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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201620415034.1 (22)申请日 2016.05.10 (73)专利权人 济南科亚电子科技有限公司 地址 250000 山东省济南市天桥区黄桥工 业园78号 (72)发明人 王其辉 赵新伟 潘孝威 赵正义 (51)Int.Cl. A62C 27/00(2006.01) A62C 37/00(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 履带式消防机器人 (57)摘要 本实用新型的履带式消防机器人， 包括底 盘、 左履带、 右履带、。
2、 驱动总成、 遥控器、 电路部 分， 特征在于： 底盘的上方设置有顶板， 顶板上设 置有转接管， 底盘的后端设置有消防水带对接 口， 转接管的上端口上固定有喷射头； 顶板上固 定有驱使转接管在水平面内转动的水平旋转电 机， 转接管上固定有驱使喷射头俯仰转动的俯仰 运动电机， 喷射头上设置有对水柱状态进行调节 的喷水状态选择电机。 本实用新型的履带式消防 机器人， 可用于替代消防员接近火场喷水灭火， 减小消防员的工作危险性， 大大减轻了消防员的 工作危险性和体能损耗， 既有利于快速扑救火 灾， 有利于最大限度地保护消防官兵的生命安 全。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 2056593。
3、00 U 2016.10.26 CN 205659300 U 1.一种履带式消防机器人， 包括底盘 （1） 、 左履带 （2） 、 右履带 （3） 、 驱动总成 （4） 、 遥控器 以及控制消防机器人运行的电路部分， 底盘和驱动总成均设置于左履带和右履带上， 左履 带、 右履带上分别设置有驱使驱动总成运行的左侧伺服电机 （6） 和右侧伺服电机 （7） ； 其特 征在于： 所述底盘的上方设置有顶板 （5） ， 顶板上设置有转接管 （8） ， 底盘的后端设置有与转 接管的下端口相通的消防水带对接口 （13） ， 转接管的上端口上固定有喷射头 （9） ； 顶板上固 定有驱使转接管在水平面内转动的水平。
4、旋转电机 （10） ， 转接管上固定有驱使喷射头俯仰转 动的俯仰运动电机 （11） ， 喷射头上设置有对水柱状态进行调节的喷水状态选择电机 （12） 。 2.根据权利要求1所述的履带式消防机器人， 其特征在于： 所述喷射头 （9） 上固定有水 炮摄像头 （16） ， 以采集喷水场景画面， 底盘 （1） 的前端固定有行走摄像头 （19） ， 以采集行走 道路的画面； 所述喷射头上固定有用于上传采集画面和接收遥控器控制命令的无线收发器 （15） 。 3.根据权利要求2所述的履带式消防机器人， 其特征在于： 所述电路部分由数据控制处 理单元 （20） 、 车辆电池 （21） 、 双模无线收发模块 （。
5、23） 和信号处理模块 （24） 组成， 车辆电池经 内部电源模块 （22） 对双模无线收发模块和数据控制处理单元进行供电， 数据控制处理单元 通过执行单元对信道处理模块的控制， 用于接收行走摄像头 （19） 和水炮摄像头 （16） 采集的 图像数据， 并经双模无线收发模块将采集的图像数据发送至遥控器； 数据控制处理单元经 CAN总线控制单元 （26） 连接有无刷伺服电机控制器 （27） 和有刷电机控制器 （28） ， 无刷伺服 电机控制器用于对左侧伺服电机 （6） 和右侧伺服电机 （7） 的运行状态进行控制， 有刷电机控 制器用于对水平旋转电机 （10） 、 俯仰运动电机 （11） 和喷水状。
6、态选择电机 （12） 的运行进行控 制。 4.根据权利要求3所述的履带式消防机器人， 其特征在于： 所述遥控器由信号处理单元 以及与其相连接的行走摇杆、 水炮摇杆、 视频无线模块、 信号无线模块组成， 视频无线模块 连接有视频显示屏， 信号无线模块、 视频无线模块分别连接有信号天线、 视频天线； 行走摇 杆、 水炮摇杆分别产生行走控制、 水炮控制信号， 信号处理单元通过视频无线模块接收采集 的图像信息并通过视频显示屏显示出来， 通过信号无线模块发出控制命令， 以控制行走和 水炮状态。 5.根据权利要求1或2所述的履带式消防机器人， 其特征在于： 所述底盘 （1） 的前端设置 有照明灯 （29）。
7、 ， 底盘后端的上方设置有控制箱体 （14） ， 电路部分位于控制箱体中； 控制箱体 上设置有紧急停车开关 （17） 、 电源指示灯 （18） 和充电接口 （31） 。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 205659300 U 2 履带式消防机器人 技术领域 0001 本实用新型涉及一种履带式消防机器人， 更具体的说， 尤其涉及一种可代替消防 员将喷射头带至火场并可进行喷射方向调节的履带式消防机器人。 背景技术 0002 消防是城市、 森林防火建设的重要环节， 在诸多火灾救援现场， 需要消防官兵手持 喷射头对准火源， 才可达到灭火效果。 由于消防员距离火源过近， 很多情况下会危及消防官。
8、 兵的生命安全， 因此， 如果能有一种可将喷射头带入火源附近， 并可调整喷射头的方向进行 灭火的设备， 将会替代消防员接近火场喷水灭火， 减小消防员的工作危险性， 大大减轻消防 员的工作危险性和体能损耗。 发明内容 0003 本实用新型为了克服上述技术问题的缺点， 提供了一种可代替消防员将喷射头带 至火场并可进行喷射方向调节的履带式消防机器人。 0004 本实用新型的履带式消防机器人， 包括底盘、 左履带、 右履带、 驱动总成、 遥控器以 及控制消防机器人运行的电路部分， 底盘和驱动总成均设置于左履带和右履带上， 左履带、 右履带上分别设置有驱使驱动总成运行的左侧伺服电机和右侧伺服电机； 其特。
9、别之处在 于： 所述底盘的上方设置有顶板， 顶板上设置有转接管， 底盘的后端设置有与转接管的下端 口相通的消防水带对接口， 转接管的上端口上固定有喷射头； 顶板上固定有驱使转接管在 水平面内转动的水平旋转电机， 转接管上固定有驱使喷射头俯仰转动的俯仰运动电机， 喷 射头上设置有对水柱状态进行调节的喷水状态选择电机。 0005 本实用新型的履带式消防机器人， 所述喷射头上固定有水炮摄像头， 以采集喷水 场景画面， 底盘的前端固定有行走摄像头， 以采集行走道路的画面； 所述喷射头上固定有用 于上传采集画面和接收遥控器控制命令的无线收发器。 0006 本实用新型的履带式消防机器人， 所述电路部分由数。
10、据控制处理单元、 车辆电池、 双模无线收发模块和信号处理模块组成， 车辆电池经内部电源模块对双模无线收发模块和 数据控制处理单元进行供电， 数据控制处理单元通过执行单元对信道处理模块的控制， 用 于接收行走摄像头和水炮摄像头采集的图像数据， 并经双模无线收发模块将采集的图像数 据发送至遥控器； 数据控制处理单元经CAN总线控制单元连接有无刷伺服电机控制器和有 刷电机控制器， 无刷伺服电机控制器用于对左侧伺服电机和右侧伺服电机的运行状态进行 控制， 有刷电机控制器用于对水平旋转电机、 俯仰运动电机和喷水状态选择电机的运行进 行控制。 0007 本实用新型的履带式消防机器人， 所述遥控器由信号处理。
11、单元以及与其相连接的 行走摇杆、 水炮摇杆、 视频无线模块、 信号无线模块组成， 视频无线模块连接有视频显示屏， 信号无线模块、 视频无线模块分别连接有信号天线、 视频天线； 行走摇杆、 水炮摇杆分别产 生行走控制、 水炮控制信号， 信号处理单元通过视频无线模块接收采集的图像信息并通过 说 明 书 1/4 页 3 CN 205659300 U 3 视频显示屏显示出来， 通过信号无线模块发出控制命令， 以控制行走和水炮状态。 0008 本实用新型的履带式消防机器人， 所述底盘的前端设置有照明灯， 底盘后端的上 方设置有控制箱体， 电路部分位于控制箱体中； 控制箱体上设置有紧急停车开关、 电源指示。
12、 灯和充电接口。 0009 本实用新型的有益效果是： 本实用新型的履带式消防机器人， 通过在左履带、 右履 带上设置底盘和驱动总成， 以及驱使驱动总成运行的左侧伺服电机和右侧伺服电机， 在电 路部分的控制作用下， 实现了消防机器人的前进、 后退、 左转、 右转和旋转运动， 有利于消防 机器人运动至便于进行扑救火灾的位置。 通过设置由转接管、 喷射头、 水平旋转电机、 俯仰 运动电机、 喷水状态选择电机组成的水炮总成， 有效地实现了喷射头的水平、 俯仰转动， 以 及喷射状态的转换。 本实用新型的履带式消防机器人， 可用于替代消防员接近火场喷水灭 火， 减小消防员的工作危险性， 喷射头代替了消防员。
13、手持水枪向着火点喷水， 使用该消防机 器人后， 消防员可以远程遥控该机器人向火场中喷水， 大大减轻了消防员的工作危险性和 体能损耗， 既有利于快速扑救火灾， 有利于最大限度地保护消防官兵的生命安全。 0010 进一步地， 通过设置水炮摄像头和行走摄像头， 有利于操作人员根据上传的道路 画面控制消防机器人按正确路径行走， 根据火灾画面控制喷射头按正确方向运动， 有利于 火灾扑救。 附图说明 0011 图1为本实用新型的履带式消防机器人的立体图； 0012 图2为本实用新型的履带式消防机器人的主视图； 0013 图3为本实用新型的履带式消防机器人的左视图； 0014 图4为本实用新型的履带式消防机。
14、器人的右视图； 0015 图5为本实用新型的履带式消防机器人的俯视图； 0016 图6为本实用新型中电路部分的电路原理图； 0017 图7为本实用新型中遥控器的电路原理图。 0018 图中： 1底盘， 2左履带， 3右履带， 4驱动总成， 5顶板， 6左侧伺服电机， 7右侧伺服电 机， 8转接管， 9喷射头， 10水平旋转电机， 11俯仰运动电机， 12喷水状态选择电机， 13消防水 带对接口， 14控制箱体， 15无线收发器， 16水炮摄像头， 17紧急停车开关， 18电源指示灯， 19 行走摄像头； 20数据控制处理单元， 21车辆电池， 22内部电源模块， 23双模无线收发模块， 24 。
15、信道处理模块， 25执行单元， 26 CAN总线控制单元， 27无刷伺服电机控制器， 28有刷电机控 制器， 29照明灯， 30报警灯， 31充电接口。 具体实施方式 0019 下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。 0020 如图1至图5所示， 分别给出了本实用新型的履带式消防机器人的立体图、 主视图、 左视图、 右视图、 俯视图， 所示的履带式消防机器人由底盘1、 左履带2、 右履带3、 驱动总成4、 顶板5、 左侧伺服电机6、 右侧伺服电机7、 转接管8、 喷射头9、 水平旋转电机10、 俯仰运动电机 11、 喷水状态选择电机12、 控制箱体14组成， 所示底盘1和驱动总成设置于。
16、左履带2和右履带 3上， 左侧伺服电机6和右侧伺服电机7用于驱使驱动总成运动， 实现底盘1随左履带2和右履 说 明 书 2/4 页 4 CN 205659300 U 4 带3行走。 底盘1顶部的前、 后分别设置有顶板5和控制箱体14， 电路部分位于控制箱体14中， 用于控制整个消防机器人的运行。 0021 所示的转接管8设置于顶板5上， 转接管8的下端与消防水带对接口13相通， 上端与 喷射头9相通， 消防水带对接口13设置于底盘1的后方， 用于与消防水带相连接。 水平旋转电 机10设置于顶板5上， 用于驱使转接管8在水平面内转动； 俯仰运动电机11设置于转接管8 上， 用于驱使喷射头9进行俯。
17、仰运动。 喷水状态选择电机12设置于喷水头9上， 用于驱使喷水 头9的喷射状态在水柱与水雾之间转换。 0022 这样， 通过电路部分对左侧伺服电机6和右侧伺服电机7的运行状态的控制， 可控 制履带式消防机器人的行走， 使其运动至便于扑灭火灾的位置， 而无需消防官兵靠近火源， 实现了对消防员的保护作用。 通过水平旋转电机10和俯仰运动电机11调节喷水方向， 使喷 水朝向火源， 实现灭火作用。 0023 所示喷射头9上设置有水炮摄像头16和无线收发器15， 水炮摄像头16用于采集火 灾现场图像； 底盘1的前端设置有行走摄像头19和照明灯29， 行走摄像头用于采集行走路面 的图像。 控制箱体14上设。
18、置有紧急停车开关17、 电源指示灯18和充电接口31， 紧急停车开关 17用于紧急情况下的停车。 0024 如图6所示， 给出了本实用新型中电路部分的电路原理图， 其由数据控制处理单元 20、 车辆电池21、 内部电源模块22、 双模无线收发模块23、 信道处理模块、 执行单元25、 CAN总 线控制单元26、 无刷伺服电机控制器27、 有刷电机控制器28组成， 数据控制处理单元20具有 采集、 运算和控制作用， 内部电源模块22将车辆电池21的电压转化后对数据控制处理单元 20和双模无线收发模块23供电。 行走摄像头19和水炮摄像头16采集的图像经信道处理模块 24的处理后上传至双模无线收发。
19、模块23， 双模无线收发模块23将采集的图像信息上传至遥 控器并接收遥控器发出的控制信号。 0025 数据控制处理单元20通过执行单元25对信号处理模块24、 照明灯29和报警灯30进 行控制， 通过CAN总线控制单元26与无刷伺服电机控制器27和有刷电机控制器28相连接。 无 刷伺服电机控制器27用于控制左侧伺服电机6和右侧伺服电机7的运行， 以实现消防机器人 的行走； 有刷电机控制器28对水平旋转电机10、 俯仰运动电机11和喷水状态选择电机12的 运行进行控制， 以实现喷水方向和喷水状态的调节。 0026 如图7所示， 给出了本实用新型中遥控器的电路原理图， 其由信号处理单元、 信号 无。
20、线模块、 视频显示屏、 视频无线模块、 行走摇杆、 水炮摇杆、 电池组成， 所示的信号处理单 元具有采集、 运算和控制作用， 行走摇杆用于输入控制消防机器人行走的指令， 水炮摇杆用 于输入控制水柱喷射方向的指令。 信号无线模块和视频无线模块用于与双模无线收发模块 23相通信， 以便接收摄像头采集的图像信息和发送控制指令至电路部分。 接收的图像通过 视频显示屏显示出来， 以供操作人员观察。 0027 本实用新型的履带式消防机器人的控制步骤如下： 0028 开机， 顺时针旋转紧急停车开关17， 紧急停车开关17弹起， 并且电源指示灯18点 亮， 消防机器人开机。 按下遥控器电源按钮， 遥控器开机。。
21、 0029 水炮俯仰的控制， 水炮的俯仰动作由遥控器的水炮摇杆来控制。 朝前 （俯视状态 下） 推动摇杆， 俯仰运动电机11动作， 水炮垂直角度逐渐变小， 即做低头动作； 朝后 （俯视状 态下） 拉动摇杆， 俯仰运动电机11反向动作， 水炮垂直角度逐渐变大， 即做抬头动作。 说 明 书 3/4 页 5 CN 205659300 U 5 0030 水炮转动的控制， 水炮在水平面内的转动由遥控器的水炮摇杆来控制。 朝左 （俯视 状态下） 推动摇杆， 水平旋转电机10动作， 水炮向左旋转摆动； 朝右 （俯视状态下） 推摇杆， 水 平旋转电机10反向动作， 水炮向右旋转摆动。 0031 喷射状态变化的。
22、控制， 喷射状态变化动作由遥控器的水炮摇杆来控制。 顺时针旋 转 （俯视状态下） 水炮摇杆， 喷水状态选择电机12动作， 水炮喷射头9喷射状态为柱状； 逆时 针旋转 （俯视状态下） 水炮摇杆， 喷射状态喷水状态选择电机12反向动作， 水炮喷射头9喷射 状态为雾状。 0032 水炮混合动作， 水炮混合动作由遥控器的水炮摇杆来控制。 消防机器人无线无线 收发器15收到遥控器发出的水炮动作信号， 相应电机动作， 同时收到水炮动作信号， 相应电 机同时动作， 实现了水炮多维度多角度动作。 0033 消防机器人的前进后退动作， 前进后退动作由遥控器的行走摇杆来控制。 朝前 （俯 视状态下， 以下相同） 。
23、推动行走摇杆， 左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同速同向动作， 带动 左履带2和右履带3相应动作， 消防机器人前进， 摇杆朝前推动角度越大， 左侧伺服电机6和 右侧伺服电机7同向速度越快， 消防机器人前进速度越快； 朝后拉动摇杆， 左侧伺服电机6和 右侧伺服电机7同速与前进时反向动作， 带动左履带2和右履带3相应动作， 消防机器人后 退。 摇杆朝后拉动角度越大， 左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同向速度越快， 消防机器人后 退速度越快。 0034 左转动作、 右转动作、 原地旋转动作， 消防机器人的无线收发器15收到遥控器发出 的动作信号后， 数据控制处理单元20快速运算处理信号， 执行系统左侧伺。
24、服电机6和右侧伺 服电机7执行相应动作， 带动左履带2和右履带3相应动作， 实现机器人多角度行走。 左转动 作是左侧伺服电机6运转速度低于右侧伺服电机7运转速度； 左侧伺服电机6和右侧伺服电 机7运转速度差速越大， 左转角度越大。 右转动作是右侧伺服电机7运转速度低于左侧伺服 电机6运转速度； 右侧伺服电机7和左侧伺服电机6运转速度差速越大， 右转角度越大。 原地 旋转是左侧伺服电机6和右侧伺服电机7同速反向动作。 0035 照明灯动作， 消防机器人接收到来自遥控器的照明灯动作命令信号后， 控制会控 制照明灯29执行点亮或是关灭动作。 手动操作水炮动作， 水炮俯仰动作由手动俯仰操作杆 来控制，。
25、 手动俯仰操作杆设置在控制箱体上， 在图中没有给出， 水炮左右摆动动作由手动左 右摇摆操作杆来控制。 视频传输， 消防机器人接收到摄像头动作命令后， 通过无线收发器15 实时上传图像以便遥控器将图像显示出来， 可选择同时视频录像存储。 说 明 书 4/4 页 6 CN 205659300 U 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 1/4 页 7 CN 205659300 U 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 2/4 页 8 CN 205659300 U 8 图 5 说 明 书 附 图 3/4 页 9 CN 205659300 U 9 图 6 图 7 说 明 书 附 图 4/4 页 10 CN 205659300 U 10 。