專利名稱：一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，屬于消防設備領域。
背景技術：
隧道是重要的基礎設施，并在區域經濟發展上扮演至關重要的角色，隧道中一旦發生火災，由于濃煙、照明等條件限制，消防人員很難接近火源，若不能及時撲滅火源，大量濃煙在隧道內積聚，高溫積熱不散會造成隧道崩裂或汽車油箱爆炸，火災及爆炸造成的破壞與產生的有毒物質還將嚴重危及救災人員和周圍居民的生命與財產安全。然而，現有的消防設備無法滿足隧道滅火的需要，為了防止和減少救災人員在撲救過程中所造成的傷亡，研制能夠滿足隧道滅火要求的機器人，代替滅火救災人員進入充滿危險的災害現場，保護消防人員的生命安全勢在必行。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠在隧道實現自主移動和消防滅火的機器人。為達成所述目的，本發明提供一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，包括箱體、導桿、注水管道、導軌、火源探測傳感器、軟水管、增壓泵、快換接頭上部、移動裝置、導向裝置、換接裝置和滅火裝置；所述的導軌和注水管道焊接在一起并通過導桿焊接在隧道頂部，所述的注水管道上設置有快換接頭上部，快換接頭上部與換接裝置連接，換接裝置、增壓泵和滅火裝置均通過軟水管連接固定在注水管道下方的箱體上，移動裝置和導向裝置的一端固定在箱體一側，另一端設置在導軌上；箱體上還設置有火源探測傳感器。進一步地，所述的移動裝置包括電機、電機架、聯軸器、下套杯、驅動輪、上套杯、下軸承座、上主軸、上軸承座、上錐齒輪、軸端擋板、下錐齒輪和下主軸,其中電機架、上軸承座、下軸承座固連于箱體之上，電機固定于電機架上；下套杯、下錐齒輪、下軸承座、軸端擋板安裝于下主軸上，組成下驅動軸系；下驅動軸系一端與電機通過聯軸器相連，一端與上錐齒輪配合；上套杯、上錐齒輪、上軸承座安裝于上主軸上，組成上驅動軸系；上驅動軸系一端與下錐齒輪配合，一端和驅動輪相連，驅動輪設置在導軌內；電機把動力通過聯軸器、下主軸傳遞給下錐齒輪，下錐齒輪通過嚙合把動力傳遞給上錐齒輪，上錐齒輪通過上主軸把動力傳遞給驅動輪，驅動輪通過與導軌間的摩擦帶動箱體前進。進一步地，所述的導向裝置包括導輪軸、輪架、導向輪、導輪上轉動蓋、導輪上桿、自制180度接頭、導輪安裝支桿和連接法蘭，其中導向輪和輪架通過導輪軸連接；導輪上桿與自制180度接頭相連、導輪上傳動蓋套在導輪上桿上，組成U型連桿，實現導向輪的轉向；U型連桿一端與輪架焊接，一端與導輪安裝支桿相連；導輪安裝支桿與連接法蘭相連，將導向裝置固定于箱體上；導向輪置于導軌內，通過U型連桿的轉動實現導向輪在導軌上靈活轉彎，實現機器人在預設導軌上行走的導向。進一步地，所述的換接裝置包括聯軸器、曲軸、連桿下圓、連桿、滑槽機架、滑槽、接頭、接口、位置傳感器、快換接頭下部、自制內徑50T管接頭、電機架和電機，其中自制內徑50T管接頭上端與快換接頭下部螺紋相連，下端與接口相連，左端與接頭相連；連桿下端與連桿下圓以螺紋連接安裝在曲軸上，連桿上端與接口相連，并置于滑槽內，組成曲柄滑塊機構；電機架與箱體固連，電機固定于電機架上；安裝在快換接頭下部的位置傳感器能夠定位距著火點最近的快換接頭上部的位置，當機器人到達指定位置后，電機啟動，通過聯軸器帶動曲柄滑塊機構運動，推動快換接頭下部與快換接頭上部對接，從而可將水從管道引入軟水管中。
進一步地，所述的滅火裝置包含關節一和關節二，其中關節一含有大齒輪、小齒輪、基座、電機架、小主軸、聯軸器、電機、立柱、大主軸和壓塊，其中壓塊一端與大主軸以螺釘相連，一端嵌在大臂內，關節一含有的基座、電機架與箱體固連，聯軸器一端與電機與相連，一端與小主軸小端相連；電機通過聯軸器帶動小主軸旋轉，小主軸通過小齒輪和大齒輪嚙合，帶動大主軸旋轉，帶動壓塊左右搖擺，從而帶動與壓塊相連的大臂運動，實現末端噴嘴左右位置的調節；所述的關節二含有小齒輪軸、聯軸器、電機架、電機、末端噴嘴、大臂、大齒輪、大齒輪軸、后殼和小齒輪，其中大齒輪與后殼相連，固定于箱體之上；電機通過電機架固定在大臂上，并通過聯軸器與小齒輪軸的小端相連；末端噴嘴與軟水管相連，且穿過大臂，可隨大臂運動；電機通過聯軸器帶動小齒輪軸旋轉，小齒輪繞固定的大齒輪旋轉嚙合，帶動大臂上下俯仰運動，從而實現末端噴嘴上下位置的調節。本發明利用導軌和管道焊接在一起并通過導桿焊接在隧道頂部，注水管道間采用溝槽式連接，管道每隔一定距離安裝有一個快換接頭上部，能夠與快換接頭下部對接，快換接頭上部和下部在未接通時閥門關閉，火源探測位置傳感器檢測到火情后，位置傳感器定位離著火點最近的快換接頭上部，機器人利用驅動輪和導向輪在導軌上快速移動，到達指定滅火位置，滅火裝置通過末端噴嘴的左右搖擺和上下俯仰兩個自由度，調節末端噴嘴的位姿，使其對準火源，機器人換接裝置的電機啟動，帶動曲柄滑塊機構運動，推動快換接頭下部與上部對接，閥門打開，向滅火裝置注水，水進入直流可控的增壓泵調整壓力后由末端噴嘴噴出，進行滅火。本發明具有自主移動、火源探測、快換接頭上下部自動對接、末端噴嘴上下左右調節功能，在高溫的惡劣環境中能夠保證自身安全并且進行可靠的工作，具有較強的防爆和抗干擾功能。


附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中
圖1是本發明總體結構示意圖；圖中標記為1-箱體、2-導桿、3-注水管道、4-導軌、5-火源探測傳感器、6-軟水管、7-增壓泵、8-快換接頭上部、9-移動裝置、10-導向裝置、11-換接裝置、12-滅火裝置；
圖2是移動裝置的結構不意圖；圖中標記為13_電機、14-上軸承座、15-聯軸器、16-上錐齒輪、17-下端蓋、18-下軸承座、19-下套杯、20-軸端擋板、21-驅動輪、22-下錐齒輪、23-上端蓋、24-下軸承、25-上套杯、26-下主軸、27-上軸承、28-電機架、29-上主軸；圖3是導向裝置的結構示意圖；圖中標記為30-導輪軸、31-導輪上桿、32-輪架、33-自制180度接頭、34-導向輪、35-導輪安裝支桿、36-導輪上轉動蓋、37-連接法蘭；
圖4是換接裝置的局部示意圖；圖中標記為38-聯軸器、39-滑槽、40-軸承、41-接頭、42-曲軸、43-位置傳感器、44-連桿下圓、45-快換接頭下部、46-連桿、47-自制內徑50T管接頭、48-軸承座、49-接口、50-端蓋、51-電機、52-滑槽機架、53-電機架；
圖5是滅火裝置關節一的結構示意圖；圖中標記為54-大齒輪、55-小軸承、56-大軸套、57-小主軸、58-大軸承、59-聯軸器、60-小齒輪、61-電機、62-軸承座、63-立柱、64-電機架、65-壓塊、66-基座、67-大主軸、68-小軸套；
圖6是滅火裝置關節二的結構示意圖；圖中標記為69-小齒輪軸、70-末端噴嘴、71-小軸承座、72-大臂、73-小套杯、74-大齒輪、75-小端蓋、76-大齒輪軸、77-電機架、78-壓板上蓋、79-聯軸器、80-大軸承、81-電機、82-后殼、83-大端蓋、84-壓塊、85-大套杯、86-小齒輪、87-大軸承座、88-小軸承。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。如圖1-6所示，一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，包括箱體1、導桿2、注水管道3、導軌4、火源探測傳感器5、軟水管6、增壓泵7、快換接頭上部8、移動裝置9、導向裝置10、換接裝置11和滅火裝置12，所述的導軌4和注水管道3焊接在一起并通過導桿2焊接在隧道頂部，所述的注水管道3上設置有快換接頭上部8，快換接頭上部8與換接裝置11連接，換接裝置11、增壓泵7和滅火裝置12均通過軟水管6連接固定在注水管道3下方的箱體I上，移動裝置9和導向裝置10的一端固定在箱體I 一側，另一端設置在導軌4上；箱體I上還設置有火源探測傳感器5，所述的移動裝置9包括電機13、電機架28、聯軸器15、下套杯19、驅動輪21、上套杯25、下軸承座18、上主軸29、上軸承座14、上錐齒輪16、軸端擋板20、下錐齒輪22和下主軸26，其中電機架28、上軸承座14、下軸承座18固連于箱體I之上，電機13固定于電機架28上；下套杯19、下錐齒輪22、下軸承座18、軸端擋板20安裝于下主軸26上，組成下驅動軸系；下驅動軸系一端與電機13通過聯軸器15相連，一端與上錐齒輪16配合；上套杯25、上錐齒輪16、上軸承座14安裝于上主軸29上，組成上驅動軸系；上驅動軸系一端與下錐齒輪22配合，一端和驅動輪21相連，驅動輪21設置在導軌4內；電機13把動力通過聯軸器15、下主軸26傳遞給下錐齒輪22，下錐齒輪22通過嚙合把動力傳遞給上錐齒輪16,上錐齒輪16通過上主軸29把動力傳遞給驅動輪21,驅動輪21通過與導軌4間的摩擦帶動箱體I前進，所述的導向裝置10包括導輪軸30、輪架32、導向輪34、導輪上轉動蓋36、導輪上桿31、自制180度接頭33、導輪安裝支桿35和連接法蘭37，其中導向輪34和輪架32通過導輪軸30連接；導輪上桿31與自制180度接頭33相連、導輪上傳動蓋36套在導輪上桿31上，組成U型連桿，實現導向輪34的轉向山型連桿一端與輪架32焊接，一端與導輪安裝支桿35相連；導輪安裝支桿35與連接法蘭37相連，將導向裝置10固定于箱體I上；導向輪34置于導軌4內，通過U型連桿的轉動實現導向輪34在導軌4上靈活轉彎，實現在預設導軌上行走的導向，所述的換接裝置11包括聯軸器38、曲軸42、連桿下圓44、連桿46、滑槽機架52、滑槽39、接頭41、接口 49、位置傳感器43、快換接頭下部45、自制內徑50T管接頭47、電機架53和電機51，其中自制內徑50T管接頭47上端與快換接頭下部45螺紋相連，下端與接口 49相連，左端與接頭41相連；連桿46下端與連桿下圓44以螺紋連接安裝在曲軸42上，連桿46上端與接口 49相連，并置于滑槽39內，組成曲柄滑塊機構；電機架53與箱體I固連，電機51固定于電機架53上；安裝在快換接頭下部45的位置傳感器43能夠定位距著火點最近的快換接頭上部8的位置，當機器人到達指定位置后，電機51啟動，通過聯軸器38帶動曲柄滑塊機構運動，推動快換接頭下部45與快換接頭上部8對接，從而可將水從管道引入軟水管6中，所述的滅火裝置12包含關節一和關節二，其中關節一含有大齒輪54、小齒輪60、基座66、電機架64、小主軸57、聯軸器59、電機61、立柱63、大主軸67和壓塊65,其中壓塊65 —端與大主軸67以螺釘相連,一端嵌在大臂內，關節一含有的基座66、電機架64與箱體I固連，聯軸器59 —端與電機61與相連,一端與小主軸57小端相連；電機61通過聯軸器59帶動小主軸57旋轉，小主軸57通過小齒輪60和大齒輪54嚙合，帶動大主軸67旋轉，帶動壓塊65左右搖擺，從而帶動與壓塊65相連的大臂運動，實現末端噴嘴左右位置的調節；所述的關節二含有小齒輪軸69、聯軸器79、電機架77、電機81、末端噴嘴70、大臂72、大齒輪74、大齒輪軸76、后殼82和小齒輪86，其中大齒輪74與后殼82相連，固定于箱體I之上；電機61通過電機架77固定在大臂72上，并通過聯軸器79與小齒輪軸69的小端相連；末端噴嘴70與軟水管6相連，且穿過大臂72，可隨大臂72運動；電機81通過聯軸器79帶動小齒輪軸69旋轉，小齒輪86繞固定的大齒輪74旋轉嚙合，帶動大臂72上下俯仰運動，從而實現末端噴嘴70上下位置的調節。最后應說明的是以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，包括箱體、導桿、注水管道、導軌、火源探測傳感器、軟水管、增壓泵、快換接頭上部、移動裝置、導向裝置、換接裝置和滅火裝置，其特征在于:所述的注水管道上設置有快換接頭上部，快換接頭上部與換接裝置連接，換接裝置、增壓泵和滅火裝置均通過軟水管連接固定在注水管道下方的箱體上，移動裝置和導向裝置的一端固定在箱體一側，另一端設置在導軌上；所述的箱體上還設置有火源探測傳感器。
2.根據權利要求1所述的一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，其特征在于:所述的移動裝置包括電機、電機架、聯軸器、下套杯、驅動輪、上套杯、下軸承座、上主軸、上軸承座、上錐齒輪、軸端擋板、下錐齒輪和下主軸，其中電機架、上軸承座、下軸承座固連于箱體之上，電機固定于電機架上；下套杯、下錐齒輪、下軸承座、軸端擋板安裝于下主軸上，組成下驅動軸系；下驅動軸系一端與電機通過聯軸器相連，一端與上錐齒輪配合；上套杯、上錐齒輪、上軸承座安裝于上主軸上，組成上驅動軸系；上驅動軸系一端與下錐齒輪配合，一端和驅動輪相連，驅動輪設置在導軌內。
3.根據權利要求1所述的一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，其特征在于:所述的導向裝置包括導輪軸、輪架、導向輪、導輪上轉動蓋、導輪上桿、自制180度接頭、導輪安裝支桿和連接法蘭，其中導向輪和輪架通過導輪軸連接；導輪上桿與自制180度接頭相連、導輪上傳動蓋套在導輪上桿上，組成U型連桿，實現導向輪的轉向;U型連桿一端與輪架焊接，一端與導輪安裝支桿相連；導輪安裝支桿與連接法蘭相連，將導向裝置固定于箱體上。
4.根據權利要求1所述的一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，其特征在于:所述的換接裝置包括聯軸器、曲軸、連桿下圓、連桿、滑槽機架、滑槽、接頭、接口、位置傳感器、快換接頭下部、自制內徑50T管接頭、電機架和電機，其中自制內徑50T管接頭上端與快換接頭下部螺紋相連，下端與接口相連，左端與接頭相連；連桿下端與連桿下圓以螺紋連接安裝在曲軸上，連桿上端與接口相連，并置于滑槽內，組成曲柄滑塊機構；電機架與箱體固連，電機固定于電機架上。
5.根據權利要求1所述的一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，其特征在于:所述的滅火裝置包含關節一和關節二，其中關節一含有大齒輪、小齒輪、基座、電機架、小主軸、聯軸器、電機、立柱、大主軸和壓塊，其中壓塊一端與大主軸以螺釘相連，一端嵌在大臂內，關節一含有的基座、電機架與箱體固連，聯軸器一端與電機與相連，一端與小主軸小端相連；關節二含有小齒輪軸、聯軸器、電機架、電機、末端噴嘴、大臂、大齒輪、大齒輪軸、后殼和小齒輪，其中大齒輪與后殼相連，固定于箱體之上；電機通過電機架固定在大臂上，并通過聯軸器與小齒輪軸的小端相連；末端噴嘴與軟水管相連，且穿過大臂。
全文摘要
本發明公開了一種軌跡受約束的懸掛式隧道滅火機器人，包括箱體、導桿、注水管道、導軌、火源探測傳感器、軟水管、增壓泵、快換接頭上部、移動裝置、導向裝置、換接裝置和滅火裝置；所述的注水管道上設置有快換接頭上部，快換接頭上部與換接裝置連接，換接裝置、增壓泵和滅火裝置均通過軟水管連接固定在注水管道下方的箱體上，移動裝置和導向裝置的一端固定在箱體一側，另一端設置在導軌上；箱體上還設置有火源探測傳感器。本發明具有自主移動、火源探測、快換接頭上下部自動對接、末端噴嘴上下左右調節功能，在高溫的惡劣環境中能夠保證自身安全并且進行可靠的工作，具有較強的防爆和抗干擾功能。
文檔編號B25J11/00GK103075175SQ20121058903
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者石立宏, 王洪波, 顧綺芳, 張玉琴, 王曉蕓 申請人:無錫佑仁科技有限公司