[0001] 本发明属于危化品采样设备技术领域，具体涉及一种用于危化品取样的移动小车。

[0002] 从危险化学品事故类型上看，爆炸、泄漏、火灾占了所有事故的94.4％。其中泄漏是事故数量最多的类型，而泄漏事故又极易引发爆炸和火灾事故，一旦发生，往往造成人员重大伤亡和财产严重损失。

[0003] 危化品泄漏突发事故发生后，往往需要对现场进行探测取样分析，以确定泄露危化品的种类和浓度，以便于下一步的应急救援和事故处理。但是此类事故现场环境十分复杂，极易产生浓烟、有毒气体、高温或核辐射等，开展人工探测取样分析安全风险极大。针对救援人员应对危险化学品事故侦测的救援任务中仍缺乏有效、安全的能替代作业人员进行危化气液体取样的机械移动机构，解决人工取样安全风险极大问题。危化品泄露环境复杂，地面不平整，存在一些坑洼和沟渠，使机械移动机构行动困难、平衡性极差，给取样过程造成了极大的阻碍。

[0004] 因此，本发明提供了一种用于危化品取样的移动小车，提高消防人员现场处置灾害事故的效率、保障救援人员的人身安全，并极大适应泄露复杂环境以保证取样成功率，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0030] 在本发明的描述中，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；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

[0031] 如图1‑6所示，本发明提供的提供一种用于危化品取样的移动小车，结构简单、设计科学合理，使用方便，解决了现有危化品人工取样风险高的技术问题，采用了一种移动小车用于危化品取样，提高消防人员现场处置灾害事故的效率、保障救援人员的人身安全，并极大适应泄露复杂环境以保证取样成功率。

[0032] 本发明包括用于承载危化品取样机构的车体1和对称设于车体1两侧的驱动机构，驱动机构包括悬架机构，设于车体1侧壁的底盘2，环设于底盘2上的驱动轮3、支重轮4、诱导轮5、张紧轮6和拖带轮7，与驱动轮3、支重轮4、诱导轮5、张紧轮6和拖带轮7啮齿相连的履带8，以及设于车体1上并与驱动轮3相连接的电机9；悬架机构包括两端分别与支重轮4和底盘
2相连接的平衡肘10，平衡肘10和底盘2之间设有减震机构。

[0033] 本发明车体1作为危化品取样机构的承载体，可有效将取样机构送入危险的泄露环境，避免了人工取样的危害。车体1两侧设有驱动机构，驱动机构包括悬架机构、底盘2、驱动轮3、支重轮4、诱导轮5、张紧轮6和拖带轮7和履带8，车体1上设有与驱动轮3相连接的电机9。电机9带动驱动轮3转动时，通过驱动轮3上的轮齿和履带8啮合，连续不断地把履带8从后方卷起，履带8接地部分给地面一个向后的作用力，而地面相应地给履带8一个向前的反作用力，进而推动车体1向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时，支重轮4在履带8表面啮合向前滚动，从而使车体1向前行驶。悬架机构包括平衡肘10，平衡肘10和底盘2之间设有减震机构，减震机构可缓冲由不平路面传给车体的冲击力，并衰減由此引起的震动，以保证移动与取样的平稳。本发明具有良好的爬坡能力、爬坡能力、以及防倾覆稳定性，能够适用于各种复杂的泄露环境，保证取样的成功率。

[0034] 本发明电机9优选为双电机的直流无刷伺服电机并带有电磁刹车，不仅可有效履带车辆的行驶机动性、准确性，而且也增强了履带车辆的动力性、稳定性和作业效率。按照转向机构分，履带车辆的转向方式有机械式转向机构和电传动转向机构。传统履带车辆转向时，传统履带车辆需要专门的转向机构改变两侧履带卷绕速度大小或者方向使车辆转向。本发明优选双电机的双流转向，将发动机功率分成两路，一路为变速分路，控制两侧履带的直线行驶速度：另一路为转向分路，控制转向运动，两路功率在两侧汇流行星排中汇合后再经两侧的侧传动，最后传到驱动轮3。

[0035] 本发明主动轮3位于车体1前部，电机9驱动轴上设有减速器12，驱动轮3安装于减速器12输出轴花键上。利用减速器12传递来的电机9驱动动力，进而通过齿轮卷绕履带8，推动车体1前进。主动轮3包含轮毂和齿圈。

[0036] 本发明支重轮4有若干个并等距啮合于履带8内，支重轮4数量多，可使每个轮子所承担的重量小，对地面的压力分布均匀，有利于提高整体的通行性能，支重轮4优选为5个。支重轮4其功用是支撑车体1以上的重量，并保证车体1在履带8上滚动。

[0037] 由于在履带8内层镶有与驱动轮3配合的扣齿，两扣齿之间的距离即为节距，如果支重轮4排列不合适，支重轮4在履带8上滚动到两扣齿之间的段时，在重力作用下会压落履带面。而在扣齿上，由于履带面强度较大，支重轮4下压面积小，如此会造成车体1移动时起伏不平。而且支重轮4在下压时，其滚动阻力增大，从而增大行走阻力。因此，支重轮4排列应考虑整体行走的平稳性，相邻支重轮4间距为履带8节距的2.5或3.5倍，不能是2倍或者3倍的节距。其目的是保证任何时间前后都有支重轮4在履带8的扣齿(或靠近扣齿的位置)上，消除(或减少)支重轮4的起伏落差，提高行走的平稳性，减少行走阻力。

[0038] 履带前角指当车辆处于水平地面上，驱动轮3与前部第一个支重轮4之间的履带8与地面之间的角度。履带前角的大小也是影响行走装置的一个因素。前角增大，可以增加履带的接地长度，减少接地压力；但前角增大，履带铁齿与驱动轮啮合的齿数就变少，造成履带铁齿和驱动轮的轮齿的局部受力增大，会加快履带铁齿和驱动轮的磨损，所以履带前角一般不宜超过45°。同时考虑到车底距地高度，本发明履带8前角为40°～45°，最优为40°。

[0039] 本发明平衡肘10一端与支重轮4固定相连、另一端与底盘2铰接相连。支重轮4包括与履带8相啮合的轮毂41，以及通过轴承与轮毂41相连接的轮轴42，平衡肘10与轮轴42固定连接。减震机构包括一端与平衡肘10相铰接、另一端通过直线轴承安装于底盘2上的导向轴18，以及穿设于导向轴18上并且两端分别与平衡肘10和底盘2相连接的减震弹簧11。当行驶至不平路面，如锐利突起、坑洼、砂砾或碎石等路面时，支重轮4一方面会通过平衡肘10与底盘2的铰接相连而调节，减轻整体结构的振动，另一方面则会通过减震弹簧11的压缩或拉伸的弹性形变提供给车体1的支撑力，发挥缓冲减震作用。减震弹簧11为外置结构，不占用车内空间、也极易直接修理和更换。套设减震弹簧11的导向轴18可用于减震弹簧11的导向伸缩，避免其受支重轮4作用扭曲从而造成车体1受力不均而倾斜。平衡肘10、支重轮4和减震机构一一对应。

[0040] 本发明诱导轮5位于车体1后部，两侧诱导轮5可互换安装，其功用是支撑和诱导履带8，改变其运动方向。底盘2上设有与诱导轮5相连接的履带调节机构，履带调节机构包括设于底盘2上的正反转电机13、以及分别与正反转电机13驱动轴和诱导轮5相连接的转动轴14，转动轴14一端与诱导轮5的轮轴垂直相连、另一端与正反转电机13驱动轴相连，如此可将正反转电机13旋转转换为诱导轮5旋转。履带调节机构可与诱导轮5相配合调节履带8与地面的接触长度，来适应移动过程中的坑洼和沟壑，增大履带8的接地长度、降低下陷量。具体操作为：正反转电机13逆时针带动转动轴14同步转动，从而通过转动轴14降低诱导轮5的高度，进而延长履带8的接地长度。诱导轮5上还设有诱导轮支座，诱导轮支座上设有履带张紧器，与诱导轮5一起调节履带的松紧程度。履带张紧器主要有支架、曲臂、压紧弹簧、支撑套、橡胶圈、盖等组成，可直接在市场上购买使用。

[0041] 本发明拖带轮7用于支撑和限制上部履带8的滑移，增大支重轮4的动行程。每侧拖带轮7数量优选3个，拖带轮7由轮毂、轮缘、支座、自紧油封和端盖组成。张紧轮6用于改变履带8的包角或控制履带8的张紧力，与其他各轮配合使用。

[0042] 本发明还包括设于车体1内部的微处理器15、电机驱动器16和电池17，电机驱动器16与电机9和微处理器15相连，电池与微处理器15相连。微处理器15还与其他各电子元件相连。微处理器15作为整体装置的控制中心，可通过电机驱动器16对电机9进行调节，进而控制移动小车的行走状态，还可通过与之相连接的正反转电机13控制移动小车的行走稳定。
电机驱动器16控制电机9转速、转向、动力及实时检测电路电流过载值，并对电路起到一定保护作用。电池17作为整体装置的动力来源，影响整车的动力性和经济性。电池17容量、比功率等参数越大，履储能能力越强，行驶里程越大。电池17优选三元锂电池，电压平台高、池续航里程更远。

[0043] 本发明履带8用于保证车体在松软的路面上仍然有较高的通过性，实现牵引力和制动力。本发明履带8为钢基橡胶履带，钢基橡胶履带是在钢制履带的基础上外层包裹了一层耐磨橡胶，具有钢制履带与橡胶履带的优点，同时又避免了两者的缺点。履带8接地长是指车体1在全质量状态下，停在水平坚硬地面上的履带支持段长度，一般按车体1在静平衡状态下同侧的第一和最后一个负重轮的中心距再加一块履带板的长度来简便计算履带8接地长，本发明履带8接地长为0.7‑0.8m，最优为0.77m。履带8中心距指车体1两侧履带8中心线之间的距离，与车体1的通过性和转向性能有关。履带8中心距越大，车体1在侧倾和急转弯是防倾覆的稳定性越好，转向也更容易，本发明履带8中心距为0.75‑0.8m，最优为0.76m。

[0044] 本发明的移动小车具有良好的爬坡能力和越障能力。由于车体1上部质量较大，在爬坡时保持车体1平稳即为重要，因此在一般地面附着条件下，本发明最大爬坡度为30°。车体越障能力受诱导轮5中心距地面高度以及车体1重心的影响，本发明越障能力为180mm。

[0045] 本发明所用直流无刷伺服电机、减速器12、三元锂电池、微处理器15、和电机驱动器16均为现有已知电气设备，并且均可在市场上直接购买使用，其结构、电路、以及控制原理均为现有已知技术，因此，关于直流无刷伺服电机、减速器12、三元锂电池、微处理器15、和电机驱动器16的结构、电路、以及控制原理在此不赘述。微处理器15优选STM32F103VE。

[0046] 最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。