履帶式消防機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型的履帶式消防機器人，包括底盤、左履帶、右履帶、驅動總成、遙控器、電路部分，特征在于：底盤的上方設置有頂板，頂板上設置有轉接管，底盤的后端設置有消防水帶對接口，轉接管的上端口上固定有噴射頭；頂板上固定有驅使轉接管在水平面內轉動的水平旋轉電機，轉接管上固定有驅使噴射頭俯仰轉動的俯仰運動電機，噴射頭上設置有對水柱狀態進行調節的噴水狀態選擇電機。本實用新型的履帶式消防機器人，可用于替代消防員接近火場噴水滅火，減小消防員的工作危險性，大大減輕了消防員的工作危險性和體能損耗，既有利于快速撲救火災，有利于最大限度地保護消防官兵的生命安全。
【專利說明】
履帶式消防機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種履帶式消防機器人，更具體的說，尤其涉及一種可代替消防員將噴射頭帶至火場并可進行噴射方向調節的履帶式消防機器人。
【背景技術】
[0002]消防是城市、森林防火建設的重要環節，在諸多火災救援現場，需要消防官兵手持噴射頭對準火源，才可達到滅火效果。由于消防員距離火源過近，很多情況下會危及消防官兵的生命安全，因此，如果能有一種可將噴射頭帶入火源附近，并可調整噴射頭的方向進行滅火的設備，將會替代消防員接近火場噴水滅火，減小消防員的工作危險性，大大減輕消防員的工作危險性和體能損耗。
【發明內容】
[0003]本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種可代替消防員將噴射頭帶至火場并可進行噴射方向調節的履帶式消防機器人。
[0004]本實用新型的履帶式消防機器人，包括底盤、左履帶、右履帶、驅動總成、遙控器以及控制消防機器人運行的電路部分，底盤和驅動總成均設置于左履帶和右履帶上，左履帶、右履帶上分別設置有驅使驅動總成運行的左側伺服電機和右側伺服電機；其特別之處在于:所述底盤的上方設置有頂板，頂板上設置有轉接管，底盤的后端設置有與轉接管的下端口相通的消防水帶對接口，轉接管的上端口上固定有噴射頭;頂板上固定有驅使轉接管在水平面內轉動的水平旋轉電機，轉接管上固定有驅使噴射頭俯仰轉動的俯仰運動電機，噴射頭上設置有對水柱狀態進行調節的噴水狀態選擇電機。
[0005]本實用新型的履帶式消防機器人，所述噴射頭上固定有水炮攝像頭，以采集噴水場景畫面，底盤的前端固定有行走攝像頭，以采集行走道路的畫面;所述噴射頭上固定有用于上傳采集畫面和接收遙控器控制命令的無線收發器。
[0006]本實用新型的履帶式消防機器人，所述電路部分由數據控制處理單元、車輛電池、雙模無線收發模塊和信號處理模塊組成，車輛電池經內部電源模塊對雙模無線收發模塊和數據控制處理單元進行供電，數據控制處理單元通過執行單元對信道處理模塊的控制，用于接收行走攝像頭和水炮攝像頭采集的圖像數據，并經雙模無線收發模塊將采集的圖像數據發送至遙控器;數據控制處理單元經CAN總線控制單元連接有無刷伺服電機控制器和有刷電機控制器，無刷伺服電機控制器用于對左側伺服電機和右側伺服電機的運行狀態進行控制，有刷電機控制器用于對水平旋轉電機、俯仰運動電機和噴水狀態選擇電機的運行進行控制。
[0007]本實用新型的履帶式消防機器人，所述遙控器由信號處理單元以及與其相連接的行走搖桿、水炮搖桿、視頻無線模塊、信號無線模塊組成，視頻無線模塊連接有視頻顯示屏，信號無線模塊、視頻無線模塊分別連接有信號天線、視頻天線;行走搖桿、水炮搖桿分別產生行走控制、水炮控制信號，信號處理單元通過視頻無線模塊接收采集的圖像信息并通過視頻顯示屏顯示出來，通過信號無線模塊發出控制命令，以控制行走和水炮狀態。
[0008]本實用新型的履帶式消防機器人，所述底盤的前端設置有照明燈，底盤后端的上方設置有控制箱體，電路部分位于控制箱體中；控制箱體上設置有緊急停車開關、電源指示燈和充電接口。
[0009]本實用新型的有益效果是:本實用新型的履帶式消防機器人，通過在左履帶、右履帶上設置底盤和驅動總成，以及驅使驅動總成運行的左側伺服電機和右側伺服電機，在電路部分的控制作用下，實現了消防機器人的前進、后退、左轉、右轉和旋轉運動，有利于消防機器人運動至便于進行撲救火災的位置。通過設置由轉接管、噴射頭、水平旋轉電機、俯仰運動電機、噴水狀態選擇電機組成的水炮總成，有效地實現了噴射頭的水平、俯仰轉動，以及噴射狀態的轉換。本實用新型的履帶式消防機器人，可用于替代消防員接近火場噴水滅火，減小消防員的工作危險性，噴射頭代替了消防員手持水槍向著火點噴水，使用該消防機器人后，消防員可以遠程遙控該機器人向火場中噴水，大大減輕了消防員的工作危險性和體能損耗，既有利于快速撲救火災，有利于最大限度地保護消防官兵的生命安全。
[0010]進一步地，通過設置水炮攝像頭和行走攝像頭，有利于操作人員根據上傳的道路畫面控制消防機器人按正確路徑行走，根據火災畫面控制噴射頭按正確方向運動，有利于火災撲救。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的履帶式消防機器人的立體圖；
[0012]圖2為本實用新型的履帶式消防機器人的主視圖；
[0013]圖3為本實用新型的履帶式消防機器人的左視圖；
[0014]圖4為本實用新型的履帶式消防機器人的右視圖；
[0015]圖5為本實用新型的履帶式消防機器人的俯視圖；
[0016]圖6為本實用新型中電路部分的電路原理圖；
[0017]圖7為本實用新型中遙控器的電路原理圖。
[0018]圖中:I底盤，2左履帶，3右履帶，4驅動總成，5頂板，6左側伺服電機，7右側伺服電機，8轉接管，9噴射頭，1水平旋轉電機，11俯仰運動電機，12噴水狀態選擇電機，13消防水帶對接口，14控制箱體，15無線收發器，16水炮攝像頭，17緊急停車開關，18電源指示燈，19行走攝像頭;20數據控制處理單元，21車輛電池，22內部電源模塊，23雙模無線收發模塊，24信道處理模塊，25執行單元，26 CAN總線控制單元，27無刷伺服電機控制器，28有刷電機控制器，29照明燈，30報警燈，31充電接口。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0020]如圖1至圖5所示，分別給出了本實用新型的履帶式消防機器人的立體圖、主視圖、左視圖、右視圖、俯視圖，所示的履帶式消防機器人由底盤1、左履帶2、右履帶3、驅動總成4、頂板5、左側伺服電機6、右側伺服電機7、轉接管8、噴射頭9、水平旋轉電機10、俯仰運動電機U、噴水狀態選擇電機12、控制箱體14組成，所示底盤I和驅動總成設置于左履帶2和右履帶3上，左側伺服電機6和右側伺服電機7用于驅使驅動總成運動，實現底盤I隨左履帶2和右履帶3行走。底盤I頂部的前、后分別設置有頂板5和控制箱體14，電路部分位于控制箱體14中，用于控制整個消防機器人的運行。
[0021]所示的轉接管8設置于頂板5上，轉接管8的下端與消防水帶對接口13相通，上端與噴射頭9相通，消防水帶對接口 13設置于底盤I的后方，用于與消防水帶相連接。水平旋轉電機10設置于頂板5上，用于驅使轉接管8在水平面內轉動;俯仰運動電機11設置于轉接管8上，用于驅使噴射頭9進行俯仰運動。噴水狀態選擇電機12設置于噴水頭9上，用于驅使噴水頭9的噴射狀態在水柱與水霧之間轉換。
[0022]這樣，通過電路部分對左側伺服電機6和右側伺服電機7的運行狀態的控制，可控制履帶式消防機器人的行走，使其運動至便于撲滅火災的位置，而無需消防官兵靠近火源，實現了對消防員的保護作用。通過水平旋轉電機10和俯仰運動電機11調節噴水方向，使噴水朝向火源，實現滅火作用。
[0023]所示噴射頭9上設置有水炮攝像頭16和無線收發器15，水炮攝像頭16用于采集火災現場圖像;底盤I的前端設置有行走攝像頭19和照明燈29，行走攝像頭用于采集行走路面的圖像。控制箱體14上設置有緊急停車開關17、電源指示燈18和充電接口 31，緊急停車開關17用于緊急情況下的停車。
[0024]如圖6所示，給出了本實用新型中電路部分的電路原理圖，其由數據控制處理單元20、車輛電池21、內部電源模塊22、雙模無線收發模塊23、信道處理模塊、執行單元25、CAN總線控制單元26、無刷伺服電機控制器27、有刷電機控制器28組成，數據控制處理單元20具有采集、運算和控制作用，內部電源模塊22將車輛電池21的電壓轉化后對數據控制處理單元20和雙模無線收發模塊23供電。行走攝像頭19和水炮攝像頭16采集的圖像經信道處理模塊24的處理后上傳至雙模無線收發模塊23，雙模無線收發模塊23將采集的圖像信息上傳至遙控器并接收遙控器發出的控制信號。
[0025]數據控制處理單元20通過執行單元25對信號處理模塊24、照明燈29和報警燈30進行控制，通過CAN總線控制單元26與無刷伺服電機控制器27和有刷電機控制器28相連接。無刷伺服電機控制器27用于控制左側伺服電機6和右側伺服電機7的運行，以實現消防機器人的行走;有刷電機控制器28對水平旋轉電機1、俯仰運動電機11和噴水狀態選擇電機12的運行進行控制，以實現噴水方向和噴水狀態的調節。
[0026]如圖7所示，給出了本實用新型中遙控器的電路原理圖，其由信號處理單元、信號無線模塊、視頻顯示屏、視頻無線模塊、行走搖桿、水炮搖桿、電池組成，所示的信號處理單元具有采集、運算和控制作用，行走搖桿用于輸入控制消防機器人行走的指令，水炮搖桿用于輸入控制水柱噴射方向的指令。信號無線模塊和視頻無線模塊用于與雙模無線收發模塊23相通信，以便接收攝像頭采集的圖像信息和發送控制指令至電路部分。接收的圖像通過視頻顯示屏顯示出來，以供操作人員觀察。
[0027]本實用新型的履帶式消防機器人的控制步驟如下:
[0028]開機，順時針旋轉緊急停車開關17，緊急停車開關17彈起，并且電源指示燈18點亮，消防機器人開機。按下遙控器電源按鈕，遙控器開機。
[0029]水炮俯仰的控制，水炮的俯仰動作由遙控器的水炮搖桿來控制。朝前(俯視狀態下)推動搖桿，俯仰運動電機11動作，水炮垂直角度逐漸變小，即做低頭動作;朝后(俯視狀態下)拉動搖桿，俯仰運動電機11反向動作，水炮垂直角度逐漸變大，即做抬頭動作。
[0030]水炮轉動的控制，水炮在水平面內的轉動由遙控器的水炮搖桿來控制。朝左(俯視狀態下)推動搖桿，水平旋轉電機10動作，水炮向左旋轉擺動;朝右(俯視狀態下)推搖桿，水平旋轉電機1反向動作，水炮向右旋轉擺動。
[0031 ]噴射狀態變化的控制，噴射狀態變化動作由遙控器的水炮搖桿來控制。順時針旋轉(俯視狀態下)水炮搖桿，噴水狀態選擇電機12動作，水炮噴射頭9噴射狀態為柱狀;逆時針旋轉(俯視狀態下)水炮搖桿，噴射狀態噴水狀態選擇電機12反向動作，水炮噴射頭9噴射狀態為霧狀。
[0032]水炮混合動作，水炮混合動作由遙控器的水炮搖桿來控制。消防機器人無線無線收發器15收到遙控器發出的水炮動作信號，相應電機動作，同時收到水炮動作信號，相應電機同時動作，實現了水炮多維度多角度動作。
[0033]消防機器人的前進后退動作，前進后退動作由遙控器的行走搖桿來控制。朝前(俯視狀態下，以下相同)推動行走搖桿，左側伺服電機6和右側伺服電機7同速同向動作，帶動左履帶2和右履帶3相應動作，消防機器人前進，搖桿朝前推動角度越大，左側伺服電機6和右側伺服電機7同向速度越快，消防機器人前進速度越快;朝后拉動搖桿，左側伺服電機6和右側伺服電機7同速與前進時反向動作，帶動左履帶2和右履帶3相應動作，消防機器人后退。搖桿朝后拉動角度越大，左側伺服電機6和右側伺服電機7同向速度越快，消防機器人后退速度越快。
[0034]左轉動作、右轉動作、原地旋轉動作，消防機器人的無線收發器15收到遙控器發出的動作信號后，數據控制處理單元20快速運算處理信號，執行系統左側伺服電機6和右側伺服電機7執行相應動作，帶動左履帶2和右履帶3相應動作，實現機器人多角度行走。左轉動作是左側伺服電機6運轉速度低于右側伺服電機7運轉速度;左側伺服電機6和右側伺服電機7運轉速度差速越大，左轉角度越大。右轉動作是右側伺服電機7運轉速度低于左側伺服電機6運轉速度;右側伺服電機7和左側伺服電機6運轉速度差速越大，右轉角度越大。原地旋轉是左側伺服電機6和右側伺服電機7同速反向動作。
[0035]照明燈動作，消防機器人接收到來自遙控器的照明燈動作命令信號后，控制會控制照明燈29執行點亮或是關滅動作。手動操作水炮動作，水炮俯仰動作由手動俯仰操作桿來控制，手動俯仰操作桿設置在控制箱體上，在圖中沒有給出，水炮左右擺動動作由手動左右搖擺操作桿來控制。視頻傳輸，消防機器人接收到攝像頭動作命令后，通過無線收發器15實時上傳圖像以便遙控器將圖像顯示出來，可選擇同時視頻錄像存儲。
【主權項】
1.一種履帶式消防機器人，包括底盤(I)、左履帶(2)、右履帶(3 )、驅動總成(4)、遙控器以及控制消防機器人運行的電路部分，底盤和驅動總成均設置于左履帶和右履帶上，左履帶、右履帶上分別設置有驅使驅動總成運行的左側伺服電機(6)和右側伺服電機(7);其特征在于:所述底盤的上方設置有頂板(5)，頂板上設置有轉接管(8)，底盤的后端設置有與轉接管的下端口相通的消防水帶對接口(13)，轉接管的上端口上固定有噴射頭(9);頂板上固定有驅使轉接管在水平面內轉動的水平旋轉電機(10)，轉接管上固定有驅使噴射頭俯仰轉動的俯仰運動電機(11)，噴射頭上設置有對水柱狀態進行調節的噴水狀態選擇電機(12)。2.根據權利要求1所述的履帶式消防機器人，其特征在于:所述噴射頭(9)上固定有水炮攝像頭(16)，以采集噴水場景畫面，底盤(I)的前端固定有行走攝像頭(19)，以采集行走道路的畫面;所述噴射頭上固定有用于上傳采集畫面和接收遙控器控制命令的無線收發器(15)。3.根據權利要求2所述的履帶式消防機器人，其特征在于:所述電路部分由數據控制處理單元(20)、車輛電池(21)、雙模無線收發模塊(23)和信號處理模塊(24)組成，車輛電池經內部電源模塊(22)對雙模無線收發模塊和數據控制處理單元進行供電，數據控制處理單元通過執行單元對信道處理模塊的控制，用于接收行走攝像頭(19)和水炮攝像頭(16)采集的圖像數據，并經雙模無線收發模塊將采集的圖像數據發送至遙控器;數據控制處理單元經CAN總線控制單元(26)連接有無刷伺服電機控制器(27)和有刷電機控制器(28)，無刷伺服電機控制器用于對左側伺服電機(6)和右側伺服電機(7)的運行狀態進行控制，有刷電機控制器用于對水平旋轉電機(10)、俯仰運動電機(11)和噴水狀態選擇電機(12)的運行進行控制。4.根據權利要求3所述的履帶式消防機器人，其特征在于:所述遙控器由信號處理單元以及與其相連接的行走搖桿、水炮搖桿、視頻無線模塊、信號無線模塊組成，視頻無線模塊連接有視頻顯示屏，信號無線模塊、視頻無線模塊分別連接有信號天線、視頻天線；行走搖桿、水炮搖桿分別產生行走控制、水炮控制信號，信號處理單元通過視頻無線模塊接收采集的圖像信息并通過視頻顯示屏顯示出來，通過信號無線模塊發出控制命令，以控制行走和水炮狀態。5.根據權利要求1或2所述的履帶式消防機器人，其特征在于:所述底盤(I)的前端設置有照明燈(29)，底盤后端的上方設置有控制箱體(14)，電路部分位于控制箱體中；控制箱體上設置有緊急停車開關(17)、電源指示燈(18)和充電接口(31)。
【文檔編號】A62C37/00GK205659300SQ201620415034
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】王其輝, 趙新偉, 潘孝威, 趙正義
【申請人】濟南科亞電子科技有限公司