一种消防灭火机器人及其消防灭火方法

技术领域

本发明涉及消防灭火机器人技术领域，尤其涉及一种消防灭火机器人及其消防灭火方法。

背景技术

近年来，随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事故隐患增加，事故发生的概率也相应提高，针对一些需要进行灭火的高危场所越来越多地使用消防灭火机器人来代替人工。

现有的消防灭火机器人投放到火灾区域内进行喷淋灭火的过程中，存在着一些缺陷：火灾区域内，除了火苗往往还伴随着浓烟的产生，这些烟雾充斥在火灾区域内，从而导致操控人员无法通过监控摄像头精准发现火源，不能实现对火灾的精准快速灭火，而且这些浓烟充斥在火灾区域内，严重威胁着困在火灾区域内受困人员的生命安全，因此需要设计一种消防灭火机器人及其消防灭火方法来解决上述问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有一种消防灭火机器人及其消防灭火方法存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种消防灭火机器人及其消防灭火方法，其适用于解决因为烟雾遮挡不能实现对火灾的精准快速灭火，而且这些浓烟充斥在火灾区域内，严重威胁着困在火灾区域内受困人员的生命安全的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种消防灭火机器人，包括：

机器人单元，其包括行走底盘以及固定安装在行走底盘上侧壁中心处的设备箱，所述行走底盘上安装有旋转底座，所述旋转底座上固定安装有消防水炮，且消防水炮顶端固定安装有消防喷头，所述行走底盘一侧上固定安装有与消防水炮连通的接水管，且设备箱外侧壁固定安装有与接水管连通的强力水泵，所述设备箱上方固定安装有监控摄像盒；

烟雾吸除单元，其包括固定安装在设备箱前端的分离箱以及两组与分离箱固定连通的吸烟管，所述吸烟管内转动安装有驱动轴，且驱动轴靠近吸烟管开口处的一端固定安装有多组均匀分布的引风扇叶，所述分离箱内固定安装有多组均匀分布的电子点火器，所述消防水炮侧壁固定套设有环形罩，所述环形罩与消防水炮通过多组喷气嘴连通，所述环形罩与分离箱通过通气管和供气软管连通，所述分离箱下侧壁固定安装有与多组供气软管连通的气泵，所述分离箱内壁固定安装有与多组供气软管开口处对应的气体分离组件。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：所述气体分离组件包括载铜活性炭罩和载碘活性炭罩，所述分离箱内还固定安装有耐高温灯具，所述载铜活性炭罩和载碘活性炭罩两侧下端固定连接有位置对称的对接耳，每个所述对接耳与分离箱下侧壁均通过多组紧固螺钉紧固连接，且每个对接耳下端均固定连接有对应的密封凸条，所述分离箱下侧内壁开设有密封凸条匹配的密封凹槽。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：所述分离箱内通过筛选网分隔成点火腔和两个过滤腔，所述点火腔位于两个过滤腔之间，且两个所述过滤腔均与对应的吸烟管连通，所述点火腔与供气软管连通，每个所述筛选网靠近点火腔的一侧均垫设有对应的活性炭过滤层。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：所述分离箱两侧铰接有与对应过滤腔匹配的铰接盖，所述分离箱中心处镶嵌安装有透明观察窗。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：所述设备箱两侧侧壁内布设有对应的冷却盘管，两个所述冷却盘管一端与接水管连通，且冷却盘管另一端与消防水炮通过伸缩软管连通。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：所述烟雾吸除单元还包括气液混合组件，其包括转动安装在消防水炮远离旋转底座中心处的转柱，所述转柱上固定连接有多组均匀分布的陀螺扇叶。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：所述机器人还包括摄像清洁单元，其包括两组与监控摄像盒前端转动连接的螺纹杆，每个所述螺纹杆均向上贯穿监控摄像盒固定套设有对应的传动轮，两个所述传动轮通过传动链传动连接，且监控摄像盒上侧壁固定安装有伺服马达，所述伺服马达输出轴与其中一个螺纹杆顶端固定连接，所述螺纹杆上螺纹连接有对应的螺纹块，两个所述螺纹块共同固定连接有擦拭板。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：每个所述吸烟管开口处均固定连通有对应的吸烟罩，所述驱动轴远离吸烟罩的一端插入冷却盘管内，且驱动轴侧壁固定安装有多组均匀分布的迎水扇叶，多组所述迎水扇叶均位于冷却盘管内。

作为本发明所述一种消防灭火机器人的一种优选方案，其中：所述设备箱上侧壁固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆顶端与监控摄像盒下侧壁中心处固定连接。

一种消防灭火机器人消防灭火方法，所述灭火方法适用于以上任意一种机器人，且灭火方法包括以下步骤：

S1：行走底盘带动机器人整体移动到需要进行消防灭火的区域内，将接水管与外接水源连通，对消防水炮进行供水；

S2：引风扇叶跟随驱动轴转动，对火灾区域内的浓厚烟雾进行吸收；

S3：经过处理后只含有二氧化碳的气体经过供气软管与消防水炮进行气液混合；

S4：掺杂有二氧化碳的水经过消防喷头喷出，对火灾处进行快速灭火阻燃处理。

本发明的有益效果：消防灭火机器人投放到火灾区域内，启动强力水泵，水经过接水管和冷却盘管填充消防水炮，经由消防喷头喷出，驱动轴带动引风扇叶转动，火灾区域内的浓厚烟雾被吸烟管吸入分离箱内，进入分离箱内的烟雾在经过过滤腔的时候，烟雾中的大颗粒杂质以及其他少部分氮氧化物等有害物质被筛选网和活性炭过滤层过滤，进入点火腔内的混合气体的主要由一氧化碳、二氧化碳和氧气组成，然后控制电子点火器在点火腔内点火，混合气体中未充分燃烧的一氧化碳气体以及氧气被点燃消耗转化成二氧化碳；

转化成二氧化碳的气体依次穿过载铜活性炭罩和载碘活性炭罩，进一步除去混杂在二氧化碳中极少量的一氧化碳和氧气，然后依次经过供气软管、通气管、环形罩和喷气嘴在消防水炮内部与水形成气液混合，提高消防喷头的消防灭火能力，掺杂在水中的二氧化碳还具备良好的阻燃效果，能够排斥火苗周围的氧气，相比于单独喷淋式灭火的处理方式，该机器人还能吸收火灾区域内的烟雾，确保远程操作人员能够清楚地观察到火灾现场的详情，进行精准的喷淋灭火，同时也解决了火灾区域内烟雾过浓严重威胁受困人员生命安全的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明提出的一种消防灭火机器人的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种消防灭火机器人的接水管、强力水泵与设备箱配合结构示意图；

图3为本发明提出的一种消防灭火机器人的设备箱壳罩与冷却盘管配合结构示意图；

图4为本发明提出的一种消防灭火机器人的分离箱内部结构示意图；

图5为本发明提出的一种消防灭火机器人的分离箱外观结构示意图；

图6为本发明提出的一种消防灭火机器人的气体分离组件结构示意图；

图7为本发明提出的一种消防灭火机器人的气液混合组件结构示意图；

图8为本发明提出的一种消防灭火机器人的摄像清洁单元结构示意图；

图9为本发明提出的一种消防灭火机器人的迎水扇叶、驱动轴和引风扇叶配合结构示意图；

图10为本发明提出的一种消防灭火机器人消防灭火方法步骤示意图。

附图说明：100机器人单元、101行走底盘、102设备箱、103旋转底座、104消防水炮、105消防喷头、106接水管、107强力水泵、108电动伸缩杆、109监控摄像盒、200烟雾吸除单元、201吸烟罩、202驱动轴、203引风扇叶、204吸烟管、205分离箱、206筛选网、207活性炭过滤层、208电子点火器、209气体分离组件、209a载铜活性炭罩、209b载碘活性炭罩、209c对接耳、209d密封凸条、210供气软管、211气泵、212环形罩、213通气管、214喷气嘴、215气液混合组件、215a转柱、215b陀螺扇叶、216铰接盖、217透明观察窗、218迎水扇叶、219冷却盘管、220耐高温灯具、300摄像清洁单元、301螺纹杆、302传动轮、303伺服马达、304螺纹块、305擦拭板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例一

参照图1-图10，为本发明的一个实施例，提供了一种消防灭火机器人，包括：机器人单元100、烟雾吸除单元200和摄像清洁单元300。

其中，机器人单元100，其包括行走底盘101以及固定安装在行走底盘101上侧壁中心处的设备箱102，行走底盘101上安装有旋转底座103，旋转底座103上固定安装有消防水炮104，且消防水炮104顶端固定安装有消防喷头105，行走底盘101一侧上固定安装有与消防水炮104连通的接水管106，旋转底座103可以带动消防水炮104进行多角度旋转，这些结构均属于消防灭火机器人的固有部件，此处对这些结构和工作原理不做详细介绍，设备箱102两侧侧壁内布设有对应的冷却盘管219，两个冷却盘管219一端与接水管106连通，且冷却盘管219另一端与消防水炮104通过伸缩软管连通，将冷却盘管219镶嵌设置在设备箱102侧壁内，在保证对消防水炮104正常供水的同时，又能阻隔设备箱102外侧的高温传递到设备箱104内部，从而导致设备箱104内部电器件过热而损坏等不良现象的出现，且设备箱102外侧壁固定安装有与接水管106连通的强力水泵107，设备箱102上方固定安装有监控摄像盒109，设备箱102上侧壁固定连接有电动伸缩杆108，电动伸缩杆108顶端与监控摄像盒109下侧壁中心处固定连接，电动伸缩杆108的设置，可以灵活的调整监控摄像盒109的水平高度，从而提高监控摄像盒109的监控范围；

烟雾吸除单元200，其包括固定安装在设备箱102前端的分离箱205以及两组与分离箱205固定连通的吸烟管204，每个吸烟管204开口处均固定连通有对应的吸烟罩201，通过吸烟罩201的设置，提高了吸烟管204对火灾区域内烟雾的吸收能力，吸烟管204内转动安装有驱动轴202，且驱动轴202靠近吸烟管204开口处的一端固定安装有多组均匀分布的引风扇叶203，分离箱205内固定安装有多组均匀分布的电子点火器208，该电子点火器208由分电器、信号发生器、点火器、高能点火线圈、高压线、火花塞等组成，其能够在分离箱205内点燃，消耗进入分离箱205内的氧气以及未充分燃烧的二氧化碳，消防水炮104侧壁固定套设有环形罩212，环形罩212与消防水炮104通过多组喷气嘴214连通，环形罩212与分离箱205通过通气管213和供气软管210连通，分离箱205下侧壁固定安装有与多组供气软管210连通的气泵211，分离箱205内壁固定安装有与多组供气软管210开口处对应的气体分离组件209。

气体分离组件209包括载铜活性炭罩209a和载碘活性炭罩209b，载铜活性炭以铜盐浸渍活性炭所得，其对一氧化碳具备良好的筛选分离效果，光催化技术用空气中的氧作氧化剂，可处理通常难以处理的污染物，活性炭与超细二氧化钛结合可增强催化净化性能，超细二氧化钛要成为纳米颗粒，其粒径在量子尺寸范围内10～50nm,以浸渍法负载在高碘值的椰壳活性炭的表面上，得到载碘活性炭，以氧气作为氧化剂，才能在紫外线照射下明显地催化生成二氧化碳，消耗氧气，分离箱205内还固定安装有耐高温灯具220，该耐高温灯具能够在高温环境下工作，提供载碘活性炭与氧气结合氧化需要的紫外线光照，载铜活性炭罩209a和载碘活性炭罩209b两侧下端固定连接有位置对称的对接耳209c，每个对接耳209c与分离箱205下侧壁均通过多组紧固螺钉紧固连接，且每个对接耳209c下端均固定连接有对应的密封凸条209d，分离箱205下侧内壁开设有密封凸条209d匹配的密封凹槽，密封凸条209d与密封凹槽的配合，提高了对接耳209c与分离箱205下侧内壁的配合密封效果。

分离箱205内通过筛选网206分隔成点火腔和两个过滤腔，点火腔位于两个过滤腔之间，且两个过滤腔均与对应的吸烟管204连通，点火腔与供气软管210连通，每个筛选网206靠近点火腔的一侧均垫设有对应的活性炭过滤层207；筛选网206配合活性炭过滤层207能够爱过滤烟雾中的大颗粒有害物质以及其他大颗粒杂质，确保进入点火腔内的气体中含有的杂质较少。

分离箱205两侧铰接有与对应过滤腔匹配的铰接盖216，分离箱205中心处镶嵌安装有透明观察窗217，铰接盖216的设置，便于对过滤腔内蓄积的烟雾大颗粒杂质进行定期清理，透明观察窗217的设置，确保外界的光照能够通过透明观察窗217提供载碘活性炭氧化反应需要的紫外线光照条件。

烟雾吸除单元200还包括气液混合组件215，其包括转动安装在消防水炮104远离旋转底座103中心处的转柱215a，转柱215a上固定连接有多组均匀分布的陀螺扇叶215b；水流和气流在消防水炮104内朝着消防喷头105涌去，带动转杆215a以及多组陀螺扇叶215b转动，多组陀螺扇叶215b在转动的同时能够对水和进入消防水炮104内的二氧化碳进行打碎均匀混合，在水压不变的情况下，提高了消防喷头105喷水的冲击力以及扬程。

摄像清洁单元300包括两组与监控摄像盒109前端转动连接的螺纹杆301，每个螺纹杆301均向上贯穿监控摄像盒109固定套设有对应的传动轮302，两个传动轮302通过传动链传动连接，且监控摄像盒109上侧壁固定安装有伺服马达303，伺服马达303输出轴与其中一个螺纹杆301顶端固定连接，螺纹杆301上螺纹连接有对应的螺纹块304，两个螺纹块304共同固定连接有擦拭板305；当监控摄像盒109前端被灰尘遮挡时，此时控制伺服马达303，伺服马达303输出轴同时带动两组螺纹杆301转动，与螺纹杆301螺纹连接的螺纹块304随之带动擦拭板305对监控摄像盒109前端进行擦拭清洁，确保工作人员可以通过监控摄像盒109时刻保持良好的监控效果。

一种消防灭火机器人消防灭火方法，灭火方法适用于以上任意一种机器人，且灭火方法包括以下步骤：

S1：行走底盘101带动机器人整体移动到需要进行消防灭火的区域内，将接水管106与外接水源连通，对消防水炮104进行供水；

S2：引风扇叶203跟随驱动轴202转动，对火灾区域内的浓厚烟雾进行吸收；

S3：经过处理后只含有二氧化碳的气体经过供气软管210与消防水炮104进行气液混合；

S4：掺杂有二氧化碳的水经过消防喷头105喷出，对火灾处进行快速灭火阻燃处理。

实施例二

参考图9，相较于实施例一的不同之处在于：驱动轴202远离吸烟罩201的一端插入冷却盘管219内，且驱动轴202侧壁固定安装有多组均匀分布的迎水扇叶218，多组迎水扇叶218均位于冷却盘管219内；这样设置，利用水流在冷却盘管219内的流速带动迎水扇叶218和驱动轴202转动，进而带动多组引风扇叶203转动，将火灾区域内的烟雾吸入吸烟管204内。

使用过程中，消防灭火机器人投放到火灾区域内，启动强力水泵107，水经过接水管103和冷却盘219管填充消防水炮104，经由消防喷头105喷出，驱动轴带动引风扇叶转动，火灾区域内的浓厚烟雾被吸烟管吸入分离箱内，进入分离箱205内的烟雾在经过过滤腔的时候，烟雾中的大颗粒杂质以及其他少部分氮氧化物等有害物质被筛选网206和活性炭过滤层207过滤，进入点火腔内的混合气体的主要由一氧化碳、二氧化碳和氧气组成，然后控制电子点火器208在点火腔内点火，混合气体中未充分燃烧的一氧化碳气体以及氧气被点燃消耗转化成二氧化碳，转化成二氧化碳的气体依次穿过载铜活性炭罩209a和载碘活性炭罩209b，进一步除去混杂在二氧化碳中极少量的一氧化碳和氧气；

然后依次经过供气软管210、通气管213、环形罩212和喷气嘴214在消防水炮104内部与水形成气液混合液，提高消防喷头104的消防灭火能力，掺杂在水中的二氧化碳还具备良好的阻燃效果，能够排斥火苗周围的氧气，相比于单独喷淋式灭火的处理方式，该机器人还能吸收火灾区域内的烟雾，确保远程操作人员能够清楚的观察到火灾现场的详情，进行精准的喷淋灭火，同时也解决了火灾区域内烟雾过浓严重威胁受困人员生命安全的问题。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。