CN114735093A - 耐高温的防爆救灾机器人及*** - Google Patents

耐高温的防爆救灾机器人及*** Download PDF

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谭强
王建华
曲岩
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Abstract

本发明公开了耐高温的防爆救灾机器人及统，属于机器人技术领域，要解决的技术问题为如何提供一种可远程操作的自动驾驶防爆救灾机器人。包括：感知***，包括均与控制***连接的红外摄像仪、全景红外摄像机、烟雾传感器和温度传感器；防爆箱体，所述防爆箱体为具有防爆和隔热功能的外壳形成的箱体，防爆箱体上形成有门；电动叉车，包括叉车本体和叉车控制单元，叉车本体与机器人本体连接，叉车控制单元与控制***电连接，叉车控制单元与控制***配合用于调控叉车本体将需救援人员转移至防爆箱体内；灭火装置，用于在控制***的调控下，对火源喷水灭火或对机器人本体喷水降温。

Description

耐高温的防爆救灾机器人及***
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体地说是耐高温的防爆救灾机器人及***。
背景技术
随着科技的发展，结合多元化的元素，不断充实着各行各业，机器人融合了各行业的高端技术，也在不断的被完善进化，结合人工智能技术以及现代化的自动控制可以得到灵活多变的控制动作，最大限度的满足要求，这也是为社会的飞快发展保驾护航，社会经济发展的同时，我们意识到有很多行业是有特殊性的，比如火灾现场。
火灾事故一旦发生，火灾现场产生的高温、黑暗、有毒有害和大面积浓烟等危害环境将是消防人员必须面对的，在这样的环境下进行救援必须装备专业的救援设备，否则不但不能完成救援任务，而且还会造成救援人员的伤亡，这样血的教训已经有太多。在现代化快速发展的时代必然会面对更大的挑战，快速高效是接受挑战最好的武器，武器中的先锋就是机器人，他的重要性越来越凸显出来。耐高温的防爆救灾机器人具有的性能对火灾救援起到重要的作用，这对有效的应对灾难极为重要。
如何提供一种可远程操作的自动驾驶防爆救灾机器人，协助消防人员实现现场灭火并为受困人员提供临时性避难场所，是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足，提供耐高温的防爆救灾机器人及***，来解决如何提供一种可远程操作的自动驾驶防爆救灾机器人，协助消防人员实现现场灭火并为受困人员提供临时性避难场所的技术问题。
第一方面，本发明的一种耐高温的防爆救灾机器人，包括机器人本体、导航行走***、通信***和控制***，所述导航行走***与控制***配合实现机器人本体的自动驾驶，所述通信***与所述控制***配合用于与远程监控后台交互，
还包括：
感知***，所述感知***包括均与控制***连接的红外摄像仪、全景红外摄像机、烟雾传感器和温度传感器，所述红外摄像仪用于采集红外图像以识别追踪火源，所述全景红外摄像机用于获取环境图像以识别追踪需救援人员，所述烟雾传感器用于采集烟雾信息，所述温度传感器用于采集机器人本体温度；
防爆箱体，所述防爆箱体为具有防爆和隔热功能的外壳形成的箱体，所述防爆箱体上形成有门，用于容纳需救援人员，所述防爆箱体的下方设置有箱体行走机构，所述箱体行走机构通过牵引机构与所述机器人本体连接；
电动叉车，所述电动叉车包括叉车本体和叉车控制单元，所述叉车本体与机器人本体连接，所述叉车控制单元与控制***电连接，所述叉车控制单元与控制***配合用于调控叉车本体将需救援人员转移至防爆箱体内；
灭火装置，所述灭火装置与所述控制***电连接，用于在控制***的调控下，对火源喷水灭火或对机器人本体喷水降温。
作为优选，所述机器人本体内设置有显示屏，所述显示屏与所述控制***连接，用于显示感知***采集的图像和信息，并用于显示监控平台下发的指令。
作为优选，所述牵引机构为由牵引杆和伸缩弹簧组成的弹簧式牵引机构。
作为优选，所述防爆箱体内设置有换气***，所述换气***与控制***电连接。
作为优选，所述导航行走***包括：
激光雷达，所述激光雷达与控制***连接，用扫描机器本体行走方向的环境形成行走环境图像，所述环境图像用于支持监控后台进行图像建模；
避障传感器，所述避障传感器与控制***连接，用识别机器人本体行走方向的障碍物形成障碍物信息，所述障碍物信息与环境图像用于支持监控后台进行避障行走规划，所述行走环境图像和障碍物信息配合用于支持监控后台形成地图并形成导航信息。
作为优选，所述灭火装置包括：
消防水炮，所述消防水炮为角度可调整的电动消防水炮，所述消防水炮与控制***连接，用于在控制***的调控下调整角度灭火；
喷淋装置，所述喷淋装置为电动喷淋装置，所述喷淋装置与控制***连接，用于在控制***调控下对机器人本体喷淋水以对机器人本体的降温；
所述全景红外摄像机用于采集环境图像以通过环境图像观测灭火时消防水炮的水流喷射情况。
作为优选，所述箱体行走机构为履带式行走机构；
所述机器人本体的行走机构位于机器人本体的底部、且为履带式行走机构。
第二方面，本发明的一种耐高温的防爆救灾机器人***，包括：
机器人，所述机器人为如第一方面任一项所述的耐高温的防爆救灾机器人；
监控后台，所述监控后台通过无线通信的方式与所述机器人交互，所述监控后台用于执行如下操作：
用于对所述机器人上传的红外图像进行分析，识别火源并基于机器人与火源的之间相对位置得到火源位置；并用于基于火源位置向机器人发送指令，机器人的控制***用于基于指令调控灭火装置进行对火源进行灭火；
用于对所述机器人上传的环境图像进行人像识别以识别需救援人员，并基于机器人与需救援人员之间的相对位置得到需救援人员位置；并用于基于需救援位置向机器人发送指令，机器人的控制***用于基于指令调控电动叉车将需救援人员转移至防爆箱体内；
用于基于所述机器人上传的机器人本体温度对机器人本体进行温度实时监控，当机器人本体温度达到阈值后，用于向机器人发送指令，所述机器人的控制***用于基于指令调动灭火装置对机器人本体进行降温；
用于对外展示信息，包括展示机器人上传的信息以及向机器人下发的指令信息。
作为优选，所述监控平台用于基于行走环境图像和障碍物信息、通过SLAM算法进行图像建模形成地图以及导航信息，并基于地图和导航信息向机器人发送指令，基于指令机器人的控制***调控机器人行走。
作为优选，所述机器人的控制***用于基于指令调控消防水炮对火源进行灭火，且所述机器人的控制***用于调控全景红外摄像机获取环境图像，基于环境图像观测灭火时消防水炮的水流喷射情况；
所述机器人的控制***用于基于指令调控喷淋装置对机器人本体喷水以对机器人本体进行降温。
本发明的耐高温的防爆救灾机器人及***具有以下优点：
1、通过红外摄像仪获取红外图像，基于该红外图像可识别火源以及火源位置，对于火源可通过灭火装置进行灭火，通过全景摄像机获取环境图像，基于环境图像可识别需救援人员及需救援人员位置，可通过电动叉车将需救援人员转移至防爆箱体，或者需救援人员可自行走入防爆箱体，实现了灭火并未需救援人员提供了临时避难；
2、基于温度传感器可采集机器人温度，如果机器机器人本体温度过高，可通过控制***调控灭火装置对机器人本体进行降温，保护了防爆箱体以及箱体内需救援人员；
3、通过激光雷达采集机器人行走方向的地形形成行走环境图像，并通过障碍物传感器采集障碍物信息，基于上述行走环境图像和障碍物信息可形成地图和导航信息，实现了机器人的避障行走；
4、防爆箱体内设置有换气***，保证了防爆箱体内空气质量；
5、在通过消防水炮对火源灭火时，可通过全景红外摄像机拍摄环境图像，基于环境图像可观测消防水炮灭火时水流的喷射情况，实时了解灭火情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为实施例1耐高温的防爆救灾机器人的结构示意图；
图中：1、防爆箱体，2、箱体行走机构，3、牵引机构，4、全景红外摄像机，5、烟雾传感器，6、喷淋装置，7、消防水炮，8、机器人本体，9、机器人本体的行走机构；
301、牵引杆，302、伸缩弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
本发明实施例提供耐高温的防爆救灾机器人及***，用于解决如何提供一种可远程操作的自动驾驶防爆救灾机器人，协助消防人员实现现场灭火并为受困人员提供临时性避难场所的技术问题。
实施例1：
本发明一种耐高温的防爆救灾机器人，包括机器人本体8、导航行走***、通信***和控制***，导航行走***与控制***配合实现机器人本体8的自动驾驶，通信***与所述控制***配合用于与远程监控后台交互，
本实施例的机器人还包括感知***、防爆箱体1、电动叉车和灭火装置，感知***包括均与控制***连接的红外摄像仪、全景红外摄像机4、烟雾传感器5和温度传感器，所述红外摄像仪用于采集红外图像以识别追踪火源，所述全景红外摄像机4用于获取环境图像以识别追踪需救援人员，所述烟雾传感器5用于采集烟雾信息，所述温度传感器用于采集机器人本体8温度；防爆箱体1为具有防爆和隔热功能的外壳形成的箱体，所述防爆箱体1上形成有门，用于容纳需救援人员，所述防爆箱体1的下方设置有箱体行走机构2，所述箱体行走机构2通过牵引机构3与所述机器人本体8连接；电动叉车包括叉车本体和叉车控制单元，所述叉车本体与机器人本体8连接，所述叉车控制单元与控制***电连接，所述叉车控制单元与控制***配合用于调控叉车本体将需救援人员转移至防爆箱体1内；灭火装置与所述控制***电连接，用于在控制***的调控下，对火源喷水灭火或对机器人本体8喷水降温。
本实施例中，牵引机构3为由牵引杆301和伸缩弹簧302组成的弹簧式牵引机构3。机器人本体8在控制***和导航行走***的配合下自动行走，并作为防爆箱体1的动力，通过牵引机构3带动防爆箱体1行走。
箱体行走机构2为履带式行走机构；机器人本体的行走机构9位于机器人本体8的底部、且为履带式行走机构。
防爆箱体1内设置有换气***，换气***与控制***电连接。为防爆箱体1内人员提供充足氧气。
导航行走***包括激光雷达和避障传感器，激光雷达与控制***连接，用扫描机器本体行走方向的环境形成行走环境图像，环境图像用于支持监控后台进行图像建模；避障传感器与控制***连接，用识别机器人本体8行走方向的障碍物形成障碍物信息，障碍物信息与环境图像用于支持监控后台进行避障行走规划，所述行走环境图像和障碍物信息配合用于支持监控后台形成地图并形成导航信息，可实现导航地图内任意位置的移动。
灭火装置包括消防水炮7和喷淋装置6，消防水炮7为角度可调整的电动消防水炮7，消防水炮7与控制***连接，用于在控制***的调控下调整角度灭火；喷淋装置6为电动喷淋装置6，所述喷淋装置6与控制***连接，用于在控制***调控下对机器人本体8喷淋水以对机器人本体8的降温。全景红外摄像机4用于采集环境图像以通过环境图像观测灭火时消防水炮7的水流喷射情况。
在工作过程中，如果检测到火源，基于监控后台发送的指令，调控***和行走导航***的配合下机器人行走至火源处，控制***基于监控后台发送的指令，调控消防水炮7对火源进行喷水灭火，同时，控制***调控全景红外摄像机4进行环境拍摄，形成环境图像，基于环境图像可观测消防水炮7灭火时喷水水流情况。如果检测到机器人本体8温度过高，基于监控后台发送的指令，调控喷淋装置6对机器人本体8喷水降温。
基于导航行走***获取的行走环境图像和张
作为改进，机器人本体8内设置有显示屏，显示屏与控制***连接，用于显示感知***采集的图像和信息，并用于显示监控平台下发的指令。即机器人本体8内消防员可通过显示屏实时观测图像和信息，如红外图像、环境图像、烟雾信息、机器人本体8温度、行走环境图像以及障碍物信息，通过上述信息可直观实时的了解现场情况，便于及时救援。
本实施例一种耐高温的防爆救灾机器人，工作流程为：
(1)通过远程监控后台，机器人接受到远程指令，进入到指定地点，开启救援任务；
(2)小车进入现场后，通过全景红外摄像头对全局范围内进行搜索，寻找需救援人员，通过自主驾驶或者远程遥控方式行驶至目标位置，需救援人员通过自主方式或者电动叉车辅助方式进入到隔热防爆箱体1内；
(3)机器人搭载红外热像仪，可对环境进行扫描，在救援路程中检测到火源位置时，控制***控制消防水炮7进行角度调整，实现灭火；
(4)在机器人运行过程中，温度超过一定阈值，开启开启喷淋装置6，降低自身温度，保护机器人以及防爆隔热救援箱；
(5)在救援后，迅速返回安全地带，监控后台实时监控，自身带的传感器可实时观测内部环境状况，进行下一步的救援措施。
实施例2：
本发明一种耐高温的防爆救灾机器人***，包括机器人和监控后台，机器人为实施例公开的一种耐高温的防爆救灾机器人，监控后台通过无线通信的方式与所述机器人交互。
监控后台用于执行如下操作：
(1)用于对所述机器人上传的红外图像进行分析，识别火源并基于机器人与火源的之间相对位置得到火源位置；并用于基于火源位置向机器人发送指令，机器人的控制***用于基于指令调控灭火装置进行对火源进行灭火；
(2)用于对所述机器人上传的环境图像进行人像识别以识别需救援人员，并基于机器人与需救援人员之间的相对位置得到需救援人员位置；并用于基于需救援位置向机器人发送指令，机器人的控制***用于基于指令调控电动叉车将需救援人员转移至防爆箱体1内；
(3)用于基于所述机器人上传的机器人本体8温度对机器人本体8进行温度实时监控，当机器人本体8温度达到阈值后，用于向机器人发送指令，所述机器人的控制***用于基于指令调动灭火装置对机器人本体8进行降温；
(4)用于对外展示信息，包括展示机器人上传的信息以及向机器人下发的指令信息。
监控平台用于基于行走环境图像和障碍物信息、通过SLAM算法进行图像建模形成地图以及导航信息，并基于地图和导航信息向机器人发送指令，基于指令机器人的控制***调控机器人行走。
机器人的控制***用于基于指令调控消防水炮7对火源进行灭火，且机器人的控制***用于调控全景红外摄像机4获取环境图像，基于环境图像观测灭火时消防水炮7的水流喷射情况；机器人的控制***用于基于指令调控喷淋装置6对机器人本体8喷水以对机器人本体8进行降温。
该***可协助消防员实现现场灭火，提供受困人员临时性避难场所，并远程操控，把人员安全救出。
上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温的防爆救灾机器人，包括机器人本体、导航行走***、通信***和控制***，所述导航行走***与控制***配合实现机器人本体的自动驾驶，所述通信***与所述控制***配合用于与远程监控后台交互，
其特征在于还包括：
感知***，所述感知***包括均与控制***连接的红外摄像仪、全景红外摄像机、烟雾传感器和温度传感器，所述红外摄像仪用于采集红外图像以识别追踪火源，所述全景红外摄像机用于获取环境图像以识别追踪需救援人员，所述烟雾传感器用于采集烟雾信息，所述温度传感器用于采集机器人本体温度；
防爆箱体，所述防爆箱体为具有防爆和隔热功能的外壳形成的箱体，所述防爆箱体上形成有门，用于容纳需救援人员，所述防爆箱体的下方设置有箱体行走机构，所述箱体行走机构通过牵引机构与所述机器人本体连接；
电动叉车，所述电动叉车包括叉车本体和叉车控制单元，所述叉车本体与机器人本体连接，所述叉车控制单元与控制***电连接，所述叉车控制单元与控制***配合用于调控叉车本体将需救援人员转移至防爆箱体内；
灭火装置，所述灭火装置与所述控制***电连接，用于在控制***的调控下，对火源喷水灭火或对机器人本体喷水降温。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温的防爆救灾机器人，其特征在于所述机器人本体内设置有显示屏，所述显示屏与所述控制***连接，用于显示感知***采集的图像和信息，并用于显示监控平台下发的指令。
3.权利要求1所述的一种耐高温的防爆救灾机器人，其特征在于所述牵引机构为由牵引杆和伸缩弹簧组成的弹簧式牵引机构。
4.据权利要求1所述的一种耐高温的防爆救灾机器人，其特征在于所述防爆箱体内设置有换气***，所述换气***与控制***电连接。
5.据权权利要求1所述的一种耐高温的防爆救灾机器人，其特征在于所述导航行走***包括：
激光雷达，所述激光雷达与控制***连接，用扫描机器本体行走方向的环境形成行走环境图像，所述环境图像用于支持监控后台进行图像建模；
避障传感器，所述避障传感器与控制***连接，用识别机器人本体行走方向的障碍物形成障碍物信息，所述障碍物信息与环境图像用于支持监控后台进行避障行走规划，所述行走环境图像和障碍物信息配合用于支持监控后台形成地图并形成导航信息。
6.据权权利要求1所述的一种耐高温的防爆救灾机器人，其特征在于所述灭火装置包括：
消防水炮，所述消防水炮为角度可调整的电动消防水炮，所述消防水炮与控制***连接，用于在控制***的调控下调整角度灭火；
喷淋装置，所述喷淋装置为电动喷淋装置，所述喷淋装置与控制***连接，用于在控制***调控下对机器人本体喷淋水以对机器人本体的降温；
所述全景红外摄像机用于采集环境图像以通过环境图像观测灭火时消防水炮的水流喷射情况。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温的防爆救灾机器人，其特征在于所述箱体行走机构为履带式行走机构；
所述机器人本体的行走机构位于机器人本体的底部、且为履带式行走机构。
8.一种耐高温的防爆救灾机器人***，其特征在于包括：
机器人，所述机器人为如权利要求1-7任一项所述的耐高温的防爆救灾机器人；
监控后台，所述监控后台通过无线通信的方式与所述机器人交互，所述监控后台用于执行如下操作：
用于对所述机器人上传的红外图像进行分析，识别火源并基于机器人与火源的之间相对位置得到火源位置；并用于基于火源位置向机器人发送指令，机器人的控制***用于基于指令调控灭火装置进行对火源进行灭火；
用于对所述机器人上传的环境图像进行人像识别以识别需救援人员，并基于机器人与需救援人员之间的相对位置得到需救援人员位置；并用于基于需救援位置向机器人发送指令，机器人的控制***用于基于指令调控电动叉车将需救援人员转移至防爆箱体内；
用于基于所述机器人上传的机器人本体温度对机器人本体进行温度实时监控，当机器人本体温度达到阈值后，用于向机器人发送指令，所述机器人的控制***用于基于指令调动灭火装置对机器人本体进行降温；
用于对外展示信息，包括展示机器人上传的信息以及向机器人下发的指令信息。
9.根据权利要求8所述的一种耐高温的防爆救灾机器人***，其特征在于所述监控平台用于基于行走环境图像和障碍物信息、通过SLAM算法进行图像建模形成地图以及导航信息，并基于地图和导航信息向机器人发送指令，基于指令机器人的控制***调控机器人行走。
10.根据权利要求8所述的一种耐高温的防爆救灾机器人***，其特征在于所述机器人的控制***用于基于指令调控消防水炮对火源进行灭火，且所述机器人的控制***用于调控全景红外摄像机获取环境图像，基于环境图像观测灭火时消防水炮的水流喷射情况；
所述机器人的控制***用于基于指令调控喷淋装置对机器人本体喷水以对机器人本体进行降温。
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