一种搜救灭火机器人作业系统的制作方法
一种搜救灭火机器人作业系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心、地面机器人组，位于地面机器人组外围设置一个多轴空中侦察机器人，其中的地面机器人组由三台机器人组成，即一台清障救援机器人、一台履带灭火机器人、一台轮式搜救机器人。本实用新型有益效果为：可将侦察、搜救的工作由单一的“平面”转变成全方位“立体式”的运行方式，作业面积大、效率高；多个机器人协同工作，准确定位火源位置，并对不同的火源实施不同的灭火方案，同时，机器人组可方便的并入互联网络，结合互联网系统让火灾现场信息实时的传达到救援及指挥人员手中，从而让伤员和财物得到最大程度保护。
【专利说明】一种搜救灭火机器人作业系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能机器人【技术领域】，尤其涉及一种搜救灭火机器人作业系统。【背景技术】
[0002]在社会生活中，火灾是威胁公共安全、危害人们生命财产的灾害之一，它给人类社会造成过不少生命、财产的严重损失。为了解决这些难题，尽快救助火灾中的受害者，最大限度的保证消防人员的安全，保护国家和人民的生命财产安全，需要研制一种搜救灭火机器人系统。机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。目前，国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段，即三代，第一代是程序控制消防机器人；第二代是具有感觉功能的机器人；第三代是智能化消防机器人。国内方面，中国消防装备研究部门从1997开始对消防灭火机器人进行科研开发，2002年6月由公安部上海消防研究所、上海交通大学、上海消防局三家单位共同承担的国家“863”项目，履带式、轮式消防灭火机器人研制成功，并顺利通过国家验收；消防灭火机器人是结合多种消防灭火手段为一体的新型消防装备。现阶段投入使用或正在研究的消防机器人都是基于机器人个体进行研究，研究内容设计灭火、侦察并逐步向破拆、救人及多种功能组合的开发工作展开；控制方式采用有或无线的远距离程序控制，然而针对各种消防事故发现，重大人员伤亡往往发生在救援人员对危险环境不能及时掌握的情况下，这就是缺乏环境危险状态信息所致。进行救援工作时信息的缺乏时，救援人员无法正确认识救援环境，从而导致对整体局势错误评估，带来重大人员伤亡，为了避免这种情况，必须研制出能够有力检测环境并评估环境危险状态的机器人。
[0003]对目前国内外已研制出的消防机器人进入深入细致的研究发现，现在消防机器人存在的主要问题是:环境识别能力较弱，往往只能对单一指标进行判断，即使能对多个指标进行检测也缺乏多个指标关系的分析；对环境的发展状况不能掌握，通用性不够，研制出的消防机器人过于专业，仅针对某一危险状况工作，单机器人工作，只能对所处位置作业，缺乏收集三位空间危险信息的能力。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理的改进。
实用新型内容
[0004]针对以上缺陷，本实用新型提供一种具有立体式的运行方式、作业面积大、效率高、便于协同工作及准确定位火源位置、可及时的让伤员和财物得到最大程度保护、有利于提高灭火效率的搜救灭火机器人作业系统，以解决现有技术的诸多不足。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心、地面机器人组，所述远程主控制中心与地面机器人组之间设置电脑控制端并且位于电脑控制端外部连接路由器，位于地面机器人组外围设置一个多轴空中侦察机器人并且此多轴空中侦察机器人与一个控制单元无线连接；其中的地面机器人组由三台机器人组成，即一台清障救援机器人、一台履带灭火机器人、一台轮式搜救机器人，路由器连接有摄像头。[0007]相应地，所述多轴空中侦察机器人的飞行控制板上装有三轴陀螺仪；
[0008]所述地面机器人组由三台机器人组成，两台履带机器人和一台轮式搜救机器人；
[0009]所述轮式搜救机器人配有摄像头；
[0010]所述清障救援机器人设置四个自由度的机械抓手。
[0011]本实用新型所述的搜救灭火机器人作业系统的有益效果为:
[0012](I)与传统灭火机器人不同，可将侦察、搜救的工作由单一的“平面”转变成全方位“立体式”的运行方式，作业面积大、效率高；多个机器人协同工作，准确定位火源位置，并对不同的火源实施不同的灭火方案，同时，机器人组可方便的并入互联网络，结合互联网系统让火灾现场信息实时的传达到救援及指挥人员手中，从而及时的让伤员和财物得到最大程度的保护；
[0013](2)本搜救灭火机器人系统突破了传统的灭火方案采用立体式搜救方案，工作面宽泛，多方位配合实现搜救、灭火的及时性，可远程操作灭火可以实现远程灭火，火灾现场信息采集便于消防人员部署灭火方案，结合互联网技术，方便各地区共同关注灾情；缩短了抢救时间，提高了灭火的效率；
[0014](3)其中所采用的多轴空中侦察机器人，方便灵活的控制，可高空作业侦察灾情信息；
[0015](4)地面组三个机器人可通过PC端远程控制，进行灭火，火灾信息反馈，可组网通过互联网进行控制；
[0016](5)履带式的机器人驱动能力强劲，可以适应复杂地形，如上下楼梯；
[0017](6)轮式搜救机器人小巧灵活，控制方便，可搭载在清障救援机器人上到达复杂地形，进行火灾侦察和灭火；
[0018](7)可用于高层建筑、厂矿仓库等火源位置高、范围大的建筑物，由于制作成本低，材料普遍，所以在实现量产后易推向市场。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0020]图1是本实用新型实施例所述搜救灭火机器人作业系统结构组成示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实用新型实施例所述的搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心1、地面机器人组3，所述远程主控制中心I与地面机器人组3之间设置电脑控制端8并且位于电脑控制端8外部连接路由器7以便于WiFi无线通信，位于地面机器人组3外围设置一个多轴空中侦察机器人9并且此多轴空中侦察机器人9与一个控制单元2无线连接，其中的地面机器人组3由三台机器人组成，即一台清障救援机器人4、一台履带灭火机器人5、一台轮式搜救机器人6，因而，该系统机器人形成了空中组和地面组。空中部分包括一台多轴侦察机器人，地面部分包括两台履带机器人和一台轮式搜救机器人，空中组的多轴空中侦察机器人9在救援地点上空飞行，并将画面传给操作人员，操作人员根据画面信息指派其余的地面组机器人完成搜救任务，地面机器人组3通过无线路由器7上可以输出TTL信号可以直接与下位机控制板连接，操作者在PC端通过上位机软件发出指令通过路由器传递给下位机使其完成动作，同时路由器7连接有摄像头，摄像头采集的视频信号也可以实时传递到PC端，PC端采集到视频信号后可由操作者根据情况发出下一步的动作指令，也可以经视频信号分析后由机器人自动做出反应。
[0022]其中的多轴空中侦察机器人9的飞行控制板上装有气压计、三轴陀螺仪、加速度传感器、磁力计、GPS等传感器,能够实现定速、定高、航向锁定、自动返航等功能，在摄像头配合使用下，可以出色的完成侦查和搜救任务。其特点包括:由无线遥控器控制，飞行距离最大可至数公里；多轴侦察机器人带有摄像头可完成多角度的拍摄，并可以将拍摄的实时画面传送到地面操作端。
[0023]其中的轮式搜救机器人6采用差速轮结构，配有摄像头、探照灯、无线路由器、干粉灭火器等。其特点包括:机器人为差速轮式结构，通过wifi无线通讯由操作手完成远程操作，理论造作距离大约500M ;车身携带摄像头云台，可以全方位拍摄搜救现场救援队员无法看到的视频画面；轮式搜救机器人体积小灵活性好可以进入狭小空间完成作业；配合清障救援机器人完成远距离或者高处搜救任务；可远程操作打开干粉灭火器装置进行灭火；
[0024]其中的清障救援机器人4采用履带结构，配有摄像头、探照灯、无线路由器、四个自由度的机械抓手等。其特点包括:清障救援机器人为履带式车型，通过wifi无线通讯由操作手完成远程操作，理论造作距离大约100M，借助移动中继或功率放大等方法可有效的增加控制距离；车身携带摄像头云台，可以全方位拍摄搜救现场救援队员无法看到的视频画面；车身载有四个自由度的机械手臂，能够完成对小质量障碍物的清除，同时可以抓取轮式搜救机器人携带其通过复杂地形；通过配置较强的动力系统以及履带的优势可以完成全地形行进；
[0025]其中的履带灭火机器人5采用履带结构，配有摄像头、探照灯、无线路由器、水箱、水枪喷头等。其特点包括:履带灭火机器人为履带式车型，通过wifi无线通讯由操作手完成远程操作，理论造作距离大约100M，借助移动中继或功率放大等方法可有效的增加控制距离；车身携带摄像头云台，可以全方位拍摄搜救现场救援队员无法看到的视频画面；车身载有大容器的水箱和射程较远的水枪碰头可实现灭火功能；通过配置较强的动力系统以及履带的优势可以完成全地形行进。
[0026]上述对实施例的描述是为了便于该【技术领域】的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心、地面机器人组，其特征在于: 所述远程主控制中心与地面机器人组之间设置电脑控制端并且位于电脑控制端外部连接路由器，位于地面机器人组外围设置一个多轴空中侦察机器人并且此多轴空中侦察机器人与一个控制单元无线连接；其中的地面机器人组由三台机器人组成，即一台清障救援机器人、一台履带灭火机器人、一台轮式搜救机器人，路由器连接有摄像头。
2.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述多轴空中侦察机器人的飞行控制板上装有三轴陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述地面机器人组由三台机器人组成，两台履带机器人和一台轮式搜救机器人。
4.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述轮式搜救机器人配有摄像头。
5.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述清障救援机器人设置四个自由度的机械抓手。
【文档编号】A62C37/00GK203458724SQ201320461647
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】侯华, 曹辉, 雷帆, 张智攀, 王新建, 何涛 申请人:河北工程大学
【专利摘要】本实用新型涉及一种搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心、地面机器人组，位于地面机器人组外围设置一个多轴空中侦察机器人，其中的地面机器人组由三台机器人组成，即一台清障救援机器人、一台履带灭火机器人、一台轮式搜救机器人。本实用新型有益效果为：可将侦察、搜救的工作由单一的“平面”转变成全方位“立体式”的运行方式，作业面积大、效率高；多个机器人协同工作，准确定位火源位置，并对不同的火源实施不同的灭火方案，同时，机器人组可方便的并入互联网络，结合互联网系统让火灾现场信息实时的传达到救援及指挥人员手中，从而让伤员和财物得到最大程度保护。
【专利说明】一种搜救灭火机器人作业系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及智能机器人【技术领域】，尤其涉及一种搜救灭火机器人作业系统。【背景技术】
[0002]在社会生活中，火灾是威胁公共安全、危害人们生命财产的灾害之一，它给人类社会造成过不少生命、财产的严重损失。为了解决这些难题，尽快救助火灾中的受害者，最大限度的保证消防人员的安全，保护国家和人民的生命财产安全，需要研制一种搜救灭火机器人系统。机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。目前，国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段，即三代，第一代是程序控制消防机器人；第二代是具有感觉功能的机器人；第三代是智能化消防机器人。国内方面，中国消防装备研究部门从1997开始对消防灭火机器人进行科研开发，2002年6月由公安部上海消防研究所、上海交通大学、上海消防局三家单位共同承担的国家“863”项目，履带式、轮式消防灭火机器人研制成功，并顺利通过国家验收；消防灭火机器人是结合多种消防灭火手段为一体的新型消防装备。现阶段投入使用或正在研究的消防机器人都是基于机器人个体进行研究，研究内容设计灭火、侦察并逐步向破拆、救人及多种功能组合的开发工作展开；控制方式采用有或无线的远距离程序控制，然而针对各种消防事故发现，重大人员伤亡往往发生在救援人员对危险环境不能及时掌握的情况下，这就是缺乏环境危险状态信息所致。进行救援工作时信息的缺乏时，救援人员无法正确认识救援环境，从而导致对整体局势错误评估，带来重大人员伤亡，为了避免这种情况，必须研制出能够有力检测环境并评估环境危险状态的机器人。
[0003]对目前国内外已研制出的消防机器人进入深入细致的研究发现，现在消防机器人存在的主要问题是:环境识别能力较弱，往往只能对单一指标进行判断，即使能对多个指标进行检测也缺乏多个指标关系的分析；对环境的发展状况不能掌握，通用性不够，研制出的消防机器人过于专业，仅针对某一危险状况工作，单机器人工作，只能对所处位置作业，缺乏收集三位空间危险信息的能力。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理的改进。
实用新型内容
[0004]针对以上缺陷，本实用新型提供一种具有立体式的运行方式、作业面积大、效率高、便于协同工作及准确定位火源位置、可及时的让伤员和财物得到最大程度保护、有利于提高灭火效率的搜救灭火机器人作业系统，以解决现有技术的诸多不足。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心、地面机器人组，所述远程主控制中心与地面机器人组之间设置电脑控制端并且位于电脑控制端外部连接路由器，位于地面机器人组外围设置一个多轴空中侦察机器人并且此多轴空中侦察机器人与一个控制单元无线连接；其中的地面机器人组由三台机器人组成，即一台清障救援机器人、一台履带灭火机器人、一台轮式搜救机器人，路由器连接有摄像头。[0007]相应地，所述多轴空中侦察机器人的飞行控制板上装有三轴陀螺仪；
[0008]所述地面机器人组由三台机器人组成，两台履带机器人和一台轮式搜救机器人；
[0009]所述轮式搜救机器人配有摄像头；
[0010]所述清障救援机器人设置四个自由度的机械抓手。
[0011]本实用新型所述的搜救灭火机器人作业系统的有益效果为:
[0012](I)与传统灭火机器人不同，可将侦察、搜救的工作由单一的“平面”转变成全方位“立体式”的运行方式，作业面积大、效率高；多个机器人协同工作，准确定位火源位置，并对不同的火源实施不同的灭火方案，同时，机器人组可方便的并入互联网络，结合互联网系统让火灾现场信息实时的传达到救援及指挥人员手中，从而及时的让伤员和财物得到最大程度的保护；
[0013](2)本搜救灭火机器人系统突破了传统的灭火方案采用立体式搜救方案，工作面宽泛，多方位配合实现搜救、灭火的及时性，可远程操作灭火可以实现远程灭火，火灾现场信息采集便于消防人员部署灭火方案，结合互联网技术，方便各地区共同关注灾情；缩短了抢救时间，提高了灭火的效率；
[0014](3)其中所采用的多轴空中侦察机器人，方便灵活的控制，可高空作业侦察灾情信息；
[0015](4)地面组三个机器人可通过PC端远程控制，进行灭火，火灾信息反馈，可组网通过互联网进行控制；
[0016](5)履带式的机器人驱动能力强劲，可以适应复杂地形，如上下楼梯；
[0017](6)轮式搜救机器人小巧灵活，控制方便，可搭载在清障救援机器人上到达复杂地形，进行火灾侦察和灭火；
[0018](7)可用于高层建筑、厂矿仓库等火源位置高、范围大的建筑物，由于制作成本低，材料普遍，所以在实现量产后易推向市场。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0020]图1是本实用新型实施例所述搜救灭火机器人作业系统结构组成示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实用新型实施例所述的搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心1、地面机器人组3，所述远程主控制中心I与地面机器人组3之间设置电脑控制端8并且位于电脑控制端8外部连接路由器7以便于WiFi无线通信，位于地面机器人组3外围设置一个多轴空中侦察机器人9并且此多轴空中侦察机器人9与一个控制单元2无线连接，其中的地面机器人组3由三台机器人组成，即一台清障救援机器人4、一台履带灭火机器人5、一台轮式搜救机器人6，因而，该系统机器人形成了空中组和地面组。空中部分包括一台多轴侦察机器人，地面部分包括两台履带机器人和一台轮式搜救机器人，空中组的多轴空中侦察机器人9在救援地点上空飞行，并将画面传给操作人员，操作人员根据画面信息指派其余的地面组机器人完成搜救任务，地面机器人组3通过无线路由器7上可以输出TTL信号可以直接与下位机控制板连接，操作者在PC端通过上位机软件发出指令通过路由器传递给下位机使其完成动作，同时路由器7连接有摄像头，摄像头采集的视频信号也可以实时传递到PC端，PC端采集到视频信号后可由操作者根据情况发出下一步的动作指令，也可以经视频信号分析后由机器人自动做出反应。
[0022]其中的多轴空中侦察机器人9的飞行控制板上装有气压计、三轴陀螺仪、加速度传感器、磁力计、GPS等传感器,能够实现定速、定高、航向锁定、自动返航等功能，在摄像头配合使用下，可以出色的完成侦查和搜救任务。其特点包括:由无线遥控器控制，飞行距离最大可至数公里；多轴侦察机器人带有摄像头可完成多角度的拍摄，并可以将拍摄的实时画面传送到地面操作端。
[0023]其中的轮式搜救机器人6采用差速轮结构，配有摄像头、探照灯、无线路由器、干粉灭火器等。其特点包括:机器人为差速轮式结构，通过wifi无线通讯由操作手完成远程操作，理论造作距离大约500M ;车身携带摄像头云台，可以全方位拍摄搜救现场救援队员无法看到的视频画面；轮式搜救机器人体积小灵活性好可以进入狭小空间完成作业；配合清障救援机器人完成远距离或者高处搜救任务；可远程操作打开干粉灭火器装置进行灭火；
[0024]其中的清障救援机器人4采用履带结构，配有摄像头、探照灯、无线路由器、四个自由度的机械抓手等。其特点包括:清障救援机器人为履带式车型，通过wifi无线通讯由操作手完成远程操作，理论造作距离大约100M，借助移动中继或功率放大等方法可有效的增加控制距离；车身携带摄像头云台，可以全方位拍摄搜救现场救援队员无法看到的视频画面；车身载有四个自由度的机械手臂，能够完成对小质量障碍物的清除，同时可以抓取轮式搜救机器人携带其通过复杂地形；通过配置较强的动力系统以及履带的优势可以完成全地形行进；
[0025]其中的履带灭火机器人5采用履带结构，配有摄像头、探照灯、无线路由器、水箱、水枪喷头等。其特点包括:履带灭火机器人为履带式车型，通过wifi无线通讯由操作手完成远程操作，理论造作距离大约100M，借助移动中继或功率放大等方法可有效的增加控制距离；车身携带摄像头云台，可以全方位拍摄搜救现场救援队员无法看到的视频画面；车身载有大容器的水箱和射程较远的水枪碰头可实现灭火功能；通过配置较强的动力系统以及履带的优势可以完成全地形行进。
[0026]上述对实施例的描述是为了便于该【技术领域】的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种搜救灭火机器人作业系统，包括远程主控制中心、地面机器人组，其特征在于: 所述远程主控制中心与地面机器人组之间设置电脑控制端并且位于电脑控制端外部连接路由器，位于地面机器人组外围设置一个多轴空中侦察机器人并且此多轴空中侦察机器人与一个控制单元无线连接；其中的地面机器人组由三台机器人组成，即一台清障救援机器人、一台履带灭火机器人、一台轮式搜救机器人，路由器连接有摄像头。
2.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述多轴空中侦察机器人的飞行控制板上装有三轴陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述地面机器人组由三台机器人组成，两台履带机器人和一台轮式搜救机器人。
4.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述轮式搜救机器人配有摄像头。
5.根据权利要求1所述的搜救灭火机器人作业系统，其特征在于:所述清障救援机器人设置四个自由度的机械抓手。
【文档编号】A62C37/00GK203458724SQ201320461647
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】侯华, 曹辉, 雷帆, 张智攀, 王新建, 何涛 申请人:河北工程大学
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