一種智能消防特種作業機器人用迴轉機械手的製作方法
2023-05-23 09:45:01
本發明涉及消防器械領域，具體的說是一種智能消防特種作業機器人用迴轉機械手。
背景技術：
火災是指在時間或空間上失去控制的燃燒，在各種災害中，火災是最經常、最普遍地威脅公眾安全和社會發展的主要災害之一；很多場合和行業都存在火災隱患，比如化工廠、家庭住宅、公共商場、加油站、電力公司、冶煉廠等等；造成火災的原因很多，比如違反電氣安全規定、違反安全操作規定、亂扔菸頭和自燃等等。
目前消防採用的滅火器種類繁多，主要有二氧化碳滅火器、1211滅火器、乾粉滅火器、酸減泡沫滅火器、四氯化碳滅火器、機械泡沫滅火器、水型滅火器和其他滅火器具等；滅火器主要由筒身、噴筒和開關閥組成，從滅火操作步驟及方式上分，一類是只需拔出保險環，將噴筒對準火源直接進行作業，另一類則是先打開梅花輪閥，在將噴筒對準火源作業時需要同時按壓鴨嘴式閥門。
對於火災消防滅火方式多採用人工攜帶滅火器進入消防現場進行人工消防作業，這樣的現有消防方式存在危險性大，對消防人員人身安全造成了極大的威脅，每年都有不少消防員因為現場消防作業而犧牲殉職人數很多；同時人工現場消防作業滅火效率會隨著作業時間的拉長而逐步降低，消防滅火整體效率低、速度慢和靈活性差。鑑於此，本發明提供了一種智能消防特種作業機器人用迴轉機械手。
技術實現要素：
為了彌補現有技術的不足，本發明提供了一種智能消防特種作業機器人用迴轉機械手。
本發明所要解決其技術問題所採用以下技術方案來實現。
一種智能消防特種作業機器人用迴轉機械手，包括三自由度並聯機構和滅火裝置；所述的三自由度並聯機構位於滅火裝置正下方，且三自由度並聯機構上端與滅火裝置相連接。
作為本發明的進一步改進，所述的三自由度並聯機構包括定平臺、動平臺、耳座、轉軸、電動推桿、球鉸鏈、連接座和限位彈簧，且耳座、轉軸、電動推桿、球鉸鏈、連接座和限位彈簧的數量均為三；所述的定平臺和動平臺均呈圓形狀結構，且動平臺位於定平臺正上方，耳座位於定平臺的上端面上，且耳座之間的安裝中心角度為60度，連接座位於動平臺下端面上，且耳座與連接座分別一一對應；所述的電動推桿底端通過轉軸安裝在耳座上，電動推桿頂端與連接座之間通過球鉸鏈進行連接，限位彈簧繞套在電動推桿上端；具體工作時，通過電動推桿的上下往復運動可帶動動平臺的運動，且通過限位彈簧降低了三自由度並聯機構運動時抖動性，增加了三自由度並聯機構運動的平穩性，三自由度並聯機構與串聯機構相比剛度大，運動靈活，結構穩定，承載能力強且微動精度高，三自由度並聯機構採用3-RPS的並聯機構的形式，將三自由度並聯機構應用到本發明中，一方面起到了對滅火裝置方位角度的調節，便於本發明各種姿態全方位滅火作業的進行，另一方面對滅火裝置起到了減震的效果，使得滅火裝置始終處於水平平穩狀態，防止抖動性過大對儲放的滅火器造成安全隱患。
作為本發明的進一步改進，所述的滅火裝置包括支板、儲放筒、滅火滑軌、鎖緊裝置、噴筒固定裝置、按壓裝置和擰開裝置，且儲放筒、滅火滑軌、鎖緊裝置、噴筒固定裝置、按壓裝置和擰開裝置的數量均為二；所述的儲放筒沿支板的縱向中心軸線分別對稱布置，且儲放筒底端與支板上端面相固定，儲放筒為前端開口後端封閉的空心圓柱體結構，儲放筒前端上部為敞開狀態，滅火滑軌分別對稱固定在儲放筒前端上部，鎖緊裝置安裝在儲放筒上端，噴筒固定裝置位於鎖緊裝置與按壓裝置之間，且噴筒固定裝置下端安裝在滅火滑軌上，擰開裝置位於按壓裝置正前方，且擰開裝置左右兩側分別安裝在滅火滑軌上。
作為本發明的進一步改進，所述的鎖緊裝置包括固定塊、鎖緊螺杆、鎖緊塊和轉盤；所述的固定塊中心位置處開設有與鎖緊螺杆上外螺紋相配合的螺紋孔，鎖緊螺杆安裝在固定塊上端的螺紋孔內，鎖緊螺杆下端固定有鎖緊塊，且鎖緊塊為弧形狀結構，鎖緊螺杆上端安裝有轉盤，轉盤外側設置有防滑條紋；通過轉動轉盤帶動鎖緊螺杆的旋轉，從而帶動固定塊的上升和下降，實現了對滅火器筒身的固定鎖緊。
作為本發明的進一步改進，所述的噴筒固定裝置包括支撐板、橫杆、固定夾板、伸縮連杆和轉杆；所述的支撐板下端安裝在儲放筒前端左右兩側，橫杆左右兩端分別固定在支撐板上頂端位置處，固定夾板上端設置有轉筒，轉筒安裝在橫杆中部，固定夾板中部開設有圓形固定口，固定夾板下端左右兩側分別對稱設置有連接塊，伸縮連杆一端與連接塊相連接，伸縮連杆另一端與轉杆一端相鉸接，轉杆另一端固定在支撐板內側壁上；噴筒固定裝置主要用於對滅火器噴筒的夾持固定，且通過伸縮連杆的伸長和縮短運動帶動固定夾板以橫杆為旋轉中心進行垂直面上的轉動，從而實現了滅火器噴筒噴射作業時噴射角度調節的功能。
作為本發明的進一步改進，所述的擰開裝置包括擰開滑塊、擰開電動推桿、擰開支架、擰開電機、擰開轉軸、擰開轉盤和擰杆；所述的擰開滑塊安裝在滅火滑軌上，擰開電動推桿底端固定在擰開滑塊上，擰開支架左右兩端分別固定在擰開電動推桿頂端，擰開支架呈圓盤狀結構，擰開電機固定在擰開支架外側壁上，擰開轉軸一端與擰開電機輸出軸相連接，擰開轉軸另一端與擰開轉盤之間通過鍵相連接，擰開轉盤內側端面上沿其中心軸線的周向方向均勻設置有轉臺座，擰杆底端安裝在擰開轉盤的轉臺座上，擰杆頂端設置有擰塊，擰塊呈扇形狀結構；使用時，首先通過擰開滑塊在滅火滑軌上的向內側滑動帶動擰開支架的移動，從而實現了將擰杆插入到滅火器梅花輪扇形空隙內的功能，然後通過擰開電動推桿的伸縮運動可調節擰開支架的高度，當擰杆插入到滅火器梅花輪扇形空隙內後，再通過擰開轉盤上的轉臺座的轉動帶動擰杆的旋轉，將擰杆轉動180度，防止擰杆的縱向滑脫，最後通過擰開電機的轉動帶動擰開轉盤的旋轉，從而帶動滅火器梅花輪的轉動，進而將滅火器進行開啟。
作為本發明的進一步改進，所述的按壓裝置包括按壓滑塊、按壓電動推桿、按壓滑軌、按壓電動滑塊和按壓頭；所述的按壓滑塊安裝在滅火滑軌上，按壓電動推桿底端固定在按壓滑塊上，按壓滑軌左右兩側分別固定在按壓電動推桿頂端，按壓電動滑塊安裝在按壓滑軌上，按壓頭固定在按壓滑塊下端，且按壓頭中部開設有半圓形凹槽；按壓電動滑塊可在按壓滑軌上進行左右移動，從而可對滅火器上的鴨嘴閥進行對位，然後通過按壓電動推桿的收縮運動帶動按壓頭的下降，從而達到了按壓滅火器上的鴨嘴閥的效果。
具體操作時，首先將裝有滅火劑的滅火器放置到儲放筒內，放置時將滅火器的前頭朝外放置，並通過鎖緊裝置對滅火器進行鎖緊固定；然後將滅火器的噴筒放置到噴筒固定裝置上進行固定，並調好固定角度；再通過擰開裝置將擰杆插入到滅火器的梅花輪內，同時通過按壓裝置將按壓頭對準滅火器的鴨嘴閥；作業時，通過擰開裝置轉動滅火器的梅花輪，通過按壓裝置按壓滅火器的鴨嘴閥，從而實現了滅火器內的滅火劑噴出的效果。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
(1)本發明具有方位調節和滅火作業等多種功能，可對火災現場時進行消防滅火作業，且自動化程度高、滅火時運動平穩靈活、滅火噴射範圍大、滅火效率高且安全性高，解決了人工消防滅火效率低和危險性大的問題。
(2)本發明的三自由度並聯機構採用3-RPS的並聯機構的形式，將三自由度並聯機構應用到本發明中，一方面起到了對滅火裝置方位角度的調節，便於本發明各種姿態全方位滅火作業的進行，另一方面對滅火裝置起到了減震的效果，使得滅火裝置始終處於水平平穩狀態，防止抖動性過大對儲放的滅火器造成安全隱患。
(3)本發明的滅火裝置可實現滅火器筒身的儲放鎖緊、滅火器噴筒的固定調節、滅火器梅花輪的開啟和關閉以及滅火器鴨嘴閥的控制等一系列動作執行的功能，且滅火噴射範圍廣、滅火效率高和安全性好。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明的立體結構示意圖；
圖2是本發明三自由並聯機構的主視圖；
圖3是本發明滅火裝置的整體立體結構示意圖；
圖4是本發明滅火裝置的局部立體結構示意圖；
圖5是本發明儲放筒、噴筒固定裝置、擰開裝置和按壓裝置配合時的立體結構示意圖；
圖6是本發明擰開裝置的立體結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
如圖1至圖6所示，一種智能消防特種作業機器人用迴轉機械手，包括三自由度並聯機構4和滅火裝置5；所述的三自由度並聯機構4位於滅火裝置5正下方，且三自由度並聯機構4上端與滅火裝置5相連接。
如圖1和圖2所示，所述的三自由度並聯機構4包括定平臺41、動平臺42、耳座43、轉軸44、電動推桿45、球鉸鏈46、連接座47和限位彈簧48，且耳座43、轉軸44、電動推桿45、球鉸鏈46、連接座47和限位彈簧48的數量均為三；所述的定平臺41和動平臺42均呈圓形狀結構，且動平臺42位於定平臺41正上方，耳座43位於定平臺41的上端面上，且耳座43之間的安裝中心角度為60度，連接座47位於動平臺42下端面上，且耳座43與連接座47分別一一對應；所述的電動推桿45底端通過轉軸44安裝在耳座43上，電動推桿45頂端與連接座47之間通過球鉸鏈46進行連接，限位彈簧48繞套在電動推桿45上端；具體工作時，通過電動推桿45的上下往復運動可帶動動平臺42的運動，且通過限位彈簧48降低了三自由度並聯機構4運動時抖動性，增加了三自由度並聯機構4運動的平穩性，三自由度並聯機構4與串聯機構相比剛度大，運動靈活，結構穩定，承載能力強且微動精度高，三自由度並聯機構4採用3-RPS的並聯機構的形式，將三自由度並聯機構4應用到本發明中，一方面起到了對滅火裝置5方位角度的調節，便於本發明各種姿態全方位滅火作業的進行，另一方面對滅火裝置5起到了減震的效果，使得滅火裝置5始終處於水平平穩狀態，防止抖動性過大對儲放的滅火器造成安全隱患。
如圖3至圖6所示，所述的滅火裝置5包括支板51、儲放筒52、滅火滑軌53、鎖緊裝置54、噴筒固定裝置55、按壓裝置56和擰開裝置57，且儲放筒52、滅火滑軌53、鎖緊裝置54、噴筒固定裝置55、按壓裝置56和擰開裝置57的數量均為二；所述的儲放筒52沿支板51的縱向中心軸線分別對稱布置，且儲放筒52底端與支板51上端面相固定，儲放筒52為前端開口後端封閉的空心圓柱體結構，儲放筒52前端上部為敞開狀態，滅火滑軌53分別對稱固定在儲放筒52前端上部，鎖緊裝置54安裝在儲放筒52上端，噴筒固定裝置55位於鎖緊裝置54與按壓裝置56之間，且噴筒固定裝置55下端安裝在滅火滑軌53上，擰開裝置57位於按壓裝置56正前方，且擰開裝置57左右兩側分別安裝在滅火滑軌53上。
如圖3和圖4所示，所述的鎖緊裝置54包括固定塊541、鎖緊螺杆542、鎖緊塊543和轉盤544；所述的固定塊541中心位置處開設有與鎖緊螺杆542上外螺紋相配合的螺紋孔，鎖緊螺杆542安裝在固定塊541上端的螺紋孔內，鎖緊螺杆542下端固定有鎖緊塊543，且鎖緊塊543為弧形狀結構，鎖緊螺杆542上端安裝有轉盤544，轉盤544外側設置有防滑條紋；通過轉動轉盤544帶動鎖緊螺杆542的旋轉，從而帶動固定塊543的上升和下降，實現了對滅火器筒身的固定鎖緊。
如圖5所示，所述的噴筒固定裝置55包括支撐板551、橫杆552、固定夾板553、伸縮連杆554和轉杆555；所述的支撐板551下端安裝在儲放筒52前端左右兩側，橫杆552左右兩端分別固定在支撐板551上頂端位置處，固定夾板553上端設置有轉筒，轉筒安裝在橫杆552中部，固定夾板553中部開設有圓形固定口，固定夾板553下端左右兩側分別對稱設置有連接塊，伸縮連杆554一端與連接塊相連接，伸縮連杆554另一端與轉杆555一端相鉸接，轉杆555另一端固定在支撐板551內側壁上；噴筒固定裝置55主要用於對滅火器噴筒的夾持固定，且通過伸縮連杆554的伸長和縮短運動帶動固定夾板553以橫杆552為旋轉中心進行垂直面上的轉動，從而實現了滅火器噴筒噴射作業時噴射角度調節的功能。
如圖5和圖6所示，所述的擰開裝置57包括擰開滑塊571、擰開電動推桿572、擰開支架573、擰開電機574、擰開轉軸575、擰開轉盤576和擰杆577；所述的擰開滑塊571安裝在滅火滑軌上，擰開電動推桿572底端固定在擰開滑塊571上，擰開支架573左右兩端分別固定在擰開電動推桿572頂端，擰開支架573呈圓盤狀結構，擰開電機574固定在擰開支架573外側壁上，擰開轉軸575一端與擰開電機574輸出軸相連接，擰開轉軸575另一端與擰開轉盤576之間通過鍵相連接，擰開轉盤576內側端面上沿其中心軸線的周向方向均勻設置有轉臺座，擰杆577底端安裝在擰開轉盤576的轉臺座上，擰杆577頂端設置有擰塊，擰塊呈扇形狀結構；使用時，首先通過擰開滑塊571在滅火滑軌53上的向內側滑動帶動擰開支架573的移動，從而實現了將擰杆577插入到滅火器梅花輪扇形空隙內的功能，然後通過擰開電動推桿572的伸縮運動可調節擰開支架573的高度，當擰杆577插入到滅火器梅花輪扇形空隙內後，再通過擰開轉盤576上的轉臺座的轉動帶動擰杆577的旋轉，將擰杆577轉動180度，防止擰杆577的縱向滑脫，最後通過擰開電機574的轉動帶動擰開轉盤576的旋轉，從而帶動滅火器梅花輪的轉動，進而將滅火器進行開啟。
如圖5所示，所述的按壓裝置56包括按壓滑塊561、按壓電動推桿562、按壓滑軌563、按壓電動滑塊564和按壓頭565；所述的按壓滑塊561安裝在滅火滑軌53上，按壓電動推桿562底端固定在按壓滑塊561上，按壓滑軌563左右兩側分別固定在按壓電動推桿562頂端，按壓電動滑塊564安裝在按壓滑軌5633上，按壓頭565固定在按壓滑塊561下端，且按壓頭565中部開設有半圓形凹槽；按壓電動滑塊564可在按壓滑軌563上進行左右移動，從而可對滅火器上的鴨嘴閥進行對位，然後通過按壓電動推桿562的收縮運動帶動按壓頭565的下降，從而達到了按壓滅火器上的鴨嘴閥的效果。
如圖3至圖6所示，具體操作時，首先將裝有滅火劑的滅火器放置到儲放筒52內，放置時將滅火器的前頭朝外放置，並通過鎖緊裝置54對滅火器進行鎖緊固定；然後將滅火器的噴筒放置到噴筒固定裝置55上進行固定，並調好固定角度；再通過擰開裝置57將擰杆577插入到滅火器的梅花輪內，同時通過按壓裝置56將按壓頭565對準滅火器的鴨嘴閥；作業時，通過擰開裝置57轉動滅火器的梅花輪，通過按壓裝置56按壓滅火器的鴨嘴閥，從而實現了滅火器內的滅火劑噴出的效果。
以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中的描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。