CN109663250A - 一种多功能灭火机器人*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能灭火机器人***，包括前车与用于传输不同种类的灭火剂的喷洒混合供给子***，所述喷洒混合供给子***包括远程控制器、水泵、防火水管和喷头，所述喷洒混合供给***通过所述防火水管和所述喷头与所述前车连接，所述前车包括坦克车体和设置于所述坦克车体底部的减压履带底盘，所述坦克车体的车头位置处设有炮口组件，所述坦克车体的车尾位置处设有加强天线组件，所述炮口组件的周围还设有传感器组件和摄像头，所述坦克车车体内内置有用于接收信号并控制所述前车的总控制芯片板。与现有技术相比，本发明具有适应性强，功能繁多，分工明确，成本低廉等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种多功能灭火机器人***。
背景技术
灭火机器人主要以单片机位控制核心，加以红外火焰传感，电机驱动，红外传感电路。灭火机器人在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。随着我国经济的快速发展，居民区的住宅、经济开发区的企业及其货场仓库等越来越多，环境复杂，安全隐患和消防压力日益增加。其中甚至还有一些极度危险的化学品储存场所及污染废弃物堆放场所等等。例如8.12天津滨海新区的***事故就是危险品仓库发生了***，损失惨重。在整个火灾中消防员不仅仅要面对火焰、高温、浓烟的伤害，还有***、腐蚀、中毒的危险等，若消防员没有相应的设备贸然进入火场，不仅无法完不成任务，可能还会造成不必要的牺牲。
可见，当今消防人员面对的火灾和应急救援的形势已相当的复杂，尤其是有毒、易燃、易爆等复杂环境中，为切实增强消防部队扑灭大火、搜救幸存者的能力，也为更好地保护广大消防官兵的生命安全，配备消防机器人已势在必行。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多功能灭火机器人***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种多功能灭火机器人***，包括前车与用于传输不同种类的灭火剂的喷洒混合供给子***，所述喷洒混合供给子***包括远程控制器、水泵、防火水管和喷头，所述喷洒混合供给***通过所述防火水管和所述喷头与所述前车连接，所述前车包括坦克车体和设置于所述坦克车体底部的减压履带底盘，所述坦克车体的车头位置处设有炮口组件，所述坦克车体的车尾位置处设有加强天线组件，所述炮口组件的周围还设有传感器组件和摄像头，所述坦克车体内内置有用于接收信号并控制所述前车的总控制芯片板。
优选地，所述的坦克车体为内外双层装甲壳结构，所述内外双层结构的外层壳上设置有灭火物质层，所述内外双层装甲壳结构的内外双层壳之间还设有用于水冷或作为热水灭火的循环水管，所述坦克车体内的上方空间还设有储水箱，所述循环水管与所述储水箱相连接。
优选地，所述减压履带底盘包括底盘本体、设置于所述底盘本体侧面的带轮和套接安装于所述带轮上的履带，所述底盘本体内还设置有用于传动操控所述带轮的电机。
优选地，所述加强天线组件为设置有转网口线接口、2dBi可更换无线天线、摄像头视频接口和5V稳压供电接口的控制电路板。
优选地，所述总控制芯片板为设置有电机控制口、USB串口、主供电电源插口、拓展I/O口和应急开关的Arduino系列控制电路板。
优选地，所述坦克车体的顶部还设有用于形成空间以放置救援物品或提供芯片预留口的弧形盖。
优选地，所述传感器组件包括温湿度传感器和气体探测器，所述温湿度传感器和所述气体探测器分别内置于所述坦克车体车头位置处的半圆形罩壳内。
优选地，所述灭火剂包括水、泡沫灭火剂、干粉灭火剂和卤代烷灭火剂。
优选地，所述远程控制器包括Siemens Logo逻辑控制器和与所述Siemens Logo逻辑控制器配合控制的多个继电器。
优选地，所述炮口组件由插接底座和插接安装于所述插接底座上的喷射炮管组成，所述喷射炮管为一端表面为曲面形的中空圆柱体结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明是采用Arduino和logo共同控制的方法，logo在后方操控灭火物质，Arduino控制前车运行，炮口转向。集灭火、照明、救援、指引逃生路线，无线视频传输等多功能为一体。
(2)本发明的灭火剂包括水、泡沫灭火剂、干粉灭火剂和卤代烷灭火剂，可以适应各种各样的环境，考虑到火灾现场的复杂性，如易燃易爆、有毒有害、缺氧、浓烟等危险灾害。在与火场直接接触的外壳部分均涂上了防火材料。
(3)本发明结构新颖，合理，实用性强。本发明分为前车和后方Siemens Logo
逻辑控制器，分工明确，前车主要是越障，以最快的速度达到火源，所以采用全金属减压履带底盘设计，不仅防火而且很结实，对于各种各样的地形都可以跨越。前车采用双层防火装甲壳，外壳抵御高温，中间为循环水管，里面为保温层隔绝外部高温防止内部芯片因高温而损坏，前车车上方有储水箱，车身是两层的，在两层之间布置水管与储水箱连接。水管环绕车身，水在水管里流动，形成循环，时时刻刻给机器人降温，在前车正前方是炮口，用来喷射灭火物质，炮口可以360度全方位旋转，配合车底履带，可以实现无死角全面灭火，在炮口中间设有摄像头，便于收集火灾现场情况，采取对应措施，后方主要是存放各种灭火物质，利用logo的控制器，消防员可以手动控制使用哪种灭火物质，更加有利于适应复杂的火情。
(4)本发明成本低廉，且易于拓展，采用Arduino作为前车主芯片，选择Arduino系列控制电路板的原因：运行平台多，包括Windows，Macintosh OSX，和Linux操作***，硬件开源并可扩展Arduino板基于Atmel的ATMEGA8和ATMEGA168/328单片机，Arduino基于Creative Commons许可协议，有经验的电路设计师能够根据需求设计自己的模块，可以对其扩展或改进，对于一般用户，也可以通过制作试验板来进行实际操作，省钱又省事，可以根据需要进行特定模块的拓展升级。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的减压履带底盘的结构示意图；
图3为本发明的前车的原理流程图；
图4为本发明中喷洒混合供给子***的原理流程图；
图5为本发明中Siemens Logo逻辑控制器的端口分配表；
图6为本发明中Siemens Logo逻辑控制器的梯形图；
附图标号说明：
1为前车；101为坦克车体；102为减压履带底盘；1021为底盘本体；1022为履带；2为；防火水管；3为摄像头；4为弧形盖；5为半圆形罩壳；6为喷射炮管；7为2dBi可更换无线天线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1和图2分别为本发明一种多功能灭火机器人***的整体结构及组成部分减压履带底盘的局部结构的示意图，包括前车1与用于传输不同种类的灭火剂的喷洒混合供给子***，灭火剂的具体种类，包括：水、泡沫灭火剂、干粉灭火剂和卤代烷灭火剂，喷洒混合供给子***包括远程控制器、水泵、防火水管2和喷头，喷洒混合供给***通过防火水管2和喷头与前车1连接，前车1包括坦克车体101和设置于坦克车体101底部的减压履带底盘102，减压履带底盘102包括底盘本体1021、设置于底盘本体1021侧面的带轮和套接安装于带轮上的履带1022，底盘本体1021内还设置有用于传动操控带轮的电机，坦克车体101为内外双层装甲壳结构，内外双层结构的外层壳上设置有灭火物质层，内外双层装甲壳结构的内外双层壳之间还设有用于水冷或作为热水灭火的循环水管，坦克车体101内的上方空间还设有储水箱，循环水管与储水箱相连接，坦克车体101的顶部还设有用于形成空间以放置救援物品或提供芯片预留口的弧形盖4，坦克车体101的车头位置处设有炮口组件，坦克车体101的车尾位置处设有加强天线组件，炮口组件的周围还设有传感器组件和摄像头3，坦克车体101内内置有用于接收信号并控制前车1的总控制芯片板。
针对上述各组件的具体选型：
加强天线组件为设置有转网口线接口、2dBi可更换无线天线7、摄像头视频接口和5V稳压供电接口的控制电路板，总控制芯片板为设置有电机控制口、USB串口、主供电电源插口、拓展I/O口和应急开关的Arduino系列控制电路板，传感器组件包括温湿度传感器和气体探测器，温湿度传感器和气体探测器分别内置于坦克车体1车头位置处的半圆形罩壳5内，炮口组件由插接底座和插接安装于插接底座上的喷射炮管6组成，喷射炮管6为一端表面为曲面形的中空圆柱体结构。
如图3所示为本发明中前车的工作原理流程图，Arduino板的驱动模块驱动着机器人的运行，为各组成结构及控制该结构的各模块供电，外部传感器探测火灾现场的复杂情况，将信息传入主芯片，另外机器人的操控，物质的切换，需要有摄像头来获取前方的情况，这也是必不可少的一部分。
如图4所示为本发明后方喷洒混合供给子***中的远程控制器的具体控制原理流程示意图，本发明的远程控制器采用包括Siemens Logo逻辑控制器和与Siemens Logo逻辑控制器配合控制的多个继电器，Siemens Logo逻辑控制器的传输距离更长且更稳定，用继电器来控制水泵的运行，Siemens Logo逻辑控制器控制继电器的开断，从而控制水泵的开关。
图5和图6为本发明中作为实施例的具体针对Siemens Logo逻辑控制器的端口分配表和对应的梯形图编程，其中X0为停止按钮，通过继电器Y0控制其他水泵及灭火器的关断，剩下的输出均为灭火物质的控制装置。在切换其他介质时，需要先按下X0断开，再切换。
本发明的具体工作灭火过程如下：
通过Arduino控制前车进入火场，进入火场后，通过前置摄像头进行观察，同时各个传感器收集数据，对火情进行基本判断。如果情况允许并且找到火源进行下一步。前车深入火场，通过摄像头和传感器判断火源为何种物质，后方消防员选择合适的灭火物质进行准备。通过芯片控制履带舵机打角，将车身对准火源，通过摄像头观察炮口角度是否合理，通过调节使炮口对准火源。后方消防员觉得情况符合灭火条件时，控制后方喷洒混合供给子***(可以为一种后方储存灭火物质的车)的Siemens Logo逻辑控制器，喷射出指定灭火物质，在灭火中要随时判断火场情况，控制前车和炮口旋转。
前车负责在火灾中前行，后方喷洒混合供给子***(可以为一种后方储存灭火物质的车)不动，用于储存灭火物质。这种整体设计思路使后方喷洒混合供给子***(可以为一种后方储存灭火物质的车)不需要进入火场，前车在火场中可以灵活自如，完成更多工作，实现更多功能，该灭火机器人采用全金属车身所以可耐高温，在该灭火机器人内部使用封闭式水管循环来进行吸热降温，同时机器人内部在装配有一部风机对机器人内部和水箱进行降温，使整个机器人内部工作在适宜的温度。
多功能灭火机器人采用全金属减压履带底盘设计，保证机器人可以深入火灾现场，全金属履带耐候性耐火性好，可以抵抗一般的化学品危险品腐蚀，强劲的马达保证机器人在高温环境下进退自如。并且在机器人的四周，涂上了防火喷漆，达到隔离高温的效果。
由于多功能灭火机器人尾部的管道提供灭火剂，所以这个管道就成为了一个很好的路标，适当加以改装处理等就可以帮助一些可能在火场中迷失方向的被困人员。
此外还可以增加搜救取证功能：例如人体红外：火灾往往伴随人员的伤亡，更快的找到受困人员，也就能更快的减小人员伤亡，在机器人上装有若干个热释电传感器可以全方位的寻找人体发出的红外线，以便及时救援。另外带有摄像头可进行摄像取证。
本发明也可以在后期将产品升级为多台联合作业，支持多台机器组队，协力运作，专功专用，最短时间、最大程度解决火灾，减少火灾损失。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多功能灭火机器人***，其特征在于，包括前车(1)与用于传输不同种类的灭火剂的喷洒混合供给子***，所述喷洒混合供给子***包括远程控制器、水泵、防火水管(2)和喷头，所述喷洒混合供给***通过所述防火水管(2)和所述喷头与所述前车(1)连接，所述前车(1)包括坦克车体(101)和设置于所述坦克车体(101)底部的减压履带底盘(102)，所述坦克车体(101)的车头位置处设有炮口组件，所述坦克车体(101)的车尾位置处设有加强天线组件，所述炮口组件的周围还设有传感器组件和摄像头(3)，所述坦克车体(101)内内置有用于接收信号并控制所述前车(1)的总控制芯片板。
2.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述的坦克车体(101)为内外双层装甲壳结构，所述内外双层结构的外层壳上设置有灭火物质层，所述内外双层装甲壳结构的内外双层壳之间还设有用于水冷或作为热水灭火的循环水管，所述坦克车体(101)内的上方空间还设有储水箱，所述循环水管与所述储水箱相连接。
3.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述减压履带底盘(102)包括底盘本体(1021)、设置于所述底盘本体(1021)侧面的带轮和套接安装于所述带轮上的履带(1022)，所述底盘本体(1021)内还设置有用于传动操控所述带轮的电机。
4.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述加强天线组件为设置有转网口线接口、2dBi可更换无线天线(7)、摄像头视频接口和5V稳压供电接口的控制电路板。
5.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述总控制芯片板为设置有电机控制口、USB串口、主供电电源插口、拓展I/O口和应急开关的Arduino系列控制电路板。
6.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述坦克车体(101)的顶部还设有用于形成空间以放置救援物品或提供芯片预留口的弧形盖(4)。
7.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述传感器组件包括温湿度传感器和气体探测器，所述温湿度传感器和所述气体探测器分别内置于所述坦克车体(101)车头位置处的半圆形罩壳(5)内。
8.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述灭火剂包括水、泡沫灭火剂、干粉灭火剂和卤代烷灭火剂。
9.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述远程控制器包括Siemens Logo逻辑控制器和与所述Siemens Logo逻辑控制器配合控制的多个继电器。
10.根据权利要求1所述的一种多功能灭火机器人***，其特征在于，所述炮口组件由插接底座和插接安装于所述插接底座上的喷射炮管(6)组成，所述喷射炮管(6)为一端表面为曲面形的中空圆柱体结构。
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