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高层建筑消防机器人实现方案

时间:2020-02-14 17:36:12
       目前国内消防机器人的研究工作正蓬勃展开,但大多属于在移动小车的基础上加装高压水枪或其它灭火剂发射装置,智能化水平仍待进一步提高。  &n

       目前国内消防机器人的研究工作正蓬勃展开,但大多属于在移动小车的基础上加装高压水枪或其它灭火剂发射装置,智能化水平仍待进一步提高。

       1、直升机悬吊式的高空消防机器人

       国外科研人员研制的直升机悬吊式消防平台,由直升机上的绞车控制消防平台的上升或下降,到达火灾处由平台上的消防机器人使用自身携带的消防工具进行灭火和救援。机器人外框用铝合金型材和板材搭建而成,并在其关键的受力区域进行焊接,框架内放置着蓄水装置和调节机器人重心的调重块以及控制中心,顶部安装有6个风扇和绞车分别作为机器人的推进系统和提升系统,底部安装着灭火枪和底轮。

       2、采用悬吊支撑机构的消防机器人

       针对高层建筑火情现场,时间就是生命,需要迅速在 时间到达现场的消防作业特点,机器人采用悬吊支撑机构,其整体运动学考虑以快速移动、简单壁障为主,快速移动时不对本体姿态作要求,在到达指定位置后再调整姿态。该机器人主要分为爬升机构、吸附机构、破障机构、伸缩臂探测机构、载物箱和照明系统等。高层建筑消防机器人在地面动力系统的作用下,由载物箱携带一定数量的灭火和救生设备,沿悬挂钢索攀爬至目标位置,伸缩臂绕旋转支座俯仰至水平状态,吸附杆和吸附盘先后吸附壁面进行定位,并由破障机构破碎壁障,伸缩臂深入火灾现场进行火情探测和信息的反馈。

       3、数控气动爬梯子消防机器人

       针对密集程度大的高层建筑火灾,结合仿生学和机械连杆机构的设计方法,设计了一种能够应用于高层建筑的消防救援的“数控气动爬梯子消防机器人”。这种爬梯子消防机器人可以携带摄像头、水枪等消防器具沿梯子上爬到高空,在高空、高温、浓烟等一系列恶劣的环境下有效实现消防工作,这对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡将产生重要的作用。

       此方案利用压缩空气作为动力源,采用单片机和电磁阀来控制和切换气源,驱动单出杆双作用气缸,使机器人实现沿梯子直上直下爬行动作,完成高空消防和救援任务。机器人系统很重要的部分就是机器人机身,其特征在于:机器人机身由4个电磁换向阀、3个气缸、机身架、定轴转钩、动轴转钩、联杆装置、磁铁吸附装置、导向轮装置、单片机控制电路、若干个接触开关及其他辅助机械低件装配而成。具体装配关系如下:在机身架正面中间位置用2个螺钉将长矩形双活塞杆双作用气缸纵向固定,气缸活塞伸出口向前;用2个螺钉将短矩形双活塞杆双作用气缸固定在长矩形双活塞杆双作用气缸上面,气缸活塞伸出口向前;将4个二位五通电磁换向阀各用2个螺钉分别对称固定在气缸两边的机身上,一边2个,同侧换向阀前后放置;在机身后两侧分别安装一个磁铁吸附装置并用螺钉固定好;机身两侧前后左右分别安装导轮轴架、导轮轴、导轮,用螺钉固定,导轮与导轮轴间隙配合,使导轮能够自由转动,实现机器人的上下。

       4、高层建筑爬墙消防机器人

       此方案为一种高层建筑爬墙消防机器人,结构如图5所示,每一台机器人配有一台笔记本式电脑和一名消防人员控制其运行,使用机器人代替了消防人员进行灭火工作,保证了消防人员的安全。传统的救火方式中高压水枪的射程无法对较高的楼层进行灭火作业,而机器人可以通过用单片机作为控制系统的核心部件,用以传递所有的信号及控制指令,控制水枪、水淋器、监控摄像头、水泵、机械臂的运行。机器人向着火的高层爬行,然后控制水枪灭火,从而解决了高层建筑灭火难的问题。还可以通过机器人箱体背面的活动吊框搭载被困人员,使得被困人员可以逃离火灾楼层,保证了人员安全。

       复合型机器人系统是在这样的情况下研制成功的。它是以目前很多高层建筑都有的用于擦拭玻璃窗等大楼外部保养用的吊舱为基础,增加了消防功能的机器人系统。这种世界上尚属首创的扑救高层建筑火灾用“复合型机器人系统”平时用作大楼外部的保养和大楼的警备工作,发生火灾时支援消防活动。

       复合型机器人系统由下述各部分组成:1、放下吊舱,在屋顶的钢轨上运行的屋顶部分;2、用钢缆吊着,沿大楼外墙上下左右运行的吊舱部分;3、配备再吊舱上的消防装备部件,包括见识火灾用的电视摄像机和红外线摄像装置、机器人主体冷却用的自卫喷雾喷嘴以及各种传感器等消防必须的机器设备。

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