一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，屬于消防機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]救援機(jī)器人作為機(jī)器人領(lǐng)域一個(gè)重要研究方向，在災(zāi)后救援中起著至關(guān)重要的作用，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家具有較為廣泛的應(yīng)用，在發(fā)展中國(guó)家作為科技研發(fā)產(chǎn)物進(jìn)行試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，可以顯著提高災(zāi)后救援效率，從而降低生命財(cái)產(chǎn)損失。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中存在一些亟待解決問(wèn)題，例如:基于人工控制，遠(yuǎn)程遙控信號(hào)易中斷；缺少清障供能的機(jī)械臂；在機(jī)器人從儲(chǔ)存點(diǎn)到火場(chǎng)過(guò)程中由于堵車(chē)等原因帶來(lái)救援時(shí)機(jī)的錯(cuò)失等，這些問(wèn)題在一定程度上降低了救援機(jī)器人的普及。
[0004]基于以上原因，需要一種集機(jī)器自控和人工遙控模式為一體的救援清障機(jī)器人被設(shè)計(jì)出來(lái)，能在自控模式下實(shí)現(xiàn)自主救援的同時(shí)在人工遙控的模式下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程清障和操作救援，解決現(xiàn)況中存在的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出了一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，由于機(jī)械臂清障功能的增加，可以有效解決障礙物的挪動(dòng)問(wèn)題，并通過(guò)RF通訊數(shù)傳模塊控制機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)可以提高災(zāi)后的反應(yīng)速度并滿足消防員救援的需求，通過(guò)無(wú)線圖傳聲傳模塊反饋現(xiàn)場(chǎng)信息，具有實(shí)時(shí)展示性。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，包括機(jī)械系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四個(gè)部分，其中機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)和救援清障功能；通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接受反饋以及視頻的實(shí)時(shí)傳輸功能；傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)搜索待救人員、記錄氣體濃度和著火點(diǎn)信息的功能，控制系統(tǒng)作為機(jī)器人的控制核心協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
[0007]在本發(fā)明中:所述的機(jī)械系統(tǒng)包括基本機(jī)械單元和功能性機(jī)械單元，基本機(jī)械單元包括搭建機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)移動(dòng)越障的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中運(yùn)功結(jié)構(gòu)中選用履帶車(chē)作為底盤(pán)，用來(lái)提高越障能力和行走的穩(wěn)定性；功能性機(jī)械單元包括清障作用的機(jī)械臂和位于底部的救援倉(cāng)結(jié)構(gòu)。
[0008]在本發(fā)明中:所述的通訊系統(tǒng)包括RF通訊數(shù)傳模塊和無(wú)線圖傳聲傳模塊，其中RF通訊數(shù)傳模塊作為媒介實(shí)現(xiàn)傳感器系統(tǒng)向PC端傳遞信息，并可以接受來(lái)自PC端信號(hào)實(shí)現(xiàn)RF通訊數(shù)傳模塊的空中喚醒功能，進(jìn)行機(jī)器自控和人工遙控模式的切換；無(wú)線圖傳聲傳模塊實(shí)現(xiàn)視頻和聲音對(duì)PC端的實(shí)時(shí)傳輸。
[0009]在本發(fā)明中:所述的控制系統(tǒng)選用具有較高的運(yùn)算處理能力的STM32單片機(jī)。
[0010]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的有益效果為:集機(jī)器自控和人工遙控模式為一體的救援清障機(jī)器人，能在自控模式下實(shí)現(xiàn)自主救援的同時(shí)在人工遙控的模式下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程清障和操作救援，可以顯著的提高災(zāi)后救援效率，從而降低生命財(cái)產(chǎn)損失。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1-機(jī)械系統(tǒng)，2-通訊系統(tǒng)，3-傳感器系統(tǒng)，4-控制系統(tǒng)，5-基本機(jī)械單元，6-功能性機(jī)械單元，7-機(jī)械結(jié)構(gòu)，8-運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，9-機(jī)械臂，10-救援倉(cāng)，11-RF通訊數(shù)傳模塊，12-無(wú)線圖傳聲傳模塊，13-PC端。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]由圖1可見(jiàn)，一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，包括機(jī)械系統(tǒng)1、通訊系統(tǒng)2、傳感器系統(tǒng)3和控制系統(tǒng)4四個(gè)部分，其中機(jī)械系統(tǒng)1實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)和救援清障功能；通訊系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接受反饋以及視頻的實(shí)時(shí)傳輸功能；傳感器系統(tǒng)3實(shí)現(xiàn)搜索待救人員、記錄氣體濃度和著火點(diǎn)信息的功能，控制系統(tǒng)4作為機(jī)器人的控制核心協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。機(jī)械系統(tǒng)1包括基本機(jī)械單元5和功能性機(jī)械單元6兩個(gè)部分，基本機(jī)械單元5包括搭建機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)7和實(shí)現(xiàn)移動(dòng)越障的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)8 ;功能性機(jī)械單元6包括清障作用的機(jī)械臂9和位于底部的救援倉(cāng)結(jié)構(gòu)10。通訊系統(tǒng)2包括RF通訊數(shù)傳模塊11和無(wú)線圖傳聲傳模塊12，其中RF通訊數(shù)傳模塊11作為媒介實(shí)現(xiàn)傳感器系統(tǒng)向PC端13傳遞信息，并可以接受來(lái)自PC端13信號(hào)實(shí)現(xiàn)RF通訊數(shù)傳模塊11的空中喚醒功能，進(jìn)行機(jī)器自控和人工遙控模式的切換；無(wú)線圖傳聲傳模塊12實(shí)現(xiàn)視頻和聲音對(duì)PC端13的實(shí)時(shí)傳輸。本專利中的機(jī)器人選用履帶車(chē)作為底盤(pán)，以便提高越障能力和行走的穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)4選用具有較高的運(yùn)算處理能力的STM32單片機(jī)；RF通訊數(shù)傳模塊11使用SX1278數(shù)傳模塊，提高在非空曠地區(qū)信號(hào)的穩(wěn)定性。
[0015]日常狀態(tài)下，機(jī)器人為睡眠狀態(tài)，機(jī)器人的控制器為待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)消防系統(tǒng)中的火焰?zhèn)鞲衅骰驘熿F傳感器判定場(chǎng)地為火災(zāi)后，消防系統(tǒng)通過(guò)Wifi模塊傳輸信號(hào)給救援清障機(jī)器人的控制器，控制器改變機(jī)器人的使能端使救援清障機(jī)器人處于喚醒狀態(tài)并進(jìn)入機(jī)器自控模式。救援清障機(jī)器人沿著墻壁進(jìn)行搜索，運(yùn)用超聲波測(cè)距傳感器保持與墻壁的距離，當(dāng)人體感應(yīng)模塊檢測(cè)到待救人員后，打開(kāi)救援倉(cāng)10，語(yǔ)音提示待救人員進(jìn)入救援倉(cāng)10，待其進(jìn)入后關(guān)閉艙門(mén)并運(yùn)動(dòng)到預(yù)設(shè)定的安全地點(diǎn)，并返回上次搜救的位置繼續(xù)執(zhí)行搜救指令。在消防員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)PC端13發(fā)送信號(hào)使PC端13和救援清障機(jī)器人構(gòu)成主從機(jī)關(guān)系，通過(guò)RF通訊數(shù)傳模塊11實(shí)現(xiàn)傳感器系統(tǒng)3感知數(shù)據(jù)反饋給PC端13，以及PC端13對(duì)機(jī)器人的行走、救援倉(cāng)10以及機(jī)械臂9的控制，實(shí)施遠(yuǎn)程遙控；并通過(guò)無(wú)線圖傳聲傳模塊12實(shí)時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)。PC端13可通過(guò)取消RF通訊結(jié)束對(duì)救援清障機(jī)器人的控制，使其轉(zhuǎn)入機(jī)器自控狀態(tài)。待完成全部救援任務(wù)后，機(jī)器人返回儲(chǔ)存點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，從而完成一個(gè)完整的救援過(guò)程。
[0016]以上對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不限于以上描述。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，任何對(duì)本技術(shù)方案的同等修改和替代都是在本發(fā)明的范圍之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，其特征在于:包括機(jī)械系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四個(gè)部分，其中機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)和救援清障功能；通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接受反饋以及視頻的實(shí)時(shí)傳輸功能；傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)搜索待救人員、記錄氣體濃度和著火點(diǎn)信息的功能，控制系統(tǒng)作為機(jī)器人的控制核心協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)械系統(tǒng)包括基本機(jī)械單元和功能性機(jī)械單元，基本機(jī)械單元包括搭建機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)移動(dòng)越障的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中運(yùn)功結(jié)構(gòu)中選用履帶車(chē)作為底盤(pán)，用來(lái)提高越障能力和行走的穩(wěn)定性；功能性機(jī)械單元包括清障作用的機(jī)械臂和位于底部的救援倉(cāng)結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，其特征在于:所述的通訊系統(tǒng)包括RF通訊數(shù)傳模塊和無(wú)線圖傳聲傳模塊，其中RF通訊數(shù)傳模塊作為媒介實(shí)現(xiàn)傳感器系統(tǒng)向PC端傳遞信息，并可以接受來(lái)自PC端信號(hào)實(shí)現(xiàn)RF通訊數(shù)傳模塊的空中喚醒功能，進(jìn)行機(jī)器自控和人工遙控模式的切換；無(wú)線圖傳聲傳模塊實(shí)現(xiàn)視頻和聲音對(duì)PC端的實(shí)時(shí)傳輸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)選用具有較高的運(yùn)算處理能力的STM32單片機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可實(shí)現(xiàn)機(jī)器自控和人工遙控的救援清障機(jī)器人，包括機(jī)械系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四個(gè)部分，其中機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)和救援清障功能；通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接受反饋以及視頻的實(shí)時(shí)傳輸功能；傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)搜索待救人員、記錄氣體濃度和著火點(diǎn)信息的功能，控制系統(tǒng)作為機(jī)器人的控制核心協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。本發(fā)明集機(jī)器自控和人工遙控模式為一體的救援清障機(jī)器人，能在自控模式下實(shí)現(xiàn)自主救援的同時(shí)在人工遙控的模式下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程清障和操作救援，可以顯著的提高災(zāi)后救援效率，從而降低生命財(cái)產(chǎn)損失。
【IPC分類】B25J11/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105345821
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510931784
【發(fā)明人】倪銀堂, 王振豪, 呂迪洋, 夏佳明
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日