CN107140029A - 一种基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘 - Google Patents

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杨金水
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Abstract

本发明公开了一种基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，包括底盘支架机构；安装在底盘轮轴机构与底盘支架机构之间的避震机构；驱动底盘支架机构运动的底盘轮轴机构；安装在底盘支架机构后方，即用于撑起后方车体的后方车体支撑机构；底盘支架机构包括底板、避震支撑板、支撑垫块、铝焊桁架、方钢加强筋；所述支撑垫块设置在底板与避震支撑板之间；所述铝焊桁架固定在底板上；所述方钢加强筋设置在铝焊桁架的一侧；所述避震支撑板的中部抵挡在铝焊桁架的下方。本消防机器人底盘结构简单，体型小，机动性强，行驶灵活，反应灵敏，还自带避震效果，制造成本相对较低，所以非常适用于小型企业或人口密集的住宅区或火灾事故频发的小场所等地方。

Description

一种基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘
技术领域
本发明涉及消防机器人底盘，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘。
背景技术
随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、***、坍塌的事故隐患增加，或者对于小型企业或人多密集的老城区，电线线路错乱以及电线老化，事故发生的概率也相应提高。一旦发生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡，这方面公安消防部队已历经诸多血的教训。尤其是当新消防法出台后，抢险救援已成为公安消防部队的法定任务，面对新时期面临的新情况新任务，也为了更好地解决前述难题，消防机器人的配备显得日益重要。
机器人自60年代初问世以来，经历40余年的发展，己取得长足进步，社会各行各业皆可见其身影。目前，消防机器人也发展到比较成熟的地步，已经形成了各种各样的种类，如轮式行走消防机器人、履带式行走消防机器人、履带轮式行走消防机器人、吸盘式行走消防机器人等，并且，也应用到了现实生活领域中。但是，目前的消防机器人一般是工业级的，体型非常大，也比较笨重，行动不灵活，用于大型化学***、油品燃气、毒气泄漏***、隧道、地铁坍塌等场合，而且价格非常昂贵，不适合于用在小型企业或人口密集的住宅区或火灾事故频发的小场所。
发明内容
本发明目的是为了解决当今消防机器人体积庞大、价格昂贵，不适合于小型企业或人口密集的住宅区或火灾事故频发的小场所等地方使用的问题，提供一种基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘。本发明消防机器人底盘结构方案，能够满足体型小、机动性强、行驶灵活、反应灵敏、成本偏低的要求。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，包括如下机构：底盘支架机构；
安装在底盘轮轴机构与底盘支架机构之间的避震机构；驱动底盘支架机构运动的底盘轮轴机构；安装在底盘支架机构后方，即用于撑起后方车体的后方车体支撑机构。
所述底盘支架机构包括：底板17、避震支撑板2、支撑垫块18、铝焊桁架22、方钢加强筋6；所述支撑垫块18设置在底板17与避震支撑板2之间；所述铝焊桁架22固定在底板17上；所述方钢加强筋6设置在铝焊桁架22的一侧；所述避震支撑板2的中部抵挡在铝焊桁架22的下方。
所述避震机构包括：避震弹簧4、下弹簧连接件8、上弹簧连接件3、悬挂板9；
所述避震弹簧4的两端分别联接下弹簧连接件8和上弹簧连接件3；所述的支撑垫块18将底板17和避震支撑板2通过螺丝螺母固连，下弹簧连接件8固定在悬挂板9上；所述铰链20联接悬挂板9和底板17形成转动副，形成悬挂机构，通过避震弹簧4的拉伸和收缩，起到缓冲的作用，进而构成避震机构；在悬挂板9的前下方，有一个通过导轮固定件15固定在悬挂板9上的导轮14。
所述底盘轮轴机构包括麦克纳姆轮1、车轴19、梅花联轴器7、固定电机座5、轴承24、轮轴卡簧23、电机16；
所述梅花联轴器7一端和车轴19的另一端固连，而梅花联轴器7的另一端和电机16的电机轴固连；所述电机16通过螺丝与固定在悬挂板9上的固定电机座5固连，形成轮轴；电机16通电后转动，从而带动麦克纳姆轮1转动；轴承24套在固定电机座5中靠近车轴19一端的圆槽里，过盈配合，轮轴卡簧23安装在车轴19的槽里，用作固定车轴19的孔向运动。
所述后方车体支撑机构包括：吸盘10、吸盘固定件11、直线电机12、直线电机固定桁架13、直线电机固定板21；
所述直线电机12固定在直线电机固定板21上，而直线电机固定板21与固定在底板17的直线电机固定桁架13固连；所述吸盘10通过吸盘固定件11固定在直线电机12电机轴上，直线电机12通电后伸长，使得吸盘10接触地面，直到后轮悬空，达到将后方车体撑起的目的。
所述麦克纳姆轮1轮缘上斜向分布着多个圆柱形滚子，这些斜向分布的圆柱形滚子把一部分的转向力转化到一个机轮法向力上面，依靠四个麦克纳姆轮1方向和速度，这些力最终合成在要求的方向上产生一个合力矢量，从而保证了消防车能够在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的转向。
所述电机16采用3510电机。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明结构简单，体型小，机动性强，行驶灵活，反应灵敏，还自带避震效果，制造成本相对较低，所以非常适用于小型企业或人口密集的住宅区或火灾事故频发的小场所等地方。
附图说明
图1是本发明的实施例的底盘轴测示意图。
图2是本发明的实施例的底盘轮轴部分示意图。
图3是本发明的实施例的底盘悬挂避震部分示意图。
图4是本发明的实施例的底盘主视图。
图5是本发明的实施例的底盘左视图。
图6是本发明的实施例的底盘俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至6所述。麦克纳姆轮1通过螺钉螺母与车轴19一端固连，梅花联轴器7一端和车轴19的另一端固连，而另一端和3510电机16的电机轴固连，另外，3510电机16也通过螺丝与固定在悬挂板9上的固定电机座5固连，从而形成轮轴。其中轴承24套在固定电机座5中靠近车轴19一端的圆槽里，过盈配合，轮轴卡簧23安装在车轴19的槽里，用作固定车轴19的孔向运动。3510电机16通电后转动，经过一系列连接件，从而带动麦克纳姆轮1转动。另外，麦克纳姆轮1轮缘上斜向分布着许多小滚子，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。依靠4个所述的麦克纳姆轮1方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了消防车能够在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的转向。
避震弹簧4的两端分别联接下弹簧连接件8和上弹簧连接件3，支撑垫块18将底板17和避震支撑板2通过螺丝螺母固连，下弹簧连接件8固定在悬挂板9上，铰链20联接悬挂板9和底板17形成转动副，从而构成悬挂机构，通过避震弹簧4的拉伸和收缩，起到缓冲的作用。另外，在悬挂板9的前下方，有一个通过导轮固定件15固定在悬挂板上的导轮14，当消防机器人在起伏很大的荒地上行走时，导轮14会先触碰到地面，此时，导轮14会与地面产生滑动，从而让消防机器人底盘没有被起伏的地面激烈撞击，并且减少了阻碍，让车体能够顺畅地行驶。
直线电机12固定在直线电机固定板21上，而直线电机固定板21与固定在底板17的直线电机固定桁架13固连，吸盘10通过吸盘固定件11固定在直线电机12的电机轴上，直线电机12通电后伸长，使得吸盘10接触地面，直到后轮悬空，从而完成把消防车后方车体支撑起来。当消防机器人调整好位置瞄准好灭火点后，直线电机12便工作，把后轮支撑起来，吸盘10让车体稳稳地固定在地面上，从而让消防机器人即使受到一些灭火时产生的后推力也能够保持在一个位置不变。待完成灭火后，直线电机12收缩，后轮触地，这时，消防机器人又可以在地面上灵活行驶了。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，其特征在于包括如下机构：
底盘支架机构；
安装在底盘轮轴机构与底盘支架机构之间的避震机构；
驱动底盘支架机构运动的底盘轮轴机构；
安装在底盘支架机构后方，即用于撑起后方车体的后方车体支撑机构；
所述底盘支架机构包括：底板(17)、避震支撑板(2)、支撑垫块(18)、铝焊桁架(22)、方钢加强筋(6)；所述支撑垫块(18)设置在底板(17)与避震支撑板(2)之间；所述铝焊桁架(22)固定在底板(17)上；所述方钢加强筋(6)设置在铝焊桁架(22)的一侧；所述避震支撑板(2)的中部抵挡在铝焊桁架(22)的下方。
2.根据权利要求1所述基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，其特征在于：所述避震机构包括：避震弹簧(4)、下弹簧连接件(8)、上弹簧连接件(3)、悬挂板(9)；
所述避震弹簧(4)的两端分别联接下弹簧连接件(8)和上弹簧连接件(3)；所述的支撑垫块(18)将底板(17)和避震支撑板(2)通过螺丝螺母固连，下弹簧连接件(8)固定在悬挂板(9)上；所述铰链20联接悬挂板(9)和底板(17)形成转动副，形成悬挂机构，通过避震弹簧(4)的拉伸和收缩，起到缓冲的作用，进而构成避震机构；在悬挂板(9)的前下方，有一个通过导轮固定件(15)固定在悬挂板(9)上的导轮(14)。
3.根据权利要求2所述基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，其特征在于：所述底盘轮轴机构包括麦克纳姆轮(1)、车轴(19)、梅花联轴器(7)、固定电机座(5)、轴承(24)、轮轴卡簧(23)、电机(16)；
所述梅花联轴器(7)一端和车轴(19)的另一端固连，而梅花联轴器(7)的另一端和电机(16)的电机轴固连；所述电机(16)通过螺丝与固定在悬挂板(9)上的固定电机座(5)固连，形成轮轴；电机(16)通电后转动，从而带动麦克纳姆轮(1)转动；轴承(24)套在固定电机座(5)中靠近车轴(19)一端的圆槽里，过盈配合，轮轴卡簧(23)安装在车轴(19)的槽里，用作固定车轴(19)的孔向运动。
4.根据权利要求2所述基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，其特征在于：所述后方车体支撑机构包括：吸盘(10)、吸盘固定件(11)、直线电机(12)、直线电机固定桁架(13)、直线电机固定板(21)；
所述直线电机(12)固定在直线电机固定板(21)上，而直线电机固定板(21)与固定在底板(17)的直线电机固定桁架(13)固连；所述吸盘(10)通过吸盘固定件(11)固定在直线电机(12)电机轴上，直线电机(12)通电后伸长，使得吸盘(10)接触地面，直到后轮悬空，达到将后方车体撑起的目的。
5.根据权利要求3所述基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，其特征在于：所述麦克纳姆轮(1)轮缘上斜向分布着多个圆柱形滚子，这些斜向分布的圆柱形滚子把一部分的转向力转化到一个机轮法向力上面。
6.根据权利要求3所述基于麦克纳姆轮的消防机器人底盘，其特征在于：所述电机(16)采用3510电机。
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