向下设置且与转向圆盘4固定连接，所述转向圆盘4与舵机连接杆5固定连接；转向圆盘44与舵机连接杆55之间设有垫片17。

每个行走底板14上都安装有水平舵机6，所述水平舵机6的输出轴水平设置且与行走底板14前进方向相同，水平舵机6的输出轴与舵机连接杆5通过紧固螺栓9固定连接，水平舵机的输出轴穿过舵机连接杆上的安装孔，舵机连接杆安装孔一侧设有螺孔19，紧固螺栓穿过螺孔19后紧顶在水平舵机的输出轴上；其中一个行走底板14的上方安装有储水罐10，另一个行走底板14的上方安装有水泵20，储水罐10与水泵20通过输水软管8连通，水泵20的出水口与喷水管15连通。

还包括控制系统和监测系统，所述控制系统分别与转向舵机5A及水平舵机6信号连接；所述监测系统用于监测路况及火源温度并将信息发送给控制系统。

所述固定板2为竖直方向布置的平板，所述平板的前部固定安装有U型槽11，所述平板的前部固定焊接有五棱铜柱13，所述五棱铜柱13的末端穿过U型槽11的安装孔并与螺栓12固定连接，所述U型槽11的底端面两侧分别与转向舵机5A固定连接。

所述行走底板14为U型板，两个U型板的缺口相对且交错布置。

安装有水泵20的行走底板14上方固定设有支撑杆21，所述支撑杆21的上方设有支撑台23，支撑台上固定设有喷水转向舵机22，所述喷水转向舵机22的输出轴与软管支撑架16固定连接，所述软管支撑架16与喷水管15固定连接并用于支撑喷水管15。

所述控制系统包括安装于固定板2后侧的单片机1，所述监测系统包括红外温度传感器18及激光测距雷达，所述红外温度传感器18用于感知火源位置，所述激光测距雷达根据激光来测定前进方向的障碍物。

所述固定板2后侧还安装有电源稳压模块3，所述电源稳压模块3用于连接外界电源并根据不同电压对单片机1、红外温度传感器18、水平舵机6、转向舵机5A、喷水转向舵机22进行供电。

所述单片机为STMF103C8T6，单片机控制两个水平舵机和两个转舵机的旋转；单片机连接BTS7960芯片，BTS7960驱动喷水转向舵机旋转。

图5为本申请的详细电路图，此处不再赘述，本领域技术人员可以自行设置。

图6是本申请中单片机驱动各舵机及与传感器通信的原理示意图，此处不再赘述。

本实用新型还提供一种双足灭火机器人的行走方法，包括如下步骤：

步骤1，打开电源按钮并为控制系统及监测系统供电；红外温度传感器18实时检测周围环境温度并反馈至单片机1，单片机1根据反馈信息确定火源方位，单片机1确定火源方位与机器人行走底板14前进方向的夹角，若机器人不需要转向，执行步骤2；当机器人前进方向与火源方位不一致时，执行步骤3；

步骤2，单片机1控制其中一个行走底板14上的水平舵机6旋转使得另一侧行走底板14抬起，然后未抬起的行走底板14利用其上方的转向舵机5A旋转使得机器人整体扭转一个角度A，被抬起行走底板14上方的转向舵机5A带动被抬起的的行走底板14反向转动相同的角度A，然后未抬起行走底板14上的水平舵机6复位；机器人完成一次行走过程，两个行走底板14依次完成上述过程，实现机器人的行走；直至机器人到达火场后，执行步骤4；

步骤3，单片机1控制其中一个行走底板14上的水平舵机6旋转使得另一侧行走底板14抬起，然后未抬起的行走底板14利用其上方的转向舵机5A旋转使得机器人整体扭转一个角度A，被抬起行走底板14上方的转向舵机5A带动被抬起的的行走底板14转动一个角度B，角度A与B不同，然后未抬起行走底板14上的水平舵机6复位；因为两个转向舵机5A旋转的角度不同，机器人完成一次行走转向；机器人完成转向后继续步骤2；

步骤4，当距离火源一定距离时，机器人停止前进，水泵20开始工作，同时位于支撑平台上的喷水转向舵机22工作，根据火源位置自行转动相应的角度，直至确保明火熄灭，信号反馈到单片机1控制水泵20关闭。

在步骤2中，双足灭火机器人在前进过程中利用激光测距雷达沿前进方向时刻扫描并将扫描信息发送给单片机1，单片机1接收障碍物信息后判断障碍物与行走地面之间的高度差，若高度差大于灭火机器人越障范围，执行步骤3，实现机器人转向，当机器人通过转向避过障碍物后，继续执行步骤1，若高度差小于灭火机器人越障范围，继续执行步骤2。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。