一种智能灭火机器人

1.本发明涉及灭火机器人技术领域，具体涉及一种智能灭火机器人。


背景技术：

2.在救火过程中，由于工作时间长、火情难以捉摸，消防员在救火过程中很可能会受到伤害。为了提高消防队伍在工作过程中的安全性，随着社会的发展，消防灭火机器人逐渐成为消防员减少人员伤亡的好帮手。灭火机器人可以代替消防员进入情况多变的火场，完成扑灭火情的任务。
3.然而，当今的灭火机器人由于灭火介质的选择，仍具有一定的局限性。若灭火机器人装载干粉灭火器，其续航能力堪忧，无法实现长时间的高强度工作。若为了保证续航时间而选择让灭火机器人连接水管，则水管会影响机器人的移动自由度，难以完全适应火灾现场的空间复杂性。而且水压无法根据现场的情况即时调整，若装载传统风力灭火机，机器人虽然能够自由移动，而且其续航能力有一定保障，但是难以根据实际火情变化而控制风力大小，可能会因为着火点距离过高过远而难以达到灭火的效果。
4.因此，如何设计一种续航能力强、移动自由度高、能够做到快速定点灭火的灭火机器人是是本领域技术人员亟需解决的关键问题。


技术实现要素：

5.针对以上技术问题，本发明设计了一种智能灭火机器人，装载智能离子风灭火机，可以自动识别分析现场火情并产生定速离子风进行灭火，其结构主要包括：智能小车、摄影模块、测温模块、测距模块、驱动控制器、无线通信模块、固定底盘、平面角步进电机、第一驱动齿轮、齿轮底盘、支撑架、仰角步进电机、第二驱动齿轮、传动齿轮、承重杆、过滤网格、离子风生成器、风力加速导管；
6.所述摄影模块固定安装在智能小车上表面前端位置的正中央；所述测温模块固定安装在智能小车上表面前端位置的左边；所述测距模块固定安装在智能小车上表面前端位置的右边；所述驱动控制器固定安装在智能小车上表面的后半部分；所述无线通信模块在智能小车的前端和后端均有固定安装；
7.所述固定底盘固定安装在驱动控制器的上表面正中央；所述齿轮底盘放置在固定底盘的上表面；所述第一驱动齿轮与齿轮底盘啮合连接；所述齿轮底盘与支撑架固定连接；所述支撑架上安装有仰角步进电机；所述仰角步进电机的内部转子与第二驱动齿轮固定连接；所述第二驱动齿轮与传动齿轮啮合连接；传动齿轮开设有一个与承重杆同轴线的通孔，通孔的直径等于承重杆的直径；所述承重杆与传动齿轮通过所设有的通孔同心固定连接；所述支撑架开设有两个与承重杆同轴线的通孔，通孔的直径等于承重杆的直径；所述承重杆与支撑架通过所设有的通孔同心连接；
8.所述固定底盘内部装有平面角步进电机；所述平面角步进电机内部的转子与第一驱动齿轮固定连接；所述平面角步进电机通过电缆与驱动控制器连接；
9.所述离子风生成器的一端与过滤网格同心固定连接，另一端与风力加速导管同心固定连接；所述离子风生成器与其外部两端的承重杆固定连接；
10.所述驱动控制器通过电缆与智能小车、测温模块、测距模块、无线通信模块、仰角步进电机连接；所述无线通信模块通过电缆与摄影模块连接；
11.所述无线通信模块通过电缆与驱动控制器、摄影模块连接；所述驱动控制器通过电缆与测温模块、测距模块、离子风生成器连接。
12.从上述技术方案可以看出，本发明案例实施具有以下效益：
13.本发明一种智能灭火机器人通过产生高速离子风降低着火点的温度达到灭火的目的，其灭火介质来源于空气，所以可以保证长时间高强度工作，续航能力强。
14.本发明一种智能灭火机器人可以通过测温模块和测距模块智能识别火场情况并根据现场火情快速定点灭火，可以代替消防员进入危机四伏的火场，保证消防员的人身安全。
15.本发明一种智能灭火机器人装有摄影模块与无线通信模块，可以将现场情况传达给火场外的消防员，消防员可以根据具体情况控制智能灭火机器人的移动，并在必要情况下及时派出队员到现场实施人力救援。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下文对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下述附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例中提供的一种智能灭火机器人的一视角立体结构示意图。
18.图2为本发明实施例中提供的一种智能灭火机器人的立体结构拆解示意图。
19.其中：100为智能小车、101为摄影模块、102为测温模块、103为测距模块、104为驱动控制器、105为无线通信模块、201为固定底盘、202为平面角步进电机、203为第一驱动齿轮、204为齿轮底盘、205为支撑架、206为仰角步进电机、207为第二驱动齿轮、208为传动齿轮、301为承重杆、302为过滤网格、303为离子风生成器、304为风力加速导管。
具体实施方式
20.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
21.术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
22.在本发明提供的一个实施例中，如图1所示，提供了一种智能灭火机器人，其结构主要包括：智能小车100、摄影模块101、测温模块102、测距模块103、驱动控制器104、无线通信模块105、固定底盘201、平面角步进电机202、第一驱动齿轮203、齿轮底盘204、支撑架
205、仰角步进电机206、第二驱动齿轮207、传动齿轮208、承重杆301、过滤网格302、离子风生成器303和风力加速导管304。
23.如图1和图2所示，使用者通过无线通信模块105遥控智能小车100承载所述智能灭火机器人进入火场，摄影模块101会将所处环境的图像信息通过电缆传输给无线通信模块105，无线通信模块105将其转换为无线电信号传递给使用者。使用者可根据现场情况与救援需求通过无线通信模块105控制智能小车100的移动轨迹。
24.所述智能灭火机器人的测距模块103和测温模块102会不断识别周围的环境，判断周围是否存在火情。若测温模块102识别到周围某区域的温度超过正常温度的阈值，则判断存在火情，则会将启动信号通过电缆传送给驱动控制器104。同时，测距模块103会将着火点距离信息转换为距离信号通过电缆传输给驱动控制器104。
25.驱动控制器104接收到来自测温模块102的启动信号后，会根据测距模块103所传送的距离信号，通过驱动平面角步进电机202和仰角步进电机206与齿轮间的啮合传动，使得风力加速导管304的出风口对准着火点，具体为：
26.驱动控制器104会将接收到的距离信号转换为电脉冲信号，并通过电缆传输给平面角步进电机202与仰角步进电机206。平面角步进电机202将接收到的来源于驱动控制器104的电脉冲信号转弯为相应的角位移，从而带动第一驱动齿轮203转动。通过啮合传动，第一驱动齿轮203的转动带动齿轮底盘204转动相应的角度，齿轮底盘204的转动带动支撑架205转动，支撑架205的转动带动离子风生成器303在水平方向上转动，离子风生成器303在水平方向上的转动带动风力加速导管304在水平方向上转动相同的角度，使得风力加速导管304的出风口在水平方向上对齐着火点。
27.同时，仰角步进电机206将接收到的来源于驱动控制器104的电脉冲信号转换为相应的角位移，从而带动第二驱动齿轮207转动相应的角度。通过啮合传动，第二驱动齿轮207的转动带动传动齿轮208转动相应的角度。传动齿轮208的转动带动承重杆301转动。由于承重杆301与离子风生成器303固定连接，因此最终承重杆301的转动带动离子风生成器303在竖直方向上转动相应的角度，从而改变离子风生成器303与风力加速导管304的同心轴与地面的坡度比，最终使得风力加速导管304的出风口彻底对准着火点。此过程中固定底盘201保持不动，负责固定与承重。
28.同时，驱动控制器104接收到来自测温模块102的启动信号后，会驱动离子风生成器303开始生成高速离子风，具体为：离子风生成器303启动后，空气通过过滤网格302过滤杂质后进入离子风生成器303。在离子风生成器303中，靠近正极的空气粒子在强电场中被电离失去电子成为了阳离子，在电场力的作用下加速飞向负极。这个过程中会发生雪崩击穿，阳离子的数量会呈指数型爆炸性增长，同时这些阳离子会被电场力所加速，从而形成高速离子风。
29.高速离子风到达风力加速导管304后，由于风力加速导管304的出风口直径小于进风口直径，根据伯努利定律，高速离子风会在风力加速导管304中再加速，最后快速吹向燃烧物，从而降低着火点的温度，达到灭火的目的。
30.同时驱动控制器104会根据来源于测距模块103传送的距离信号调节输送给离子风生成器303的电压大小，从而控制所生成离子风的风力等级，避免由于距离过远而导致风力不足无法灭火。使其可以做到快速定点灭火。
31.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种智能灭火机器人，其特征在于，包括：智能小车、摄影模块、测温模块、测距模块、驱动控制器、无线通信模块、固定底盘、平面角步进电机、第一驱动齿轮、齿轮底盘、支撑架、仰角步进电机、第二驱动齿轮、传动齿轮、承重杆、过滤网格、离子风生成器、风力加速导管；所述摄影模块固定安装在智能小车上表面前端位置的正中央；所述测温模块固定安装在智能小车上表面前端位置的左边；所述测距模块固定安装在智能小车上表面前端位置的右边；所述驱动控制器固定安装在智能小车上表面的后半部分；所述无线通信模块在智能小车的前端和后端均有固定安装；所述固定底盘固定安装在驱动控制器的上表面正中央；所述齿轮底盘放置在固定底盘的上表面；所述第一驱动齿轮与齿轮底盘啮合连接；所述齿轮底盘与支撑架固定连接；所述支撑架上安装有仰角步进电机；所述仰角步进电机的内部转子与第二驱动齿轮固定连接；所述第二驱动齿轮与传动齿轮啮合连接；传动齿轮开设有一个与承重杆同轴线的通孔，通孔的直径等于承重杆的直径；所述承重杆与传动齿轮通过所设有的通孔同心固定连接；所述支撑架开设有两个与承重杆同轴线的通孔，通孔的直径等于承重杆的直径；所述承重杆与支撑架通过所设有的通孔同心连接；所述固定底盘内部装有平面角步进电机；所述平面角步进电机内部的转子与第一驱动齿轮固定连接；所述平面角步进电机通过电缆与驱动控制器连接；所述离子风生成器的一端与过滤网格同心固定连接，另一端与风力加速导管同心固定连接；所述离子风生成器与其外部两端的承重杆固定连接；所述驱动控制器通过电缆与智能小车、测温模块、测距模块、无线通信模块、仰角步进电机连接；所述无线通信模块通过电缆与摄影模块连接；所述无线通信模块通过电缆与驱动控制器、摄影模块连接；所述驱动控制器通过电缆与测温模块、测距模块、离子风生成器连接。2.根据权利要求1所述的一种智能灭火机器人，其特征在于，通过生成高速离子风进行灭火。3.根据权利要求1所述的一种智能灭火机器人，其特征在于，所述驱动控制器内装有锂电池组，为智能灭火机器人供电。4.根据权利要求1所述的一种智能灭火机器人，其特征在于，所述风力加速导管的两边端口的大小不同，出风口的直径小于进风口的直径，对气流有加速作用。5.根据权利要求1所述的一种智能灭火机器人，一种自动对准智能灭火系统，其特征在于，具体的实施步骤包括：所述智能灭火机器人的测距模块和测温模块会不断识别周围的环境，判断周围是否存在火情；若测温模块识别到周围某区域的温度超过正常温度的阈值，则判断存在火情，则会将启动信号通过电缆传送给驱动控制器；同时，测距模块会将着火点距离信息转换为距离信号通过电缆传输给驱动控制器；驱动控制器接收到来自测温模块的启动信号后，会根据测距模块所传送的距离信号，通过驱动平面角步进电机和仰角步进电机与齿轮间的啮合传动，使得风力加速导管的出风口对准着火点。6.根据权利要求1所述的一种智能灭火机器人，其特征在于，所述驱动控制器会根据来源于测距模块传送的距离信号调节输送给离子风生成器的电压大小，从而控制所生成离子风的风力等级。7.根据权利要求1所述的一种智能灭火机器人，其特征在于，所述摄影模块会将所处环
境的图像信息通过电缆传输给无线通信模块，无线通信模块将其转换为无线电信号传递给使用者。

技术总结
本发明公开了一种智能灭火机器人。当今的灭火机器人由于灭火介质的限制，在续航能力、移动自由度和火情适应能力等方面有待改进。为了解决以上问题，本发明一种智能灭火机器人装载智能离子风灭火机，可以自动识别分析现场火情并产生定速离子风进行灭火，续航能力强、移动自由度高、火情适应能力强，可以代替消防员进入情况多变的火场，完成扑灭火情的任务。完成扑灭火情的任务。完成扑灭火情的任务。


技术研发人员：廖嘉杰 张桂东
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/21