一种智能消防救灾无人机

摘要

本发明涉及无人机技术领域，具体的说是一种智能消防救灾无人机，包括无人机本体及悬挂装置；所述无人机本体包括矩形的旋翼平台，所述旋翼平台前侧设置有广角摄像头；所述旋翼平台上端设置有朝向其四角向外延伸的旋转支架，所述旋转支架外侧下端固定设置有第一电机，所述第一电机下端设置有与其传动连接的旋翼；所述旋转支架自由端设置有向下弯曲的弧形折弯板；能够通过第一铰接件及第二铰接件对喷水管的后坐力起到一定的抵消，达到很好的缓冲减震作用，避免无人机本体在喷水管喷水时容易因后坐力而失去平衡甚至坠机。

说明书

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体的说是一种智能消防救灾无人机。

背景技术

现今社会中，随着城镇化推进，高楼建设速度加快，但应对高楼消防的设备发展相对滞后，同时，随着化工行业的迅速发展，各类容易爆炸不适合人类靠近处理的消防事件呈上升趋势。今年来，消防官兵因高楼消防设备滞后、消防过程中近距离处理易爆案件导致伤亡人数不断增多，这一消防上的难题一直未得到解决。目前的消防手段，多是采用云梯消防车来解决高楼消防问题，普通的云梯消防车的有效作业高度为30-50米，再高的可达60-70米。但消防车因体积较大，在出警消防时受到街道通常度限制，难以在狭窄街道通行，常常不能在第一时间赶到火灾现场，导致火灾进一步恶化。

高层建筑一旦发生火灾，有一个显著的特征是“烟囱效应”，即：在底层发生的火灾形成的热空气，因为密度较低，经电梯槽或楼梯通道得以网上流动，就像一个巨大的烟囱中的气流，使高热气体不断在通道得顶部积聚，结果是使火势透过这种空气的对流在大厦的顶层制造另一个火场。而且随着热空气的排出，新鲜空气不断从底部流程吸入，导致火势进一步加剧。这种火灾多是顺着电梯槽或楼道通道蔓延，消防队员不能像处理一般建筑火灾那样从外部进行灭火，只能佩戴空气呼吸器进入火场，通过内部强攻扑救大火。但是，在这些狭窄区域，灭火设备无法有效作业，一旦火灾蔓延到高层楼层，消防员无法携带灭火设备进行扑救，给救援工作带来了很大的困难。

随着科技的发展，无人机技术日趋成熟，无人机以其速度快、操作灵活的特点被广泛应用，并被引入到消防灭火领域。中国专利(申请号：201821628940.5)公开了一种消防无人机，包括无人机本体，无人机本体的下端可转动设置有搭载平台，搭载平台的下端可转动设置有增压泵，增压泵具有一出水口以及一用于与消防水管连接的进水口，出水口连接有喷水管，喷水管的侧壁上固定有连接件，连接件可转动连接在搭载平台的下端，搭载平台上设置有用于驱动增压泵和连接件同步转动的转动机构，搭载平台的下端连接有一可转动的安装台，安装台靠近进水口，安装台内设置有一供消防水管绕设的滑轮，其通过增压泵的进水口与地面的消防水管连接，出水口与喷水管连接，这样就能将地面的水抽上来，灭火的高度也可以根据无人机的飞行高度来调整，更加灵活；但是喷水管在喷水时，会具有一定的后坐力，而无人机机身较轻，后坐力太大会导致无人机直接失去平衡，甚至坠机，后坐力小则导致消防弹射程范围减小，因此，导致消防无人机的使用被制约。

为此本发明设计了一种智能消防救灾无人机，能够通过第一铰接件及第二铰接件对喷水管的后坐力起到一定的抵消，达到很好的缓冲减震作用，避免无人机本体在喷水管喷水时容易因后坐力而失去平衡甚至坠机。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有的无人机在喷水管喷水时容易因后坐力而失去平衡甚至坠机的问题，本发明提出的一种智能消防救灾无人机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能消防救灾无人机，包括无人机本体及悬挂装置；

所述无人机本体包括矩形的旋翼平台，所述旋翼平台前侧设置有广角摄像头；所述旋翼平台上端设置有朝向其四角向外延伸的旋转支架，所述旋转支架外侧下端固定设置有第一电机，所述第一电机下端设置有与其传动连接的旋翼；所述旋转支架自由端设置有向下弯曲的弧形折弯板；

所述悬挂装置包括旋翼平台下端固定设置的安装台，所述安装台内设置有气缸，所述气缸的活塞杆延伸至安装台下端并通过第一铰接件与辅助套筒铰接；所述旋翼平台后侧的弧形折弯板之间固定设置有光杆，所述光杆上设置有能够沿其延伸方向滑动的轴套，所述轴套下端通过第二铰接件与锁紧筒铰接，所述锁紧筒内安装有喷水管，所述喷水管前端向前延伸并搭接在辅助套筒，所述喷水管后端设置有与外部消防水管匹配的接头；所述第一铰接件及第二铰接件均包括与对应的活塞杆或轴套连接的连接柱，所述连接柱下端设置有向下开口的凹槽，所述凹槽两侧之间设置有能够旋转的第一轴，所述第一轴上设置有阻碍其转动的扭簧；所述第一轴中部固定设置有向下延伸的第二轴，所述第二轴下端与对应辅助套筒或锁紧筒转动连接。

使用时，将外部消防水管与喷水管的接头连接，而后将喷水管依次插入到锁紧筒及辅助套筒内，通过锁紧筒及辅助套筒的双重支撑使得喷水管的稳定性更好；而后启动无人机本体使其飞起并将喷水管带动指定位置，由于广角摄像头的设置，因此地面操作人员能够观察高层楼层的火势情况，并根据火势情况来调节无人机本体的飞行姿态进而调节喷水管在水平方向上的喷射角度，然后通过气缸的上下移动来调节辅助套筒以达到调节喷水管在竖直方向上的喷射角度，使得喷水管能够准确的对高层楼层进行灭火；由于第一铰接件及第二铰接件的设置，在喷水管刚开始喷射时，瞬间的后坐力会使得喷水管带动第二轴绕第一轴摆动，因此能够通过扭簧对喷水管的后坐力起到一定的抵消，达到很好的缓冲减震作用，避免无人机本体在喷水管喷水时容易因后坐力而失去平衡甚至坠机；设置弧形折弯板能够保护旋翼，避免火灾现场爆炸飞出的异物损坏旋翼导致飞机坠落的情况。

优选的，所述旋翼平台后侧的旋转支架之间固定设置有导轨，所述导轨上设置有与其匹配的直线导轨副，所述直线导轨副上端设置有驱动其动作的第二电机，所述直线导轨副后端与轴套固定连接。通过导轨及直线导轨副能够调节轴套的位置，进而调节锁紧筒的位置，实现在水平范围内对喷水管进行小幅的调节，使得喷水管的喷射角度更精致，提高灭火的效果。

优选的，所述锁紧筒内前侧设置有第一内筒，所述锁紧筒内后侧设置有第二内筒；所述第一内筒与第二内筒同轴布置且其内径与喷水管外界相匹配；所述第二内筒侧壁上对称设置有沿前后方向布置的贯通槽，所述锁紧筒后侧壁上设置有延伸至贯通槽内的隔板，所述隔板将贯通槽分隔成第一导向槽及第二导向槽，所述锁紧筒后侧壁上设置有与第一导向槽连通的安装口，所述喷水管上固定设置有与安装口匹配的凸块；所述第一内筒与锁紧筒之间的空间内设置有多个第一弹簧，所述第一弹簧一端与锁紧筒内前侧壁固定连接，所述第一弹簧另一端均与挤压在第一内筒前端面上的挡板连接；所述第一内筒与第二内筒之间存在间隙，所述间隙的长度大于凸块的长度。通过安装口能够在喷水管插入锁紧筒内时使凸块进入第一导向槽内，而后使凸块向前运动克服第一弹簧的弹力挤压挡板，当凸块脱离第一导向槽时旋转喷水管，此时凸块能旋转到第二导向槽处并在挡板的作用下被压入第二导向槽内，因此通过凸块、第一导向槽及第二导向槽的设置能够实现喷水管的快速安装，提高安装效率，为灭火救灾节省宝贵的时间；同时由于第一弹簧及挡板的挤压，凸块不会从第二导向槽内滑出，因此确保了喷水管与锁紧桶稳定连接，提高安全性；另外由于第二导向槽的开口方向朝向辅助套筒一侧，因此当喷水管喷射时喷水管在后坐力作用下会向第二导向槽内侧移动，使得喷水管与锁紧筒不会分离，进一步提高了工作时的安全性。

优选的，所述第二导向槽内设置有第二弹簧。通过第二弹簧能够提够部分夹紧力来限制凸块的移动，避免凸块在第二导向槽内前后移动导致喷水管前后晃动进而影响无人机本体飞行稳定性的情况；同时第二弹簧还能够在喷水管喷水时及时消化由后坐力带来的冲击能量，达到较好的减震效果。

优选的，所述第二内筒内侧设置有至少一组弧形槽，所述弧形槽内间隔布置有橡胶条，所述橡胶条内侧面与喷水管外壁贴合。通过橡胶条的设置能够在喷水管喷水时，通过摩擦力及弹性变形两种方式来降低冲击能量，极大的提高了无人机本体的飞行稳定性，避免无人机本体因后坐力而失去平衡甚至坠机的情况。

优选的，所述弧形槽内一侧的橡胶条上固定设置有弹性绳，所述弹性绳依次穿过相邻的各个橡胶条后通过与弧形槽连通的过线孔延伸至第二内筒外，并且最终绕至第二导向槽内与第二导向槽的内壁连接，所述弹性绳位于凸块后侧且能够在第二弹簧压缩后阻碍凸块运动；所述橡胶条上对应设置有与弹性绳匹配的穿绳孔。通过弹性绳的设置，一方面，弹性绳能够在能够在第二弹簧压缩后阻碍凸块运动，即在第二弹簧压缩达到第一次减震后，弹性绳通过其自身的弹性来对凸块进行二次减震；另一方面，弹性绳还能够通过其张紧来使得橡胶条相互靠近并挤压，进而增大了橡胶条对喷水管外表面的压力，通过提高摩擦耗能的方式实现对喷水管的三次减震，因此达到较好的减震效果。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种智能消防救灾无人机，能够通过第一铰接件及第二铰接件对喷水管的后坐力起到一定的抵消，达到很好的缓冲减震作用，避免无人机本体在喷水管喷水时容易因后坐力而失去平衡甚至坠机。

2.本发明所述的一种智能消防救灾无人机，通过锁紧筒的设置既能够实现喷水管的快速安装，提高安装效率，为灭火救灾节省宝贵的时间，又能够确保了喷水管与锁紧桶稳定连接，提高安全性。

3.本发明所述的一种智能消防救灾无人机，通过橡胶条及牵引绳的设置能够对喷水管进行多次减震，消耗冲击能力，进而提高了无人机本体的飞行稳定性，避免无人机本体因后坐力而失去平衡甚至坠机的情况。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个角度的立体图；

图2是本发明另一个角度的立体图；

图3是本发明中锁紧筒一个角度的立体剖视图；

图4是本发明中锁紧筒另一个角度的立体剖视图；

图5是为图4中A处的局部放大图；

图6是为第一铰接件及第二铰接件的结构示意图；

图中：

1、旋翼平台；11、旋转支架；12、第一电机；13、旋翼；14、弧形折弯板；15、广角摄像头；2、安装台；21、活塞杆；22、第一铰接件；23、辅助套筒；3、光杆；31、轴套；32、第二铰接件；321、连接柱；322、凹槽；323、第一轴；324、第二轴；33、锁紧筒；331、第一内筒；332、第一弹簧；333、挡板；334、第二内筒；335、隔板；336、第一导向槽；337、第二导向槽；338、第二弹簧；339、安装口；34、直线导轨副；35、导轨；36、第二电机；4、喷水管；41、接头；42、凸块；5、弹性绳；51、过线孔；52、弧形槽；53、橡胶条；54、穿绳孔。

具体实施方式

为了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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图6所示，一种智能消防救灾无人机，包括无人机本体及悬挂装置；

所述无人机本体包括矩形的旋翼平台1，所述旋翼平台1前侧设置有广角摄像头15；所述旋翼平台1上端设置有朝向其四角向外延伸的旋转支架11，所述旋转支架11外侧下端固定设置有第一电机12，所述第一电机12下端设置有与其传动连接的旋翼13；所述旋转支架11自由端设置有向下弯曲的弧形折弯板14；

所述悬挂装置包括旋翼平台1下端固定设置的安装台2，所述安装台2内设置有气缸，所述气缸的活塞杆21延伸至安装台2下端并通过第一铰接件22与辅助套筒23铰接；所述旋翼平台1后侧的弧形折弯板14之间固定设置有光杆3，所述光杆3上设置有能够沿其延伸方向滑动的轴套31，所述轴套31下端通过第二铰接件32与锁紧筒33铰接，所述锁紧筒33内安装有喷水管4，所述喷水管4前端向前延伸并搭接在辅助套筒23，所述喷水管4后端设置有与外部消防水管匹配的接头41；所述第一铰接件22及第二铰接件32均包括与对应的活塞杆21或轴套31连接的连接柱321，所述连接柱321下端设置有向下开口的凹槽322，所述凹槽322两侧之间设置有能够旋转的第一轴323，所述第一轴323上设置有阻碍其转动的扭簧；所述第一轴323中部固定设置有向下延伸的第二轴324，所述第二轴324下端与对应辅助套筒23或锁紧筒33转动连接。

使用时，将外部消防水管与喷水管4的接头41连接，而后将喷水管4依次插入到锁紧筒33及辅助套筒23内，通过锁紧筒33及辅助套筒23的双重支撑使得喷水管4的稳定性更好；而后启动无人机本体使其飞起并将喷水管4带动指定位置，由于广角摄像头15的设置，因此地面操作人员能够观察高层楼层的火势情况，并根据火势情况来调节无人机本体的飞行姿态进而调节喷水管4在水平方向上的喷射角度，然后通过气缸的上下移动来调节辅助套筒23以达到调节喷水管4在竖直方向上的喷射角度，使得喷水管4能够准确的对高层楼层进行灭火；由于第一铰接件22及第二铰接件32的设置，在喷水管4刚开始喷射时，瞬间的后坐力会使得喷水管4带动第二轴324绕第一轴323摆动，因此能够通过扭簧对喷水管4的后坐力起到一定的抵消，达到缓冲减震作用，避免无人机本体在喷水管4喷水时容易因后坐力而失去平衡甚至坠机，设置弧形折弯板14能够保护旋翼13，避免火灾现场爆炸飞出的异物损坏旋翼13导致飞机坠落的情况。

作为本发明的一种实施方式，所述旋翼平台1后侧的旋转支架11之间固定设置有导轨35，所述导轨35上设置有与其匹配的直线导轨副34，所述直线导轨副34上端设置有驱动其动作的第二电机36，所述直线导轨副34后端与轴套31固定连接。通过导轨35及直线导轨副34能够调节轴套31的位置，进而调节锁紧筒33的位置，实现在水平范围内对喷水管4进行小幅的调节，使得喷水管4的喷射角度更精致，提高灭火的效果。

作为本发明的一种实施方式，所述锁紧筒33内前侧设置有第一内筒331，所述锁紧筒33内后侧设置有第二内筒334；所述第一内筒331与第二内筒334同轴布置且其内径与喷水管4外界相匹配；所述第二内筒334侧壁上对称设置有沿前后方向布置的贯通槽，所述锁紧筒33后侧壁上设置有延伸至贯通槽内的隔板335，所述隔板335将贯通槽分隔成第一导向槽336及第二导向槽337，所述锁紧筒33后侧壁上设置有与第一导向槽336连通的安装口339，所述喷水管4上固定设置有与安装口339匹配的凸块42；所述第一内筒331与锁紧筒33之间的空间内设置有多个第一弹簧332，所述第一弹簧332一端与锁紧筒33内前侧壁固定连接，所述第一弹簧332另一端均与挤压在第一内筒331前端面上的挡板333连接；所述第一内筒331与第二内筒334之间存在间隙，所述间隙的长度大于凸块42的长度。通过安装口339能够在喷水管4插入锁紧筒33内时使凸块42进入第一导向槽336内，而后使凸块42向前运动克服第一弹簧332的弹力挤压挡板333，当凸块42脱离第一导向槽336时旋转喷水管4，此时凸块42能旋转到第二导向槽337处并在挡板333的作用下被压入第二导向槽337内，因此通过凸块42、第一导向槽336及第二导向槽337的设置能够实现喷水管4的快速安装，提高安装效率，为灭火救灾节省宝贵的时间；同时由于第一弹簧332及挡板333的挤压，凸块42不会从第二导向槽337内滑出，因此确保了喷水管4与锁紧桶稳定连接，提高安全性；另外由于第二导向槽337的开口方向朝向辅助套筒23一侧，因此当喷水管4喷射时喷水管4在后坐力作用下会向第二导向槽337内侧移动，使得喷水管4与锁紧筒33不会分离，进一步提高了工作时的安全性。

作为本发明的一种实施方式，所述第二导向槽337内设置有第二弹簧338。通过第二弹簧338能够提够部分夹紧力来限制凸块42的移动，避免凸块42在第二导向槽337内前后移动导致喷水管4前后晃动进而影响无人机本体飞行稳定性的情况；同时第二弹簧338还能够在喷水管4喷水时及时消化由后坐力带来的冲击能量，达到较好的减震效果。

作为本发明的一种实施方式，所述第二内筒334内侧设置有至少一组弧形槽52，所述弧形槽52内间隔布置有橡胶条53，所述橡胶条53内侧面与喷水管4外壁贴合。通过橡胶条53的设置能够在喷水管4喷水时，通过摩擦力及弹性变形两种方式来降低冲击能量，极大的提高了无人机本体的飞行稳定性，避免无人机本体因后坐力而失去平衡甚至坠机的情况。

作为本发明的一种实施方式，所述弧形槽52内一侧的橡胶条53上固定设置有弹性绳5，所述弹性绳5依次穿过相邻的各个橡胶条53后通过与弧形槽52连通的过线孔51延伸至第二内筒334外，并且最终绕至第二导向槽337内与第二导向槽337的内壁连接，所述弹性绳5位于凸块42后侧且能够在第二弹簧338压缩后阻碍凸块42运动；所述橡胶条53上对应设置有与弹性绳5匹配的穿绳孔54。通过弹性绳5的设置，一方面，弹性绳5能够在能够在第二弹簧338压缩后阻碍凸块42运动，即在第二弹簧338压缩达到第一次减震后，弹性绳5通过其自身的弹性来对凸块42进行二次减震；另一方面，弹性绳5还能够通过其张紧来使得橡胶条53相互靠近并挤压，进而增大了橡胶条53对喷水管4外表面的压力，通过提高摩擦耗能的方式实现对喷水管4的三次减震，因此达到较好的减震效果。

使用时，将外部消防水管与喷水管4的接头41连接，而后将喷水管4依次插入到锁紧筒33及辅助套筒23内，通过锁紧筒33及辅助套筒23的双重支撑使得喷水管4的稳定性更好；而后启动无人机本体使其飞起并将喷水管4带动指定位置，由于广角摄像头15的设置，因此地面操作人员能够观察高层楼层的火势情况，并根据火势情况来调节无人机本体的飞行姿态进而调节喷水管4在水平方向上的喷射角度，然后通过气缸的上下移动来调节辅助套筒23以达到调节喷水管4在竖直方向上的喷射角度，使得喷水管4能够准确的对高层楼层进行灭火；由于第一铰接件22及第二铰接件32的设置，在喷水管4刚开始喷射时，瞬间的后坐力会使得喷水管4带动第二轴324绕第一轴323摆动，因此能够通过扭簧对喷水管4的后坐力起到一定的抵消，达到很好的缓冲减震作用，避免无人机本体在喷水管4喷水时容易因后坐力而失去平衡甚至坠机；设置弧形折弯板14能够保护旋翼13，避免火灾现场爆炸飞出的异物损坏旋翼13导致飞机坠落的情况；通过导轨35及直线导轨副34能够调节轴套31的位置，进而调节锁紧筒33的位置，实现在水平范围内对喷水管4进行小幅的调节，使得喷水管4的喷射角度更精致，提高灭火的效果；通过安装口339能够在喷水管4插入锁紧筒33内时使凸块42进入第一导向槽336内，而后使凸块42向前运动克服第一弹簧332的弹力挤压挡板333，当凸块42脱离第一导向槽336时旋转喷水管4，此时凸块42能旋转到第二导向槽337处并在挡板333的作用下被压入第二导向槽337内，因此通过凸块42、第一导向槽336及第二导向槽337的设置能够实现喷水管4的快速安装，提高安装效率，为灭火救灾节省宝贵的时间；同时由于第一弹簧332及挡板333的挤压，凸块42不会从第二导向槽337内滑出，因此确保了喷水管4与锁紧桶稳定连接，提高安全性；另外由于第二导向槽337的开口方向朝向辅助套筒23一侧，因此当喷水管4喷射时喷水管4在后坐力作用下会向第二导向槽337内侧移动，使得喷水管4与锁紧筒33不会分离，进一步提高了工作时的安全性；通过第二弹簧338能够提够部分夹紧力来限制凸块42的移动，避免凸块42在第二导向槽337内前后移动导致喷水管4前后晃动进而影响无人机本体飞行稳定性的情况；同时第二弹簧338还能够在喷水管4喷水时及时消化由后坐力带来的冲击能量，达到较好的减震效果；通过橡胶条53的设置能够在喷水管4喷水时，通过摩擦力及弹性变形两种方式来降低冲击能量，极大的提高了无人机本体的飞行稳定性，避免无人机本体因后坐力而失去平衡甚至坠机的情况；通过弹性绳5的设置，一方面，弹性绳5能够在能够在第二弹簧338压缩后阻碍凸块42运动，即在第二弹簧338压缩达到第一次减震后，弹性绳5通过其自身的弹性来对凸块42进行二次减震；另一方面，弹性绳5还能够通过其张紧来使得橡胶条53相互靠近并挤压，进而增大了橡胶条53对喷水管4外表面的压力，通过提高摩擦耗能的方式实现对喷水管4的三次减震，因此达到较好的减震效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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和改进，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。