專利名稱：組合式自動爬樓消防排煙機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于消防裝置技術領域，涉及一種組合式自動爬樓消防排煙機器人。
背景技術：
由于城市化進程的不斷加快，各種娛樂場所、辦公大樓、超級商場、地下室、高層樓 房建筑等不斷出現(xiàn)，加之城市基礎設施的進一步完善，地鐵逐漸成為大中城市的主要交通 設施，而各種大型石化工廠、倉庫、公路及鐵路隧道不斷興建，伴隨而來的是危險化學品運 輸越來越多，各種火災及泄漏事故時有發(fā)生，而這一類的火災及泄漏事故往往伴隨著大量 的易燃、易爆及有毒有害氣體和煙霧，對現(xiàn)場人員及周圍環(huán)境造成巨大的危害，并給火災撲 救帶來極大的困難。據(jù)統(tǒng)計，火災中有85%以上的人是因吸入這些有毒煙霧而死亡的，遠多 于火災高溫而死亡的人。目前對易燃、易爆及有毒、有害氣體和煙霧最有效的救援措施是采 用帶細水霧的大功率正壓或負壓式排煙設備。而對于高層建筑和地鐵以及地下室所發(fā)生的 火災或有毒氣體的泄漏，由于大型排煙設備無法抵達現(xiàn)場，只能采用小型手抬式排煙機，而 目前這種排煙機由于其排風量國內外往往都不超過100000m3/h，并且重量及體積較大，因 此難以達到理想效果。而高層建筑，地鐵及地下室火災，由于重型大功率滅火裝備無法抵達 火災現(xiàn)場，故其快速有效滅火救援一直是世界性難題。眾所周知，為了增加排煙機的排風量，就必須加大排煙機的驅動功率，因而使得驅 動排煙機的動力裝置的功率也必須隨之加大，但是隨著功率的加大其動力裝置的體積和重 量也成倍增加，而目前所有的排煙機均安裝一個動力裝置，并且將風扇安裝在動力裝置的 輸出軸上，這樣就會使動力裝置阻礙進風，因而就不得不增大排煙機風筒的直徑，但是由于 移動式排煙裝備的寬度是受國家法規(guī)限制的，為保證其行走的安全性其寬度不得超過2. 5 米，因此極大的限制了排煙機的排風量。另外目前驅動排煙機的動力裝置普遍采用液壓馬達、發(fā)動機或常規(guī)電機，而隨著 功率的加大，發(fā)動機或常規(guī)電機的重量和體積也成倍增加，乃至一輛重型車輛都無法裝下； 而采用液壓馬達作為風扇驅動力的系統(tǒng)，因為其動力來源是原車電機通過取力器提供，加 上自身的動力損失以及轉化為液壓能所產生的二次能量損耗，極大的限制了排煙機功率的提尚。因此縱觀目前國內外生產的各型車載式消防排煙裝備，包括目前號稱“當今世界 上排風量最大的排煙消防車”-MVU280型法國產排煙消防車，其排風量也不超過280000 m3/ h，難以滿足特大型火災及石化重大事故的快速有效的通風、排煙、降溫、除塵以及改變火場 方向等需要。所以，首先現(xiàn)有的消防排煙裝備的排風量不足。二是隨強風氣流噴射的細水霧沒有洗消中和有毒氣體的功能；三是目前世界上所 有的大功率車載式消防排煙設備都不具備爬樓梯的功能，即使是排煙量較小的“陸虎60”排 煙機器人也僅能爬行一定的坡道，而不能上下樓梯，因此對高層建筑及地鐵和地下室火災 撲救都顯得無能為力。四是目前上述的排煙機均沒有發(fā)生緊急情況時的自保裝置，因此在 其遭遇緊急情況時沒有很好的解決措施。
4
目前世界上所有應用于爬樓的機器人均為智能和玩具機器人，因此其體積和重量 均較小，只能攜帶很少的負重，即使是目前具有較大載重能力的爬樓輪椅其攜帶重量也不 超過100kg，并且由于沒有穩(wěn)定及防傾翻裝置，因此在爬樓時還需隨行人員的幫助；而目前 世界上最先進的德國產“陸虎60”排煙機器人，由于它所采用的是是發(fā)動機驅動液壓系統(tǒng)的 傳統(tǒng)結構形式，因此操作復雜、故障率高、缺乏靈活性、特別是不能小型化的致命缺點，因此 自重和體積都很大，其40000 m3/h空氣射流流量寬度就超過1. 3米，遠遠大于普通建筑樓 梯的標準，并且受自身體積的限制，所裝發(fā)動機功率較小，因此其載重量也不超過250kg，根 本不具有爬樓的可能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種組合式自動爬樓消防排煙機器人，排風量大，能夠自 動爬樓，具有自保、洗消中和有毒氣體的功能。本發(fā)明采用的技術方案是，一種組合式自動爬樓消防排煙機器人，包括履帶式自 動行走底盤、組合式消防排煙裝置、緊急噴射自保裝置、控制及圖像傳輸系統(tǒng)，履帶式自動 行走底盤作為載體，將組合式消防排煙裝置、緊急噴射自保裝置、控制及圖像傳輸系統(tǒng)固定 在履帶式自動行走底盤上面；履帶式自動行走底盤包括蓄電池組、支承底盤、履帶驅動系統(tǒng) 和穩(wěn)定及防傾翻機構，蓄電池組安裝在支承底盤上；履帶驅動系統(tǒng)包括驅動器、減速器、左 右履帶驅動輪、左右連桿、左右壓輪、左右履帶，驅動器、減速器、左右壓輪均固定安裝在支 承底盤上，驅動器與減速器相連，該減速器與左右履帶驅動輪相連，左右履帶驅動輪上的外 齒驅動左右履帶，該左右壓輪通過左右連桿與左右履帶驅動輪相連，從而使左右履帶張緊 安裝；穩(wěn)定及防傾翻機構是一個可升降裝置，包括帶減速器的執(zhí)行電機、支撐體、轉軸和能 夠轉動的滑動支撐，執(zhí)行電機上下兩端分別與支承底盤和支撐體鉸接，支撐體上端通過轉 軸與支承底盤鉸接安裝，支撐體下端鉸接于滑動支撐上，該滑動支撐與地面滑動接觸，并可 隨履帶式自動行走底盤同步行走。本發(fā)明的特征還在于，
組合式消防排煙裝置包括兩個或三個展開收縮機構、兩個或三個多核驅動的消防排煙 機和俯仰機構；每個多核驅動的消防排煙機包括水箱、水泵、供水管、支架、電機、風扇、導 風罩、環(huán)形噴管、超細水霧噴嘴、皮帶輪、皮帶、輸出軸、固定安裝機構，電機的數(shù)量為兩個以 上，對稱固定安裝在導風罩外殼上，并通過皮帶分別或同時驅動輸出軸上的皮帶輪，該皮帶 輪是固定安裝在輸出軸上，而風扇通過固定安裝機構固定在輸出軸的另一端，輸出軸通過 軸承安裝在支架上，該支架固定安裝在導風罩內壁，并與導風罩成為一個整體，在導風罩的 尾端裝有帶超細水霧噴嘴的環(huán)形噴管；水箱和水泵固定于支承底盤上，并通過供水管與環(huán) 形噴管上的超細水霧噴嘴相通；每個展開收縮機構包括展開驅動電機、展開減速齒輪、旋轉 支撐、展開旋轉軸，該減速齒輪與展開驅動電機上的齒輪相互嚙合，展開驅動電機的旋轉軸 一端與支架鉸接，另一端與俯仰板鉸接，支架與旋轉支撐固定連接，該旋轉支撐和展開旋轉 軸鉸接安裝于俯仰板上；俯仰機構包括俯仰板、俯仰旋轉軸、俯仰減速齒輪、俯仰驅動電機， 該俯仰板上鉸接安裝有兩個或三個展開收縮機構、兩個或三個排煙機，該俯仰板下部通過 俯仰旋轉軸與支承底盤相連，俯仰減速齒輪與俯仰驅動電機上的齒輪相互嚙合，該俯仰驅 動電機的兩端分別鉸接于俯仰板和支承底盤上。
當多核驅動的消防排煙機為兩個時，該兩個消防排煙機安裝在履帶式自動行走底 盤的前部，兩個消防排煙機端面相向安裝，并且與導風罩的軸線在一條水平線上，并與履帶 式自動行走底盤的軸線相互垂直，分別向左或右展開收縮旋轉90° ；當多核驅動的消防排 煙機為三個時，其中的兩個消防排煙機安裝在履帶式自動行走底盤的前部，兩個消防排煙 機端面相向安裝，并且與導風罩的軸線在一條水平線上，并與履帶式自動行走底盤的軸線 相互垂直，分別向左或右展開收縮旋轉90°，第三個消防排煙機安裝于履帶式自動行走底 盤中部，導風罩端面與地面平行，其軸線垂直與地面，向上旋轉90° ；兩個或三個消防排煙 機通過展開旋轉軸展開后，各導風罩的端面在同一水平面上。兩個或三個的多核驅動的消防排煙機中，風扇的扇葉安裝時其排風或吸風方向全
部一致。緊急噴射自保裝置包括自帶氣壓的干粉瓶、管路和干粉噴射裝置，干粉瓶固定在 支撐底盤上，并通過管路與干粉噴射裝置相連，干粉噴射裝置安裝在俯仰板的上部?？刂萍皥D像傳輸系統(tǒng)包括無線控制器、無線接收裝置、圖像傳輸裝置、顯示屏、攝 像裝置a、攝像裝置b ；顯示屏有兩個，安裝在無線控制器的頂蓋上；無線接收裝置分別與驅 動器、執(zhí)行電機、電機、水泵、兩個或三個展開驅動電機、俯仰驅動電機、干粉瓶上的閥門、攝 像裝置a、攝像裝置b連接；攝像裝置a安裝在支承底盤前端下部，攝像裝置b安裝在支承 底盤后頂部。本發(fā)明將兩個或兩個以上的正壓或負壓式多核(兩個以上的電機)驅動的排煙機 組合安裝于機器人上，可實現(xiàn)自動行走及攀爬普通建筑樓梯或地鐵樓梯的功能。本發(fā)明的組合式自動爬樓消防排煙機器人與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點(1)小 型裝置大型化將體積小、重量輕、功率大、安全性好、可靠性高的兩個以上的電機同時用于 驅動一臺風扇，這樣可使排煙機的功率得到極大的提高而體積卻變得更小，從而使得風機 的出口風速達50m/s以上，風量達60000m3/h以上；(2)將兩個以上的該種排煙機組合集成 后，即滿足了車載的需要同時也形成了超大功率排煙裝置(其排風量可達180000m3/h以上， 氣流噴射距離大于60m)，可滿足消防滅火和應急救援不同環(huán)境下對強氣流的需要，如通風 排煙等。(3)控制更簡單、效率更高由于常規(guī)排煙機使用的動力裝置如液壓馬達、電動機以 及常規(guī)發(fā)動機，其自身體積和重量均較大，而且效率低，難以滿足小型高效的特點，而本發(fā) 明所采用的兩個以上電機分別或同時驅動一個風扇的結構形式則具有上述動力裝置所不 具備的優(yōu)點，加之其本身也為電驅動，所以將其用于直接驅動排煙機風扇時即可大大的簡 化控制系統(tǒng)，使其操作更加簡單和安全可靠，而且比采用其它動力的同功率的排煙機體積 更小、功率更高，為大功率強風排煙裝備的研制和應用提供了有效的新途徑。(3)采用細水 霧化噴嘴，不僅可噴射出粒徑小于150μπι的細水霧，而且噴嘴從導風筒外側向圓心方向插 入筒內，均勻分布在風筒的圓形截面內，使噴射出的細水霧與強風氣流均勻混和，提高了細 水霧的噴射面積和射程。(4)針對火災有毒煙氣成分的特點，對傳統(tǒng)消煙劑的配方作了相應 改進，并將消煙劑添加于水中并隨細水霧噴射出來，能夠洗消和消除火災產生的有毒煙霧， 并有效地減輕有毒煙霧對人體的毒害。(5)由于組合式排煙裝置是由多個獨立的多核(兩個 以上的電機)驅動的排煙機組合而成，因此通過對個體排煙機扇葉組的快速更換，可以輕易 實現(xiàn)排煙機的正、負壓轉換，從而起到一機多用、節(jié)約成本的目的。(6)同一個排煙裝置可 同時實現(xiàn)不同的功能將2個或2個以上的上述多核(兩個以上的電機)驅動的排煙機組合
6成為一個大功率排煙裝置，從而使其排風量數(shù)倍增加，由原來的不到60000 m3/h迅速增加 至近180000 m3/h以上，實現(xiàn)了小型裝置大功率化的特點；并能根據(jù)火場的實際情況全部或 部分展開不同的排煙機，因而在同一個排煙裝置上實現(xiàn)了同時具有正壓通風和負壓抽風的 功效，從而滿足各種不同環(huán)境下消防滅火和應急救援的需要。(7)具備重載時快速、安全的 爬樓能力本發(fā)明所采用的履帶式自動行走機械可以實現(xiàn)正常行走、后退、轉向及原地轉向 的功能，因此具有轉彎半徑小，操作靈活的優(yōu)勢，加上其獨有的穩(wěn)定及防傾翻裝置，從而使 消防機器人在其外形尺寸不大于1050X850X 1700mm (長X寬X高)時，其承載能力可達 1-1. 5噸以上時能安全、順利的上下普通建筑樓梯和地鐵樓梯，從而解決了大型排煙設備不 能抵達上述場合的難題。(8)具有耐高溫、抗輻射及防爆的特性由于本發(fā)明所采用的材料 均具備耐高溫、抗輻射及防爆的特性，加上其獨有的安全自保裝置和穩(wěn)定及防傾翻機構，從 而確保消防機器人能安全、快速的進入建筑內部并深入火場，從而實現(xiàn)搶險救援和驅除有 毒、有害煙霧以及偵察功能。(9)采用的在緊急情況時可噴射超細干粉或干粉包的緊急噴射 自保裝置，因其使用的滅火劑-超細干粉在有效空間所具有的良好的滅火性能，從而較好 的解決了目前消防裝備在滅火及搶險過程中的自身安全問題，為搶險救援提供了可靠的安 全保證。(10)由于本發(fā)明采用了帶顯示屏的無線控制結構，使得消防隊員即使在300米以 上的距離外仍然可以方便的操控消防機器人，從而大大降低了消防隊員自身的危險性。


圖1為本發(fā)明中消防機器人控制原理圖。圖2為本發(fā)明中履帶驅動系統(tǒng)結構示意圖。圖3為本發(fā)明中消防排煙機器人外形結構示意圖。圖4為本發(fā)明中穩(wěn)定及防傾翻機構的結構示意圖。圖5為本發(fā)明中消防排煙機的結構示意圖。圖6為本發(fā)明中消防排煙機的工作展開示意圖。圖7為本發(fā)明中緊急噴射自保裝置的結構示意圖。圖8為圖5中電機部分的縱剖面圖。圖中，1.組合式自動爬樓消防排煙機器人，2.履帶式自動行走底盤，3.組合式 消防排煙裝置，4.緊急噴射自保裝置，5.控制及圖像傳輸系統(tǒng)，6.蓄電池組，7.支承底 盤，8.履帶驅動系統(tǒng)，9.穩(wěn)定及防傾翻機構，10.驅動器，11.減速器，12.左右履帶驅動 輪，13.左右連桿，14.左右壓輪，15.左右履帶，16.執(zhí)行電機，17.支撐體，18.滑動支 撐，19.轉軸，20.展開收縮機構，21.消防排煙機，22.俯仰機構，23.水箱，24.水泵， 25.供水管，26.支架，27.電機，28.風扇，29.導風罩，30.環(huán)形噴管，31.超細水霧噴 嘴，32.展開驅動電機，33.展開減速齒輪，34.旋轉支撐，35.展開旋轉軸，36.俯仰板， 37.俯仰旋轉軸，38.無線控制器，39.無線接收裝置，40.圖像傳輸裝置，41.顯示屏， 42.俯仰減速齒輪，43.攝像裝置a，44.攝像裝置b，45.俯仰驅動電機，46.干粉瓶，47. 管路，48.干粉噴射裝置，49.固定安裝機構，50.輸出軸，51.皮帶輪，52.皮帶。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。
結合圖1-圖4，本發(fā)明組合式自動爬樓消防排煙機器人1，包括履帶式自動行走底 盤2、組合式消防排煙裝置3、緊急噴射自保裝置4、控制及圖像傳輸系統(tǒng)5，履帶式自動行走 底盤2作為載體，將組合式消防排煙裝置3、緊急噴射自保裝置4、控制及圖像傳輸系統(tǒng)5安 裝在履帶式自動行走底盤2上面；履帶式自動行走底盤2包括蓄電池組6、支承底盤7、履 帶驅動系統(tǒng)8和穩(wěn)定及防傾翻機構9，為組合式消防排煙裝置3、緊急噴射自保裝置4、控制 及圖像傳輸系統(tǒng)5提供動力的蓄電池組6安裝在支承底盤7上。組合式自動爬樓消防排煙 機器人1上安裝的所有電器以及線路均具有耐高溫、抗輻射、防爆的措施和功能；如圖2所 示，履帶驅動系統(tǒng)8包括驅動器10、減速器11、左右履帶驅動輪12、左右連桿13、左右壓輪 14與左右履帶15，驅動器10 (驅動器10由兩個直流電機組成，其結構為常規(guī)技術，蓄電池 組6為驅動器10提供動力)、減速器11、左右壓輪14均固定安裝在支承底盤7上，驅動器10 與減速器11相連，該減速器11與左右履帶驅動輪12相連，左右履帶驅動輪12上的外齒驅 動左右履帶15，該左右壓輪14通過左右連桿13與左右履帶驅動輪12相連，從而使左右履 帶15張緊安裝。如圖4所示，穩(wěn)定及防傾翻機構9是一個可升降裝置，包括帶減速器的執(zhí) 行電機16、支撐體17、轉軸19和能夠轉動的滑動支撐18，執(zhí)行電機16上下兩端分別與支 承底盤7和支撐體17鉸接，支撐體17上端通過轉軸19與支承底盤7鉸接安裝，下端鉸接 于與滑動支撐18上，該滑動支撐18與地面滑動接觸，并可隨履帶式自動行走底盤2同步行 走。其中，滑動支撐18由傳送帶、滾輪和支撐體組成，滾輪和支撐體設置在傳送帶內，滾輪 安裝在支撐體上，并通過外齒與傳送帶嚙合，轉軸19與支撐體17鉸接。履帶式自動行走底 盤2是整個組合式自動爬樓消防排煙機器人1的載體，上述的所有裝置均安裝在它上面，因 而它既是整個消防機器人的運行體也是承載體。履帶式自動行走底盤2是由驅動器10控 制，其動力源為蓄電池組6，蓄電池組6的電壓可為直流24V或48V。左右履帶15為梯形高 強度阻燃復合橡膠(內附不銹鋼板)或高強度鋁合金，使履帶式自動行走機械安全、順利的 上下普通建筑樓梯和地鐵樓梯及接近火災現(xiàn)場。履帶式自動行走底盤2的裝載質量大于1 噸，行走速度在5 7km/h。左右履帶15采用三角形安裝方式，即以履帶驅動輪為頂點、使 履帶形成一個三角形結構，從而提高組合式自動爬樓消防排煙機器人上下樓梯的穩(wěn)定性。結合圖3和圖6，本發(fā)明組合式自動爬樓消防排煙機器人的組合式消防排煙裝置 3包括兩個或三個展開收縮機構20、兩個或三個多核(兩個以上的電機)驅動的消防排煙機 21和俯仰機構22 ；由于排煙機采用多個電機同時驅動，并且電機裝于導風罩外殼，這樣就 可有效增大進風面積，并使單個電機的功率和體積明顯減小，而消防排煙機21的體積和重 量也明顯減??；結合圖5和圖8，每個消防排煙機21包括水箱23、水泵24、供水管25、支架 26、電機27、風扇28、導風罩29、環(huán)形噴管30、超細水霧噴嘴31、輸出軸50、皮帶輪51、皮帶 52、固定安裝機構49，超細水霧噴嘴31安裝在導風罩29尾部并均勻分布在環(huán)形噴管30的 內側，與軸線成10° 20°方向，使噴射出的細水霧與強風氣流均勻混和，用于提高細水 霧的射程；電機27的數(shù)量為兩個以上，對稱固定安裝在導風罩29外殼上，并通過皮帶52分 別或同時驅動輸出軸50上的皮帶輪51，該皮帶輪51是固定安裝在輸出軸50上，而風扇28 通過固定安裝機構49固定在輸出軸50的另一端，輸出軸50通過軸承安裝在支架26上，該 支架26固定安裝在導風罩29內壁，并與導風罩29成為一個整體，風扇28由4 12片扇 葉組成，可選用鋁合金材料，也可選用高強度復合材料；導風罩29在其包容風扇部分為圓 形通道，末端為收斂通道，在導風罩29的尾部裝有帶超細水霧噴嘴31的環(huán)形噴管30 ；水箱
823和水泵24固定于支承底盤7上(其水箱容積為300 500L)，水泵24的輸水流量為2L/ S，水泵24出口處壓力位0. 8 1. OMPa,滅火劑通過供水管25與環(huán)形噴管30上的超細水霧 噴嘴31相通；超細水霧噴射系統(tǒng)的滅火劑中添加了能消除室內火災中有毒煙霧的消煙劑 技術，該消煙劑是根據(jù)火災有毒煙氣成分的特點，對傳統(tǒng)消煙劑的配方作了相應改進，能夠 洗消和消除火災產生的有毒煙霧，有效減輕煙霧對人體的毒害。兩個或三個多核(兩個以上的電機)驅動的消防排煙機21在工作狀態(tài)下可由展開 收縮機構20作水平或垂直方向旋轉90°，在非工作狀態(tài)下收回，并由展開驅動電機32控 制；每個展開收縮機構20包括展開驅動電機32、展開減速齒輪33、旋轉支撐34、展開旋轉 軸35，該展開減速齒輪33與展開驅動電機32上的齒輪相互嚙合，展開驅動電機32的旋轉 軸一端與支架26鉸接，另一端與俯仰板36鉸接，支架26與旋轉支撐34固定連接，該旋轉 支撐34和展開旋轉軸35鉸接安裝于俯仰板36上；
組合式消防排煙裝置3在工作狀態(tài)下可由俯仰機構22作5° +35°俯仰旋轉；俯仰 機構22包括俯仰板36、俯仰旋轉軸37、俯仰減速齒輪42、俯仰驅動電機45，該俯仰板36上 鉸接安裝有兩個或三個展開收縮機構20、兩個或三個消防排煙機21，該俯仰板36下部通過 俯仰旋轉軸37與支承底盤7相連，而俯仰減速齒輪42與俯仰驅動電機45上的齒輪相互嚙 合，該俯仰驅動電機45的兩端分別鉸接于俯仰板36和支承底盤7上。當上述多核(兩個以上的電機)驅動的消防排煙機21為兩個時，該兩個消防排煙機 21安裝在履帶式自動行走底盤2的前部，該兩個消防排煙機21的端面相向安裝，其導風罩 29的軸線在一條水平線上，并與履帶式自動行走底盤2的軸線相互垂直，分別向左或右展 開收縮旋轉90° ；當多核(兩個以上的電機)驅動的消防排煙機21為三個時，其中的兩個消 防排煙機21按上述方式安裝，即兩個消防排煙機21的端面相向安裝，其導風罩29的軸線 在一條水平線上，并與履帶式自動行走底盤2的軸線相互垂直，分別向左或右展開收縮旋 轉90° ；第三個消防排煙機21安裝于履帶式自動行走底盤2中部，導風罩29端面與地面 平行，其軸線垂直與地面，向上旋轉90° ；兩個或三個消防排煙機21通過展開旋轉軸35展 開后，各導風罩29的端面在同一水平面上。上述的兩個或三個獨立的多核(兩個以上的電機)驅動的消防排煙機21中，當其數(shù) 量為兩個時，則兩個消防排煙機21風扇28的扇葉旋向應相反，但兩個消防排煙機21的排 風或吸風方向應全部一致；當為三個時，其中兩個旋向相同，另一個與之相反，但所有消防 排煙機21的排風或吸風方向應一致；風扇28的扇葉的旋向通過改變電機的電流方向來實 現(xiàn)。結合圖7，本發(fā)明組合式自動爬樓消防排煙機器人的緊急噴射自保裝置4包括自 帶氣壓的超細干粉瓶46、管路47和超細干粉噴射裝置48，超細干粉瓶46固定安裝于支撐 底盤7上，并通過管路47與超細干粉噴射裝置48相連，而超細干粉噴射裝置48安裝在俯 仰板36的上部；當自動爬樓消防排煙機器人在火災現(xiàn)場遭遇緊急情況時，可噴射超細干粉 或干粉包以便自保。關于冷氣溶膠
(1)粒徑不大于5um的干粉稱為超細干粉，通稱冷氣溶膠。大量的滅火試驗表明冷氣溶 膠的滅火效率是哈龍滅火劑的3 5倍，七氟丙烷滅火劑的8倍，CO2滅火劑的10倍，其最 低滅火濃度為彡70g/m3。
( 2 )采用干粉噴射裝置，以“氣一粉”射流方式將超細干粉滅火劑射出，形成冷氣溶 膠滅火劑射流。冷氣溶膠的密度與空氣接近，具有可壓縮性、流動性、彌散性等氣體滅火劑 的典型特點，可快速彌漫至室內有限空間產生“全淹沒”的滅火效果，使火焰在極短的時間 內熄滅；可代替補充氣流進入隧道、樓房、地鐵等復雜空間內將大火快速撲滅；以惰化濃度 將冷氣溶膠滅火劑射入泄漏出的可燃氣體中時，可抑制爆燃、爆轟的發(fā)生。(3)撲滅不宜用水的火災，如快速撲滅有限空間內的A、B、C、D類火災、電器火災 及其它火災。結合圖1和圖3，本發(fā)明組合式自動爬樓消防排煙機器人的控制及圖像傳輸系統(tǒng) 5包括無線控制器38 (或有線控制器)、無線接收裝置39、圖像傳輸裝置40、顯示屏41、攝 像裝置a43、攝像裝置b44 ；顯示屏41共有兩個，安裝在無線控制器38 (或有線控制器)的 頂蓋上，分別用于接收和顯示攝像裝置a43、攝像裝置b44傳來的圖像；無線接收裝置39分 別與驅動器10、執(zhí)行電機16、水泵24、兩個或三個展開驅動電機32、俯仰驅動電機45、電機 27、干粉瓶46上的閥門、攝像裝置a43、攝像裝置b44連接；而一個攝像裝置a43安裝在支 承底盤7前端下部用于觀察道路情況，另一個攝像裝置b44安裝在支承底盤7后頂部，并由 可升降裝置控制，用于觀察現(xiàn)場情況；當需要觀察火場及周邊情況時，首先按下無線控制器 38上按鈕，無線接收裝置39會自動開啟相應的攝像裝置并對其進行角度及焦距控制，而攝 像裝置a43、攝像裝置b44將所拍的畫面會通過圖像傳輸裝置40傳給顯示屏41 ；攝像裝置 是由紅外線攝像頭、冷光源高效照明燈、小型強力風扇構成，具有驅霧、照明、透視之功能， 可實現(xiàn)火場偵察。本發(fā)明組合式自動爬樓消防排煙機器人具體使用過程如下。首先開啟組合式自動爬樓消防排煙機器人1的電源開關，使履帶式自動行走底盤 2上的蓄電池組6給組合式自動爬樓消防排煙機器人1供電，然后按下無線控制器38上的 相應按鈕，無線接收裝置39收到信號后將相關命令傳給履帶驅動系統(tǒng)8上的驅動器10，根 據(jù)命令需要驅動器10開啟自身電機并將其產生的動力通過減速器11后分別傳至左右履帶 驅動輪12上，并通過左右履帶驅動輪12上的外齒驅動左右履帶15以相應的速度前進或后 退，而左右履帶15是繞著由左右履帶驅動輪12、左右壓輪14和左右連桿13所組成的外軌 跡線前后運動的，從而使左右履帶15克服地面摩擦力帶動組合式自動爬樓消防排煙機器 人1前進或后退；而組合式自動爬樓消防排煙機器人1行走的速度是由驅動器10內的兩個 驅動電機的運轉速度來決定的，當其運轉速度有差異時即會使消防排煙機器人轉向，如果 速度相同而運轉方向相反時，組合式自動爬樓消防排煙機器人1即會繞著中心原地轉向； 當需要上下樓梯時，按下無線控制器38上用于控制穩(wěn)定及防傾翻機構9的相應按鈕，無線 接收裝置39收到信號后自動驅動穩(wěn)定及防傾翻機構9上的執(zhí)行電機16并使支撐體17繞 著轉軸19旋轉，進而帶動滑動支撐18放下與地面接觸，并可隨機器人一起滑行，當出現(xiàn)意 外情況時支撐體17通過可轉動的滑動支撐18與地面完全接觸，從而防止履帶式自動行走 底盤2發(fā)生傾翻。當?shù)竭_指定位置后，需要使展開收縮機構20和俯仰機構22工作并開啟消防多核 (兩個以上的電機)驅動的消防排煙機21進行驅除有毒、有害煙霧時，按下無線控制器38上 相應的控制按鈕，無線接收裝置39會根據(jù)接收到的指令使展開驅動電機32運轉從而帶動 展開減速齒輪33，并使旋轉支撐34繞展開旋轉軸35旋轉90度，從而實現(xiàn)其展開功能(收攏時只需反向操作即可)；當需要進行俯仰操作時，無線接收裝置39會開啟俯仰驅動電機45 并使其運轉，同時將動力傳俯仰減速齒輪42從而使俯仰板36繞著俯仰旋轉軸37上下俯仰 旋轉，進而使組合式消防排煙裝置3隨之旋轉。當無線接收裝置39收到開啟多核(兩個以上的電機)驅動的消防排煙機21的信號 時，會根據(jù)要求開啟安裝在導風罩29上的電機27，并通過皮帶52將電機27的動力經皮帶 輪51傳遞給安裝在支架上的輸出軸50，并經固定安裝機構49帶動風扇28運轉，從而將空 氣吸入導風罩29形成氣流，并從帯有收斂形通道噴口的導風罩29噴出，同時水泵24將水 箱23內的水吸入并加壓進入供水管25和環(huán)形噴管30，最后由超細水霧噴嘴31噴入導風罩 29內，并與導風罩29內的氣流切割碰撞形成超細水霧噴出。當遇到組合式自動爬樓消防排煙機器人1被火焰包圍的緊急情況時，按下無線控 制器38上的緊急噴射自保裝置4的控制按鈕，無線接收裝置39收到信號后會自動開啟干 粉瓶46上的閥門，干粉瓶46內的超細干粉在壓縮氣體的壓力驅使下，將超細干粉或干粉包 經管路47由干粉噴射裝置48噴出，從而使消防機器人周圍的火焰快速熄滅，為消防機器人 的脫困贏得寶貴的時間。當需要觀察火場及周邊情況時，可啟動控制及圖像傳輸系統(tǒng)5，首先按下無線控制 器38上相應按鈕，無線接收裝置39會自動開啟相應的攝像裝置a43、攝像裝置b44并對其 進行角度及焦距控制，攝像裝置a43、攝像裝置b44將所拍的畫面會通過圖像傳輸裝置40傳 給顯示屏41。根據(jù)經驗及實驗所知，以下相關參數(shù)能獲得很好的實施效果 導風罩出口處的風速不小于50m/s ；
超細水霧的平均粒徑< ΙΟΟμπι 機器人的行走速度為5 — 7km/h 機器人的爬坡度為不小于35° 超細干粉的平均為5 - 15微米 超細干粉噴射率為2 - 3kg/s。
1權利要求
一種組合式自動爬樓消防排煙機器人，其特征在于，包括履帶式自動行走底盤(2)、組合式消防排煙裝置(3)、緊急噴射自保裝置(4)、控制及圖像傳輸系統(tǒng)(5)，所述的履帶式自動行走底盤(2)作為載體，將組合式消防排煙裝置(3)、緊急噴射自保裝置(4)、控制及圖像傳輸系統(tǒng)(5)固定在履帶式自動行走底盤(2)上面；所述的履帶式自動行走底盤(2)包括蓄電池組(6)、支承底盤(7)、履帶驅動系統(tǒng)(8)和穩(wěn)定及防傾翻機構(9)，蓄電池組(6)安裝在支承底盤(7)上；所述的履帶驅動系統(tǒng)(8)包括驅動器(10)、減速器(11)、左右履帶驅動輪(12)、左右連桿(13)、左右壓輪(14)、左右履帶(15)，所述的驅動器(10)、減速器(11)、左右壓輪(14)均固定安裝在支承底盤(7)上，所述驅動器(10)與減速器(11)相連，該減速器(11)與左右履帶驅動輪(12)相連，左右履帶驅動輪(12)上的外齒驅動左右履帶(15)，該左右壓輪(14)通過左右連桿(13)與左右履帶驅動輪(12)相連，從而使左右履帶(15)張緊安裝；所述的穩(wěn)定及防傾翻機構(9)是一個可升降裝置，包括帶減速器的執(zhí)行電機(16)、支撐體(17)、轉軸(19)和能夠轉動的滑動支撐(18)，所述的執(zhí)行電機(16)上下兩端分別與支承底盤(7)和支撐體(17)鉸接，所述的支撐體(17)上端通過轉軸(19)與支承底盤(7)鉸接安裝，所述的支撐體(17)下端鉸接于與滑動支撐(18)上，該滑動支撐(18)與地面滑動接觸，并可隨履帶式自動行走底盤(2)同步行走。
2.根據(jù)權利要求1所述的組合式自動爬樓消防排煙機器人，其特征在于，所述的組合 式消防排煙裝置(3)包括兩個或三個展開收縮機構(20)、兩個或三個多核驅動的消防排煙 機(21)和俯仰機構(22)；所述的每個多核驅動的消防排煙機(21)包括水箱(23)、水泵(24)、供水管(25)、支架 (26)、電機(27)、風扇(28)、導風罩(29)、環(huán)形噴管(30)、超細水霧噴嘴(31)、皮帶輪(51)、 皮帶(52)、輸出軸(50)、固定安裝機構(49)，所述的電機(27)的數(shù)量為兩個以上，對稱固定 安裝在導風罩(29)外殼上，并通過皮帶(52)分別或同時驅動輸出軸(50)上的皮帶輪(51)， 該皮帶輪(51)是固定安裝在輸出軸(50)上，而風扇(28)通過固定安裝機構(49)固定在輸 出軸(50)的另一端，輸出軸(50)通過軸承安裝在支架(26)上，該支架(26)固定安裝在導 風罩(29)內壁，并與導風罩(29)成為一個整體，在導風罩(29)的尾端裝有帶兩個或兩個以 上超細水霧噴嘴(31)的環(huán)形噴管(30)；所述的水箱(23)和水泵(24)固定于支承底盤(7) 上，并通過供水管(25)與環(huán)形噴管(30)上的超細水霧噴嘴(31)相通；所述的每個展開收縮機構(20)包括展開驅動電機(32)、展開減速齒輪(33)、旋轉支撐 (34)、展開旋轉軸(35)，該減速齒輪(33)與展開驅動電機(32)上的齒輪相互嚙合，展開驅 動電機(32)的旋轉軸一端與支架(26)鉸接，另一端與俯仰板(36)鉸接，支架(26)與旋轉 支撐(34)固定連接，該旋轉支撐(34)和展開旋轉軸(35)鉸接安裝于俯仰板(36)上；所述的俯仰機構(22)包括俯仰板(36)、俯仰旋轉軸(37)、俯仰減速齒輪(42)、俯仰驅 動電機(45 )，該俯仰板(36 )上鉸接安裝有兩個或三個展開收縮機構(20 )、兩個或三個排煙 機(21)，該俯仰板(36)下部通過俯仰旋轉軸(37)與支承底盤(7)相連，所述的俯仰減速齒 輪(42)與俯仰驅動電機(45)上的齒輪相互嚙合，該俯仰驅動電機(45)的兩端分別鉸接于 俯仰板(36 )和支承底盤(7 )上。
3.根據(jù)權利要求2所述的組合式自動爬樓消防排煙機器人，其特征在于，當多核驅動 的消防排煙機(21)為兩個時，該兩個消防排煙機(21)安裝在履帶式自動行走底盤(2)的前 部，兩個消防排煙機(21)端面相向安裝，并且與導風罩(29)的軸線在一條水平線上，并與履帶式自動行走底盤(2)的軸線相互垂直，分別向左或右展開收縮旋轉90° ；當多核驅動 的消防排煙機(21)為三個時，其中的兩個消防排煙機(21)安裝在履帶式自動行走底盤(2) 的前部，兩個消防排煙機(21)端面相向安裝，并且與導風罩(29)的軸線在一條水平線上， 并與履帶式自動行走底盤(2)的軸線相互垂直，分別向左或右展開收縮旋轉90°，第三個 消防排煙機(21)安裝于履帶式自動行走底盤(2)中部，導風罩(29)端面與地面平行，其軸 線垂直與地面，向上旋轉90° ；兩個或三個消防排煙機(21)通過展開旋轉軸(35)展開后， 各導風罩(29)的端面在同一水平面上。
4.根據(jù)權利要求2所述的組合式自動爬樓消防排煙機器人，其特征在于，所述的兩個 或三個的多核驅動的消防排煙機(21)中，風扇(28)的扇葉安裝時其排風或吸風方向全部 一致。
5.根據(jù)權利要求1所述的組合式自動爬樓消防排煙機器人，其特征在于，所述的緊急 噴射自保裝置(4)包括自帶氣壓的干粉瓶(46)、管路(47)和干粉噴射裝置(48)，干粉瓶 (46)固定在支撐底盤(7)上，并通過管路(47)與干粉噴射裝置(48)相連，干粉噴射裝置 (48)安裝在俯仰板(36)的上部。
6.根據(jù)權利要求1所述的組合式自動爬樓消防排煙機器人，其特征在于，所述的控制 及圖像傳輸系統(tǒng)(5)包括無線控制器(38)、無線接收裝置(39)、圖像傳輸裝置(40)、顯示 屏(41)、攝像裝置a (43)、攝像裝置b (44)；所述的顯示屏(41)有兩個，安裝在無線控制 器(38)的頂蓋上；無線接收裝置(39)分別與驅動器(10)、執(zhí)行電機(16)、電機(27)、水泵 (24)、兩個或三個展開驅動電機(32)、俯仰驅動電機(45)、干粉瓶(46)上的閥門、攝像裝置 a (43)、攝像裝置b (44)連接；攝像裝置a (43)安裝在支承底盤(7)前端下部，攝像裝置 b (44)安裝在支承底盤(7)后頂部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合式自動爬樓消防排煙機器人，包括履帶式自動行走底盤、組合式消防排煙裝置、緊急噴射自保裝置、控制及圖像傳輸系統(tǒng)，履帶式自動行走底盤作為載體，將組合式消防排煙裝置、緊急噴射自保裝置、控制及圖像傳輸系統(tǒng)安裝在履帶式自動行走底盤上面；履帶式自動行走底盤包括蓄電池組、支承底盤、履帶驅動系統(tǒng)和穩(wěn)定及防傾翻機構，為組合式消防排煙裝置、緊急噴射自保裝置、控制及圖像傳輸系統(tǒng)提供動力的蓄電池組安裝在支承底盤上。本發(fā)明的組合式自動爬樓消防排煙機器人，排風量大，能夠自動爬樓，具有自保、洗消及中和有毒氣體的功能，可滿足消防滅火和應急救援等不同環(huán)境下對強氣流的需要。
文檔編號G08C17/02GK101961533SQ20101029660
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者劉典, 程尤佳 申請人:陜西銀河消防科技裝備有限公司