一种消防机器人用水带自动对接系统

技术领域

本发明属于消防设备技术领域，具体涉及一种消防机器人用水带自动对接系统。

背景技术

在无人化智能消防系统中，消防机器人本体与消防水带的自动、可靠、精确对接对于实现消防全程自动化、智能化和提高效率、安全性和可靠性具有重要意义，目前，对于移动工作的消防机器人本体与固定地点的消防栓、消防水带的连接，一般采用视觉检测辅助、手动连接的方式，但是这种连接方式存在下述问题：1.手动连接效率低，在“时间就是生命”的消防现场难以适应现代化消防需要，不利于实现全程自动化；2.视觉检测辅助，采用先进的机器视觉、高性能计算和控制技术，成本高昂，对使用环境要求高，且抗干扰能力弱，可靠性、可维护性差，一般仅应用与轻工业、微电子行业。

在无人化消防系统中，自动对接的难点在于，机器人停车时位置和角度有一定的误差，上下、左右、前后方向误差不可避免，停车的姿态会使公头和母存在一定的角度，这些误差和角度的存在会使对接过程中公头卡在某一处导致对接失败，如果能开发一种结构简单、可靠性高、成本低、易维护的水带自动对接系统，将具有现实的经济利益和社会效益。

发明内容

为了解决背景技术中问题，本发明公开一种消防机器人用水带自动对接装置，消防水带固定架能够带动母头前后左右水平移动，在公头母头对接时能够自适应调整，提高对接效率，且结构简单可靠、易维护。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

一种消防机器人用水带自动对接系统，包括消防机器人本体、消防水带和消防介质供给设备，消防机器人本体上设置有公头，消防水带一端与消防介质供给设备连接，另一端设有与公头相匹配的母头，母头可拆卸的设置在消防水带固定架上，消防水带固定架是喇叭状结构，包括套设的大喇叭和内喇叭，母头卡设在大喇叭的中部，内喇叭设置在大喇叭的喇叭口边缘和母头外圆面之间，消防水带固定架通过柔性连接件悬空设置在拱形支架的中部，在支架的下方设置有移动机构，在移动机构的作用下支架能带动消防水带固定架前后左右水平移动。

进一步地，移动机构包括第一导轨、第二导轨和驱动电机，第一导轨水平设置在支架的下方，支架底部的底座与第一导轨滑动连接，在外力作用下支架能带动消防水带固定架沿第一导轨左右滑动，第二导轨设置在第一导轨的下方并与第一导轨垂直设置，第一导轨底部的基座与第二导轨滑动连接，第一导轨基座在驱动电机的作用下能带动第一导轨沿第二导轨前后滑动。

进一步地，移动机构还包括设置在第一导轨两条轨道之间的第三导轨和正反丝杠，第三导轨和正反丝杠分别与第一导轨轨道平行设置，且第三导轨和正反丝杠的高度均低于第一导轨轨道的高度，大喇叭包括左右对称设置的左喇叭口和右喇叭口，内喇叭包括左右对称设置的左喇叭体和右喇叭体，左喇叭体与左喇叭口对应连接，右喇叭体与右喇叭口对应连接，支架包括左右对称设置的左支架和右支架，底座包括左右对称设置的左底座和右底座，在左底座和右底座的左右边缘分别设有向下延伸的挡边，左支架底部与左底座固定连接，右支架底部与右底座固定连接，左喇叭口设置在左底座的上方并通过柔性连接件与左支架柔性连接，右喇叭口设置在右底座的上方并通过柔性连接件与右支架柔性连接，在左底座和右底座的下方分别设置有L形挡板，挡板的水平段与正反丝杠连接，挡板的竖直段设置在左底座或右底座的左右挡边之间，正反丝杠运动时，挡板移动与左底座和右底座的左挡边或右挡边抵触带动左底座和右底座架沿第三导轨做相向或相背运动，左底座和右底座运动时通过左支架和右支架带动左喇叭口和右喇叭口相向运动对接或相背运动分离。

进一步地，柔性连接件是硬质的弹簧。

进一步地，在左底座顶部的右边缘设置有锁座和电磁插销，在右底座的左边缘设置有与锁座和电磁插销匹配设置的锁片，左底座和右底座对接合拢时，电磁插销伸出插入锁座和锁片中将左底座和右底座连接固定。

进一步地，在左支架和右支架前后端接缝的位置分别设置有防止左支架和右支架前后窜动的坡口。

进一步地，在公头上沿周向间隔设置有若干电感式接近开关，公头和母头对接成功时，所述电感式接近开关与大喇叭口的距离相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明消防机器人用水带自动对接系统，包括公头、母头和消防水带固定架，消防水带固定架包括套设大喇叭和内喇叭，母头卡设在大喇叭的中部，内喇叭设置在大喇叭的喇叭口边缘和母头外圆面之间，消防水带固定架通过柔性连接件悬空设置在拱形支架的中部，在支架的下方设置有移动机构，在移动机构的作用下支架能带动消防水带固定架前后左右水平移动，公头和母头对接时，消防水带固定架能够自适应调整母头的位置及角度，且内喇叭的设置使公头母头能够顺利的快速对接，提高工作效率；

本发明消防机器人用水带自动对接系统，大喇叭、内喇叭、支架、底座分别是左右对称结构，对接成功后，左底座和右底座在正反丝杠的作用下能够沿第三导轨相背运动分离，大喇叭和内喇叭的左右对称结构也分离，方便消防水带的快速拉出，整体结构简单、可靠性高、成本低、易维护，具有现实的经济利益和社会效益。

附图说明

图1是本发明对接状态的结构示意图；

图2是本发明分离状态的结构示意图；

图3是图1的俯视结构示意图；

图4是图3中A-A剖面结构示意图；

图5是本发明中大喇叭的结构示意图；

图6是本发明中电磁插销的安装位置示意图；

上述图中：1-支架；1a-左支架；1b-右支架；2-弹簧；3-大喇叭；3a-左喇叭口；3b-右喇叭口；4-内喇叭；4a-左喇叭体；4b-右喇叭体；5-公头；6-底座；6a-左底座；6b-右底座；7-第一导轨；8-正反丝杠；9-第三导轨；10-基座；11-第二导轨；12-吊钳；13-母头；14-电磁插销；15-锁座；16-锁片；17-挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，需要说明的是，本发明还包括控制系统，由于控制系统的设置及控制方式采用的是本领域技术人员公知的技术，故本发明中涉及控制系统的部分不做详细解释说明。

结合附图1-6，详细阐述本发明一种消防机器人用水带自动对接系统，所述自动对接系统包括消防机器人本体、消防水带、消防介质供给设备和消防水带固定架，消防机器人本体上设置有公头5，消防水带一端与消防介质供给设备连接，另一端设有与公头5相匹配的母头13，消防水带固定架是喇叭状结构，包括套设的大喇叭3和内喇叭4，母头13卡设在大喇叭3的中部，在大喇叭3与母头13接触面的位置设有环形台阶面，为避免公头5移动过程中卡死，导致对接不成功，在大喇叭3的喇叭口边缘和母头13端部外圆面之间设置内喇叭4，内喇叭4具有导向作用，保证公头5和母头13能够顺利对接，消防水带固定架通过柔性连接件悬空设置在拱形支架1的中部，大喇叭3通过硬质的弹簧2悬空设置在拱形支架1的中部，此处需要说明的是，支架1也可采用非拱形结构，柔性连接件也可以用其他具备弹性的连接件代替弹簧2保证大喇叭3和支架1之间的柔性连接，在支架1的下方设置有移动机构，在移动机构的作用下支架1能带动消防水带固定架前后左右水平移动。

移动机构包括第一导轨7、第二导轨11、第三导轨9、正反丝杠8和驱动电机，第一导轨7水平设置在支架1的下方，支架1底部的底座6与第一导轨7滑动连接，在外力作用下支架1能带动消防水带固定架沿第一导轨7左右滑动，第二导轨11设置在第一导轨7的下方并与第一导轨7垂直设置，第一导轨7底部的基座10与第二导轨11滑动连接，第一导轨的基座10在前后移动驱动电机的作用下能带动第一导轨7沿第二导轨11前后滑动，第三导轨9和正反丝杠8分别与第一导轨7轨道平行设置，且第三导轨9和正反丝杠8的高度均低于第一导轨7轨道的高度，大喇叭3包括左右对称设置的左喇叭口3a和右喇叭口3b，内喇叭4包括左右对称设置的左喇叭体4a和右喇叭体4b，左喇叭体4a与左喇叭口3a对应连接，右喇叭体4b与右喇叭口3b对应连接，支架1包括左右对称设置的左支架1a和右支架1b，底座6包括左右对称设置的左底座6a和右底座6b，在左底座6a和右底座6b的左右边缘分别设有向下延伸的挡边，左支架1a底部与左底座6a固定连接，右支架1b底部与右底座6b固定连接，左喇叭口3a设置在左底座6a的上方并通过柔性连接件与左支架1a柔性连接，右喇叭口3b设置在右底座6b的上方并通过柔性连接件与右支架1b柔性连接，在左底座6a和右底座6b的下方分别设置有L形挡板17，挡板17的水平段与正反丝杠8连接，挡板17的竖直段设置在左底座6a或右底座6b的左右挡边之间，正反丝杠8运动时，挡板17移动与左底座6a或右底座6b的左挡边或右挡边抵触带动左底座6a或右底座6b沿第三导轨9做相向或相背运动，左底座6a或右底座6b运动时通过左支架1a和右支架1b带动左喇叭口3a和右喇叭口3b相向运动对接或相背运动分离；左底座6a和右底座6b对接成底座6后，正反丝杠8停止运动，两个挡板17不动位置固定限制底座6沿第一导轨7左右自由滑动时的行程范围，避免左底座6a和右底座6b相向运动时距离过近或向背运动时相距过远。

在大喇叭3的外圆面中部设置有吊钳11，吊钳11类似起重吊钳的结构包括对称设置的左右半边，吊钳11的左右半边分别对应设置在左喇叭口3a和右喇叭口3b的外表面中部，吊钳11左半边上部通过连接弹簧与第一钢丝绳连接，第一钢丝绳的另一端绕过基座10的左端部与基座10右端固定环连接，吊钳11右半边上部通过连接弹簧与第二钢丝绳连接，第二钢丝绳的另一端绕过基座10的右端部后与基座10的左端的固定环连接，在左右移动驱动电机的作用下，正反丝杠8运动并通过左底座6a和右底座6b带动左喇叭口3a和右喇叭口3b沿第三导轨9做相向运动对接或相背运动分离，左喇叭口3a和右喇叭口3b沿第三导轨9做相向运动对接时吊钳11左右半边对应的钢丝绳越来越紧吊钳11拉紧，使左喇叭口3a和右喇叭口3b的两半喇叭口紧紧贴合在一起，左喇叭口3a和右喇叭口3b沿第三导轨9做相背运动分离时，钢丝绳松弛，吊钳12上部分弹簧收紧，吊钳12松弛，左喇叭口3a和右喇叭口3b的半喇叭口呈自由分离状态，消防机器人停在规定位置后，前后移动驱动电机启动，推动第一导轨的基座10沿第二导轨11前后滑动靠近装在机器人本体上的快接接头公头5，公头5先接触大喇叭口3内的内喇叭口4，内喇叭口4受力，大喇叭口3在支架1的作用下沿第一导轨7左右移动，移动过程自适应调整，以抵消水平方向上的停车位置误差，另外，由于大喇叭口3通过硬质的弹簧2悬空设置在拱形支架1的中部，弹性机构的存在，抵消了停车角度误差。

作为可选设计，优选在左底座6a顶部的右边缘设置有锁座15和电磁插销14，在右底座6b的左边缘设置有与锁座15和电磁插销14匹配设置的锁片16，锁座15、锁片16和电磁插销14采用门锁式设计，电磁插销14伸出并伸入锁座15和锁片16中将左底座6a和右底座6b连接固定，在公头5和母头13对接前和对接过程中，左底座6a和右底座6b必须牢固合并在一起，否则会影响公头5和母头13对接成功率，公头5和母头对接成功会发送信号给控制系统，控制系统收到该信号后控制电磁插销14缩回，锁座15和锁片16分离，左底座6a和右底座6b之间的固定连接打开，同时机器人本体收到对接成功信号开始拖消防水带至着火点，在正反丝杠8的作用下，左底座6a和右底座6b带动左喇叭口3a和右喇叭口3b沿第三导轨9左右滑动分开一段距离，方便消防水带拖出及后续灭火后的扫尾工作。

作为可选设计，优选在公头5上沿周向间隔设置有四个电感式接近开关，公头5和母头13对接成功时，公头5和大喇叭3喇叭口之间的距离是固定不变，即公头5和母头13对接成功时，所述电感式接近开关与大喇叭3喇叭口的距离相同，公头5靠近母头13时，四个电感式接近开关和喇叭口距离一致，视为对接成功。

本发明消防机器人用水带自动对接系统工作过程如下：

本发明自动对接系统消防机器人配备有激光雷达、导航、贯导等定位及对应的控制器、感应器，以确保停车的位置和角度在允许误差范围内，自动对接系统附近设置有明显的特定的坐标点，以供消防机器人准确控制位置及车体姿态，机器人本体到达规定停车位置过程中，调整机器人上的传感器和对应坐标点的距离即可调整车体位置和角度；

消防机器人停在规定位置后，前后移动驱动电机启动，推动第一导轨的基座10沿第二导轨11前后滑动靠近装在机器人本体上的快接接头公头5，消防机器人本体上公头5与母头13对接时，内喇叭4具有导向作用，内喇叭4受力，内喇叭4将受到的外力依次通过大喇叭3、弹簧2和支架1向底座6传递作用力，底座6在外力作用下沿第一导轨左右自由滑动，移动过程自适应调整，以抵消水平方向上的停车位置误差，公头5靠近母头13时，当公头5上沿周向间隔设置的四个电感式接近开关和大喇叭3喇叭口距离一致，视为对接成功并向控制系统发送信号，控制系统收到对接成功的信号后控制电磁插销14缩回，锁座15和锁片16分离，左底座6a和右底座6b之间的固定连接打开，在正反丝杠8的作用下，左底座6a带动左喇叭口3a沿第三导轨9向左滑动，右底座6b带动右喇叭口3b沿第三导轨9向右滑动，左喇叭口3a和右喇叭口3b及左喇叭体4a和右喇叭体4b分离，方便消防水带拖出及后续灭火后的扫尾工作，同时机器人本体收到对接成功信号开始拖消防水带至着火点，本发明自动对接系统配备智能消防栓，消防机器人到达目的地后，控制系统根据目的地的位置和消防水带的长度及消防机器人水流喷射距离计算并规定水带展开长度，保证着火点在水枪喷射范围内，智能消防栓收到消防机器人发送的对接成功信号后开阀送水，并在灭火过程中监测水压，确保消防水流正常、稳定，灭火结束后，消防机器人发送停止指令，智能消防栓关闭水阀。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，本发明中，还需要说明的是，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型连接，也可以是机械连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以通过具体情况理解术语在本实用中的具体含义。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。