一种应用于地下综合管廊巡检机器人的灭火装置

技术领域

本发明涉及地下综合管廊巡检机器设备技术领域，尤其涉及一种应用于地下综合管廊巡检机器人的灭火装置。

背景技术

地下综合管廊，是在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信、燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。随着城市化的不断推进，地下综合管廊的建成量骤增，地下管廊巡检机器人应运而生。

现有地下管廊巡检机器人采用悬轨式构造，能够代替人工对管廊进行巡检，及时发现运行设备的异常，及时发出警告信号，以便及时处理，但现有地下管廊巡检机器人无法对管道中明火现象进行有效处理，因而不能完全代替人工手段进行管廊巡检。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种应用于地下综合管廊巡检机器人的灭火装置，能够快速、有效地扑灭管廊中出现的明火情况，同时也节省了大量人工成本和材料成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于地下综合管廊巡检机器人的灭火装置，包括车体以及设置在车体顶部的车架、设置在车体底部的二自由度云台，所述车体为顶面、前侧面均敞开的方形框体结构，车体内底面的正中间设有滑台且滑台的运动方向沿车体的前后方向，滑台中的滑块上设有一挡板，挡板为L型，挡板的横向板体平行于车体内底面，挡板的纵向板体垂直于车体内底面，车体内底面位于滑台的两侧分别通过卡圈组固定设有一灭火器，两灭火器关于滑台的中轴线对称，灭火器的开关手柄包括第一柄体和第二柄体，灭火器固定后，其第一柄体的后侧面与滑台中的滑座相抵，挡板的纵向板体位于其第二柄体的正前方，滑块向后滑移使挡板向后推压第二柄体以开启灭火器，所述二自由度云台底部设有喷头，两灭火器的输出端口均通过软管与喷头相连，二自由度云台调整喷头的朝向以瞄准着火点。

进一步的，所述二自由度云台包括套环、第一舵机、舵机安装盘、挡圈、轴承、舵机安装架、第二舵机、U型支架，套环为两端开口的中空圆柱结构，套环上端固定在车体底面，舵机安装盘为圆盘状，舵机安装盘固定在套环内且其平行于车体底面，第一舵机固定在舵机安装盘上且其舵盘上设有挡圈，轴承设置在套环底部且其外圈与套环内侧面为过盈配合、挡圈位于在其上侧，舵机安装架包括舵机安装架本体、与之一体成型的舵机支架一和舵机支架二，舵机安装架本体为圆盘状，舵机支架一和舵机支架二分布在其底面且两者保持平行，舵机安装支架本体穿过轴承内圈且其与挡圈通过螺栓锁紧并夹紧轴承内圈，第二舵机固定在舵机支架一上，U型支架一端与第二舵机的舵盘连接，U型支架的另一端与舵机支架二连接，喷头固定在U型支架上。

进一步的，所述车架包括车架本体、与车架本体一体成型的两轮轴支架以及两从动轮和两转轴，车架本体为倒置U型结构，车架本体的两侧壁与车体左右两侧壁固定连接且车架本体的上壁平行于车体内底面，两轮轴支架对称分布在车架本体的顶面，两从动轮分别通过其一转轴与轮轴支架相连，两从动轮的中轴线均平行于车架本体的顶面。

进一步的，所述轮轴支架为倒置U型结构。

进一步的，所述车架本体的顶面还对称设有两定位导向轮，两定位导向轮的中轴线均垂直于车架本体的顶面。

进一步的，所述车体内底面上设有一垫块，灭火器固定后，其第一柄体的底面和第二柄体的底面均与垫块的顶面相抵。

进一步的，所述车体顶部位于车架一侧设有平衡架，平衡架为倒置U型结构，平衡架两侧壁与车体左右两侧壁固定连接且平衡架的上壁平行于车体内底面，平衡架的顶面对称设有两个牛眼万向球，平衡架安装后，两牛眼万向球依次位于两从动轮的正前方或正后方。

进一步的，所述车体顶部位于车架另一侧也设有平衡架。

进一步的，所述卡圈组包括若干卡圈，每一卡圈组中的卡圈沿直线布置在车体内底面，当卡圈与车体内底面为固定连接时，每一卡圈组包括至少一个卡圈，当卡圈与车体内底面为转动连接时，每一卡圈组包括至少两个卡圈。

本发明的有益效果为：

该灭火装置与地下综合管廊巡检机器人连为一体后，当机器人发现火情后，由滑台驱动挡板向后推压两灭火器的第二柄体使两灭火器开启，同时二自由度云台调整喷头的朝向以瞄准着火点，从而快速、有效地扑灭管廊中出现的明火情况；两灭火器设计在车体内，喷头设计在二自由度云台上，两者分开布置，减轻了二自由度云台的负载，设计更为合理；滑台与L型挡板组合构成灭火器的开启结构，使本发明中所用灭火器的开关手柄无需特殊设计，采用常规开关手柄即可，提高了灭火装置的通用性，降低了材料成本；本发明节省了大量人工成本和材料成本，具有极大推广价值。

附图说明

附图1为本发明灭火装置的立体图；

附图2为本发明灭火装置的主视图；

附图3为本发明灭火装置的俯视图；

附图4为本发明车体的立体图；

附图5为本发明滑台的结构示意图；

附图6为本发明车架的立体图；

附图7为本发明二自由度云台的立体图；

附图8为图7中A-A的截面图；

附图9为本发明二自由度云台的立体图(无套环)；

附图10为本发明舵机安装架的立体图。

标注说明：1、车体，2、滑台，3、灭火器，4、车架，5、二自由度云台，6、挡板，7、垫块，8、卡圈，9、平衡架，10、牛眼万向球，11、第一柄体，12、第二柄体，13、车架本体，14、轮轴支架，15、从动轮，16、转轴，17、定位导向轮，18、套环，19、舵机安装架，20、第二舵机，21、U型支架，22、喷头，23、第一舵机，24、舵机安装盘，25、挡圈，26、轴承，27、舵机安装支架本体，28、舵机支架一，29、舵机支架二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1-2所示，一种应用于地下综合管廊巡检机器人的灭火装置，包括车体1以及设置在车体1顶部的车架4、设置在车体1底部的二自由度云台5，车体1、车架4、二自由度云台5的结构以及三者连接关系如下：

如图1-5，所述车体1为顶面、前侧面均敞开的方形框体结构，车体1内底面的正中间设有滑台2且滑台2的运动方向沿车体1的前后方向，滑台2为滚珠丝杆模组，一般包括步进电机、滑座、滑块、丝杆、导向杆，滑台2中的滑块上设有一挡板6，挡板6为L型，挡板6的横向板体平行于车体1内底面，挡板6的纵向板体垂直于车体1内底面，车体1内底面位于滑台2的两侧分别通过卡圈组固定设有一灭火器3(实际选用重量为1㎏的灭火器3)，两灭火器3关于滑台2的中轴线对称，灭火器3的开关手柄包括第一柄体11和第二柄体12，灭火器3固定后，其第一柄体11的后侧面与滑台2中的滑座相抵，挡板6的纵向板体位于其第二柄体12的正前方，滑块向后滑移使挡板6向后推压第二柄体12以开启灭火器3。

其中，所述卡圈组包括若干卡圈8，每一卡圈组中的卡圈8沿直线布置在车体1内底面。当卡圈8与车体1内底面为固定连接时，每一卡圈组包括至少一个卡圈8；当卡圈8与车体1内底面为转动连接时，也就是说卡圈8可以转动，每一卡圈组包括至少两个卡圈8，灭火器3安装在卡圈组上之后，每一卡圈8均无法转动。

作为优选的，所述车体1内底面上设有一垫块7，灭火器3固定后，其第一柄体11的底面和第二柄体12的底面均与垫块7的顶面相抵，增加垫块7后，垫块7可以在垂直于车体1内底面的方向上托起灭火器3的开关手柄，从而加强其稳定性。

如图7-10，所述二自由度云台5底部设有喷头22，两灭火器3的输出端口均通过软管(图中未示出)与喷头22相连，二自由度云台5调整喷头22的朝向以瞄准着火点。

其中，所述二自由度云台包括套环18、第一舵机23、舵机安装盘24、挡圈25、轴承26、舵机安装架19、第二舵机20、U型支架21，套环18为两端开口的中空圆柱结构，套环18上端固定在车体1底面，舵机安装盘24为圆盘状，舵机安装盘24固定在套环18内且其平行于车体1底面，第一舵机23固定在舵机安装盘24上且其舵盘上设有挡圈25，轴承26设置在套环18底部且其外圈与套环18内侧面为过盈配合、挡圈25位于在其上侧，舵机安装架19包括舵机安装架本体27、与之一体成型的舵机支架一28和舵机支架二29，舵机安装架本体27为圆盘状，舵机支架一28和舵机支架二29分布在其底面且两者保持平行，舵机安装支架本体27穿过轴承26内圈且其与挡圈25通过螺栓锁紧并夹紧轴承26内圈，第二舵机20固定在舵机支架一28上，U型支架21一端与第二舵机20的舵盘连接，U型支架21的另一端与舵机支架二29连接，喷头22固定在U型支架21上。

具体的，二自由度云台5中，第一舵机23驱动挡盘25转动，挡盘25与舵机安装支架19连为一体，进而带动第二舵机20在平行于车体1底面的方向上转动，第二舵机20转动的同时，驱动U型支架21在垂直于车体1底面的方向上转动，从而调整U型支架21上喷头22的朝向以瞄准着火点。

如图6，所述车架4包括车架本体13、与车架本体13一体成型的两轮轴支架14以及两从动轮15和两转轴16，车架本体13为倒置U型结构，车架本体13的两侧壁与车体1左右两侧壁固定连接且车架本体13的上壁平行于车体1内底面，两轮轴支架14对称分布在车架本体13的顶面，两从动轮15分别通过其一转轴16与轮轴支架14相连，两从动轮15的中轴线均平行于车架本体13的顶面，车体1通过车架4附着在悬轨上并在悬轨上移动。

作为优选的，所述轮轴支架14为倒置U型结构，结构更为稳固，提高了从动轮15的稳定性。作为优选的，所述车架本体13的顶面还对称设有两定位导向轮17，两定位导向轮17的中轴线均垂直于车架本体13的顶面，从动轮15在悬轨上运动时，定位导向轮17位于悬轨的侧面，用于维持车体1运动过程中的稳定性。

如图3，作为其中一种实施方式，所述车体1顶部位于车架4一侧设有平衡架9，平衡架9为倒置U型结构，平衡架9两侧壁与车体1左右两侧壁固定连接且平衡架9的上壁平行于车体1内底面，平衡架9的顶面对称设有两个牛眼万向球10，平衡架9安装后，两牛眼万向球10分别位于两从动轮15的正前方或正后方。作为另一种实施方式，所述车体1顶部位于车架4另一侧也设有平衡架9，也就是说，车架4两侧均设有平衡架9。平衡支架9也是用于维持车体1运动过程中的稳定性。

本发明与地下综合管廊巡检机器人连为一体后，当机器人发现火情后，由滑台2驱动挡板6向后推压两灭火器3的第二柄体12使两灭火器3开启，同时二自由度云台5调整喷头22的朝向以瞄准着火点，从而快速、有效地扑灭管廊中出现的明火情况；两灭火器3设计在车体1内，喷头22设计在二自由度云台5上，两者分开布置，减轻了二自由度云台5的负载，设计更为合理；滑台2与L型挡板6组合构成灭火器3的开启结构，使本发明中所用灭火器3的开关手柄无需特殊设计，采用常规开关手柄即可，提高了灭火装置的通用性，降低了材料成本；本发明节省了大量人工成本和材料成本，具有极大推广价值。

此外，该灭火装置宜采用轻量化设计，除了第一舵机23、第二舵机20外，大部分组件采用PLA材料进行3D打印，一些杆件采用碳纤维管，极大减小灭火装置的重量，从而降低地下综合管廊巡检机器人的能量损耗。

当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。