一种仓储锂电池智能灭火机器人的制作方法

一种仓储池智灭火机器制作法1.本发明涉及防灭火机器人技领域，特别涉及一仓储锂电池智能火机器人。背技：2.随着锂电池快速发展应用，能电站、锂电池工火灾事故时有发，其主要原因是是锂池使用过程中的失控和热失控扩。通过锂电池热失预警系统可以及时现锂电池热失控发生，当系统产热失控报警以后，要及时对热失控导的火苗进行灭火防止火灾蔓延，成更大的灾害。当生热失控预警后，过移动机器人及准确运行到预警池组位置并自动对场情况作进一步的策，自主执行灭或者呼叫消防等作，防止火灾蔓延造成更大的灾害，对仓储锂电池火灭火具有重要意。3.当前消防灭机器人主要是针火场灭火的大型机人，具有体积大智能化程度低、造价、使用成和维护本昂贵等缺点，法满足锂电池仓储所灭火关键技术的用需求。技实要素：4.为解决上述题，本发明提供一种仓储锂电池智灭火机器人，具是一种智能化、低成、小巧灵活的移机器人，来满足电池仓储场所灭火求，机器人具有知、定位、地图建、路径规划以自主决策等功能，配有可控的降温、火系统，在第一间控制火势，有降低锂电池热失控致的火灾。5.本发明的上目的是通过以下术方案实现的，一仓储锂电池智能火机器人，包括自下上依次设置的下移动底盘模块、层控制系统模块以上层灭火系统模块所述下层移动底模块包括底盘框，底盘框架下方设有麦克纳姆轮、直伺服驱动系统、盘控制模块以及源模块，底盘控制块通过直流伺服驱系统对麦克纳姆进行控制；所述层灭火系统模块包上层平台，上层平上设有机械手、压喷头、高压氮瓶和水箱，高压氮瓶通过电磁阀控制断的气路管道连至高压喷头，水通过高压水泵和水管道连接至高压喷；所述底盘框架上层平台之间设支撑上层平台的圆钢管；所述中层控系统模块包括设在底盘框架与上平台之间的边缘计模块、机械手臂控柜以及环境感知传感系统；所述机械手臂制柜用于对机械手的动作进行制，同时对电磁以及高压水泵进控制，所述环境感与传感系统用于感机器人周围环境将数据输出给边计算模块，机械手控制柜与边缘计算块连接并受其控；所述环境感知传感系统包括rgbd相机、激光雷达、湿度传感器、红测温传感器以及外避障传感器。6.进一步方案所述底盘框架下设有四组麦克纳姆，所述直流伺服动系统包括直流电机动器、直流伺服机，所述直流伺电机设有四组并分控制四组麦克纳姆。7.进一步方案所述直流伺服电的输出通过减速箱齿轮传动机构传递至麦克纳姆轮，所述速箱为行星齿轮速箱，所述齿轮动机构为平行轴渐线齿轮传动机构。8.进一步方案所述下层移动底模块还包括控制按，控制按钮设置底盘框架顶部，控制钮至少包括启动钮、停止按钮以急停按钮，控制按用于通过手动操作制机器人的工作态。9.进一步方案所述上层平台上设有二自由度机械，所述二自由度械臂具有绕竖直轴线动和俯仰两个移自由度并受控移，二自由度机械臂动作受机械手臂控柜控制，所述高喷头安装在二自度机械臂上。10.进一步方案，述机械手上设有指夹爪，用于夹取电池，上层平台还设有一个nacl液池。11.进一步方案，述机械手上还设热电偶。12.进一步方案，述高压氮气瓶设两个，并卧倒安置上层平台的两侧气路管道上设有气计。13.进一步方案，述中层控制系统块还包括无线传输报警模块，其与缘计算模块连接，线传输与报警模包括用于与外界信的无线通信模块用于发出声光警报报警模块。14.综上所述，本明的有益效果有通过红外温度传感检测目标点锂电当前温度，同时通rgbd相机采集的图像进行烟、火焰目标检测判断现场是否有烟雾、火焰生，实现火情的主识别；若温度过200摄氏度，同时检测到烟雾或者火，说明现场已经火，需要喷射水进行灭火；若只检到高温（超过200摄度），说明热失处于初期，通过高氮气喷射进行降温、隔离空气，止着火，然后通移动机器人上层机械手将热失控电取出放到nacl溶中，使其快速放。若温度未达到高阈值，同时烟雾火焰都未检测到，移机器人通过机械上的热电偶作进步检测，依然未检到高温，说明锂电未发生热失控，动机器人通过无传输模块与热失控警系统进行通信，正预警系统误报本发明中的机器，智能化、低成本小巧灵活，满足锂池仓储场所灭火求，具有感知、位、地图构建、路规划以及自主决策功能，并配有可的降温、灭火系，在第一时间控制势，有效降低锂池热失控导致的灾。附图说明15.图1是本发明模块化结构示意；图2是本发明的整体结构示意；图3是本发明的底部角示意；图4是本发明中层移动底盘模块整体结构示意图；图5是本发明中层控制系统模的整体结构示意图图6是本发明中上层灭火系统模块整体结构示意图图7是本发明中上层灭火统模块的底部视角示意图；图8是本发明中机人的决策流程图具体实施方式16.下面结合附图细说明本发明的体实施方式。17.实施例：参考1-7，一种仓储锂电池智能灭机器人，采用模化的设计方案，主体结构下往上分别为下移动底盘模块103、中层控制系模块102以及上层灭火系模块101。18.下层移动底盘块103包括底盘框架，底框架下方设置有克纳姆轮201-5、直流伺驱动系统、底盘制模块204以及电源模块202，底盘制模块204通过直流伺驱动系统对麦克姆轮201-5进行控制。底盘框架方设有四组麦克纳姆201-5，所述直流伺服驱系统包括直流电驱动器205、直流伺服电机201-1，所述直流伺服电201-1设有四组并分别控制四组麦克姆轮201-5。底控制模块204采用基于stm32f103芯片的单片机，片机控制模块与直流电驱动器205连接用于控制器人的行走。所直流伺服电机201-1的输出通减速箱和齿轮传动构传递至麦克纳轮，所述减速箱为星齿轮减速箱201-2，述齿轮传动机构平行轴渐开线轮传动机构201-3。齿轮传动机构包两个相互啮合的开线齿轮，以将流伺服电机201-1的动力输出至麦克纳轮201-5的连接轴201-419.电源模块202商用48v锂电池组，为机人供电。机器人用四轮独立驱动模式。在直流服电机201-1上还连接有码器201-0以对直流伺电机201-1的转速进检测和反馈。20.所述下层移动盘模块103还包括控制按，控制按钮设置底盘框架顶部，控制按钮至包括启动按钮203-2、停按钮203-3以及急停按203-1，控制按钮用于通手动操作控制机人的工作状态。21.所述上层灭火统模块101包括上层平台上层平台上设有械手401、高压喷头402、高氮气瓶404-1和水箱403-1，高压氮瓶404-1通过电阀控制通断的气路管404-3连接至高压喷头402，箱403-1通过高压泵403-2和水路管道403-3连至高压喷头402。所述上层台上还设有二自由机械臂，所述二自由机械臂具有绕竖轴线转动和俯仰个移动自由度并受移动，所述高压喷402安装在二自由度机械上。22.高压喷头402有两个工作模式即，高压氮气瓶404-1通过气路道404-3和高压喷402喷出高压氮气；或高水泵403-2将水箱403-1内的水泵至高压喷头402出高压水雾。高喷头402可选择具有两个独立喷的类型或只有一个喷的类型。23.高压氮气瓶高氮气瓶404-1设有两个，卧倒安置在上层台的两侧，气路管道404-3上设气压计404-2。24.机械手401的端通过连接法兰接有二指夹爪401-1和热电偶401-2，用于夹取锂电池，层平台上还设有个nacl溶液池405；热电偶401-2用于检测锂电池的温度25.底盘框架与上平台之间设有支上层平台的圆柱钢104，圆柱钢管104有四根，圆柱钢104的两端设有法兰，通螺栓分别与上层台和底盘框架连接，底盘框架上层平台用于连圆柱钢管的位置有螺纹孔103-1。26.上层平台的底整体作为水箱，以尽量节省空间。27.所述中层控制统模块102包括设置在底框架与上层平台间的边缘计算模块302、机械臂控制柜301以及环境感与传感系统；所机械手臂控制柜301用于对机械401的动作进行控制，同时对磁阀以及高压水403-2进行控制，所述境感知与传感系用于感知机器人围环境并将数据输给边缘计算模块302机械手臂控制柜301与边缘算模块302连接并受其控制；二自由度机臂的动作也受机手臂控制柜301控制。28.所述环境感知传感系统包括rgbd相机304、激雷达306、温湿传感器、红外测温传器305以及红外避障传感303。在本实施例中，rgbd相机、激光雷达以红外测温传感器置在机器人的前，其中，rgbd相机为intelrealsensed435rgbd相机，光雷达为思岚a2激光雷达29.所述中层控制统模块102还包括无线传与报警模块308，其与边缘算模块302连接，无传输与报警模块308包括用于外界通信的无线信模块和用于发出声光报的报警模块。30.边缘计算模块302选择英伟达jetsonxaviernx人工智设备，其中，jetsonxaviernx为主控制系统，装ubuntu系统，ubuntu中安装ros系统，系统中包含时定位与地图构系统、目标识别火情判断、自主决等功能。31.机器人的移动及机械手、二自度机械臂的上层控采用ros系统进行运动控制，通过网将运动指令传输底盘控制模块和械手臂控制柜。32.采用视觉slam框进行机器人定位环境地图构建，其slam架采用orb-slam2进行时定位与地图构建33.通过yolov5标识别网络进行移学习训练，通过练好的网络来检火焰、烟雾。34.通过设计的决算法实现机器人热失控现场的自主策与灭火动作执。决策算法原理如：智能灭火机器自主决策流程包如下几种情况，首通过红外温度传感检测目标点锂电当前温度，同时过摄像头采集的图进行烟雾、火焰目检测，判断现场否有烟雾、火焰产生；若温度超200摄氏度，同时检测烟雾或者火焰，明现场已经着火需要喷射水雾进行火；若只检测到温（超过200摄氏度），明热失控处于初，通过高压氮气喷射进行降温隔离空气，防止火，然后通过移机器人上层的机械将热失控电池取出到nacl溶液中，使其快速放。若温度未达到温阈值，同时烟雾、火焰都检测到，移动机人通过机械臂上热电偶作进一步检，依然未检测到高，说明锂电池未生热失控，移动器人通过无线传输块与热失控预警系进行通信，修正警系统误报。移机器人在往目标点进的过程中需要不检测自身周围的度，若发现温度高，需要进一步检前方是否有火焰，通过目标监测网判断火势的大小若检测到已发生大，自身无法扑灭，通过无线通信模进行报警，呼叫防救援，自身逃离灾现场。35.当仓储货架上锂电池发生热失，通过预警系统发无线信号，中层制系统模块102的无传输与报警模块308接收并检到热失控锂电池标位置后，机器人启动机器人按照图5的决策算迅速移动到目标置，到达目标位置后调整高压头方位角对准热控锂电池，喷射气或水雾，阻碍燃或阻碍火势扩大。36.以上所述的仅本发明的优选实方式，应当指出，于本领域的普通术人员来说，在不脱离发明创造构思的提下，还可以做若干变形和改进，些都属于本发明的护范围。技特：1.一种仓储锂池智能灭火机器，其特征在于，包自下而上依次设的下层移动底盘模块中层控制系统模以及上层灭火系模块；所述下层移底盘模块包括底盘架，底盘框架下设置有麦克纳姆、直流伺服驱动系、底盘控制模块以电源模块，底盘制模块通过直流服驱动系统对麦克姆轮进行控制；所上层灭火系统模包括上层平台，层平台上设有机械、高压喷头、高压气瓶和水箱，高氮气瓶通过电磁控制通断的气路管连接至高压喷头，箱通过高压水泵水路管道连接至压喷头；所述底盘架与上层平台之间有支撑上层平台圆柱钢管；所述中层控制系统模包括设置在底盘框架与层平台之间的边计算模块、机械臂控制柜以及环境知与传感系统；所机械手臂控制柜于对机械手的动进行控制，同时对磁阀以及高压水泵行控制，所述环感知与传感系统于感知机器人周围境并将数据输出给缘计算模块，机手臂控制柜与边计算模块连接并受控制；所述环境感与传感系统包括rgbd相机、光雷达、温湿度感器、红外测温传感器以及外避障传感器。2.根据权要求1所述的仓储锂电智能灭火机器人，其特在于，所述底盘架下方设有四组克纳姆轮，所述直流伺服驱动系统包括流电机驱动器、流伺服电机，所直流伺服电机设有组并分别控制四组克纳姆轮。3.根据权利要2所述的仓储锂电池智灭火机器人，其特征在，所述直流伺服机的输出通过减箱和齿轮传动机构递至麦克纳姆轮，述减速箱为行星轮减速箱，所述轮传动机构为平行渐开线齿轮传动机。4.根据权利要求3所述仓储锂电池智能火机器人，其特征在于，所述层移动底盘模块包括控制按钮，制按钮设置在底盘架顶部，控制按钮少包括启动按钮停止按钮以及急按钮，控制按钮用通过手动操作控制器人的工作状态5.根据权利要求1所述的仓储锂池智能灭火机器人，其征在于，所述上平台上还设有二由度机械臂，所述自由度机械臂具有竖直轴线转动和仰两个移动自由并受控移动，二自度机械臂的动作受械手臂控制柜控，所述高压喷