CN205073568U - 一种消防灭火搜救机器人 - Google Patents

Abstract

一种消防灭火搜救机器人，包括作为载体的机器人本体，和设置在所述机器人本体内，依次保持电连接的传感器模块、灭火控制模块和主控制器，以及与所述机器人本体连接固定，角度和高度可调的灭火装置。本实用新型提供的消防灭火搜救机器人，在重点处理灭火难点的同时，可以在火灾较复杂的情况下，收集周围环境的各种危险因素，多种探测模块高度集成，在保证自身设备能够正常运转的前提下，替代消防员进入火灾深处进行搜救定位工作，具有结构简单、适应性强的特点。

Description

一种消防灭火搜救机器人

技术领域

本实用新型涉及灭火设备领域，尤其涉及一种可自动探测周围环境危险程度，结构简单、较强的适应各种恶劣的环境的消防灭火搜救机器人。

背景技术

由于人们居住环境的复杂化，现代火灾如果不及时扑救将会造成巨大损失。有些火灾燃情复杂，完全以消防员人工灭火较为困难。如果以灭火机器人辅助消防员进行灭火工作，重点处理难灭点，可以有效控制险情并减少人员伤亡。所以，火灾现场消防人员难以达到或危险性较高的位置，就可用灭火机器人来替代。我国从八十年代末期开始研究灭火机器人，其中上海消防研究所等在灭火机器人的研究过程中取得了较为突出的成果。“自行式消防炮”已经在市场上可以买到，“履带式侦查机器人”也通过了国家验收。然而在我国灭火机器人还处在起步阶段，还有很多问题需要进一步改进和继续深入研究。

申请号为CN201520192508，名称为一种自动灭火搜救机器人的专利中，公开了包括机器人车身、行走轮和灭火器，行走轮通过运动电机驱动行走，灭火器通过启动电机开启或关闭，灭火器通过方向电机带动沿水平方向转动，车身前侧设置有火焰检测传感器，将检测信号传递至单片机，并能够通过语言识别模块检测求救语音信号，并通过无线通信模块对火灾现场的求救者进行定位，以利于实施进一步准确有效的救援行动。

上述专利技术中的灭火机器人，虽然一定程度上可以辅助消防员进行灭火工作，重点处理灭火难点，同时，一定程度上减少人员的伤亡，但只能简单的根据预设的方案进行既定的灭火方案，无法满足火灾里面较复杂的各种情形，存在诸多不足之处，譬如，智能化不够强、结构复杂、灵活性较差等方面。

综上所述，亟需一种消防灭火搜集机器人，在重点处理灭火难点的同时，可以在火灾较复杂的情况下，收集周围环境的各种危险因素，多种探测模块高度集成，在保证自身设备能够正常运转的前提下，替代消防员进入火灾深处进行搜救定位工作，具有结构简单、适应性强的特点。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种消防灭火搜救机器人，在重点处理灭火难点的同时，可以在火灾较复杂的情况下，收集周围环境的各种危险因素，多种探测模块高度集成，在保证自身设备能够正常运转的前提下，替代消防员进入火灾深处进行搜救定位工作，具有结构简单、适应性强的特点。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种消防灭火搜救机器人，包括作为载体的机器人本体，和设置在所述机器人本体内，依次保持电连接的传感器模块、灭火控制模块和主控制器，以及与所述机器人本体连接固定，角度和高度可调的灭火装置。

优选地，所述机器人本体包括固定在车体上的电源模块，驱动和控制车体行走的运动控制模块，和与指挥中心保留无线联络的通信模块，以及可以进行火灾视频采集的视频模块，语音识别的语音识别模块和可以进行人机交互控制的显示模块，其中，电源模块、运动控制模块、通信模块、视频模块、语音识别模块和显示模块均与所述主控制器电连接。

优选地，所述语音识别模块采用LD3320语音识别芯片为主的语音识别模组，该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括ADC、DAC、麦克风接口、声音输出接口。

优选地，所述语通信模块为采用nRF905无线收发芯片为主的器件。

优选地，所述传感器模块还包括用来检测火灾现场温度的温度传感器，用来寻找火源的紫外线传感器，以及方便在火灾现场行走，有效探测和避开障碍物的距离传感器。

优选地，所述紫外线传感器为采用R2868火焰传感器为主要器件的传感器。

优选地，所述距离传感器为激光测距传感器。

优选地，所述灭火控制模块包括用来控制干粉灭火的干粉喷射模块，和可切换高压水灭火的高压水枪喷射模块，其中，所述干粉喷射模块还包括调节干粉喷射装置角度的角度调节模组，所述高压水枪喷射模块还包括控制高压水枪角度的高压水枪角度调节模组。

优选地，所述灭火装置包括与所述机器人本体连接的固定基座，和至少2个以上可旋转或者平移的驱动机构和机械臂，以及设置在所述机械臂末端的干粉喷嘴和高压水枪喷嘴，其中，所述机械臂之间通过所述固定基座与机器人本体连接固定，所述驱动机构固定在所述固定基座上。

优选地，所述机械臂包括可旋转固定的固定臂，和一端限制在所述固定臂上，可上下移动的控制臂。

综上所述，本实用新型公开实施例中提供一种消防灭火搜救机器人，在重点处理灭火难点的同时，可以在火灾较复杂的情况下，收集周围环境的各种危险因素，多种探测模块高度集成，在保证自身设备能够正常运转的前提下，替代消防员进入火灾深处进行搜救定位工作，具有结构简单、适应能力强的特点。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为根据部分示例性实施例示出的一种消防灭火搜救机器人的结构示意图；

图2为根据部分示例性实施例示出的一种消防灭火搜救机器人的控制***组成图；

图3为根据部分示例性实施例示出的一种用于消防灭火搜救机器人的语音识别模块的电路示意图；

图4为根据部分示例性实施例示出的一种用于消防灭火搜救机器人的距离传感器的原理示意图；

图5为根据部分示例性实施例示出的一种适应于消防灭火搜救机器人的机械臂的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里的描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本实用新型的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1为根据部分示例性实施例示出的一种消防灭火搜救机器人的结构示意图；图2为根据部分示例性实施例示出的一种消防灭火搜救机器人的控制***组成图；图3为根据部分示例性实施例示出的一种用于消防灭火搜救机器人的语音识别模块的电路示意图；图4为根据部分示例性实施例示出的一种用于消防灭火搜救机器人的距离传感器的原理示意图；图5为根据部分示例性实施例示出的一种适应于消防灭火搜救机器人的机械臂的结构示意图。

如图1和图2所示，该消防灭火搜救机器人，包括作为载体的机器人本体10，和设置在机器人本体10内，依次保持电连接的传感器模块20、灭火控制模块30和主控制器50，以及与机器人本体10连接固定，角度和高度可调的灭火装置40。通过传感器模块20收集和反馈外界的各种参数，反馈给主控制器50，通过主控制50的分析与判断，控制灭火控制模块30，驱动灭火装载40的周向或者轴向运动，从而实现有效的灭火。

进一步地，机器人本体10包括固定在车体上的电源模块11，驱动和控制车体行走的运动控制模块12，和与指挥中心保留无线联络的通信模块13，以及可以进行火灾现成视频采集的视频模块14，和语音识别的语音识别模块15和可以进行人机交互控制的显示模块16，其中，电源模块11、运动控制模块12、通信模块13、视频模块14、语音识别模块15和显示模块16均与主控制器50电连接。

较佳地，为了提高火灾现场嘈杂环境下的搜救能力，加强消防灭火搜集机器人的语音识别能力，语音识别模块15采用LD3320语音识别芯片为主的语音识别模组，该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括ADC、DAC、麦克风接口、声音输出接口等，可直接集成在现有的产品中，即可实现语音识别、声控、人机对话等功能。其电路如图3所示，芯片采用48脚QFN塑料封装，工作供电为3.3V，其核心是语音识别运算器，配合输入、输出、AD/DA转换等模块，完成语音识别的功能。LD3320还支持并行和串行接口，串行方式可以简化与其他模块的连接。也可采用语音识别模块采用16位凌阳SPCE061A单片机，该单片机内嵌32K字闪存，2K字SRAM，内置10位ADC、DAC，有多达14个的中断源。它的CPU内核采用16位具有DSP功能的微处理器芯片，而且CPU可最高工作在49MHz的主频下，能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。

作为可选的实施方式，若机器人在灭火过程中通过语音识别模块15识别到呼救者，则需要将火场中的呼救者信息传送到火场外的救援人员，便于进一步的营救，通信模块13为采用nRF905无线收发芯片为主的器件，该芯片体积小、芯片所需的***元件数量少、发射功耗较低、抗干扰能力强、传输距离远（最远可达数百米）、便于嵌入式***使用。

进一步地，为了能过及时的掌握火灾现场的实际情况，多个角度的评估火灾内部环境，以及能够有效的帮助消防灭火搜救机器人在火灾现场极其恶劣的环境下灵活的移动，传感器模块20还包括用来检测火灾现场温度的温度传感器21，用来寻找火源的紫外线传感器22，以及方便在火灾现场行走，有效探测和避开障碍物的距离传感器23。

在以上实施例的基础上，一种具体实施方式中，为了准确、高效的找到火灾的发源地，减少可见光对传感器的干扰，无须过滤任何可见光，能在火星产生瞬间准确地发现,并且对非可见光的高传输的电晕现象可以完全解除的目的，紫外线传感器22为采用R2868火焰传感器为主要器件的传感器。

进一步地，为了适应火灾现场极其复杂的环境状况，克服待测目标与传感器的换能器不相垂直的场合，克服温度梯度较大、障碍物距离较远、且颜色变化不定的恶劣环境影响，实现精准的距离测量，便于机器人灵活的移动，距离传感器23为激光测距传感器。其原理如图4所示，关于具体的实现过程及原理，这对于本领域技术人员应当是易于构想到的，故在此不再一一赘述。

进一步地，灭火控制模块30包括用来控制干粉灭火的干粉喷射模块31，和可切换高压水灭火的高压水枪喷射模块32，其中，为了提高灭火的效率，提高灭火的效率，干粉喷射模块31还包括调节干粉喷射装置角度的角度调节模组，高压水枪喷射模块32还包括控制控制高压水枪角度的高压水枪角度调节模组。

作为可选的实施方式，为了使得灭火装置40具有多个可调整角度的功能，灭火装置40包括与机器人本体10连接的固定基座41，和至少2个以上可旋转或者平移的驱动机构42和机械臂43，以及设置在机械臂43末端的干粉喷嘴44和高压水枪喷嘴45，其中，机械臂43之间通过固定基座41与机器人本体10连接固定，驱动机构42固定在固定基座41上，在驱动机构42的带动下，可绕固定基座41上下平移，或者周向旋转，使得固定在控制臂43末端的干粉喷嘴44和高压水枪喷嘴45更加灵活，从而适应更加复杂的灭火环境，进一步扩大了灭火的范围。

如图5所述，在上述实施例的基础上，一种具体的实施例中，机械臂43包括可旋转的固定臂431，和一端限制在固定臂431上，可上下移动的控制臂432。通过灭火控制模块30的逻辑运算与控制，选择性促动一个或者多个控制臂432，从而实现固定在末端的干粉喷嘴44和高压水枪喷嘴45的位置和取向可以以5个或更多自由度（例如2个平移自由度和2个或更多的旋转自由度），极大的扩展了固定在控制臂43末端上的干粉喷嘴44和高压喷嘴45的灵活性，使得消防灭火搜救机器人的能胜任更加恶劣的火灾环境。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种消防灭火搜救机器人，其特征在于，包括作为载体的机器人本体，和设置在所述机器人本体内，依次保持电连接的传感器模块、灭火控制模块和主控制器，以及与所述机器人本体连接固定，角度和高度可调的灭火装置。

2.根据权利要求1所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述机器人本体包括固定在车体上的电源模块，驱动和控制车体行走的运动控制模块，和与指挥中心保留无线联络的通信模块，以及可以进行火灾视频采集的视频模块，语音识别的语音识别模块和可以进行人机交互控制的显示模块，其中，电源模块、运动控制模块、通信模块、视频模块、语音识别模块和显示模块均与所述主控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述语音识别模块采用LD3320语音识别芯片为主的语音识别模组，该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括ADC、DAC、麦克风接口、声音输出接口。

4.根据权利要求2所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述通信模块为采用nRF905无线收发芯片为主的器件。

5.根据权利要求1所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述传感器模块还包括用来检测火灾现场温度的温度传感器，用来寻找火源的紫外线传感器，以及方便在火灾现场行走，有效探测和避开障碍物的距离传感器。

6.根据权利要求5所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述紫外线传感器为采用R2868火焰传感器为主要器件的传感器。

7.根据权利要求5所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述距离传感器为激光测距传感器。

8.根据权利要求1所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述灭火控制模块包括用来控制干粉灭火的干粉喷射模块，和可切换高压水灭火的高压水枪喷射模块，其中，所述干粉喷射模块还包括调节干粉喷射装置角度的角度调节模组，所述高压水枪喷射模块还包括控制高压水枪角度的高压水枪角度调节模组。

9.根据权利要求1所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述灭火装置包括与所述机器人本体连接的固定基座，和至少2个以上可旋转或者平移的驱动机构和机械臂，以及设置在所述机械臂末端的干粉喷嘴和高压水枪喷嘴，其中，所述机械臂之间通过所述固定基座与机器人本体连接固定，所述驱动机构固定在所述固定基座上。

10.根据权利要求9所述的消防灭火搜救机器人，其特征在于，所述机械臂包括可旋转固定的固定臂，和一端限制在所述固定臂上，可上下移动的控制臂。