[实用新型]一种复杂环境下的智能火灾救援机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于消防机械技术领域，具体涉及一种结构紧凑、可靠性和智能化程度高、通过性强的复杂环境下的智能火灾救援机器人。

背景技术

在当前高层建筑的高速发展的时代背景下，当高层建筑起火时救援难度也就相应的增加了许多。然而现在消防云梯其工作高度规范一般为32～52米，按每层楼高平均值为3米计算，相当于高层建筑的14～17层楼的高度。另外，随着大型化工、仓储等企业的不断发展壮大，危化品泄漏、起火伴随的有毒物质、有强腐蚀性的物质和燃烧带来的毒烟、爆炸等，给消防人员进行人员救援和灭火带来严重的威胁。这样的环境下一旦发生火灾，弥漫的烟雾、高温及狭窄的空间、各异的障碍物及楼梯等复杂的环境，使得消防人员的救援面临新的挑战，往往由于救援的不及时和救援环境的恶劣而造成不必要的损失和牺牲。因此，消防成为一个高危的行业，为了减少救援风险和提高救援工作效率，开发智能化的火灾救援机器人代替消防队员进行侦察和救援显得有重大意义。

针对恶劣环境下的消防救援工作，目前也有部分消防及救援机器人出现，并取得了一定的成效。现有技术中的消防机器人一般采用轮式、履带式、人形或二者结合的机器人结构，并已迭代产生了三代机器人。第一代的火灾救援机器人为遥控式的机器人，需要消防人员给出相应的命令才能完成相应的动作；第二代在第一代的基础上加入了一些传感器，可以由计算机来辅助操控；第三代为智能化的火灾消防救援机器人，可以在没有人为干预的情况下完成救援任务，也能适应各种复杂的环境。对于第一代和第二代消防救援机器人，因为还需要人为的干预，限制了其在复杂环境下的应用范围，而且救援效率低。第三代消防救援机器人虽有部分研制，但往往结构复杂且体积较大，很难火灾现场狭窄场所的救援，而且动力供给方式单一，造成越障能力很弱，不能适应多种特殊地形需求。另外，对于部分采用机械手的救援机器人来说，由于普遍使用传统伺服电机驱动机械手，而因为这种伺服电机转矩小且尺寸偏大。为了满足机械手的运动要求，关节处的普通伺服电机需要增加减速器，从而导致这类机械手体积过于庞大、重心不稳，不适用于攀爬障碍和上下楼梯，严重限制了应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、可靠性和智能化程度高、通过性强的复杂环境下的智能火灾救援机器人。

本实用新型目的是这样实现的：包括底盘、行走机构、救援机械臂、视觉系统、控制系统、电源系统，所述控制系统分别与行走机构、救援机械臂、视觉系统、电源系统连接，所述底盘设置有行走机构且上部铰接救援机械臂，所述控制系统和电源系统固定设置于底盘，所述电源系统依次与行走机构、救援机械臂、视觉系统和控制系统连接，所述视觉系统的视觉传感器固定设置于底盘或救援机械臂，所述行走机构包括主驱动装置、驱动轮、导向轮、主臂驱动装置、主臂杆、曲柄、行星轮、履带，所述主驱动装置固定设置于底盘且驱动轴与驱动轮连接，所述驱动轮及导向轮分别设置于底盘的前后两侧，所述底盘的驱动轮及导向轮之间固定设置主臂驱动装置，所述主臂驱动装置的驱动轴与主臂杆的一端连接，所述主臂杆的另一端与曲柄的一端铰接，所述曲柄的另一端铰接行星轮，所述履带套接于驱动轮、导向轮及行星轮。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型通过采用履带配合主臂杆及形星轮结构的行走机构，从而实现履带变形来实现越障和爬梯的功能，有效提高了救援机器人的通过性，使得应用范围较广。

2、本实用新型进一步使主臂驱动装置通过齿轮传动系统来实现履带的变形，同时通过齿轮及主臂杆中的链轮和链条的配合，能够保证履带在变形时保持松紧程度不变，在保证越障能力的同时，有效提高了履带变形过程中的可靠性；

3、本实用新型的视觉系统应用一种基于图像分割的全卷积网络图像处理技术，对火灾现场的人员进行快速识别与定位，有效提高了人员定位的精度和显著降低了运算量，为准确、快速的救援受困人员提供了保障，解决了现有消防救援机械自动化程度低的问题。

4、本实用新型为了适应消防救援现场狭窄的空间和高温、高湿环境，采用结构紧凑、可靠性高的关节型三自由度机械手，解决了现有机械手过于庞大、重心不稳的问题。

5、本实用新型通过控制系统根据视觉系统的定位及GPS系统、障碍物检测传感器，能够自动壁障和控制行走机构调整位置及救援机械臂铲抬受困人员，也可以通过无线网络模块以后方指令运动与救援，应用灵活且智能化程度高。

因此，本实用新型具有结构紧凑、可靠性和智能化程度高、通过性强的特点。

附图说明