一种森林防火巡航机器人

1.本发明涉及消防设备技术领域，具体是指一种森林防火巡航机器人。


背景技术：

2.森林是人类生存的绿色屏障，是农业的保姆、水利的源泉，具有经济、社会、生态三大效益，人们的日常生活和生产都与森林资源息息相关。火灾是森林的大敌，火灾会使艰辛培育了几十年的森林毁于一旦，火灾严重危及国家和人民的生命财产安全。因此需要加强森林防火管理，通过安排护林员，对森林进行巡护，但需要使用大量人力，为减少对森林防火巡逻的人力投入，减轻相关工作人员的工作量，目前有利用无人机对森林防火进行监控，但在树木众多的森林会对无人机的视野造成一定的干扰，当无人机检测到火情时火情已经达到了相当恐怖的程度，给人们的灭火工作带来困难的同时仍然会耗费较大的人力物力，无法起到很好的森林防火效果。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种森林防火巡航机器人，该机器人具有较强的通过能力及续航能力，能够对现场环境进行准确感知，辅助人力进行森林防护。
4.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种森林防火巡航机器人，包括：
5.移动组件，所述移动组件充作基本载体，并带动安装在其上的设备移动；
6.通信控制组件，安装在所述移动组件上，用于远程连接通信并通过接收到的通信信息对设备进行相应控制，实现设备的人工远程控制和自动控制，与所述移动组件电性连接；
7.环境感知组件，安装在所述移动组件上，所述环境感知组件用于获取现场环境信息，包括视频信息、障碍信息，与所述通信控制组件电性连接；
8.灭火组件，安装在所述移动组件上用于对森林火灾进行扑灭，与所述通信控制组件电性连接。
9.优选地，所述移动组件包括支撑底板，所述支撑底板的底面上设有驱动机构，所述驱动机构与所述移动组件之间设有减震单元，所述驱动机构包括履带驱动单元和麦克纳姆轮驱动单元，所述履带驱动单元设有两组且平行设置在所述支撑底板的两侧，每侧所述履带驱动单元的两侧分别设有一组麦克纳姆轮驱动单元，每组所述履带驱动单元和每组所述麦克纳姆轮驱动单元分别设有用去驱动其单独工作的第一电机，每个所述第一电机分别与所述通信控制组件电性连接。
10.优选地，所述减震单元包括设置在所述支撑底板底面的第一支架，所述第一支架呈人字形设置且其两侧分别铰接有第二支架，所述履带驱动单元安装在所述第一支架上，所述麦克纳姆轮驱动单元安装在所述第二支架上，所述第二支架与所述支撑底板的底面上
分别设有相对设置的安装座，所述安装座之间设有减震器。
11.优选地，所述通讯控制组件包括设置在所述支撑底板上的安装箱，所述安装箱中安装有电池模块、可编程控制器、无线通讯模块及定位模块，所述安装箱上设有红外传感器及温度传感器，所述电池模块用于提供电源，所述可编程控制器用于接收所述无线通讯模块及所述环境感知组件传送的指令、信息，并向所述移动组件及所述灭火组件发送相关控制指令，所述无线通讯模块用于远程数据传递，所述定位模块用于检测地理位置信息，所述安装箱的一侧开拆卸连接有第一盖板，且在与设置所述第一盖板相邻的两侧侧壁上开设有散热孔，所述安装箱上设有用于增强通信的信号线。
12.优选地，所述环境感知组件包括设置在所述支撑底板四周侧壁上的测距雷达、至少一组安装在所述支撑底板上的摄像头及探照灯，所述测距雷达用于检测识别障碍物，所述摄像头及所述探照灯用于照明及获取现场图像信息，所述支撑底板上设有防护罩，所述摄像头及所述探照灯安装在所述防护罩中，所述防护罩与所述摄像头的镜头相对的一侧为透明设置，所述防护罩中设有清洁机构用于清洁该透明设置的一侧，使视频画面清晰。
13.优选地，所述灭火组件包括安装在所述支撑底板上的水箱及安装在所述安装箱顶部的喷头，所述喷头可转动设置在所述安装箱上，所述水箱上设有水泵且所述水泵的进水口连接设在所述水箱中的抽水管，出水口通过管路与所述喷头连接，所述喷头包括转动设置在所述安装箱上的支撑座，所述支撑座贯穿所述安装箱的顶壁连接有第一齿轮，所述安装箱的顶壁上转动设有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述安装箱的顶壁上设有u型安装架且所述u型安装架上设有第二电机，所述第二电机的输出轴与所述第二齿轮连接驱动其转动，所述第二电机与所述可编程控制器电性连接。
14.优选地，所述水箱的顶部设有与其内部连通的开口且在所述开口外侧设有集水罩，所述集水罩的上可拆卸设有滤网，所述水箱上设有用于补水的注水管及用于检测水位的液位传感器。
15.优选地，所述清洁机构包括设置在所述防护罩中且与透明一侧平行设置的丝杠，所述丝杠的一端连接有第三齿轮，所述第三齿轮的一侧啮合有第四齿轮，所述防护罩的侧壁上设有与所述第四齿轮平行设置的连接板且安装有第三电机，所述第三电机的传动轴与所述第四齿轮连接驱动其转动，所述丝杠上螺纹连接有滑块，所述滑块上设有限位条，所述防护罩上开设有与所述丝杠平行且与所述限位条配合的限位槽，在所述丝杠作用下，所述滑块沿其移动，所述滑块及所述防护罩透明一侧的外侧壁上设有相配合的擦拭单元。
16.优选地，所述擦拭单元包括设置在所述滑块上且靠所述防护罩透明设置的侧壁一侧的第一磁性件，所述防护罩的透明一侧的外侧壁上设有与所述第一磁性件相吸的第二磁性件，所述第一磁性件和所述第二磁性件的外侧均包裹有清洁布且分别贴合设置与所述防护罩透明一侧的内外两侧侧壁上。
17.优选地，所述支撑底板上设有光伏组件用于转化太阳能为所述电池模块供电。
18.采用以上结构后，本发明具有如下优点：
19.(1)本发明通过采用履带驱动与麦克纳姆轮驱动结合的形式作为装置的移动组件，极大地提高了机器人的通过能力，能够解决山地行进问题，具有一定的越障能力；
20.(2)通过设置水箱，使其能够携带少量水，能够在一定程度上紧急处理险情，避免险情扩大；
21.(3)通过设置通信控制组件，实现远程控制及通信，使后台操作人员能够获取实时信息，并对机器人进行控制，满足巡防需求；
22.(4)通过设置环境感知组件，使其能够对外部环境进行检测，有利于后台操控人员及时采取措施处理险情；
23.(5)通过设置光伏组件，延长其续航时间，可扩大森林巡护范围，并且设置集水罩，可收集雨水，避免出现紧急情况。
24.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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他的附图。
26.图1是本发明的结构示意图一。
27.图2是本发明的结构示意图二。
28.图3是本发明防护罩的剖面结构示意图。
29.图4是本发明支撑座的驱动结构示意图。
30.图5是本发明水箱的结构示意图。
31.如图所示：1、支撑底板；2、麦克纳姆轮驱动单元；3、滤网；4、第一电机；5、水箱；6、注水管；7、水泵；8、安装箱；9、喷头；10、防护罩；11、散热孔；12、测距雷达；13、信号线；14、第一支架；15、第二支架；16、安装座；17、减震器；18、摄像头；19、探照灯；20、连接板；21、第四齿轮；22、第三电机；23、第三齿轮；24、丝杠；25、滑块；26、限位条；27、第一磁性件；28、第二磁性件；29、u型安装架；30、第二齿轮；31、第一齿轮；32、第二电机；33、履带驱动单元。
具体实施方式
32.下面详细描述本技术的实施例，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，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
33.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.结合附图1～图5，一种森林防火巡航机器人，其特征在于，包括：移动组件，移动组件充作基本载体，并带动安装在其上的设备移动；通信控制组件，安装在移动组件上，用于远程连接通信并通过接收到的通信信息对设备进行相应控制，实现设备的人工远程控制和自动控制，与移动组件电性连接；环境感知组件，安装在移动组件上，环境感知组件用于获
取现场环境信息，包括视频信息、障碍信息，与通信控制组件电性连接；灭火组件，安装在移动组件上用于对森林火灾进行扑灭，与通信控制组件电性连接。
35.移动组件包括支撑底板1，支撑底板1的底面上设有驱动机构，驱动机构与移动组件之间设有减震单元，驱动机构包括履带驱动单元33和麦克纳姆轮驱动单元2，履带驱动单元33设有两组且平行设置在支撑底板1的两侧，每侧履带驱动单元33的两侧分别设有一组麦克纳姆轮驱动单元2，每组履带驱动单元33和每组麦克纳姆轮驱动单元2分别设有用去驱动其单独工作的第一电机4，以麦克纳姆轮驱动单元2为主驱动单元，履带驱动单元33为辅，每个第一电机4分别与可编程控制器电性连接，由其控制，减震单元包括设置在支撑底板1底面的第一支架14，第一支架14呈人字形设置且其两侧分别铰接有第二支架15，履带驱动单元33安装在第一支架14上，麦克纳姆轮驱动单元2安装在第二支架15上，第二支架15与支撑底板1的底面上分别设有相对设置的安装座16，安装座16之间设有减震器17，麦克纳姆轮与地面接触时，履带处于5—10cm高的悬空状态。
36.通讯控制组件包括设置在支撑底板1上的安装箱8，安装箱8中安装有电池模块、可编程控制器、无线通讯模块及定位模块，安装箱8上设有红外传感器及温度传感器，电池模块采用锂电池，用于提供电源，可编程控制器用于接收无线通讯模块及环境感知组件传送的指令、信息，并向移动组件及灭火组件发送相关控制指令，无线通讯模块用于远程数据传递，定位模块用于检测地理位置信息，安装箱8的一侧开拆卸连接有第一盖板，且在与设置第一盖板相邻的两侧侧壁上开设有散热孔11，安装箱8上设有用于增强通信的信号线13，支撑底板1上设有光伏组件用于转化太阳能为电池模块供电。
37.环境感知组件包括设置在支撑底板1四周侧壁上的测距雷达12、四组安装在支撑底板1上的摄像头18及探照灯19，分别设置在支撑底板1的四周，测距雷达12用于检测识别障碍物并用于检测与障碍物之间的距离，摄像头18及探照灯19用于照明及获取现场图像信息，摄像头18采用广角摄像头，实现360
°
全景，支撑底板1上设有防护罩10，摄像头18及探照灯19安装在防护罩10中，防护罩10与摄像头18的镜头相对的一侧为透明设置，防护罩10中设有清洁机构用于清洁该透明设置的一侧，使视频画面清晰。
38.灭火组件包括安装在支撑底板1上的水箱5及安装在安装箱8顶部的喷头9，喷头9可转动设置在安装箱8上，水箱5上设有水泵7且水泵7的进水口连接设在水箱5中的抽水管，出水口通过管路与喷头9连接，喷头9包括转动设置在安装箱8上的支撑座，支撑座贯穿安装箱8的顶壁连接有第一齿轮31，安装箱8的顶壁上转动设有与第一齿轮31啮合的第二齿轮30，安装箱8的顶壁上设有u型安装架29且u型安装架29上设有第二电机32，第二电机32的输出轴与第二齿轮30连接驱动其转动，第二电机32与可编程控制器电性连接，水箱5的顶部设有与其内部连通的开口且在开口外侧设有集水罩，集水罩的上可拆卸设有滤网3，水箱5上设有用于补水的注水管6及用于检测水位的液位传感器。
39.清洁机构包括设置在防护罩10中且与透明一侧平行设置的丝杠24，丝杠24的一端连接有第三齿轮23，第三齿轮23的一侧啮合有第四齿轮21，防护罩10的侧壁上设有与第四齿轮21平行设置的连接板20且安装有第三电机22，第三电机22的传动轴与第四齿轮21连接驱动其转动，丝杠24上螺纹连接有滑块25，滑块25上设有限位条26，防护罩10上开设有与丝杠24平行且与限位条26配合的限位槽，在丝杠24作用下，滑块25沿其移动，滑块25及防护罩10透明一侧的外侧壁上设有相配合的擦拭单元，擦拭单元包括设置在滑块25上且靠防护罩
10透明设置的侧壁一侧的第一磁性件27，防护罩10的透明一侧的外侧壁上设有与第一磁性件27相吸的第二磁性件28，第一磁性件27和第二磁性件28的外侧均包裹有清洁布且分别贴合设置与防护罩10透明一侧的内外两侧侧壁上。
40.工作原理：
41.利用无人机等设备将该森林防火巡航机器人吊运至巡航区域，通过无线通讯模块与后台控制人员实现无线通讯连接，进行双向信号传输，由后台控制人员操作该机器人进行移动，通过可编程控制器控制与麦克纳姆轮驱动单元连接的第一电机启动，带动其工作进行移动，在越障时，可开启与履带驱动单元连接的第一电机，辅助越障，利用摄像头对周边现场进行巡视，并利用红外传感器及温度传感器感知周边环境温度，由控制人员判断是否异常，并进行确认，若发现着火点，可开启水泵，并控制第二电机工作，使其带动支撑座转动，使喷出的水对准火苗进行灭火，若火势较大，后台控制人员根据其定位模块的定位信息，可快速到达起火点进行处置，并能通过该机器人掌握最新火情，便于合理安排，避免造成人员伤亡，光伏组件在日常能够为电池模块补充部分电力，增加续航时间。
42.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，全文中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种森林防火巡航机器人，其特征在于，包括：移动组件，所述移动组件充作基本载体，并带动安装在其上的设备移动；通信控制组件，安装在所述移动组件上，用于远程连接通信并通过接收到的通信信息对设备进行相应控制，实现设备的人工远程控制和自动控制，与所述移动组件电性连接；环境感知组件，安装在所述移动组件上，所述环境感知组件用于获取现场环境信息，包括视频信息、障碍信息，与所述通信控制组件电性连接；灭火组件，安装在所述移动组件上用于对森林火灾进行扑灭，与所述通信控制组件电性连接。2.根据权利要求1所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述移动组件包括支撑底板，所述支撑底板的底面上设有驱动机构，所述驱动机构与所述移动组件之间设有减震单元，所述驱动机构包括履带驱动单元和麦克纳姆轮驱动单元，所述履带驱动单元设有两组且平行设置在所述支撑底板的两侧，每侧所述履带驱动单元的两侧分别设有一组麦克纳姆轮驱动单元，每组所述履带驱动单元和每组所述麦克纳姆轮驱动单元分别设有用去驱动其单独工作的第一电机，每个所述第一电机分别与所述通信控制组件电性连接。3.根据权利要求2所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述减震单元包括设置在所述支撑底板底面的第一支架，所述第一支架呈人字形设置且其两侧分别铰接有第二支架，所述履带驱动单元安装在所述第一支架上，所述麦克纳姆轮驱动单元安装在所述第二支架上，所述第二支架与所述支撑底板的底面上分别设有相对设置的安装座，所述安装座之间设有减震器。4.根据权利要求3所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述通讯控制组件包括设置在所述支撑底板上的安装箱，所述安装箱中安装有电池模块、可编程控制器、无线通讯模块及定位模块，所述安装箱上设有红外传感器及温度传感器，所述电池模块用于提供电源，所述可编程控制器用于接收所述无线通讯模块及所述环境感知组件传送的指令、信息，并向所述移动组件及所述灭火组件发送相关控制指令，所述无线通讯模块用于远程数据传递，所述定位模块用于检测地理位置信息，所述安装箱的一侧开拆卸连接有第一盖板，且在与设置所述第一盖板相邻的两侧侧壁上开设有散热孔，所述安装箱上设有用于增强通信的信号线。5.根据权利要求4所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述环境感知组件包括设置在所述支撑底板四周侧壁上的测距雷达、至少一组安装在所述支撑底板上的摄像头及探照灯，所述测距雷达用于检测识别障碍物，所述摄像头及所述探照灯用于照明及获取现场图像信息，所述支撑底板上设有防护罩，所述摄像头及所述探照灯安装在所述防护罩中，所述防护罩与所述摄像头的镜头相对的一侧为透明设置，所述防护罩中设有清洁机构用于清洁该透明设置的一侧，使视频画面清晰。6.根据权利要求5所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述灭火组件包括安装在所述支撑底板上的水箱及安装在所述安装箱顶部的喷头，所述喷头可转动设置在所述安装箱上，所述水箱上设有水泵且所述水泵的进水口连接设在所述水箱中的抽水管，出水口通过管路与所述喷头连接，所述喷头包括转动设置在所述安装箱上的支撑座，所述支撑座贯穿所述安装箱的顶壁连接有第一齿轮，所述安装箱的顶壁上转动设有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述安装箱的顶壁上设有u型安装架且所述u型安装架上设有第二电机，
所述第二电机的输出轴与所述第二齿轮连接驱动其转动，所述第二电机与所述可编程控制器电性连接。7.根据权利要求6所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述水箱的顶部设有与其内部连通的开口且在所述开口外侧设有集水罩，所述集水罩的上可拆卸设有滤网，所述水箱上设有用于补水的注水管及用于检测水位的液位传感器。8.根据权利要求7所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述清洁机构包括设置在所述防护罩中且与透明一侧平行设置的丝杠，所述丝杠的一端连接有第三齿轮，所述第三齿轮的一侧啮合有第四齿轮，所述防护罩的侧壁上设有与所述第四齿轮平行设置的连接板且安装有第三电机，所述第三电机的传动轴与所述第四齿轮连接驱动其转动，所述丝杠上螺纹连接有滑块，所述滑块上设有限位条，所述防护罩上开设有与所述丝杠平行且与所述限位条配合的限位槽，在所述丝杠作用下，所述滑块沿其移动，所述滑块及所述防护罩透明一侧的外侧壁上设有相配合的擦拭单元。9.根据权利要求8所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述擦拭单元包括设置在所述滑块上且靠所述防护罩透明设置的侧壁一侧的第一磁性件，所述防护罩的透明一侧的外侧壁上设有与所述第一磁性件相吸的第二磁性件，所述第一磁性件和所述第二磁性件的外侧均包裹有清洁布且分别贴合设置与所述防护罩透明一侧的内外两侧侧壁上。10.根据权利要求9所述的一种森林防火巡航机器人，其特征在于：所述支撑底板上设有光伏组件用于转化太阳能为所述电池模块供电。

技术总结
本发明涉及消防设备技术领域，本发明一种森林防火巡航机器人，包括移动组件、通信控制组件、环境感知组件、灭火组件。本发明具有如下优点：采用履带驱动与麦克纳姆轮驱动结合的形式作为装置的移动组件，极大地提高了机器人的通过能力，具有一定的越障能力；设置水箱，能够携带少量水，一定程度上能够紧急处理险情，避免险情扩大；设置通信控制组件，实现远程控制及通信，使后台操作人员能够获取实时信息，并对机器人进行控制，满足巡防需求；通过设置环境感知组件，使其能够对外部环境进行检测，有利于后台操控人员及时采取措施处理险情；通过设置光伏组件，延长其续航时间，可扩大森林巡护范围，并且设置集水罩，可收集雨水，避免出现紧急情况。紧急情况。紧急情况。


技术研发人员：李好 高媛 刘世新 朱铭熙 王森霖 刘玉鹏
受保护的技术使用者：黑龙江大学
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/23