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CN113117277A - 高性能安全性固态锂电池用于消防机器人 - Google Patents

高性能安全性固态锂电池用于消防机器人 Download PDF

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CN113117277A CN202110374990.5A CN202110374990A CN113117277A CN 113117277 A CN113117277 A CN 113117277A CN 202110374990 A CN202110374990 A CN 202110374990A CN 113117277 A CN113117277 A CN 113117277A
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舒珺
陈卓
李千窈
李盛
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Abstract

本发明公开了高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，涉及消防机器人技术领域。包括行走组件、灭火组件、清障组件和图像采集组件，行走组件包括保护箱、行走电机和行驶车轮。以实现整体机身在复杂火灾现场活动的机动性，并有利于收集所处环境的空间信息，喷水系统采用了外部供水和内部储存的方式，保证了给水的充足和稳定性，喷水管采用了俯仰结构的设计，出水口安装了雾化装置，使机器人能适应多种距离的灭火行动，动力系统则为本专利的核心，高性能固态电解质锂电池构成，通过同一型号的多个电池进行并联组装，实现了功率的稳定输出，同时因为固态电解质的耐高温特点，整个动力系统又具有很高的安全性。

Description

高性能安全性固态锂电池用于消防机器人
技术领域
本发明涉及消防机器人设备技术领域，具体为高性能安全性固态锂电池用于消防机器人。
背景技术
消防事故一旦发生就有可能伴随着化学危险品和放射性物质的泄露、燃烧、爆炸、坍塌等隐患，一旦事故发生消防人员就要面对超出高温以外更严重的环境，如果没有相应的有效的设施设备很难保证消防人员的安慰以及救援工作的正常进行，同时，在2018年我国为推动消防职业化，已将改制消防义务兵取消意味着消防体系从兵役制开始向职业制发展，这对消防设备的要求更加紧急，为实现“人不能近、人不能及、人不能防”的恶劣环境下救援的安全进行，“以机换人”的消防机器人逐渐得到重视，电池作为消防机器人的“心脏”为其协调工作提供稳定的能量来源，现今消防机器人最常用的电池为液态电解质电池，虽其具有较高的能量密度与功率密度，但其耐高温性能不强且由于液态电解质存在容易发生泄露和腐蚀等危险威胁消防机器人的正常工作，所以对消防机器人电池的优化至关重要，固态锂电池不仅具有高的能量密度与功率密度还具有较高高温工作性，是用于消防机器人供电设备的优先选择，本发明涉及对基于高性能安全性固态锂电池的消防机器人的开发。
发明内容
本发明提供了高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，机身传动系统承担了机器人的运动和灭火等一系列过程，位于机身底部的履带式驱动装置和机身的铰链伸缩臂架都由该系统控制，以实现整体机身在复杂火灾现场活动的机动性，并有利于收集所处环境的空间信息，喷水系统采用了外部供水和内部储存的方式，保证了给水的充足和稳定性，喷水管采用了俯仰结构的设计，出水口安装了雾化装置，使机器人能适应多种距离的灭火行动，动力系统则为本专利的核心，高性能固态电解质锂电池构成，通过同一型号的多个电池进行并联组装，实现了功率的稳定输出，同时因为固态电解质的耐高温特点，整个动力系统又具有很高的安全性。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，包括行走组件、灭火组件、清障组件和图像采集组件，所述行走组件包括保护箱、行走电机和行驶车轮，所述行走电机共设置有两个，两个所述行走电机的外壁通过螺栓安装设置于保护箱的外壁底部两侧处，所述行驶车轮的外壁一侧中心处固定设置于行走电机的输出端处，以及，
所述灭火组件包括灭火罐、角度调整电机与消防枪，所述保护箱的外壁顶部滑动嵌设有密封板，所述角度调整电机固定安装设置于密封板的外壁顶部边缘处，所述灭火罐嵌设于保护箱的内壁底部两侧处，所述消防枪固定设置于角度调整电机的输出端处，所述消防枪的输入端与灭火罐的输出端通过管道连通设置。
进一步的，所述清障组件包括收纳箱、安装板与机械手，所述机械手滑动嵌设于收纳箱的内部处，所述安装板固定设置于收纳箱的外壁顶部处。
进一步的，所述图像采集组件包括角度调整装置与摄像头，所述角度调整装置固定设置于密封板的外壁边缘处，所述摄像头的外壁底端固定设置于角度调整装置的输出端处。
进一步的，所述保护箱的内壁固定设置有无线控制盒，所述保护箱的内壁底部等距安装设置有蓄电池，所述保护箱的外壁一侧中心处安装设置有调整面板。
高性能安全性固态锂电池用于消防机器人的消防系统，使用了根据权利要求－中任意一项所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，包括：
便携式控制端，用于消防安全人员的图像判断和设备控制。
无线发射控制模块，用于对无线信号的发射。
机械手驱动模块，用于对复杂环境中的杂物进行清理，开辟灭火通道。
传感器模块，用于对设备的所处的环境温度、行驶路况等情况进行信息采集。
小车行走控制模块，用于对小车的稳定驱动行驶。
无线接收控制模块，用于无线信号的接收。
摄像头电机驱动模块，用于对工作环境的图像采集。
摄像头数据处理，用于对图像信息进行处理和优化。
进一步的，所述便携式控制端的输出端与无线发射控制模块的输入端信号连接，所述无线发射控制模块的输出端与无线接收控制模块的输入端无线信号连接。
进一步的，所述无线接收控制模块的输出端与机械手驱动模块的输入端信号连接。
进一步的，所述无线接收控制模块的输出端与摄像头电机驱动模块的输入端信号连接。
进一步的，所述摄像头电机驱动模块的输出端与摄像头数据处理模块的输入端信号连接，所述摄像头数据处理模块的输出端与便携式控制端的输入端信号连接。
进一步的，所述无线接收控制模块的输出端与小车行走控制模块的输入端信号连接，所述传感器模块的输出端与小车行走控制模块的输入端信号连接，所述机械手驱动模块的输入端与无线接收控制模块的输出端信号连接。
本发明提供了高性能安全性固态锂电池用于消防机器人。具备以下有益效果：
机身传动系统承担了机器人的运动和灭火等一系列过程，位于机身底部的履带式驱动装置和机身的铰链伸缩臂架都由该系统控制，以实现整体机身在复杂火灾现场活动的机动性，并有利于收集所处环境的空间信息，喷水系统采用了外部供水和内部储存的方式，保证了给水的充足和稳定性，喷水管采用了俯仰结构的设计，出水口安装了雾化装置，使机器人能适应多种距离的灭火行动，动力系统则为本专利的核心，高性能固态电解质锂电池构成，通过同一型号的多个电池进行并联组装，实现了功率的稳定输出，同时因为固态电解质的耐高温特点，整个动力系统又具有很高的安全性。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的立体图；
图3为本发明行驶车轮的立体图；
图4为本发明的仰视图；
图5为本发明的俯视图；
图6为本发明的侧视图；
图7为本发明的剖视图；
图8为本发明的系统示意图。
图中：1、保护箱；2、行走电机；3、收纳箱；4、机械手；5、消防枪；6、角度调整电机；7、摄像头；8、行驶车轮；9、密封板；10、调整面板；11、安装板；12、无线控制盒；13、灭火罐；14、蓄电池；101、便携式控制端；102、无线发射控制模块；103、机械手驱动模块；104、传感器模块；105、小车行走控制模块；106、无线接收控制模块；107、摄像头电机驱动模块；108、摄像头数据处理模块。
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。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，包括行走组件、灭火组件、清障组件和图像采集组件，行走组件包括保护箱1、行走电机2和行驶车轮8，行走电机2共设置有两个，两个行走电机2的外壁通过螺栓安装设置于保护箱1的外壁底部两侧处，行驶车轮8的外壁一侧中心处固定设置于行走电机2的输出端处，以及，
灭火组件包括灭火罐13、角度调整电机6与消防枪5，保护箱1的外壁顶部滑动嵌设有密封板9，角度调整电机6固定安装设置于密封板9的外壁顶部边缘处，灭火罐13嵌设于保护箱1的内壁底部两侧处，消防枪5固定设置于角度调整电机6的输出端处，消防枪5的输入端与灭火罐13的输出端通过管道连通设置。
本实施方案中：通过灭火组件，可以实现对火源进行扑灭，避免因为工作环境温度过高，导致了人员无法参与灭火的问题，通过清障组件，可以实现对火场中的杂物进行清理，提高灭火通道的清理速度，保证给后续的参与救火的消防员提前开辟出应急消防通道，通过灭火罐13，可以将灭火用的二氧化碳或者干粉进行储存，灭火组件采用了外部供水和内部储存的方式，保证了给水的充足和稳定性，喷水管采用了俯仰结构的设计，出水口安装了雾化装置，使机器人能适应多种距离的灭火行动，动力系统则为本专利的核心，高性能固态电解质锂电池构成，通过同一型号的多个电池进行并联组装，实现了功率的稳定输出，同时因为固态电解质的耐高温特点，整个动力系统又具有很高的安全性。
具体的，清障组件包括收纳箱3、安装板11与机械手4，机械手4滑动嵌设于收纳箱3的内部处，安装板11固定设置于收纳箱3的外壁顶部处。
本实施方案中：通过收纳箱3，可以实现对机械手4进行收纳和保护，避免产生机械手4的损毁和故障失效。
具体的，图像采集组件包括角度调整装置与摄像头7，角度调整装置固定设置于密封板9的外壁边缘处，摄像头7的外壁底端固定设置于角度调整装置的输出端处。
本实施方案中：通过角度调整装置，可以实现对摄像头7的图像采集范围进行调整，方便进行观察火场实际情况。
具体的，保护箱1的内壁固定设置有无线控制盒12，保护箱1的内壁底部等距安装设置有蓄电池14，保护箱1的外壁一侧中心处安装设置有调整面板10。
本实施方案中：通过无线控制盒12，可以实现信息的接收和发送。
高性能安全性固态锂电池用于消防机器人的消防系统，其特征在于，使用了根据权利要求1-4中任意一项的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，包括：
便携式控制端101，用于消防安全人员的图像判断和设备控制；
无线发射控制模块102，用于对无线信号的发射；
机械手驱动模块103，用于对复杂环境中的杂物进行清理，开辟灭火通道；
传感器模块104，用于对设备的所处的环境温度、行驶路况等情况进行信息采集；
小车行走控制模块105，用于对小车的稳定驱动行驶；
无线接收控制模块106，用于无线信号的接收；
摄像头电机驱动模块107，用于对工作环境的图像采集；
摄像头数据处理108，用于对图像信息进行处理和优化。
具体的，便携式控制端101的输出端与无线发射控制模块102的输入端信号连接，无线发射控制模块102的输出端与无线接收控制模块106的输入端无线信号连接。
本实施方案中：通过便携式控制端101，可以实现高效的火场信息采集和判断。
具体的，无线接收控制模块106的输出端与机械手驱动模块103的输入端信号连接。
本实施方案中：机械手驱动模块103，可以实现对机械手4的驱动，保证完成难度较大的清障作业，采用两个舵机构成，实现高效的转动。
具体的，无线接收控制模块106的输出端与摄像头电机驱动模块107的输入端信号连接。
本实施方案中：通过摄像头电机驱动模块107与无线接收控制模块106，可以实现对工作中的小车进行控制。
具体的，摄像头电机驱动模块107的输出端与摄像头数据处理模块108的输入端信号连接，摄像头数据处理模块108的输出端与便携式控制端101的输入端信号连接。
本实施方案中：通过摄像头数据处理模块，可以将火场的现场图像进行优化和整理，保证人为判断的准确度。
具体的，无线接收控制模块106的输出端与小车行走控制模块105的输入端信号连接，传感器模块104的输出端与小车行走控制模块105的输入端信号连接，机械手驱动模块103的输入端与无线接收控制模块106的输出端信号连接。
本实施方案中：通过传感器模块104，可以实现高效的信息采集，协助使用者快速判定小车的实际情况。
使用时，通过便携式控制端101对摄像头数据处理模块108产生的优化图像进行判断，方便消防员进行小车的辅助控制，通过无线接收控制模块106对控制摄像头电机驱动模块107对图像采集的范围进行调整，随使用者通过机械手驱动模块103对机械手4进行驱动，对火场进行清障，开辟消防通道，随后通过无线发射控制模块102与无线接收控制模块106，对小车行走控制模块105进行移动，随后通过传感器模块104进行快速信息采集，通过蓄电池14对小车进行整车供电，通过灭火罐13实现对消防枪5进行稳定的供应，保证对火源的持续压制灭火，通过摄像头7和传感器模块104对火源进行自行寻找，智能程度高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，包括行走组件、灭火组件、清障组件和图像采集组件，其特征在于：所述行走组件包括保护箱(1)、行走电机(2)和行驶车轮(8)，所述行走电机(2)共设置有两个，两个所述行走电机(2)的外壁通过螺栓安装设置于保护箱(1)的外壁底部两侧处，所述行驶车轮(8)的外壁一侧中心处固定设置于行走电机(2)的输出端处，以及，
所述灭火组件包括灭火罐(13)、角度调整电机(6)与消防枪(5)，所述保护箱(1)的外壁顶部滑动嵌设有密封板(9)，所述角度调整电机(6)固定安装设置于密封板(9)的外壁顶部边缘处，所述灭火罐(13)嵌设于保护箱(1)的内壁底部两侧处，所述消防枪(5)固定设置于角度调整电机(6)的输出端处，所述消防枪(5)的输入端与灭火罐(13)的输出端通过管道连通设置。
2.根据权利要求1所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，其特征在于：所述清障组件包括收纳箱(3)、安装板(11)与机械手(4)，所述机械手(4)滑动嵌设于收纳箱(3)的内部处，所述安装板(11)固定设置于收纳箱(3)的外壁顶部处。
3.根据权利要求1所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，其特征在于：所述图像采集组件包括角度调整装置与摄像头(7)，所述角度调整装置固定设置于密封板(9)的外壁边缘处，所述摄像头(7)的外壁底端固定设置于角度调整装置的输出端处。
4.根据权利要求1所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，其特征在于：所述保护箱(1)的内壁固定设置有无线控制盒(12)，所述保护箱(1)的内壁底部等距安装设置有蓄电池(14)，所述保护箱(1)的外壁一侧中心处安装设置有调整面板(10)。
5.高性能安全性固态锂电池用于消防机器人，其特征在于，使用了根据权利要求1-4中任意一项所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人灭火系统，包括：
便携式控制端(101)，用于消防安全人员的图像判断和设备控制；
无线发射控制模块(102)，用于对无线信号的发射；
机械手驱动模块(103)，用于对复杂环境中的杂物进行清理，开辟灭火通道；
传感器模块(104)，用于对设备的所处的环境温度、行驶路况等情况进行信息采集；
小车行走控制模块(105)，用于对小车的稳定驱动行驶；
无线接收控制模块(106)，用于无线信号的接收；
摄像头电机驱动模块(107)，用于对工作环境的图像采集；
摄像头数据处理(108)，用于对图像信息进行处理和优化。
6.根据权利要求5所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人灭火系统，其特征在于：所述便携式控制端(101)的输出端与无线发射控制模块(102)的输入端信号连接，所述无线发射控制模块(102)的输出端与无线接收控制模块(106)的输入端无线信号连接。
7.根据权利要求5所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人灭火系统，其特征在于：所述无线接收控制模块(106)的输出端与机械手驱动模块(103)的输入端信号连接。
8.根据权利要求5所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人灭火系统，其特征在于：所述无线接收控制模块(106)的输出端与摄像头电机驱动模块(107)的输入端信号连接。
9.根据权利要求5所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人灭火系统，其特征在于：所述摄像头电机驱动模块(107)的输出端与摄像头数据处理模块(108)的输入端信号连接，所述摄像头数据处理模块(108)的输出端与便携式控制端(101)的输入端信号连接。
10.根据权利要求5所述的高性能安全性固态锂电池用于消防机器人灭火系统，其特征在于：所述无线接收控制模块(106)的输出端与小车行走控制模块(105)的输入端信号连接，所述传感器模块(104)的输出端与小车行走控制模块(105)的输入端信号连接，所述机械手驱动模块(103)的输入端与无线接收控制模块(106)的输出端信号连接。
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