專利名稱：一種消防滅火機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于消防機器人領域，具體涉及一種消防滅火機器人，主要應用于石油化 工、油罐區、大型倉庫等易燃易爆、易坍塌以及存在有害有毒性氣體泄漏的場所。在消防 搶險救援人員的遠程控制下，它能夠進入火災和災害現場進行滅火噴射或冷卻保護，也可 對災害事故中泄漏的有毒有害物質進行洗消和稀釋。有效地解決消防人員在上述場所面臨 的人身安全的問題。
背景技術：
從二十世紀80年代初開始，隨著我國經濟建設的迅速發展，尤其是石油化工工業生產 規模的不斷擴大，災害事故的發生越來越頻繁、災情越來越復雜、后果越來越嚴重、影響 也越來越大，消防搶險救援人員在災害處置過程中極易造成傷亡。近年來，在消防隊進行的滅火活動中，為了對危險且不可靠近火源的火災進行處理， 使用了通過無線等進行遠距離操作的消防機器人。消防滅火機器人能夠代替消防搶險救援人員進入災害現場進行消防作戰，最大限度地 保障消防搶險救援人員的人身安全。作為這樣的消防機器人，在特開平6-79011號公報中，公開了 "一種具有自行式噴水 裝置的滅火設備"，該滅火設備的特征是具有一個或多個供水裝置和可以自行的噴水裝置， 所述一個或多個供水裝置被固定地設置在滅火區域的墻面等上，從消防泵設備接受滅火用 水的加壓用水的加壓供給，所述噴水裝置向設置在火災發生現場附近的上述供水裝置移 動，通過連接自己的供水口，接受滅火用水的加壓供給進行噴水。但上述消防機器人噴水 裝置不能從供水裝置移動，因此在火源離供水裝置遠的情況下，必須從遠處噴水，具有不 能可靠地滅火的問題。實用新型內容本實用錄型所要lft決的技術問題在于提供一種可進行遠距離操作的消防滅火機器人， 以解決現有瀆防機器人所存在的諸多不足之處。本實用新型所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現一種消防機器人，包括 一移動載體；安裝在移動載體尾部的發動機；安裝在移動載體上的供電裝置，該供電裝置包括發電機、蓄電池以及電控箱，所述發 電機由發動機帶動工作；發電機向蓄電池和電控箱供電；安裝在移動載體中部的液壓系統，該液壓系統包括供油裝置、由供油裝置驅動的行走 機構和消防炮動作機構，所述供油裝置與行走液壓控制機構和消防炮工作液壓控制機構連 接；所述電磯閥與電控箱連接并受其控制；安裝在移動載體前部的消防水/泡沫炮，該消防水/泡沫炮通過管路及集水器與外接水 源和水箱連接，所述水箱安裝在移動載體上；所述消防水/泡沫炮由炮座和噴嘴組成，所 述炮座的回轉節和俯仰回轉節分別通過蝸輪蝸桿傳動機構與消防炮工作液壓控制機構連 接；所述噴嘴與消防炮工作液壓控制機構連接，由消防炮工作機構實現其直流與噴霧的轉 換；安裝在移動載體前部和的消防水/泡沫炮下面的無線遙控裝置，該無線遙控裝置通過 一手持遙控器控制并與遙控PLC通過數據傳輸線連接；安裝在消防水/泡沫炮上的攝像裝置，該攝像裝置與后臺顯示設備數據連接。本實用新型還包括安裝在移動載體上的自保護機構，該自保護機構包括能對機器人本 體實施冷卻的冷卻保護裝置和能對發動機啟動進行保護的發動機啟動保護裝置以及能自 動搜索發動機油門位置的發動機油門搜索裝置。本實用新型的移動載體由一車架和安裝在車架上的行走機構構成，該行走機構包含一 驅動行走機構工作的液壓馬達，所述液壓馬達與行走液壓控制機構連接并由行走液壓控制 機構控制其轉動方向。本實用新型的供油裝置由油箱、粗濾器、組合泵以及三位四通電磁換向閥構成，所述 油箱、粗濾器、組合泵以及三位四通電磁換向閥依次通過管路聯接，所述組合泵和三位四 通電磁換向魄與電控箱聯接并受電控箱所控制；所述三位四通電磁換向閥通過管路與行走 液壓控制機構和消防炮工作液壓控制機構聯接。本實用新型的行走液壓控制機構包括一與液壓馬達連接并控制其轉動方向的二位三 通電磁閥、安裝在所述移動載體上的行走機構中的液壓馬達兩端的平衡閥和與液壓馬達聯 接的溢流閥，所述邋,經過糖濾器回到油箱；所述二位三通電磁閥與電控箱聯接并受其 控制。所述行走機構可以為現有的履帶行走機構，其包括安裝在車架上的驅動輪、支重輪、托輪、引導輪和履帶張緊裝置以及環繞在驅動輪、支重輪、托輪、引導輪和履帶張緊裝置 的履帶；所述驅動輪通過液壓馬達驅動。。所述行走機構可以為中輪懸掛的六輪式行走機構，其包括前、后鏈輪、驅動鏈輪、鏈 條、軸承支座、輪邊減速器、中間鏈輪、中輪彈性懸掛裝置組成；前、后鏈輪共有四個， 固定于車架的前后兩側，前、后鏈輪之間通過鏈條聯接，中間鏈輪有兩個，通過中輪彈性 懸掛裝置與前、后鏈輪聯接，實現中輪懸掛，軸承支座、輪邊減速器、液壓馬達和驅動鏈 輪為兩組，固定在車架上，液壓馬達與輪邊減速器聯接，輪邊減速器再與軸承支座聯接， 軸承支座(102)與驅動鏈輪聯接，驅動鏈輪通過鏈條與前、后鏈輪聯接驅動前、后鏈輪轉 動。本實用新型的消防水/泡沫炮和電控箱與車架之間設置有減震裝置。所述減震裝置可 以為金屬橡膠組合減震裝置或鋼絲隔震裝置。本實用新型的消防炮工作液壓控制機構包括分別通過蝸輪蝸桿傳動機構驅動炮座的 回轉節和俯仰回轉節工作的兩個油馬達、分別與兩個油馬達連接的兩個二位三通換向電磁 閥和與噴嘴聯接的二位三通電磁閥，所述與油馬達連接的二位三通換向電磁閥控制油馬達 兩個方向轉動的轉換并與供油裝置的三位四通電磁換向閥聯接，兩個油馬達分別通過蝸輪 蝸桿傳動機構驅動炮座的回轉節和俯仰回轉節工作；與噴嘴聯接的二位三通電磁閥控制噴 嘴實現直流與噴霧轉換并與供油裝置的三位四通電磁換向閥聯接。所述噴嘴由噴頭本體、噴頭、組合墊圈、接頭、密封圈和鎖緊螺母組成；所述噴頭放 置在噴頭本體中， 一側與鎖緊螺母聯接成為一個整體，噴頭本體中有一個凸臺位于噴頭與 鎖緊嫘母的聯接體中間，三者之間的密封由密封圈實現，噴頭本體外接兩個接頭，噴頭本 體與接頭之間的密封由組合墊圈保證；接頭外接二位三通電磁閥并由該二位三通電磁閥提 供液壓油，在使用時通過液壓油的變化實現噴頭與鎖緊螺母的聯接體在噴頭本體中左右移 動，從而實現消防水炮的直流與噴霧功能。該消防水/泡沫炮通過管路及集水器與外接水源和水箱連接，所述水箱安裝在移動載 體上；所述消防水/泡沫炮由炮座和噴嘴組成，所述炮座的回轉節和俯仰回轉節分別通過 蝸輪蝸桿傳動機構與消防炮工作液壓控制機構連接；所述噴嘴與消防炮工作液壓控制機構 連接，由消防水/泡沫炮工作機構實現其直流與噴霧的轉換；本實用新型的集水器與水箱之間的管路上設置有一電磁截止閥，并在水箱內設置一液 位開關，所述外接水源與水箱連通并在該連通管路上設置一電磁截止閥，所述兩電磁截止 閥和液位開關與所述電控箱聯接，液位開關向電控箱提供檢測的液位信號，電控箱分別控 制兩個電磁截止閥啟閉。本實用新型的冷卻保護裝置包括一安裝在電控箱內的冷卻控制核心PLC、由冷卻控制 核心PLC控制啟閉的水泵、與冷卻控制核心PLC的信號采集端通過A/D轉換模塊連接的 溫度傳感器、與水泵通過管路連接的水霧噴嘴，所述溫度傳感器安裝在移動載體上，所述 水霧噴嘴均勻分布在機器人本體上，所述水泵通過管路與水箱聯接。本實用新型的發動機啟動保護裝置包括一安裝在電控箱內的發動機啟動保護控制核 心PLC、由發動機啟動保護控制核心PLC控制的發動機啟動馬達、與發動機啟動保護控制 核心PLC的信號采集端通過A/D轉換模塊聯接的轉速傳感器；所述轉速傳感器安裝在發 動機的輸出軸上。該發動機啟動保護裝置具有當發動機啟動保護控制核心PLC連續發出三 次啟動信號后的自動保護功能。本實用新型的發動機油門搜索裝置包括一安裝在電控箱內的油門控制核心PLC、由油 門控制核心PLC控制的油門執行器、與油門控制核心PLC的信號采集端通過A/D轉換模 塊聯接的油門位置反饋；所述油門執行器和油門位置反饋與油門聯接，以檢測油門位置和 驅動油門回復到發動機怠速位置。以保證發動機能正常啟動。本實用新型的攝像裝置由攝像頭、無線發射裝置、無線接收裝置、后臺顯示器組成， 攝像頭與無線發射裝置之間通過數據線聯接，無線發射裝置與無線接收裝置通訊聯接，無 線接收裝置與后臺顯示器通過數據線聯接。本實用新型具有良好的越野性能、自我冷卻保護功能，其應用可使消防人員遠離熱輻 射強、易坍塌、易爆炸以及化學品燃燒產生毒氣的現場，對第一線作戰人員安全起到了很 好的保護。具體優點如下1、 成:^^氏、市場接受能力強本實用新型具有程序控制功能，制造成本較低，市場價格估計不超過25萬元/臺，低 于一臺普通型的主戰水罐消防車，容易推廣應用。2、 控制距離合理本實用新型配備了無線收發模塊，遙控距離^150m。3、 良好的隔熱防護功能本實用新型在其本體周遍布置有水霧噴頭，在接近滅火對象的過程中，當熱輻射強度 達到設定值時，水泵自動啟動，水箱內的貯水由水霧噴頭噴出，對整機進行冷卻保護。當 外接水源到像后，由聯接本實用新型上的外接水源取代水箱繼續向水霧噴頭提供壓力水 源，通常火場處于熱輻射危險狀態時溫度為60-30(TC,熱輻射達1.3-8.4KW/m2,水霧噴頭 開啟時，對本實用新型的熱輻射可減少80%以上，可以保證本實用新型進行安全有效的滅火作業。4、 越野性能較好采用履帶行走機構對地面壓應力小，俯著力強，適合于軟性地面行駛而不易沉陷，其 跨越垂直障礙的理論高度為前端輪的半徑，最大爬坡斜度》25°。安裝的導向輪可顯著提 高跨越垂直陣礙高度和爬坡能力，容易實現狹窄地面的原地換向。采用中輪懸掛的六輪式行走機構能在高低不平的地面行走時起到穩定整機、增加驅動 能力的作用。5、 動力形式安全可靠本實用新型采用液壓傳動為動力，不易成為火場的危險火源。本實用新型行駛分為全 速和低速兩檔，在裝上和卸下運載車的過程中采用低速檔，增加低速扭矩，易爬坡。本實用新型能快速抵達火災現場，對火源進行有效地撲救，能有效地保護消防員的人 身安全。
圖1為本實用新型消防滅火機器人結構示意圖。 圖2為圖1的俯視圖。圖3為本實用新型消防滅火機器人的移動載體結構示意圖。 圖4為圖3的俯視圖。圖5為本實用新型消防滅火機器人的消防水/泡沫炮的噴嘴結構示意圖。圖6為本實用新型消防滅火機器人的供油裝置和行走液壓控制機構的結構示意圖。圖7為本實用新型消防滅火機器人的發動機油門搜索裝置的工作原理框圖。圖8為本實用新型消防滅火機器人的發動機啟動保護裝置的工作原理框圖。圖9為本實用新型消防滅火機器人的冷卻保護裝置的工作原理框圖。圖10為本實用新型消防滅火機器人的攝像裝置的工作原理框圖。圖11為本實用新型消防滅火機器人的無線遙控裝置的工作原理框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面 結合具體圖豕，進一步闡述本實用新型。參見圖1和圖2， 一種消防機器人，包括移動載體l，發動機2、液壓系統5、消防水 /泡沫炮4、供電裝置、無線遙控裝置7、攝像裝置6和自保護機構3組成。移動載體l由車架和安裝在車架101上的行走機構構成，行走機構采用履帶行走機構或中輪懸掛的六輪 式行走機構，發動機2位于移動載體1的車架101尾部，液壓系統5位于移動載體1車架 101中部，消防水/泡沫炮4位于移動載體1車架101前部，攝像裝置6固定在消防水/泡 沫炮4上，無線遙控裝置7位于移動載體1車架101前部，消防水/泡沫炮4的下面。自 保護機構包括能對機器人本體實施冷卻的冷卻保護裝置3和能對發動機啟動進行保護的發 動機啟動保護裝置以及能自動搜索發動機油門位置的發動機油門搜索裝置。冷卻保護裝置 3的水霧噴頭均勻分布在機器人本體上，噴出的水霧能完全覆蓋機器人本體。供電裝置(圖中未示出)包括發電機、蓄電池以及電控箱，發電機由發動機帶動工作； 發電機向蓄電池和電控箱供電。液壓系統5包括供油裝置、由供油裝置驅動的行走液壓控制機構和消防炮動作機構， 供油裝置與行走液壓控制機構和消防炮工作液壓控制機構連接；電磁閥與電控箱連接并受 其控制。行走機構可以為^l有的履帶行走機構，其包括安裝在車架101上的驅動輪、支重輪、 托輪、引導輪和履帶張緊裝置以及環繞在驅動輪、支重輪、托輪、引導輪和履帶張緊裝置 的履帶；所述驅動輪通過液壓馬達108驅動。液壓馬達108與行走液壓控制機構連接并由 行走液壓控制機構控制其轉動方向。當驅動輪被最終傳動二級被動齒輪帶動時，其齒輪拉 動履帶，地面立即產生作用在履帶上的反作用力，整機對地面產生向前或向后的運動，整 機也隨之運動。履帶行走機構比輪胎型行走機構的接地面積大，接地比壓小，履帶所支撐 的整機重量都是附著重量，而且在履帶的支撐面上制有履刺，可以深入土內，抓地能力強， 不易打滑，具有很好的附著牽引力和通過性能。行走機構還可以為中輪懸掛的六輪式行走機構，參見圖3和圖4，該中輪懸掛的六輪 式行走機構包括前、后鏈輪107、驅動鏈輪103、鏈條109、軸承支座102、輪邊減速器104、 中間鏈輪105、中輪彈性懸掛裝置106組成；前、后鏈輪107共有四個，固定于車架IOI 的前后兩側，前、后鏈輪107之間通過鏈條103聯接，中間鏈輪105有兩個，通過中輪彈 性懸掛裝置106與前、后鏈輪107聯接，實現中輪懸掛，軸承支座102、輪邊減速器104、 液壓馬達108和驅動鏈輪103為兩組，固定在車架101上，液壓馬達108與輪邊減速器104 聯接，輪邊減速器104再與軸承支座102聯接，軸承支座102與驅動鏈輪103聯接，驅動 鏈輪103通過鏈條109與前、后鏈輪107聯接驅動前、后鏈輪107轉動。采用中輪懸掛的六輪式行走機構可使整機在行駛中克服地面的俯著力，使整機向前或向后運動，可以最大 跨越相對垂直高度hu/d為0. 5的障礙(hu為地面垂直高度，d為輪子直徑)，也可隨地面 障礙物高度的變化隨機變動彈簧力的大小，附著力大，彈簧力可以小，反之，附著力小，彈簧力可以大。參見圖3和圖4所示，前后鏈輪107和中間鏈輪105的尺寸為350x210mm，驅動鏈輪 103的尺寸為280xl90mm。由行走液壓控制機構提供動力油，驅動液壓馬達108,液壓馬達 108的動力經過輪邊減速器104，輪邊減速器104型號為CTD1020/CF. AP-D/6/A. D. OMSS， 進行速度變化，增大了扭矩，帶動驅動鏈輪103，驅動鏈輪103安裝在移動載體1的車架 IOI中間部位，與前后鏈輪107在高度上有一定的距離，前后鏈輪107與輪胎聯接，放置 在移動載體1的車架101的前后端，當左右兩邊的驅動鏈輪103運動方向一致時，帶動前 后鏈輪107，使得移動載體1可以前進、后退，當左右兩邊驅動鏈輪103運動方向相反時， 整個移動載體1可以實現原地轉彎。中間鏈輪105于前鏈輪107通過中輪彈性懸掛裝置106 聯接，不固定在移動載體l上，當機器人實施越障或爬坡行為時，中間輪會上下浮動來適 應地形的變化。參看圖6，供油裝置由油箱501、粗濾器502、組合泵503以及三位四通電磁換向閥構 成，油箱501、粗濾器502、組合泵503以及三位四通電磁換向閥依次通過管路聯接，組 合泵503和三位四通電磁換向閥與電控箱聯接并受電控箱所控制；三位四通電磁換向閥通 過管路與行走液壓控制機構和消防炮工作液壓控制機構聯接。行走液壓控制機構包括一與液壓馬達108連接并控制其轉動方向的二位三通電磁閥 505、安裝在液壓馬達108兩端的平衡閥506和與液壓馬達108聯接的溢流閥504，溢流闊 504經過精濾器507回到油箱501; 二位三通電磁閥505與電控箱聯接并受其控制。電控箱控制組合泵503啟動之后，液壓油從油箱501經過粗濾器502進入組合泵503 成為壓力油，壓力油通過三位四通電磁換向閥驅動行走液壓控制機構和消防炮工作液壓控 制機構工作。行走液壓控制機構的二位三通電磁閥505直接驅動液壓馬達108，液壓馬達108轉動 方向由二位三通電磁閥505控制，液壓馬達108兩端的壓力由平衡閥506保持，液壓油的 壓力超出一定范圍時，液壓油由溢流閥504溢流，經過精濾器507回到油箱501。消防水/泡沫炮4和電控箱與車架101之間設置有減震裝置。減震裝置可以為金屬橡 膠組合減震裝置或鋼絲隔震裝置。消防水/泡沫炮4由炮座和噴嘴組成，其通過管路及集 水器與外接水源和水箱連接，水箱安裝在移動載體1的車架101上；集水器與水箱之間的管路上設置有一電磁截止閥，并在水箱內設置一液位開關，外接水源與水箱連通并在該連通管路上設翬一電磁截止閥，兩電磁截止閥和液位開關與所述電控箱聯接，液位開關向電控箱提供檢測的液位信號，電控箱分別控制兩個電磁截止閥啟閉。消防水/泡沫炮4主體采用不銹鋼管焊接而成，炮頭部分鑄造件采用ZL104的材質，其它零件采用不銹鋼。消防炮工作液壓控制機構包括分別通過蝸輪蝸桿傳動機構驅動炮座的回轉節和俯仰 回轉節工作的兩個油馬達508、分別與兩個油馬達508連接的兩個二位三通換向電磁閥和 與噴嘴聯接的二位三通電磁閥，與油馬達508連接的二位三通換向電磁閥控制油馬達508 兩個方向轉動的轉換并與供油裝置的三位四通電磁換向閥聯接，兩個油馬達508分別通過 蝸輪蝸桿傳動機構驅動炮座的回轉節和俯仰回轉節工作；與噴嘴聯接的二位三通電磁閥控 制噴嘴實現直流與噴霧轉換并與供油裝置的三位四通電磁換向閥聯接。采用液壓系統，使得發動機的驅動特性得到顯著改善，從而進一步改善了本實用新型 的行駛性能，同時擴大了調速范圍，簡化了機械變速器。作為傳動介質的液壓油具有彈性， 通過液壓閥平穩而漸進地操作，可獲得平穩柔和的工作特性。同時也容易防止過載，并可 易應用無線遙控和可編程序控制技術。參看圖5，噴嘴由噴頭本體401、噴頭402、組合墊圈403、接頭404、密封圏405和 鎖緊螺母406組成；噴頭402放置在噴頭本體401中， 一側與鎖緊螺母406聯接成為一個 整體，噴頭本體401中有一個凸臺位于噴頭402與鎖緊螺母406的聯接體中間，三者之間 的密封由密封圈405實現，噴頭本體401外接兩個接頭404，噴頭本體401與接頭404之 間的密封由組合墊圈403保證；接頭404外接二位三通電磁閥并由該二位三通電磁閥提供 液壓油,在使用時通過液壓油的變化實現噴頭402與鎖緊螺母406的聯接體在噴頭本體401 中左右移動，從而實現消防水/泡沫炮的直流與噴霧功能。參見圖9，自保護機構3的冷卻保護裝置包括一安裝在電控箱內的冷卻控制核心 PLC801、由冷卻控制核心PLC801控制啟閉的水泵802、與冷卻控制核心PLC801的信號 采集端通過A/D轉換模塊連接的溫度傳感器803、與水泵802通過管路連接的水霧噴嘴， 溫度傳感器803安裝在移動載體1的車架101上，水霧噴嘴均勻分布在機器人本體上，水 泵802通過管路與水箱聯接。冷卻控制核心PLC801實時監測溫度傳感器803的信號，當 溫度傳感器803的信號達到55'C時，冷卻控制核心PLC801立即起動水泵802,水霧噴頭 噴出的霧化水完全覆蓋機器人本體，從而達到機器人自保護的功能。溫度傳感器803采用 0-IOO'C的溫度傳感器監控外界溫度，當外部溫度>551:時，啟動機器人自保護功能。參見圖8，發動機啟動保護裝置包括一安裝在電控箱內的發動機啟動保護控制核心 PLC701、由發動機啟動保護控制核心PLC701控制的發動機啟動馬達702、與發動機啟動 保護控制核心PLC701的信號采集端通過A/D轉換模塊聯接的轉速傳感器703;轉速傳感 器703安裝在發動機2的輸出軸上。該發動機啟動保護裝置具有當發動機啟動保護控制核 心PLC連續發出三次啟動信號后的自動保護功能。當機器人遠距離遙控啟動時，發動機啟 動保護控制核心PLC701發出信號給發動機啟動馬達702，同時檢測轉速傳感器703的信號；如果轉速傳感器703反饋的信號顯示機器人沒有啟動成功，則發動機啟動保護控制核 心PLC701延時后第二次發出信號給發動機啟動馬達702,同時檢測轉速傳感器703的信 號；如果轉速傳感器703反饋的信號顯示機器人還沒有啟動成功，則發動機啟動保護控制 核心PLC701延時后第三次發出信號給發動機啟動馬達702，同時檢測轉速傳感器703的 信號，如果轉速傳感器703反饋的信號顯示機器人還沒有啟動成功，則發動機啟動保護控 制核心PLC701認為機器人啟動故障，拒絕再次遙控啟動發動機2，并發出發動機2三次 啟動故障報警信號。參看圖7，發動機油門搜索裝置包括一安裝在電控箱內的油門控制核心PLC601、由油 門控制核心PLC601控制的油門執行器602、與油門控制核心PLC601的信號采集端通過 A/D轉換模塊聯接的油門位置反饋603;油門執行器602和油門位置反饋603與油門聯接， 以檢測油門位置和驅動油門回復到發動機怠速位置。以保證發動機能正常啟動。當機器人 遠距離遙控啟動時，油門控制核心PLC601接收油門位置反饋603的信號，根據油門位置 反饋603反饋信號，自動控制油門執行器602，使機器人的發動機處于怠速位置，確保機 器人能正常啟動。參看圖10,攝像裝置由攝像頭卯l、無線發射裝置902、無線接收裝置903、后臺顯 示器904組成，攝像頭901與無線發射裝置卯2之間通過數據線聯接，無線發射裝置與902 無線接收裝置903通訊聯接，無線接收裝置903與后臺顯示器904通過數據線聯接。當機 器人工作時，攝像頭901將視頻圖像經無線發射裝置902向后方指揮系統發射，后方指揮 系統由無線接收裝置903接收后在后臺顯示器904上顯示，從而達到遠距離觀察火情的功臺& 目匕。攝像裝置中攝像頭901采用IR DIGITAL，COLO艮CCD CAMERA,無線發射裝置902 和無線接收裝置903采用TR1500，后方顯示器904采用LG-TM1508S。參看圖11,無線遙控裝置1002可實現機器人具有遠距離無線遙控功能。該無線遙控 裝置1002通過一手持遙控器1001控制并與遙控PLC1003通過數據傳輸線連接；當機器人工作時，由手持遙控器1001發出控制指令，無線遙控裝置1002接收到后將 信號傳遞給遙控PLC1003,再由遙控PLC1003控制各個執行機構。控制內容包括發動機 的啟動停止、加速減速、機器人的前進后退左轉右轉、消防炮的上移下移左移右移直流噴 霧等動作。遙控PLC1003選用西門子200系列PLC; CPU采用CPU224;開關量模塊選用 EM223;模擬量模塊選用EM231;無線遙控裝置1002采用F21B，共有無線遙控發射板和 無線遙控接收板兩個模塊，實現控制信號的收發工作，當無線遙控接收板接收控制信號后, 傳遞至遙控PLC1003，通過內部程序判斷進行相應動作。無線遙控裝置1002可完成發動機2的起停控制、行走、轉向、加減速及消防水/泡沫 炮4的水平、俯仰回轉控制、直流/噴霧功能的切換的信號發送和接收。采用的電源為DC24V。手持遙控器1001上具有停止、停發動機、前進/上移、后退/下移、左轉/左移、右轉 /右移、加速/直流、減速/噴霧、啟動/冷卻、選發動機、上電/警燈、選泡等按鍵，具體 操作時，上電、開警燈按上電/警燈鍵，選消防泡按選泡鍵，根據現場實際情況對炮口上 下、左右、直流、噴霧，開水泵進行操作分別按前進/上移、后退/下移、左轉/左移、右 轉/右移、加速/直流、減速/噴霧、啟動/冷卻等鍵。選發動機按選發動機鍵，啟動發動機 按啟動/冷卻鍵，根據現場實際情況可對自走炮進行遙控操作，分別分別按前進/上移、后 退/下移、左轉/左移、右轉/右移、加速/直流、減速/噴霧等鍵，停止發動機按停發動機 鍵，緊急停車和總復位按停止鍵。手持遙控器1001發射部分采用高效率、低諧波的調頻發射電路，具有省電、高穩定 的特點。諧波小于60db，配合高增益、高Q值的天線，能以微弱的發射功率(約lmw)傳 送可靠的信息，編碼部分采用編碼芯片。配時序電路、電壓檢測，電源控制等電路，可執 行精確編碼，減低發射相位雜訊，并可在寬的溫度范圍下工作。無線遙控裝置1002采用 高選擇、高增益、低雜音、低假像(小于60db)的窄頻接收電路。具有自動頻率校正，自 動校正等功能。解碼部分采用集成IC電路，提高其可靠度及抗干擾性能。本實用新型的電控箱主要由可編程控制器、A/D轉換模塊及中繼放大繼電器組成，它 接收無線遙控裝置1002輸出的指令信號，通過中繼放大，使各電氣執行器件動作，達到 控制的目的。該電控箱能在DC18-28V電壓下工作，能在發動機未啟動時，自動檢測發動機油門位 置，并使其處于怠速位置，能自動執行發動機三次啟動程序，能按要求執行前進、后退及 行進中的糾偏避撞動作，能以最小的轉彎半徑進行左、右急轉彎，能執行正常停車指令或 緊急停車指令，具有發動機超速、油壓低、水溫高等故障保護，具備應急插座，在電控箱 出現故障時，仍可控制本實用新型的基本行走動作；能對消防水/泡沫炮的水平、俯仰回轉 動作以及切換消防水/泡沫炮的直流、噴霧。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術 人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說 明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變 化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范 圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求1. 一種消防機器人，其特征在于，包括一移動載體；安裝在移動載體尾部的發動機；安裝在移動載體上的供電裝置，該供電裝置包括發電機、蓄電池以及電控箱，所述發電機由發動機帶動工作；發電機向蓄電池和電控箱供電；安裝在移動載體中部的液壓系統，該液壓系統包括供油裝置、由供油裝置驅動的行走機構和消防炮動作機構，所述供油裝置與行走液壓控制機構和消防炮工作液壓控制機構連接；所述電磁閥與電控箱連接并受其控制；安裝在移動載體前部的消防水/泡沫炮，該消防水/泡沫炮通過管路及集水器與外接水源和水箱連接，所述水箱安裝在移動載體上；所述消防水/泡沫炮由炮座和噴嘴組成，所述炮座的回轉節和俯仰回轉節分別通過蝸輪蝸桿傳動機構與消防炮工作液壓控制機構連接；所述噴嘴與消防炮工作液壓控制機構連接，由消防炮工作機構實現其直流與噴霧的轉換；安裝在移動載體前部和消防水/泡沫炮下面的無線遙控裝置，該無線遙控裝置通過一手持遙控器控制并與遙控PLC通過數據傳輸線連接；安裝在消防水/泡沫炮上的攝像裝置，該攝像裝置通過無線發射模塊與后臺顯示設備連接。
2. 根據權利要求1所述的消防滅火機器人，其特征在于還包括安裝在移動載體上的 自保護機構，該自保護機構包括能對機器人本體實施冷卻的冷卻保護裝置和能對發動機啟 動進行保護的發動機啟動保護裝置以及能自動搜索發動機油門位置的發動機油門搜索裝置。
3. 根據權利要求1或2所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述移動載體由一車 架和安裝在車架上的行走機構構成，該行走機構包含一驅動行走機構工作的液壓馬達，所 述液壓馬達與行走液壓控制機構連接并由行走液壓控制機構控制其轉動方向。
4. 根據權利要求3所述的消防滅火機器人，其特征在于，本實用新型的供油裝置由 油箱、粗濾器、組合泵以及三位四通電磁換向閥構成，所述油箱、粗濾器、組合泵以及三 位四通電磁換向閾依次通過管路聯接，所述組合泵和三位四通電磁換向閥與電控箱聯接并 受電控箱所控制；所述三位四通電磁換向閥通過管路與行走液壓控制機構和消防炮工作液 壓控制機構聯接。
5、 根據權利要求4所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述行走液壓控制機構包 括一與液壓馬達連接并控制其轉動方向的二位三通電磁閥、安裝在所述移動載體上的行走 機構中的液壓馬達兩端的平衡閥和與液壓馬達聯接的溢流閥，所述溢流閥經過精濾器回到 油箱；所述二位三通電磁閥與電控箱聯接并受其控制。
6、 根據權利要求3所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述行走機構可以為現有 的履帶行走機構，其包括安裝在車架上的驅動輪、支重輪、托輪、引導輪和履帶張緊裝置 以及環繞在驅動輪、支重輪、托輪、引導輪和履帶張緊裝置的履帶；所述驅動輪通過液壓 馬達驅動。
7、 根據權利要求3所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述行走機構可以為中輪 懸掛的六輪式行走機構，其包括前、后鏈輪、驅動鏈輪、鏈條、軸承支座、輪邊減速器、 中間鏈輪、中輪彈性懸掛裝置組成；前、后鏈輪共有四個，固定于車架的前后兩側，前、 后鏈輪之間通過鏈條聯接，中間鏈輪有兩個，通過中輪彈性懸掛裝置與前、后鏈輪聯接， 實現中輪懸掛，軸承支座、輪邊減速器、液壓馬達和驅動鏈輪為兩組，固定在車架上，液 壓馬達與輪邊減速器聯接，輪邊減速器再與軸承支座聯接，軸承支座(102)與驅動鏈輪聯 接，驅動鏈輪通過鏈條與前、后鏈輪聯接驅動前、后鏈輪轉動。
8、 根據權利要求1所述的消防滅火機器人，其特征在于，實用新型的消防水/泡沫炮 和電控箱與車架之間設置有減震裝置。
9、 根據權利要求8所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述減震裝置為金屬橡膠 組合減震裝置或鋼絲隔震裝置。
10、 根據權利要求3所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述消防炮工作液壓控制 機構包括分彌通過蝸輪蝸桿傳動機構驅動炮座的回轉節和俯仰回轉節工作的兩個油馬達、 分別與兩個油馬達連接的兩個二位三通換向電磁閥和與噴嘴聯接的二位三通電磁閥，所述 與油馬達連接的二位三通換向電磁閥控制油馬達兩個方向轉動的轉換并與供油裝置的三 位四通電磁換向閥聯接，兩個油馬達分別通過蝸輪蝸桿傳動機構驅動炮座的回轉節和俯仰 回轉節工作；與噴嘴聯接的二位三通電磁閥控制噴嘴實現直流與噴霧轉換并與供油裝置的 三位四通電磁換向閥聯接。
11、 根據權利要求3所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述消防水/泡沫炮通過 管路及集水器與外接水源和水箱連接，所述水箱安裝在移動載體上；所述消防水/泡沫炮 由炮座和噴嘴組成，所述炮座的回轉節和俯仰回轉節分別通過蝸輪蝸桿傳動機構與消防炮 工作液壓控鏰機構連接；所述噴嘴與消防炮工作液壓控制機構連接，由消防水/泡沫炮工 作機構實現其直流與噴霧的轉換；
12、 根據權利要求11所述的消防滅火機器人，其特征在于，集水器與水箱之間的管 路上設置有一電磁截止閥，并在水箱內設置一液位開關，所述外接水源與水箱連通并在該 連通管路上設置一電磁截止閥，所述兩電磁截止閥和液位開關與所述電控箱聯接，液位開 關向電控箱提供檢測的液位信號，電控箱分別控制兩個電磁截止閥啟閉。
13、 根據權利要求11所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述噴嘴由噴頭本體、噴頭、組合墊圈、接頭、密封圈和鎖緊螺母組成；所述噴頭放置在噴頭本體中， 一側與鎖 緊螺母聯接成為一個整體，噴頭本體中有一個凸臺位于噴頭與鎖緊螺母的聯接體中間，三 者之間的密封由密封圈實現，噴頭本體外接兩個接頭，噴頭本體與接頭之間的密封由組合 墊圈保證；接頭外接二位三通電磁閥并由該二位三通電磁閥提供液壓油，在使用時通過液 壓油的變化實現噴頭與鎖緊螺母的聯接體在噴頭本體中左右移動，從而實現消防水炮的直 流與噴霧功能。
14、 根據權利要求2所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述冷卻保護裝置包括一 安裝在電控箱內的冷卻控制核心PLC、由冷卻控制核心PLC控制水泵的啟閉、與冷卻控制 核心PLC的信號采集端通過A/D轉換模塊連接的溫度傳感器、與水泵通過管路連接的水 霧噴嘴，所述溫度傳感器安裝在移動載體上，所述水霧噴嘴均勻分布在機器人本體上，所 述水泵通過管路與水箱聯接。
15、 根據權利要求2所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述發動機啟動保護裝置 包括一安裝在電控箱內的發動機啟動保護控制核心PLC、由發動機啟動保護控制核心PLC 控制的發動機啟動馬達、與發動機啟動保護控制核心PLC的信號采集端通過A/D轉換模 塊聯接的轉速傳感器；所述轉速傳感器安裝在發動機的輸出軸上。該發動機啟動保護裝置 具有當發動機啟動保護控制核心PLC連續發出三次啟動信號后的自動保護功能。
16、 根據權利要求2所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述發動機油門搜索裝置 包括一安裝在電控箱內的油門控制核心PLC、由油門控制核心PLC控制的油門執行器、與 油門控制核心PLC的信號采集端通過A/D轉換模塊聯接的油門位置反饋；所述油門執行 器和油門位置反饋與油門聯接，以檢測油門位置和驅動油門回復到發動機怠速位置。以保 證發動機能正常啟動。
17、 根據權利要求1所述的消防滅火機器人，其特征在于，所述攝像裝置由攝像頭、 無線發射裝置、無線接收裝置、后臺顯示器組成，攝像頭與無線發射裝置之間通過數據線 聯接，無線幾射裝置與無線接教裝置通訊聯接，無線接收裝置與后臺顯示器通過數據線聯 接。
專利摘要一種消防滅火機器人，由移動載體、消防水/泡沫炮、無線遙控裝置、攝像裝置和自保護機構組成。消防水/泡沫炮和發動機位于機器人前尾部，液壓系統位于機器人中部；無線遙控裝置位于機器人前部，消防水/泡沫炮的下面；攝像裝置固定在消防水/泡沫炮上；自保護機構的水霧噴頭噴出的水霧能完全覆蓋機器人本體。本實用新型具有以下主要功能啟動時的油門位置自動搜索功能；發動機三次啟動后的自動保護功能；基于溫度信號的自保護系統；遠距離無線遙控功能、火情實時觀察功能等。其能夠在消防人員的遠程控制下，進入災害現場進行滅火噴射，也可對災害事故中泄漏的有毒有害物質進行洗消和稀釋。有效地保障消防人員在上述場所面臨的人身安全。
文檔編號B60K17/14GK201088794SQ20072007038
公開日2008年7月23日 申請日期2007年5月29日 優先權日2007年5月29日
發明者琰 徐, 李建中, 斌 胡, 胡傳平, 陳引初 申請人:公安部上海消防研究所