CN107414861A - 远程指挥轮式救援机器人 - Google Patents

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常璟飞
魏振春
韩江洪
吕增威
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陈炫瑞
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Abstract

本发明公开了一种远程指挥轮式救援机器人，包括远程指挥端、网络通信和机器人主体部分，机器人主体部分是远程指挥端远程指挥的对象，救援机器人主体部分包括安装在救援机器人主体上的摄像头、视频编码器、控制器、网络通信模块、远程通话装置以及各种传感器，远程指挥端包括主机、显示屏、运行服务器。通过温度传感器和空气质量检测仪检测环境温度和有害气体浓度，摄像头和定位装置能够采集救援机器人前方路况和救援机器人的运行状态。远程指挥端的操作人员能够通过显示屏监视救援机器人前方路况并采取相应措施，还可以通过生命探测装置搜寻被困人员进行施救。本发明可靠高效，提高了工作效率和被困人员生还率。

Description

远程指挥轮式救援机器人
技术领域
本发明涉及灾难救援机器人领域，具体是一种远程指挥轮式救援机器人。
背景技术
全世界每年都遭受着大量自然灾害和人为灾害的破坏，据统计，目前全球每天约有800多起大大小小的灾难，而几乎大部分的救援场合人类都很难第一时间进入灾难发生地。统计显示，全球在近一百年地震死亡人数超过110万，而由于救援场合的复杂，人类不能及时进入救援，导致近三成的人被困死在灾难发生区。据***国际救援组织统计，死亡人数的70%是在灾难发生的时候直接丧失生命，而剩下30%的人是由于救援的不及时和救援场合的复杂，耽误了最佳救援时间而丧失了生命。灾难发生后，在废墟中搜寻幸存者，给予必要的医疗救助，并尽快救出被困者是救援人员面临的紧迫任务。实际经验表明，超过48小时后被困在废墟中的幸存者存活的概率变的越来越低。除此之外，现场情况复杂，救援人员自身安全得不到保证，也会阻碍救援工作快速有效地进行。
而现有的救援机器人由于其结构较为简单，不能很好地适应复杂的灾后环境，而功能强大的救援机器人价格又十分昂贵，不易普及。
发明内容 本发明的目的是提供一种远程指挥轮式救援机器人，以解决现有技术救援机器人无法适应复杂灾后环境的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：包括远程指挥端、机器人主体部分，机器人主体部分由具有机械臂的机器人主体，以及安装在机器人主体上的摄像头、视频编码器、控制器、网络通信模块、远程通话装置构成，其中：
机器人主体部分中，摄像头接入视频编码器，由视频编码器采集机器人主体行进的道路视频图像并进行处理；
机器人主体部分中，视频编码器、远程通话装置，以及驱动机器人主体行进和机械臂动作的电机对应的电机驱动器分别通过网络通信模块接入控制器，通过网络通信模块构建视频编码器、远程通话装置、电机驱动器与控制器之间的局域网，同时控制器通过网络通信模块接入无线网络以与远程指挥端通讯连接，视频编码器处理后的道路视频图像通过局域网传送至控制器，并由控制器通过无线网络传送至远程指挥端，远程指挥端通过无线网络向控制器发送指令，控制器接收指令后，控制摄像头工作，以及启动远程通话装置实现远程指挥端与被困人员的实时联系，同时控制器根据指令控制各个电机驱动器，进而控制机器人本体的行进动作以及机械臂的动作。
所述的远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：机器人主体上还设有温度传感器、生命特征探测仪器、超声波测距传感器、北斗定位装置、空气质量检测仪，温度传感器、生命特征探测仪器、超声波测距传感器、北斗定位装置、空气质量检测仪分别通过网络通信模块构建的局域网接入控制器，其中：
温度传感器测量灾难现场空气温度，并将信息发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
生命特征探测仪器探测灾难现场被困群众，并将其具体生命特发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
超声波测距传感器测量机器人主体与周围建筑和障碍物的距离，并将距离发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端，由远程指挥端结合摄像头采集的道路视频图像完成灾难现场的环境建模；
北斗定位装置对救援机器人进行精确地定位。并将定位数据发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
空气质量检测仪对灾难现场的有害气体进行检测，并将各种有害气体浓度发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端。
所述的远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：所述远程指挥端包括主机及分别接入主机的显示屏、运行服务器；
所述主机是远程指挥端的核心部件，配备有线网络接口和无线Wi-Fi终端，通过主机上安装的控制软件远程指挥救援机器人主体部分；
所述显示屏是远程指挥端的显示部件，能够显示救援机器人主体部分前方路况和运行状态；
所述的运行服务器能够建立主机与救援机器人主体部分的连接绑定，实现主机对救援机器人的遥控操作；
通过建立救援机器人主体部分与主机的无线通信，将救援机器人的信息，包括速度、位置、方向信息传输给主机，并在显示屏上显示；操作人员根据反馈回的信息，通过控制软件对救援机器人进行操作，包括转向、加速、减速、停车、清除障碍，实现救援机器人按照操作者的意图工作。
所述的远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：远程指挥端采用多智能体技术，远程指挥端可与多个救援机器人建立无线通信，在显示屏上分屏显示各个救援机器人的运行状态，同时在主机的控制软件有多个通道对应于多个救援机器人，操作人员可以通过一台PC主机远程遥控多个救援机器人。
与已有救援机器人相比，本发明的有益效果体现在：
本发明在现有救援机器人的基础上加入了多种先进的传感器，并且利用了多传感器融合技术，可以实现远程操控，在准确定位到被困群众位置的前提下还可以与其实现远程对话，实时地把握他们的最新状况，方便救援。而且本救援机器人可以自带少量的救援物资，以解燃眉之需。设置在前方的铲斗可以将前进路面上的障碍物清理干净，机械手也可以从旁辅助。除此之外，本远程指挥轮式救援机器人还利用了多智能体控制技术，可以在远程PC端实现多台救援机器人同时操控，为救援人员带来了很大的便利，有效地提高了救援效率，增加了被困人员的生还率。
附图说明
图1 为本发明涉及的远程指挥轮式救援机器人的内部局域网示意图。
图2为本发明涉及的远程指挥轮式救援机器人的***框架示意图。
图3 为本发明涉及的远程指挥轮式救援机器人的工作示意图。
图4 为本发明涉及的远程指挥轮式救援机器人的工作流程图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，远程指挥轮式救援机器人，包括远程指挥端、机器人主体部分，机器人主体部分由具有机械臂的机器人主体，以及安装在机器人主体上的摄像头、视频编码器、控制器、网络通信模块、远程通话装置构成，其中：
机器人主体部分中，摄像头接入视频编码器，由视频编码器采集机器人主体行进的道路视频图像并进行处理；
机器人主体部分中，视频编码器、远程通话装置，以及驱动机器人主体行进和机械臂动作的电机对应的电机驱动器分别通过网络通信模块接入控制器，通过网络通信模块构建视频编码器、远程通话装置、电机驱动器与控制器之间的局域网，同时控制器通过网络通信模块接入无线网络以与远程指挥端通讯连接，视频编码器处理后的道路视频图像通过局域网传送至控制器，并由控制器通过无线网络传送至远程指挥端，远程指挥端通过无线网络向控制器发送指令，控制器接收指令后，控制摄像头工作，以及启动远程通话装置实现远程指挥端与被困人员的实时联系，同时控制器根据指令控制各个电机驱动器，进而控制机器人本体的行进动作以及机械臂的动作。
机器人主体上还设有温度传感器、生命特征探测仪器、超声波测距传感器、北斗定位装置、空气质量检测仪，温度传感器、生命特征探测仪器、超声波测距传感器、北斗定位装置、空气质量检测仪分别通过网络通信模块构建的局域网接入控制器，其中：
温度传感器测量灾难现场空气温度，并将信息发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
生命特征探测仪器探测灾难现场被困群众，并将其具体生命特发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
超声波测距传感器测量机器人主体与周围建筑和障碍物的距离，并将距离发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端，由远程指挥端结合摄像头采集的道路视频图像完成灾难现场的环境建模；
北斗定位装置对救援机器人进行精确地定位。并将定位数据发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
空气质量检测仪对灾难现场的有害气体进行检测，并将各种有害气体浓度发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端。
远程指挥端包括主机及分别接入主机的显示屏、运行服务器；
主机是远程指挥端的核心部件，配备有线网络接口和无线Wi-Fi终端，通过主机上安装的控制软件远程指挥救援机器人主体部分；
显示屏是远程指挥端的显示部件，能够显示救援机器人主体部分前方路况和运行状态；
运行服务器能够建立主机与救援机器人主体部分的连接绑定，实现主机对救援机器人的遥控操作；
通过建立救援机器人主体部分与主机的无线通信，将救援机器人的信息，包括速度、位置、方向信息传输给主机，并在显示屏上显示；操作人员根据反馈回的信息，通过控制软件对救援机器人进行操作，包括转向、加速、减速、停车、清除障碍，实现救援机器人按照操作者的意图工作。
远程指挥端采用多智能体技术，远程指挥端可与多个救援机器人建立无线通信，在显示屏上分屏显示各个救援机器人的运行状态，同时在主机的控制软件有多个通道对应于多个救援机器人，操作人员可以通过一台PC主机远程遥控多个救援机器人。
本发明的远程指挥轮式救援机器人采用了多智能体技术，远程控制端能够与多个救援机器人建立无线通信，在显示屏上分屏显示各个救援机器人的运行状态，同时在主机的控制软件有多个通道对应于多个救援机器人，操作人员可以通过一台PC主机远程指挥多个救援机器人。
本发明的工作流程如图4所示：
a、 只需在远程指挥端配备操作人员，通过主机对救援机器人下达操作指令；
b、救援机器人在进入救援现场之后首先会对现场的环境温度、空气中有害气体浓度等环境状况进行检测，并将检测结果传送到远程指挥端；
c、 救援机器人在行驶过程中，操作人员如果观测到救援机器人遇到障碍物，可以通过主机远程指挥救援机器人转向，避开障碍物。如果远程指挥都不能避开障碍物，则远程指挥救援机器人利用机械臂和铲斗配合清理障碍；
d、救援机器人通过探测生命迹象找到幸存者，开启和远程指挥端的远程通话，让远程指挥端实时把握幸存者的身体状况，并利用救援机器人上的储物箱为其提供必要的食物和水等物资。

Claims (4)

1.远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：包括远程指挥端、机器人主体部分，机器人主体部分由具有机械臂的机器人主体，以及安装在机器人主体上的摄像头、视频编码器、控制器、网络通信模块、远程通话装置构成，其中：
机器人主体部分中，摄像头接入视频编码器，由视频编码器采集机器人主体行进的道路视频图像并进行处理；
机器人主体部分中，视频编码器、远程通话装置，以及驱动机器人主体行进和机械臂动作的电机对应的电机驱动器分别通过网络通信模块接入控制器，通过网络通信模块构建视频编码器、远程通话装置、电机驱动器与控制器之间的局域网，同时控制器通过网络通信模块接入无线网络以与远程指挥端通讯连接，视频编码器处理后的道路视频图像通过局域网传送至控制器，并由控制器通过无线网络传送至远程指挥端，远程指挥端通过无线网络向控制器发送指令，控制器接收指令后，控制摄像头工作，以及启动远程通话装置实现远程指挥端与被困人员的实时联系，同时控制器根据指令控制各个电机驱动器，进而控制机器人本体的行进动作以及机械臂的动作。
2.根据权利要求1所述的远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：机器人主体上还设有温度传感器、生命特征探测仪器、超声波测距传感器、北斗定位装置、空气质量检测仪，温度传感器、生命特征探测仪器、超声波测距传感器、北斗定位装置、空气质量检测仪分别通过网络通信模块构建的局域网接入控制器，其中：
温度传感器测量灾难现场空气温度，并将信息发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
生命特征探测仪器探测灾难现场被困群众，并将其具体生命特发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
超声波测距传感器测量机器人主体与周围建筑和障碍物的距离，并将距离发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端，由远程指挥端结合摄像头采集的道路视频图像完成灾难现场的环境建模；
北斗定位装置对救援机器人进行精确地定位，并将定位数据发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端；
空气质量检测仪对灾难现场的有害气体进行检测，并将各种有害气体浓度发送到远程控制器，再由控制器发送至远程指挥端。
3.根据权利要求1所述的远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：所述远程指挥端包括主机及分别接入主机的显示屏、运行服务器；
所述主机是远程指挥端的核心部件，配备有线网络接口和无线Wi-Fi终端，通过主机上安装的控制软件远程指挥救援机器人主体部分；
所述显示屏是远程指挥端的显示部件，能够显示救援机器人主体部分前方路况和运行状态；
所述的运行服务器能够建立主机与救援机器人主体部分的连接绑定，实现主机对救援机器人的遥控操作；
通过建立救援机器人主体部分与主机的无线通信，将救援机器人的信息，包括速度、位置、方向信息传输给主机，并在显示屏上显示；操作人员根据反馈回的信息，通过控制软件对救援机器人进行操作，包括转向、加速、减速、停车、清除障碍，实现救援机器人按照操作者的意图工作。
4.根据权利要求1所述的远程指挥轮式救援机器人，其特征在于：远程指挥端采用多智能体技术，远程指挥端可与多个救援机器人建立无线通信，在显示屏上分屏显示各个救援机器人的运行状态，同时在主机的控制软件有多个通道对应于多个救援机器人，操作人员可以通过一台PC主机远程遥控多个救援机器人。
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