一种基于箱体的室内火灾救人消防机器人的制作方法

技术特征：

1.一种基于箱体的室内火灾救人消防机器人，其特征在于，包括：用于行走驱动的金属履带底盘、用于运载人的具有复合夹层防护的箱体、用于箱体水平衡调节的智能悬架、位于箱体顶部用于收放水管的自动水管卷筒；

所述金属履带底盘包括：金属履带底盘骨架，以及安装在金属履带底盘骨架上的履带、底箱、防护盖层、支撑架，其中底箱的底部、两条履带的两侧和顶部均由第一复合夹层包围，所述第一复合夹层按从外到内其结构组成依次为：高反光金属箔片、不锈钢薄板、含锆陶瓷纤维隔热棉、铝箔、含锆陶瓷纤维隔热棉、铝合金板，每条履带的前端、后端分别设置有履带水喷头，第一复合夹层和履带水喷头，用于履带的高温防护；两条履带中间为底箱，底箱由底箱壁和底箱顶围成封闭空间，底箱壁和底箱顶由第一复合夹层构成；

所述底箱内设置有驱动履带底盘行进的行走电机、用于给整机供电的电源、用于给液压推杆提供动力的电动液压泵、用于收放支撑架的卷扬机、用于给被救者供氧的供氧单元、用于控制整机运行的控制箱；

所述行走电机周围设置有电机冷却水罩，所述电机冷却水罩由内外壳构成，中间为冷却水层，利用流动水带走热量进行行走电机的散热；所述电源的总开关由远程遥控的电源控制接触器控制，用于防止局部线路发生故障时能及时切断总电源，避免整机烧毁；所述卷扬机具有收放钢索的功能，通过卷扬机收放钢索来控制支撑架的自动收放；所述供氧单元采用氧气瓶作为氧气源，通过外加隔热材料的金属导气管引到箱体内的氧气面罩，其中导气管中间设置电磁阀控制氧气的开闭，箱内上设置有单向阀，使得被救者能从箱体内排除废气而外界气体不能进入，利用该供氧单元对被救者的氧气供给；所述底箱盖为可拆卸结构；所述底箱盖前半部段为可翻转的翻盖板，翻盖板前端通过门鼻子与底箱连接；

所述防护盖层位于履带底盘最顶部，且通过钢丝与底盘上部固联形成可拆卸结构，防护盖层由含锆陶瓷纤维隔热棉和高反光金属箔片构成，高反光金属箔片将含锆陶瓷纤维隔热棉包裹，防火隔热，利用底箱两侧的履带、防护盖层和第一复合夹层对底箱防护；

所述支撑架位于履带底盘前部的下方，支撑架顶部与底盘骨架铰接，可绕着铰接座在前后方向上转动，支撑架底部设置有金属轮，支撑架与一根钢索的两端固连，该钢索经过定滑轮由卷扬机牵拉，支撑架、钢索、卷扬机形成闭环，用于牵引支撑架转动自动收放，所述支撑架在机器人经过楼梯斜面与平面相交突变的拐点放下,由铰接的限位拉杆对放下的最大角度进行限位，支撑架给予履带底盘支撑，使该过度过程平稳，避免了瞬间冲击；

所述箱体包括箱体本体、履带裙板、姿势提示图、箱门、托板、干粉灭火器、角顶板；箱体主要用于运载被救者；所述箱体本体和箱门以铝合金为主体材料，以铝合金桁架为箱体骨架，采用第二复合夹层作为防护，形成封闭空间；所述第二复合夹层按从外到内其结构组成依次为：高反光金属箔片、不锈钢薄板、含锆陶瓷纤维隔热棉、铝箔、金属冷却细管、铝箔、含锆陶瓷纤维隔热棉、铝合金板、橡塑保温软垫，所述第二复合夹层用于增加结构强度和隔热性能；其中，所述高反光金属箔片由具有高熔点、高反光率的金属材料制成，作为最外层能直接反射掉大量热辐射；不锈钢薄板作为外层壳体；含锆陶瓷纤维隔热棉由含锆陶瓷纤维制成；铝箔位于金属冷却细管的两侧；铝合金板作为内层壳体；橡塑保温软垫位于箱体最内层；

所述履带裙板位于箱体下部两侧，与箱体侧壁固定，由不锈钢薄板构成，机器人在平面上时履带裙板能盖住外侧，当机器人上下楼梯时履带裙板能盖住箱体与底盘间的大部分间隙，有效防止热浪冲击底箱；

所述姿势提示图粘贴于箱体内壁，用来提示钻进箱体内的被困者应该采取蜷曲侧躺的姿势，蜷曲侧躺在箱体相对稳定，且有利于降低整机重心；

所述箱门位于机器人前部，箱门通过开关门机构和门锁止机构进行开合和锁止，所述箱门和箱体主体后部为尖三角形状，有利于撞开门和阻挡在前方的障碍物，箱门通过合页与箱体本体铰接；所述开关门机构以电推杆作为动力，电推杆做伸缩运动，驱动曲柄摇杆机构中的摇杆做摆转运动，通过连杆牵拉作为曲柄的箱门做旋转运动，检测到人要钻入箱体时自动打开箱门，钻入箱体后自动关闭箱门；门锁止机构包括锁头和锁孔，锁头设置于箱体内侧壁的前端位置，锁头上的楔形锁杆可自动伸缩，开门时锁杆缩回与锁孔脱离，关门后楔形的锁杆伸长与锁孔实现锁合，并且楔形锁杆伸长时会压迫锁孔向里运动实现箱门的扣紧；

所述可滑出式托板设置于箱体内部底面，主体为铝合金材料，托板上表面粘贴有橡塑保温软垫，被救者蜷曲侧躺在上面，被救者在被本机器人救出火场后，通过该托板能把被救者从箱体快速移出；

所述小型干粉灭火器设置于箱体内角落位置，该干粉面粉灭火器通过金属波纹管与干粉电磁阀相连，干粉电磁阀作为开管控制干粉是否喷射，且干粉电磁阀通过金属波纹管与机器人顶部的干粉喷头相连，干粉喷头具有两自由度，可在水平面上和竖直平面上旋转，在火场中突发爆燃情况，威胁到救人机器人，控制打开该干粉灭火器进行紧急灭火保护；

呈三角状的所述角顶板固定于箱体顶部，内侧以铝合金桁架为支撑骨架，外侧为不锈钢薄板，整体呈三角尖顶状，角顶板顶部位置设置有摄像头防护罩，摄像头防护罩通过防护罩底座跟箱体顶部固定，包括金属笼、钢化玻璃夹层，两层钢化玻璃中间夹层通水构成防护水层，水从夹层底部流入从顶部流出，摄像头防护罩内设置由可见光摄像头和红外摄像头构成的组合摄像头，摄像头防护罩内的组合摄像头底部设置有led照明灯提供照明；

悬架包括一对前悬架和一对后悬架，所述前悬架由一组对称的弹簧减震器构成，其底端与底盘骨架焊接固定，上端与箱体底部铰接；所述后悬架由两组板簧减震器和两组电动液压推杆构成，板簧减震器与箱体连接固定，板簧减震器下部通过铰接支座跟电动液压推杆上部铰接，电动液压推杆底部通过铰支座与底盘骨架铰接，悬架跟箱体采用四点铰接方式，用于箱体的快速拆卸，以便快速更换履带底盘中的电池或对履带底盘中的控制元件进行调试，两组弹簧减震器和两组板簧减震器做到了四点减震，用于保证箱体运行时的平稳性；所述电动液压推杆中，由电机驱动液压泵，液压泵配合陀螺仪倾角传感器，能使其所连接的电磁换向阀对推杆伸、缩控制，使其所连接的电动节流阀对伸缩速度大小的调节，推杆的伸缩驱使箱体绕弹簧减震器上铰接点旋转,配合陀螺仪对倾角的测量和单片机反馈控制，用于箱体内的人在机器人上下楼梯过程中时刻保持水平；

所述自动水管卷筒位于箱体顶部，所述自动水管卷筒包括：卷筒骨架、万向接头、卷筒转动机构、卷筒保持架、水管紧排机构、拉管机构和自喷淋喷头，所述自动水管卷筒用于缠绕水管，完成“边走边放，边撤边收”功能；所述卷筒骨架由水管缠绕，水管一端从卷筒骨架的卷筒空心轴中穿过连接于顶部的所述万向接头，所述万向接头一端与卷筒空心轴固定，另一端与输出管相连，其两端部分可以相对转动；

所述卷筒转动机构包括止推轴承、滚珠轴承、卷筒齿轮、卷筒电机，止推轴承位于卷筒骨架底部，用于支持卷筒，滚珠轴承位于卷筒骨架顶部，用于对卷筒限位固定，一对卷筒齿轮其中之一与卷筒空心轴固联，另外一个与卷筒电机通过联轴器固联，卷筒电机上有第一复合夹层防护，卷筒电机通过啮合的卷筒齿轮带动卷筒骨架转动，在机器人后退时给予水管向内回收的拉力；

所述卷筒保持架通过螺栓与箱体固定，并通过轴承与卷筒骨架保持相对位置关系，所述卷筒骨架能够相对卷筒保持架转动，保持架上固定有不锈钢薄板包围和保护着卷筒；

所述水管紧排机构为竖立的丝杠螺母机构，位于卷筒骨架的边缘、箱体顶部后方，丝杠支架与保持架固定，螺母上固连着通管环，水管从通管环中通过，位于卷筒顶部的丝杠电机转动，丝杠电机上有第一复合夹层防护，通过丝杠驱动螺母上的通管环来回做上下移动，进而带动水管做上下移动，配合机器人行进速度，做到水管在收回时能够一层层紧密排列，节省空间，在释放时能够一层层按顺序释放；

所述拉管机构位于水管紧排机构之后，在机器人前进时给予水管向外释放的拉力，拉管机构包括一对中间细两端粗的压轮，水管从压轮中间穿过受其挤压，压轮表面粗糙，靠摩擦力牵引水管，其一端与一对啮合的拉管齿轮固联，压轮和拉管齿轮均架设在拉管架上，拉管电机上有第一复合夹层防护，其与其中一齿轮固联，通过拉管齿轮驱动一对压轮作相对转动，从而牵拉水管向外运动；

所述自喷淋喷头位于水管卷筒顶部，并与卷筒保持架固定，其为坚硬的金属材质，顶部尖锐，从自喷淋喷头喷出的水能均匀的喷洒到机器人顶部，沿着侧壁自上向下流动对机器人进行再次冷却。

2.根据权利要求1所述的一种基于箱体的室内火灾救人消防机器人，其特征在于，所述水管包括消防软水带和半硬质的不锈钢编织管，消防软水带作为前段水管，在未进入火场前就释放完毕，消防水带可以折叠，能大大加长作业的距离，不锈钢编织管作为后段水管，其外层为不锈钢丝编织网，内层为耐高温橡胶管，具有抗高温、半硬质、强度高的特性，不锈钢编织管缠绕在水管卷筒上不会彼此压扁，在火场释放后一般坠物压不扁，能够时刻保证顺利出水。

技术总结
本发明公开了一种基于箱体的室内火灾救人消防机器人，包括：金属履带底盘、用于运载人的复合夹层箱体、用于箱体水平衡调节的智能悬架、位于箱体顶部用于收放水管的自动水管卷筒。本发明中采用的耐高温金属履带底盘能够保证行驶结构的抗高温，采用复合型防护系统保证了整机的安全和被救者的安全，采用液压推杆调节的智能悬架能够保证箱内被救者在上下楼梯时保持水平，采用能够自动收放水管的水管卷筒实现了室内机器人的连续外界供水。本发明的优点是：实现了室内火灾直接救人和运输消防救援货物。

技术研发人员：赖振龙;刘杰;祝宇鹏;蔡俊杰;杨望宇;杨云帆;刘佳羽;任洪滨;杜一男;彭正耀;常迎澳;蔡雨辰;张坤;李奇志;张建海;陈励行
受保护的技术使用者：赖振龙
技术研发日：2021.05.07
技术公布日：2021.08.06