一种室内消防机器人用自动对接消防栓

技术领域

本发明涉及一种室内消防机器人用自动对接消防栓，属于消防机器人配套设备领域。

背景技术

目前室内巡检机器人的应用越来越普遍，在生产机构间、智能仓储物料、搬运、变电站等领域已经开始了推广应用，尤其是在管廊中，室内巡检机器人得到了广泛的应用，巡检机器人一个重要的功能就是进行火灾或火苗巡查，我公司研发了一套以巡检机器人巡检发现火源、消防机器人实时出动自动灭火的室内巡检消防一体化系统，但是现有的消防机器人以及室内消防栓无法直接投入使用，主要存在以下问题：

第一，市场上现有的消防机器人大多通过携带灭火器的方式进行火灾灭火救援，由于消防机器人的携带能力有限，在增加较大负载的情况下才可以覆盖较大的灭火场景，而增加负载又会造成机器人的电池等成本增加，无疑提高了使用成本。

第二，市场上存在部分消防机器人通过连接消防栓水带的形式进行提供水源来灭火，采用这种形式可以提供较多的水源，解决机器人携带灭火增加负载的问题，但是在消防机器人与消防栓水带进行连接时大多需要人力进行辅助，在无人值守的环境下无法使用，在危险环境下容易对工作人员的安全造成危害。

为解决上述问题，我们提出了一种室内消防机器人用自动对接消防栓。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提供一种室内消防机器人用自动对接消防栓，通过对现有消防栓进行改进，实现了消防机器人与消防水带的快速自动对接，定位方便，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种室内消防机器人用自动对接消防栓，包括消防栓箱、用于连接外部水源的进水管、连接在进水管上的消防栓、用于连接消防栓的消防水带，所述消防栓、消防水带均设置在消防栓箱内部，所述消防栓右端连接有水带接头，所述消防栓箱内部设置有用于卷绕存放消防水带的卷绕轴，所述消防水带卷绕设置在卷绕轴上，所述消防水带一端连接有连接管段，所述连接管段通过连接接头连接水带接头，所述消防水带位于外侧一端连接有对接母头，所述对接母头通过对接装置安装在消防栓箱内部，所述对接装置用于将对接母头与室内消防机器人后端的对接公头实现自动对接，所述对接装置上设置有三个用于接收激光源的光敏开关，所述室内消防机器人后端安装有相应的三个激光发射器，所述对接母头位于对接装置上时其中心点处于三个光敏开关中心点确定的圆的圆心处。

作为本发明的进一步改进，所述对接装置包括滑动安装板、驱动气缸、连接杆，所述驱动气缸固定连接在消防栓箱内部靠内侧位置，所述驱动气缸前侧输出端通过连接杆固定连接滑动安装板。

作为本发明的进一步改进，所述滑动安装板顶部固定连接有用于对消防水带起到导向作用的导向桥，所述滑动安装板顶部滑动连接有第一夹板、第二夹板，所述第一夹板上安装有第一光敏开关，所述第二夹板上安装有第二光敏开关，所述滑动安装板的前侧面上安装有第三光敏开关，所述滑动安装板顶部安装有接近开关，所述对接母头夹持安装在第一夹板、第二夹板之间。

作为本发明的进一步改进，所述第一光敏开关、第二光敏开关、第三光敏开关与驱动气缸串联连接。

作为本发明的进一步改进，所述滑动安装板底部固定连接有第一滑动块，所述消防栓箱底部开设有与第一滑动块相对应的第一滑槽。

作为本发明的进一步改进，所述滑动安装板顶部固定连接有驱动电机，所述驱动电机输出端固定连接有传动丝杆，所述传动丝杆贯穿滑动安装板，所述传动丝杆另一端安装有轴承，所述接近开关与驱动电机串联连接。

作为本发明的进一步改进，所述滑动安装板顶部开设有第二滑槽，所述第一夹板、第二夹板底部均固定连接有第二滑动块，所述第二滑动块滑动连接在第二滑槽上，所述第二滑动块上均开设有螺纹孔，所述传动丝杆螺纹连接第二滑动块，所述传动丝杆上对称设置有螺纹方向相反的外螺纹。

作为本发明的进一步改进，所述第一夹板、第二夹板靠内一侧均开设有第一凹槽，所述第一凹槽上开设有第二凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述对接母头由依次连接的环形接头、夹持部、管道头、水带卡箍构成，所述对接公头端部固定连接有锥形接头，所述对接公头上外侧开设有环形自锁槽。

作为本发明的进一步改进，所述环形接头内部设置有呈喇叭形的通孔，所述夹持部外侧固定连接有环形凸起部，所述环形凸起部内壁上通过弹簧固定连接有楔形自锁块，当对接公头伸入对接母头内部后，楔形自锁块底部伸入环形自锁槽内部形成自锁结构。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

第一，通过设置对接装置，配合消防机器人的运动，实现了对接母头与对接公头的自动对接，整个过程无需人力介入，提高了消防灭火处置速度，尤其适用于无人值守的室内场合，在火情初期阶段可以为灭火工作争取宝贵的时间；

第二，以激光点光源触发光敏开关的形式来对对接母头与对接公头进行定位，在对接母头在第一夹板、第二夹板之间夹紧固定时，其内部的圆心中心点处于以三个光敏开关中心点为基准确定的圆的圆心处，当室内消防机器人上安装的三个激光发射器发射的激光光束恰好分别照射到对接装置上的三个光敏开关上，进而使得对接母头与对接公头位置对准，实现精准定位，提高定位对接的准确率；

第三，对接公头上与对接母头连接一端设置有管径逐渐减少的锥形接头，在环形接头内部设置有管径逐渐减少的喇叭形通孔，在管道进行对接时，锥形接头可以较为轻松的进入环形接头内部，同时，在锥形接头向右运动过程中，呈锥形面的部分会逐渐挤压楔形自锁块，使得弹簧压缩，楔形自锁块进入环形自锁槽上形成自锁结构，方便连接。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓结构图。

图2是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓中对接装置俯视结构图。

图3是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓中对接装置结构图。

图4是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓中对接装置主视结构图。

图5是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓中第一夹板结构图。

图6是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓中对接母头结构图。

图7是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓中对接母头与对接公头剖视结构图。

图8是本发明一种室内消防机器人用自动对接消防栓中对接母头与对接公头对接完成后剖视结构图。

图中标号：1、消防栓箱；2、进水管；3、消防栓；4、水带接头；5、连接接头；6、连接管段；7、消防水带；8、对接母头；9、对接装置；10、驱动气缸；11、连接杆；12、滑动安装板；13、驱动电机；14、导向桥；15、第一夹板；16、第二夹板；17、轴承；18、第二滑槽；19、传动丝杆；20、接近开关；21、第一光敏开关；22、第二光敏开关；23、第三光敏开关；24、第一滑动块；25、第一凹槽；26、第二凹槽；27、第二滑动块；28、环形接头；29、夹持部；30、环形凸起部；31、管道头；32、水带卡箍；33、对接公头；34、锥形接头；35、环形自锁槽；36、弹簧；37、楔形自锁块。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，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具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，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”、“内”、“外”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，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例

如图1-图8所示，一种室内消防机器人用自动对接消防栓，包括消防栓箱1、用于连接外部水源的进水管2、连接在进水管2上的消防栓3、用于连接消防栓3的消防水带7，所述消防栓3、消防水带7均设置在消防栓箱1内部，所述消防栓3右端连接有水带接头4，所述消防栓箱1内部设置有用于卷绕存放消防水带7的卷绕轴，所述消防水带7卷绕设置在卷绕轴上，所述消防水带7一端连接有连接管段6，所述连接管段6通过连接接头5连接水带接头4，所述消防水带7位于外侧一端连接有对接母头8，所述对接母头8通过对接装置9安装在消防栓箱1内部，所述对接装置9用于将对接母头8与室内消防机器人后端的对接公头33实现自动对接，所述对接装置9上设置有三个用于接收激光源的光敏开关，所述室内消防机器人后端安装有相应的三个激光发射器，所述对接母头8位于对接装置9上时其中心点处于三个光敏开关中心点确定的圆的圆心处。

在本实施例中，所述对接装置9包括滑动安装板12、驱动气缸10、连接杆11，所述驱动气缸10固定连接在消防栓箱1内部靠内侧位置，所述驱动气缸10前侧输出端通过连接杆11固定连接滑动安装板12。

在本实施例中，所述滑动安装板12顶部固定连接有用于对消防水带7起到导向作用的导向桥14，所述滑动安装板12顶部滑动连接有第一夹板15、第二夹板16，所述第一夹板15上安装有第一光敏开关21，所述第二夹板16上安装有第二光敏开关22，所述滑动安装板12的前侧面上安装有第三光敏开关23，所述滑动安装板12顶部安装有接近开关20，所述对接母头8夹持安装在第一夹板15、第二夹板16之间。

在本实施例中，所述第一光敏开关21、第二光敏开关22、第三光敏开关23与驱动气缸10串联连接。

在本实施例中，所述滑动安装板12底部固定连接有第一滑动块24，所述消防栓箱1底部开设有与第一滑动块24相对应的第一滑槽。

在本实施例中，所述滑动安装板12顶部固定连接有驱动电机13，所述驱动电机13输出端固定连接有传动丝杆19，所述传动丝杆19贯穿滑动安装板12，所述传动丝杆19另一端安装有轴承17，所述接近开关20与驱动电机13串联连接。

在本实施例中，所述滑动安装板12顶部开设有第二滑槽18，所述第一夹板15、第二夹板16底部均固定连接有第二滑动块27，所述第二滑动块27滑动连接在第二滑槽18上，所述第二滑动块27上均开设有螺纹孔，所述传动丝杆19螺纹连接第二滑动块27，所述传动丝杆19上对称设置有螺纹方向相反的外螺纹。

在本实施例中，所述第一夹板15、第二夹板16靠内一侧均开设有第一凹槽25，所述第一凹槽25上开设有第二凹槽26。

在本实施例中，所述对接母头8由依次连接的环形接头28、夹持部29、管道头31、水带卡箍32构成，所述对接公头33端部固定连接有锥形接头34，所述对接公头33上外侧开设有环形自锁槽35。

在本实施例中，所述环形接头28内部设置有呈喇叭形的通孔，所述夹持部29外侧固定连接有环形凸起部30，所述环形凸起部30内壁上通过弹簧36固定连接有楔形自锁块37，当对接公头33伸入对接母头8内部后，楔形自锁块37底部伸入环形自锁槽35内部形成自锁结构。

如图1所示，图1为现有技术消防栓改进后的结构图，在原有的消防栓箱1基础上，在消防栓箱1的内壁上安装卷绕轴，将消防水带7卷绕在卷绕轴上，卷绕轴设置为空心结构，在卷绕轴的前端管壁上设置有通孔，与消防栓3连接的连接管段6贯穿通孔，消防水带7靠外侧一端与对接母头8固定连接，在消防栓箱1的底壁上开设第一滑槽，通过第一滑槽将对接装置9安装在现有的消防栓箱1内部，并将驱动气缸10固定连接在消防栓箱1的内壁上。

此外，对现有技术消防栓箱1上的箱门进行改进，现有消防栓箱1的箱门改进为现有技术中的具有检测功能的自动门，可以在消防机器人靠近时进行检测，当检测到消防机器人靠近消防栓箱1时，自动将箱门打开，以上所述均为现有技术可以轻松实现的功能，在此不再对原理和结构进行详细描述。

如图2所示，对接装置9包括滑动安装板12、驱动气缸10、连接杆11，所述驱动气缸10固定连接在消防栓箱1内部靠内侧位置，所述驱动气缸10前侧输出端通过连接杆11固定连接滑动安装板12，滑动安装板12顶部固定连接有用于对消防水带7起到导向作用的导向桥14，所述滑动安装板12顶部滑动连接有第一夹板15、第二夹板16，所述滑动安装板12顶部固定连接有驱动电机13，所述驱动电机13输出端固定连接有传动丝杆19，所述传动丝杆19贯穿滑动安装板12，所述传动丝杆19另一端安装有轴承17，所述接近开关20与驱动电机13串联连接。

其中，导向桥14用于供消防水带穿过，导向桥14设置为几字形结构，第一夹板15、第二夹板16设置在导向桥14的前侧，驱动气缸10通过连接杆11连接在滑动安装板12的中部位置，在驱动气缸10推动连接杆11向外运动时，滑动安装板12带动其顶部的第一夹板15、第二夹板16以及对接母头8同时向外运动，以使得对接母头8靠近对接公头33实现自动对接。

接近开关20用于检测对接公头33是否与对接母头8完全对接，其原理为：当对接母头8通过驱动气缸10向外移动时，对接公头33上的金属部分靠近接近开关20，因此，将对接公头33与对接母头8完全对接后剩余的部分设置为金属材质，这样在对接公头33与对接母头8完全对接后，触发接近开关20，通过接近开关20启动驱动电机13转动使第一夹板15、第二夹板16分离，将对接母头8松开。

驱动电机13用于驱动传动丝杆19转动，所述传动丝杆19上对称设置有螺纹方向相反的外螺纹，从而使得连接在传动丝杆19上的两个第二滑动块27可以朝相反方向运动。

如图3-图4所示，所述第一夹板15上安装有第一光敏开关21，所述第二夹板16上安装有第二光敏开关22，所述滑动安装板12的前侧面上安装有第三光敏开关23，所述滑动安装板12顶部安装有接近开关20，所述对接母头8夹持安装在第一夹板15、第二夹板16之间，滑动安装板12顶部开设有第二滑槽18，所述第一夹板15、第二夹板16底部均固定连接有第二滑动块27，所述第二滑动块27滑动连接在第二滑槽18上，所述第二滑动块27上均开设有螺纹孔，所述传动丝杆19螺纹连接第二滑动块27，所述传动丝杆19上对称设置有螺纹方向相反的外螺纹，驱动电机13带动传动丝杆19转动，传动丝杆19与第二滑动块27之间形成丝杆传动机构，通过驱动电机13的转动带动第二滑动块27在第二滑槽18上滑动，比如驱动电机13正转时第二滑动块27顶部的第一夹板15、第二夹板16相互靠近将连接母头8夹紧，驱动电机13反转时第一夹板15、第二夹板16相互远离将连接母头8松开，使得对接完成后的连接母头8可以随消防机器人离开消防栓箱1进行喷水灭火。

其中，滑动安装板12设置为凸字形的机构，连接杆11固定连接在滑动安装板12上的凸台上，传动丝杆19与滑槽18均设置在滑动安装板12上的凸台上，第一夹板15、第二夹板16均滑动连接在凸台顶部，接近开关20也设置在凸台顶部。

其中，室内消防机器人后端安装有相应的三个激光发射器，所述对接母头8位于对接装置9上时其中心点处于三个光敏开关中心点确定的圆的圆心处，所述第一光敏开关21、第二光敏开关22、第三光敏开关23与驱动气缸10串联连接，所述接近开关20与驱动电机13串联连接，将三个光敏开关看做类似点的集合，以第一夹板15、第二夹板16将对接母头8夹紧时光敏开关的位置为准，在对接母头8在第一夹板15、第二夹板16之间夹紧固定时，其内部的圆心中心点处于以三个光敏开关中心点为基准确定的圆的圆心处，当室内消防机器人上安装的三个激光发射器发射的激光光束恰好分别照射到对接装置9上的三个光敏开关上，进而使得对接母头8与对接公头33位置对准，实现精准定位，从而使得第一光敏开关21、第二光敏开关22、第三光敏开关23的电路同时处于接通状态，用于将驱动气缸10的开关电路接通，驱动气缸10启动将滑动安装板12推出，从而将对接母头8推出，实现在对接母头8与对接公头33位置对准后的对接，为减少外部自然光对光敏开关的影响，还可以在光敏开关的外侧设置遮光罩，此外，光敏开关的安装形式为内嵌设，其外部留有一深孔供激光光线进入。

如图5-图6所示，所述对接母头8由依次连接的环形接头28、夹持部29、管道头31、水带卡箍32构成，夹持部29外侧固定连接有环形凸起部30，其中夹持部29用于与第一夹板15、第二夹板16连接，所述第一夹板15、第二夹板16靠内一侧均开设有第一凹槽25，所述第一凹槽25上开设有第二凹槽26，第一凹槽25与第二凹槽26形成与夹持部29、环形凸起部30相匹配的形状，用于将对接母头8稳定的夹持在第一夹板15与第二夹板16之间。

如图7-图8所示，所述对接公头33端部固定连接有锥形接头34，所述对接公头33上外侧开设有环形自锁槽3，所述环形接头28内部设置有呈喇叭形的通孔，所述环形凸起部30内壁上通过弹簧36固定连接有楔形自锁块37，当对接公头33伸入对接母头8内部后，楔形自锁块37底部伸入环形自锁槽35内部形成自锁结构，在室内消防机器人带动对接母头8运动时，楔形自锁块37上呈竖直的一面紧贴在环形自锁槽35的右侧内壁上，保证在对接完毕后运动过程中对接公头33与对接母头8不会脱离。

进一步的，由于对接公头33上与对接母头8连接一端设置有管径逐渐减少的锥形接头34，在环形接头28内部设置有管径逐渐减少的喇叭形通孔，在管道进行对接时，锥形接头34可以较为轻松的进入环形接头28内部，同时，在锥形接头34向右运动过程中，呈锥形面的部分会逐渐挤压楔形自锁块37，使得弹簧36压缩，楔形自锁块37进入环形自锁槽35上形成自锁结构，方便连接。

在使用时，巡检机器人发现火源并将火源的位置通过信号传输给消防机器人，消防机器人自主运动至距离最近的消防栓箱1，当检测到消防机器人靠近消防栓箱1时，自动将箱门打开，利用消防机器人的运动实现三个激光器与光敏开关的对准，当定位完成后，驱动气缸10通过连接杆11将滑动安装板12推出，使对接母头8与消防机器人上的对接公头33实现自动对接，完全对接后，触发接近开关20，通过接近开关20启动驱动电机13转动使第一夹板15、第二夹板16分离，将对接母头8松开，消防机器人通过对接母头8带动水带自主运动至火源位置时，向主控制室发送信号将消防栓打开，进行灭火。

本发明改进于：本申请在原有的室内消防栓的基础上进行改进，由于现有的室内消防栓箱多是由在墙体上挖的空腔或预留的槽改造而成，由于墙体厚度的限制，无法对消防栓箱进行加深，同时部分消防栓箱安装在容易识别的拐角处，对于消防栓箱的宽度也无法拓宽，本发明在对现有的消防栓箱进行改进时，将驱动气缸10与滑动安装板12平行安装连接，利用消防栓箱底部的墙面作为基准面，充分利用现有消防栓箱的内部空间，在消防箱门打开的情况下可以通过驱动气缸10推动滑动安装板12部分推出消防栓箱，实现对接母头8与对接公头33的自动对接。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

第一，通过设置对接装置9，配合消防机器人的运动，实现了对接母头8与对接公头33的自动对接，整个过程无需人力介入，提高了消防灭火处置速度，尤其适用于无人值守的室内场合，在火情初期阶段可以为灭火工作争取宝贵的时间；

第二，以激光点光源触发光敏开关的形式来对对接母头8与对接公头33进行定位，在对接母头8在第一夹板15、第二夹板16之间夹紧固定时，其内部的圆心中心点处于以三个光敏开关中心点为基准确定的圆的圆心处，当室内消防机器人上安装的三个激光发射器发射的激光光束恰好分别照射到对接装置9上的三个光敏开关上，进而使得对接母头8与对接公头33位置对准，实现精准定位，提高定位对接的准确率；

第三，对接公头33上与对接母头8连接一端设置有管径逐渐减少的锥形接头34，在环形接头28内部设置有管径逐渐减少的喇叭形通孔，在管道进行对接时，锥形接头34可以较为轻松的进入环形接头28内部，同时，在锥形接头34向右运动过程中，呈锥形面的部分会逐渐挤压楔形自锁块37，使得弹簧36压缩，楔形自锁块37进入环形自锁槽35上形成自锁结构，方便连接。

以上为本发明较佳的实施方式，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化以及改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。