CN102839988A - 一种煤矿救灾设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿救灾设备及方法，属于煤矿救灾技术领域。技术方案是：包含升力气囊（1）、吊舱（2）、主螺旋桨（3）、起落架（4）、遥控器（5）、无线通讯模块、显示设备（6）和转向螺旋桨（7），吊舱悬挂在升力气囊下方，吊舱上设有主螺旋桨和转向螺旋桨，吊舱的下方设置起落架；在吊舱内还设有无线通讯模块，与地面上的遥控器和显示设备相匹配。通过无线遥控的方式获得现场数据，在显示设备上显示。本发明可在井下狭小的空间自由飞行，携带摄像机等探测仪器执行救灾检测任务，体积小、操纵容易、有效载荷大、执行任务时间长、能量消耗少、使用能效高。对一些不适合机器人的场合非常适用，大幅度提高救灾的效率，挽救更多的生命。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿救灾设备及方法，属于煤矿救灾技术领域。
背景技术
目前，国内外煤矿救灾机器人处于一个起步阶段，延续的是履带式地面行走方式，也有仿生行走机器人。但是其自身的弱点也很多，由于煤矿自身的特点，发生事故后地面障碍物较多，空间狭小，使得机器人行进速度缓慢，实际使用中经常被卡主或陷入淤泥。在多次矿难使用情况来看，背景技术的效果非常不理想。
发明内容：
本发明目的是提供一种煤矿救灾设备及方法，机器人避开了地面行走，不受地面障碍物的影响，有很好的通过性，解决背景技术存在的上述问题。
本发明技术方案是：
一种煤矿救灾设备，包含升力气囊、吊舱、主螺旋桨、起落架、遥控器、无线通讯模块、显示设备和转向螺旋桨，吊舱悬挂在升力气囊下方，吊舱上设有主螺旋桨和转向螺旋桨，吊舱的下方设置起落架；在吊舱内还设有无线通讯模块，与地面上的遥控器和显示设备相匹配。
吊舱上设有摄像机、甲烷等环境探测器，把采集的信息通过无线通讯模块以无线的方式传给遥控器，遥控器连接终端显示设备，显示现场数据及图像信息。
所述的升力气囊所用气体为氦气；本发明动力来源为电池，所用电子设备要求满足煤矿安全要求。无线遥控频率为2.4G，可以使用中继拓展遥控距离。
一种煤矿救灾方法，采用上述煤矿救灾设备进行探测，包含如下步骤：起飞时遥控器控制主螺旋桨产生向下的推力，吊舱向上飞行，升力气囊产生向上升力；然后通过转向螺旋桨控制方向，主螺旋桨旋转角度，产生向前推力，吊舱向前飞行；主螺旋桨的转速和旋转角度通过遥控器控制，进而控制吊舱的速度和高度，转向螺旋桨也通过遥控器控制，需要转向时控制转向螺旋桨转动达到转向的目的；起飞后自动打开吊舱内的电子设备进行数据和图像采集，并通过无线通讯模块以无线的方式传给遥控器，遥控器连接终端显示设备，显示现场数据及图像信息；吊舱返回需要降落时，关闭吊舱内的电子设备，调整主螺旋桨的转向和转速，使吊舱平稳降落。
由于无线通讯方式的距离容易受到限制，为了延长本发明进行探测的距离，吊舱飞行到接近无线通讯方式的传输边缘时，通过遥控器控制吊舱内的机械手在安全高度向地面投放中继装置，该中继装置接受和发送相关信息，进行中继传递；向地面投放多个中继装置，吊舱获得更远的可遥控飞行距离。
主螺旋桨在吊舱起飞时水平向下，提供升力，而在吊舱升空后可做0-90度旋转，此时主螺旋桨产生的推力一部分产生升力另一部分产生向前的推力，推动吊舱向前飞行。
本发明基于飞艇和直升机的理论设计救灾飞行机器人，体积小、有效载荷大、操纵灵活、使用方便。常用的飞艇和直升机都不适合井下救灾使用，原因主要有两个：其一，飞艇操纵容易，但载荷一定的情况下体积太大，不适合井下狭窄的空间；其二，直升机体积偏大，但井下空间狭小，悬停、低速操控困难，载荷也有限。
本发明的积极效果：可在井下狭小的空间自由飞行，携带摄像机等探测仪器执行救灾检测任务，体积小、操纵容易、有效载荷大、执行任务时间长、能量消耗少、使用能效高。对一些不适合机器人的场合非常适用，大幅度提高救灾的效率，挽救更多的生命。
附图说明
附图1为本发明实施例结构示意图；
图中：升力气囊1、吊舱2、主螺旋桨3、起落架4、遥控器5、显示设备6、转向螺旋桨7。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。
一种煤矿救灾设备，包含升力气囊1、吊舱2、主螺旋桨3、起落架4、遥控器5、无线通讯模块、显示设备6和转向螺旋桨7，吊舱悬挂在升力气囊下方，吊舱上设有主螺旋桨和转向螺旋桨，吊舱的下方设置起落架；在吊舱内还设有无线通讯模块，与地面上的遥控器和显示设备相匹配。
吊舱上设有摄像机、甲烷等环境探测器，把采集的信息通过无线通讯模块以无线的方式传给遥控器，遥控器连接终端显示设备，显示现场数据及图像信息。
所述的升力气囊所用气体为氦气；本发明动力来源为电池，所用电子设备要求满足煤矿安全要求。无线遥控频率为2.4G，可以使用中继拓展遥控距离。
一种煤矿救灾方法，采用上述煤矿救灾设备进行探测，包含如下步骤：起飞时遥控器控制主螺旋桨产生向下的推力，吊舱向上飞行，升力气囊产生向上升力；然后通过转向螺旋桨控制方向，主螺旋桨旋转角度，产生向前推力，吊舱向前飞行；主螺旋桨的转速和旋转角度通过遥控器控制，进而控制吊舱的速度和高度，转向螺旋桨也通过遥控器控制，需要转向时控制转向螺旋桨转动达到转向的目的；起飞后自动打开吊舱内的电子设备进行数据和图像采集，并通过无线通讯模块以无线的方式传给遥控器，遥控器连接终端显示设备，显示现场数据及图像信息；吊舱返回需要降落时，关闭吊舱内的电子设备，调整主螺旋桨的转向和转速，使吊舱平稳降落。
由于无线通讯方式的距离容易受到限制，为了延长本发明进行探测的距离，吊舱飞行到接近无线通讯方式的传输边缘时，通过遥控器控制吊舱内的机械手在安全高度向地面投放中继装置，该中继装置接受和发送相关信息，进行中继传递；向地面投放多个中继装置，吊舱获得更远的可遥控飞行距离。
本发明升空需要的升力不只依赖于升力气囊的空气浮力，还有一部分来自主螺旋桨向上的推力，这样就可以减小气囊的体积。主螺旋桨在吊舱起飞时水平向下，提供升力，而在吊舱升空后可做0-90度旋转，此时主螺旋桨产生的推力一部分产生升力另一部分产生向前的推力，推动吊舱向前飞行。转向螺旋桨控制吊舱转向，操作人员通过遥控器控制吊舱飞行，吊舱上携带有摄像机、甲烷等环境探测器把采集的信息无线的方式传给遥控器，遥控器连接终端显示设备，显示现场数据及图像信息。因为煤矿用的特殊环境，本发明升力气囊充以氦气无色无味不易燃；无线遥控频率2.4G，有效直线距离500米；飞行动力由电池提供，要求动力部分做特殊处理满足井下安全要求；吊舱内部携带的电子设备也要满足煤矿对安全的要求，电源也由电池提供，所采集信息由无线通讯模块处理传送；遥控器与显示设备相连，显示现场图像和传感器数据。
此外本发明的功能还可以扩展，吊舱可以投放中继装置，多个中继装置传送数据，获得更远的遥控距离。本发明还可以用在其它领域，例如洞穴探险、隧道巡检、峡谷航拍、电力线巡视等其他一些空间相对狭小人员活动困难，劳动强度大的场合。
Claims (6)
1.一种煤矿救灾设备，其特征在于：包含升力气囊（1）、吊舱（2）、主螺旋桨（3）、起落架（4）、遥控器（5）、无线通讯模块、显示设备（6）和转向螺旋桨（7），吊舱悬挂在升力气囊下方，吊舱上设有主螺旋桨和转向螺旋桨，吊舱的下方设置起落架；在吊舱内还设有无线通讯模块，与地面上的遥控器和显示设备相匹配。
2.根据权利要求1所述之一种煤矿救灾设备，其特征在于：吊舱上设有摄像机、甲烷等环境探测器，把采集的信息通过无线通讯模块以无线的方式传给遥控器，遥控器连接终端显示设备，显示现场数据及图像信息。
3.根据权利要求1或2所述之一种煤矿救灾设备，其特征在于：所述的升力气囊所用气体为氦气；本发明动力来源为电池，所用电子设备要求满足煤矿安全要求。无线遥控频率为2.4G，可以使用中继拓展遥控距离。
4.一种煤矿救灾方法，其特征在于采用权利要求1所限定的煤矿救灾设备进行探测，包含如下步骤：起飞时遥控器控制主螺旋桨产生向下的推力，吊舱向上飞行，升力气囊产生向上升力；然后通过转向螺旋桨控制方向，主螺旋桨旋转角度，产生向前推力，吊舱向前飞行；主螺旋桨的转速和旋转角度通过遥控器控制，进而控制吊舱的速度和高度，转向螺旋桨也通过遥控器控制，需要转向时控制转向螺旋桨转动达到转向的目的；起飞后自动打开吊舱内的电子设备进行数据和图像采集，并通过无线通讯模块以无线的方式传给遥控器，遥控器连接终端显示设备，显示现场数据及图像信息；吊舱返回需要降落时，关闭吊舱内的电子设备，调整主螺旋桨的转向和转速，使吊舱平稳降落。
5.根据权利要求1所述之一种煤矿救灾方法，其特征在于：吊舱飞行到接近无线通讯方式的传输边缘时，通过遥控器控制吊舱内的机械手在安全高度向地面投放中继装置，该中继装置接受和发送相关信息，进行中继传递；向地面投放多个中继装置，吊舱获得更远的可遥控飞行距离。
6.根据权利要求1或2所述之一种煤矿救灾方法，其特征在于：主螺旋桨在吊舱起飞时水平向下，提供升力，而在吊舱升空后可做0-90度旋转，此时主螺旋桨产生的推力一部分产生升力另一部分产生向前的推力，推动吊舱向前飞行。
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