摘 要

随着科技的进步，人们的生活水平不断提高，家居环境这一方面尤为突出。生活中现代化设备增多，同时居家装修为追求效果而采用过多易燃材料并隐蔽电气路线，导致极易发生火灾。如何针对现代楼宇中家居环境的典型火灾安全隐患进行实时的监测，并第一时间的扑灭，具有重大研究意义。

本文为一款家用灭火机器人的结构设计。论文主要内容如下：1.分析了家用灭火机器人的研究现状，并阐述家用灭火机器人的优点。2.根据家用灭火机器人的工作环境，使用建模软件设计该机器人的运动平台，并对相关数据进行计算。3.家用灭火机器人的灭火器搭载平台结构设计以及相关计算，并建立模型。4.对所设计的部分机械结构做受力分析及校核。5.根据设计制作机器人模型并对其做调试，检验设计的可行性。

关键词：灭火机器人；结构设计；校核；模型制作

Abstract

With the progress of science and technology, people's living standards continue to improve, this is particularly prominent in the home environment. In the life of the modernization of equipment increased, at the same time home decoration for the pursuit of the effect of using too much flammable materials and hidden electrical route, resulting in a very easy to fire.It is of great significance to study how to monitor the real time monitoring of the typical fire safety hidden danger in the modern buildings and the first time.

In this paper, the structure design of a household fire fighting robot is designed.The main contents of this paper are as follows:1.This paper analyzes the present situation of the research on the fire fighting robot and expounds the advantages of the household fire extinguishing robot. 2.According to the working environment of the fire fighting robot, the motion platform of the robot is designed by the modeling software, and the related data are calculated. 3.The structure design and related calculation of the platform structure of the fire extinguisher of the household fire extinguisher, and the model. 4.Mechanical structure of the design of the mechanical structure to do the analysis and check. 5.According to the design and manufacture of the robot model and its debugging, testing the feasibility of the design.

Key words: firefighting robot；Structure design；checking；Model making

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 家用灭火机器人的发展现状和功能 1

1.2.1 家用灭火机器人国外的发展现状 2

1.2.2 家用灭火机器人国内的发展现状 2

1.2.3 家用灭火机器人的功能 2

1.3本文设计的主要内容和技术方案 3

1.3.1 本文设计的主要内容 3

1.3.2 本文研究的技术方案 3

第2章 灭火机器人运动平台的设计 5

2.1 运动平台的总体的设计要求 5

2.2 底盘的设计 5

2.2.1 底盘底板的设计 5

2.2.2 移动方式设计 5

2.2.3 驱动系统设计 6

2.3 动力系统的设计 6

2.3.1 不同工作情况下的驱动力分析 7

2.3.1.1 平地启动所需驱动力 7

2.3.1.2 平地行驶所需驱动力 7

2.3.1.3 门槛越障所需驱动力 7

2.3.2 驱动电机的选型 9

2.3.3 车轮的选取及安装 10

2.3.3.1车轮的选取 10

2.3.3.2车轮的安装 10

2.4 本章小结 12

第3章灭火机器人搭载平台的设计 13

3.1 搭载平台的总体设计 13

3.2 灭火器固定机构设计 13

3.2.1 灭火器固定机构的确定 13

3.3 灭火器拔销控制机构设计 13

3.3.1 舵机支架的选取 14

3.3.2 舵机的选取 15

3.4 灭火器阀门控制机构的设计 15

3.4.1 舵机支架的选取 16

3.4.2 舵机的选择 16

3.5 灭火器软管方向控制机械臂设计 16

3.5.1 机械臂的确定 17

3.5.2 舵机支架的选取 17

3.5.3 舵机的选取 17

3.6 搭载平台驱动电机的选择 17

3.6.1 平台转动所需转矩 17

3.6.2 减速电机的确定 18

3.7 本章小结 18

第4章 机器人受力分析和平衡性校核 18

4.1 舵机支架的受力分析 19

4.1.1 轻型支架受力分析 19

4.1.2 中型支架受力分析 19

4.2 机器人平衡性校核 20

4.2.1 灭火器反冲力的计算 20

4.2.2 灭火机器人重心的测量 21

4.2.3 灭火机器人平衡校核 21

4.3 本章小结 21

第5章 家用灭火机器人的制作与调试 22

5.1 零部件购买 22

5.2 机器人的制作 22

5.2.1 灭火机器人移动平台的制作 22

5.2.2 灭火机器人灭火器搭载平台的制作 22

5.3 机器人机械部分的调试 23

5.4 本章小结 23

第6章 结论 24

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

近年来随着科技的发展，人们的生活水平逐步提高，对家居环境的要求也越来越高，很多的精美装修出现，以及大量的楼宇自动化装备进入了人们的视野，各式各样先进设备进入了家家户户。各种样式电气设备让很多的家务活都实现了不用人的智能化，燃气的使用也使人们的取暖方法及做饭方法发生了翻天覆地的变化。在实现豪华装修的同时，采用了太多太多的易燃材料，同时大量的更改了电气路线，线路的选择或者更改的不合理，电线的选择不符合规格，这一切都使家庭发生火灾。而在这样的一个过多的采用了易燃装修材料的家庭，如果引发了火灾，就会很快的传播，大火的形势很快将不可控制，同时会产生大量有毒有害气体，此时此刻给居民的生命和财产安全都造成了不可估量的潜在威胁，并且威胁着消防人员的生命安全。所以如何避免这一情况发生或者是当这一情况发生后如何尽可能地减少损失，是家居环境以及楼宇自动化装备进一步发展并且可持续发展的重要内容。

当家中无人时，一旦由电器电路或者是燃气等一些潜在危险引发发生火灾，将会对业主造成不可估量的损失，其一是财产的损失，其二是对消防人员人身的伤害。虽然目前我国没有进行很完善的火灾消防统计，但是通过局部数据显示，我国的消防员伤亡比例大概达到了1:20。每一年大约有30名消防人员在火场中捐躯，约300名消防人员受伤乃至残疾。换言之，我国的消防人员在救火时面临着巨大的危险。因此研制一款家用灭火机器人有着重大的意义，不仅在我国，美国、日本已经开始对家用灭火机器人的研制，并且走在了世界的前端，有着较成熟技术和经验。