CN104385274A - 用于应对地铁突发事件的应急处置机器人 - Google Patents

用于应对地铁突发事件的应急处置机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于应对地铁突发事件的应急处置机器人，该机器人包括履带式底盘，所述履带式底盘包括底盘本体、环形履带、前后两个驱动轮部件、张紧轮部件、压带轮部件和摆臂部件，底盘本体包括设于两侧的侧板，环形履带设于侧板上，前后两个驱动轮部件分别设于环形履带内的两端，压带轮部件也设于环形履带内，压带轮部件位于前后两个驱动轮部件之间，张紧轮部件设于环形履带外；所述履带式底盘上设有机械手臂、液体气体采集模块、环境传感器模块、目标自主识别模块、视频监控模块和无线传输模块。本发明能够在无需人员进入的情况下即可对环境危险程度做出判断，并可转移危险物品到防爆罐或安全地点，极大的保证了相关人员的生命安全。

Description

用于应对地铁突发事件的应急处置机器人
技术领域
本发明涉及特种机器人工程技术领域，具体地指一种用于应对地铁突发事件的应急处置机器人。
背景技术
近年来，伴随着我国经济建设的迅猛发展与综合国力的增强，城市规模不断的增大，城市人口流量也在增加，城市的交通也显得特别拥挤和繁重。为了改善交通环境，国家采取了各种措施，其中兴建地下铁道得到了普遍的认可，地铁建设在大多数城市中正在进行或即将纳入计划中。地铁建设虽然缓解了城市的交通压力，但其一般是采取全封闭隧道式运行方式，隧道空间狭小密闭，一旦发生恐怖事件或者安全事故，处理时相对其它场所来说难度较大，人工进行处理的风险也更大。
而随着社会的进步，人们应对危险环境和恐怖活动的方式越来越多地由纯人工操作转化为遥控的特种机器人执行。因此，设计一种用于应对地铁环境突发事件的应急处置机器人显得极为重要，但至今为止进展缓慢。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明目的旨在提供一种用于应对地铁突发事件的应急处置机器人，该机器人能够被有线或无线遥控操作进入到危险区域中，抓取可疑目标物并转移、对现场泄露气体或液体进行采集，以及通过自带摄像头观察实地环境，通过环境传感器模块分辨环境中的各种有害气体成分，并将相关信息反馈到遥控操作终端，为采取进一步行动提供参考。
实现本发明目的采用的技术方案是：一种用于应对地铁突发事件的应急处置机器人，它包括履带式底盘，所述履带式底盘包括底盘本体、环形履带、驱动轮部件、大从动轮部件和小从动轮部件、张紧轮部件、压带轮部件和摆臂部件，底盘本体包括设于两侧的侧板，环形履带设于侧板上，驱动轮部件大从动轮部件和小从动轮部件依次设于环形履带内，压带轮部件也设于环形履带内，压带轮部件位于前后两个驱动轮部件之间，张紧轮部件设于环形履带外，底盘本体内设有电机，电机通过嵌套传动轴与摆臂部件连接；
所述底盘本体上设有机械手臂、液体气体采集模块、环境传感器模块、目标自主识别模块、视频监控模块和无线传输模块；
所述机械手臂包括5自由度机械臂和夹钳机械手，所述5自由度机械臂安装在履带式底盘上，所述夹钳机械手安装在5自由度机械臂上；
所述液体气体采集模块包括采集控制盒、气体储存袋和液体储存装置，采集控制盒安装在履带式底盘上，气体储存袋设于所述采集控制盒上，液体储存装置通过螺钉安装在采集控制盒上，采集控制盒安装在履带式底盘上；所述环境传感器模块通过螺钉安装在履带式底盘上；
所述目标自主识别模块包括一台Kinect摄像头和一台工控机，工控机安装在履带式底盘上，所述Kinect摄像头通过圆形支撑杆安装在履带式底盘上。
所述视频监控模块包括一台2自由度云台摄像机、两台侧视摄像机、一台前视摄像机、一台机械手摄像机，2自由度云台摄像机通过方形支撑杆安装在履带式底盘上，两台侧视摄像机用螺钉分别安装在两侧的侧板上，前视摄像机用螺钉安装在履带式底盘的前板上，机械手摄像机用螺钉安装在5自由度机械臂上；
所述无线传输模块用螺钉安装在履带式底盘上。
在上述技术方案中，所述无线传输模块包括wifi无线通信单元。
使用本发明应急机器人时，操作人员根据操作遥控终端上显示的远端现场环境的适时图像和相关信息，做出判断，然后操纵遥控终端面板上的摇杆、按钮等设备，远程控制应急处置机器人完成搜索、探测、解除危险等任务。外部人员可以根据应急处置机器人反馈回来的现场环境数据，决定采取何种对应策略进入现场排除危险，或者直接遥控应急处置机器人处理能够处理的危险源后在进入，从而确保相关人员的生命安全。遥控终端和应急处置机器人之间可以根据现场环境的要求通过有线或者无线方式进行通信，当现场无线信号被管制时，可采用有线通信方式。
本发明所设计的一种用于应对地铁突发事件的应急处置机器人针对地铁的特殊环境进行了适应性设计，采用履带式底盘并具有前摆臂，可以灵活移动，不仅可以原地转向而且可以方便的从地铁通道的楼梯上爬上、爬下；并且可安装多个针对地铁特殊环境突发事件的应急处置模块，可以根据现场情况的需要只安装相应功能的模块执行任务，也可以安装全部功能模块执行任务，功能齐全，可以应对各种地铁环境下的突发状况；同时，它的目标自主识别模块具备自主运动运算能力，可以控制机械手臂进行智能自主抓取目标物，帮助操作人员快速转移危险物品。
本发明具有如下优点：其一，所设计应急处置机器人针对地铁的特殊环境进行了适应性设计，采用履带式底盘使其可以灵活移动，而且可以原地转向，并具有前摆臂，可以方便的从地铁通道的楼梯上爬上、爬下；其二，所设计应急处置机器人可安装多个针对地铁特殊环境突发事件的应急处置模块；其三，所设计应急处置机器人采用了模块化设计，可以根据现场情况的需要只安装相应功能的模块执行任务，也可以安装全部功能模块执行任务，功能齐全，可以应对各种地铁环境下的突发状况；其四，所设计应急处置机器人的目标自主识别模块具备自主运动运算能力，可以控制机械手臂进行智能自主抓取目标物，帮助操作人员快速转移危险物品。
附图说明
图1为本发明用于应对地铁突发事件的应急处置机器人的结构示意图。
图2为图1所示应急处置机器人另一侧面的结构示意图。
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的详细说明。
如图1和图2所示，本发明用于应对地铁突发事件的应急处置机器人包括履带式底盘，履带式底盘包括底盘本体1、设于底盘本体1两侧侧板2上的环形履带3、驱动轮部件4.1、大从动轮部件4.2、小从动轮部件4.3、压带轮部件5、张紧轮部件6和摆臂部件7，驱动轮部件(4.1)、大从动轮部件4.2和小从动轮部件4.3依次设于环形履带3内，压带轮部件5也设于环形履带3内，压带轮部件5位于前后两个驱动轮部件4之间，张紧轮部件6设于环形履带3外。摆臂部件7安装在履带式底盘1的侧板上，通过环形履带3相连。大从动轮部件4.2和小从动轮部件4.3之间的环形履带3内也可以设置压带轮部件，环形履带3外也可以设置张紧轮。底盘本体1内设有电机，电机通过嵌套传动轴与摆臂部件7连接。
履带式底盘上设有机械手臂、液体气体采集模块、环境传感器模块8、目标自主识别模块、视频监控模块和无线传输模块18，其中，
机械手臂包括5自由度机械臂16和夹钳机械手17，5自由度机械臂16通过根部接口(具体可以为法兰盘接口)安装在履带式底盘上，夹钳机械手17也通过法兰盘接口安装在5自由度机械臂16上。
液体气体采集模块包括采集控制盒20、气体储存袋21和液体储存装置19，采集控制盒20通过螺钉安装在履带式底盘上，气体储存袋21通过插销固定在采集控制盒20上，液体储存装置19通过螺钉安装在采集控制盒20上。
环境传感器模块8通过螺钉安装在履带式底盘上。
目标自主识别模块包括一台Kinect摄像头9和一台工控机10，工控机10安装在履带式底盘上，Kinect摄像头9通过圆形支撑杆安装在履带式底盘上。
视频监控模块包括一台2自由度云台摄像机11、一台机械手摄像机12、两台侧视摄像机13和一台前视摄像机14，2自由度云台摄像机11通过方形支撑杆安装在履带式底盘上，两台侧视摄像机13用螺钉分别安装在履带式底盘1的左、右侧板上，前视摄像机14用螺钉安装在履带式底盘的前板上，机械手摄像机12用螺钉安装在5自由度机械臂16上；无线传输模块18具有wifi功能，用螺钉安装在履带式底盘上。底盘本体1上还设有插座15，插座15用于连接外部携带的取样部件的插头。
当地铁中出现可疑危险物品或是恐怖袭击时，因环境的不确定性，工作人员直接进入处理会存在风险时，即可使用本发明应急处置机器人代替人工进行环境探测和危险排除，本发明应急处置机器人的工作过程如下：
由操作人员通过有线或无线方式远程操作应急处置机器人，驱动轮部件4.1在动力驱动下转动，从而通过环形履带3带动大从动轮部件4.2和小从动轮部件4.3转动，如遇到障碍物或者阶梯，则控制电机的嵌套传动轴驱动摆臂部件4转动，从而带动小从动轮部件4.3上下运动，从而完成跨越障碍物或者上下楼梯，由于履带式底盘移动灵活，能够方便快捷到达指定地点，且在移动过程中，应急处置机器人自带摄像头将现场状况，以及环境传感器模块辨别出的环境中的各种有害气体成分实时的反馈到操作终端，为采取进一步行动提供参考。
操作人员根据操作遥控终端上显示的远端现场环境的适时图像和相关信息，做出判断，然后操纵遥控终端面板上的摇杆、按钮等设备，远程控制应急处置机器人完成搜索、探测、解除危险等任务。
发现可疑物品后，操作人员可遥控应急处置机器人或是让其自主抓取可疑目标物，然后转移；如果需要对现场的液体或气体进行采集，则可以遥控开启液体气体采集模块，将指定地点的液体或气体采集到相应的存放装置中带回。从而在无需人员进入的情况下对环境危险程度做出判断，并可转移危险物品到防爆罐或安全地点，极大的保证了人员的生命安全。
外部人员可以根据应急处置机器人反馈回来的现场环境数据，决定采取何种对应策略进入现场排除危险，或者直接遥控应急处置机器人处理能够处理的危险源后在进入，从而确保相关人员的生命安全。遥控终端和应急处置机器人之间可以根据现场环境的要求通过有线或者无线方式进行通信，当现场无线信号被管制时，可采用有线通信方式。
本发明用于应对地铁突发事件的应急处置机器人针对地铁的特殊环境进行了适应性设计，采用履带式底盘并具有前摆臂，可以灵活移动，不仅可以原地转向而且可以方便的从地铁通道的楼梯上爬上、爬下；并且可安装多个针对地铁特殊环境突发事件的应急处置模块，可以根据现场情况的需要只安装相应功能的模块执行任务，也可以安装全部功能模块执行任务，功能齐全，可以应对各种地铁环境下的突发状况；同时，它的目标自主识别模块具备自主运动运算能力，可以控制机械手臂进行智能自主抓取目标物，帮助操作人员快速转移危险物品。

Claims (2)

1.一种用于应对地铁突发事件的应急处置机器人，其特征在于：包括履带式底盘，所述履带式底盘包括底盘本体(1)、环形履带(3)、驱动轮部件(4.1)、大从动轮部件(4.2)和小从动轮部件(4.3)、张紧轮部件(6)、压带轮部件(5)和摆臂部件(7)，底盘本体(1)包括设于两侧的侧板(2)，环形履带(3)设于侧板(2)上，驱动轮部件(4.1)大从动轮部件(4.2)和小从动轮部件(4.3)依次设于环形履带(3)内，压带轮部件(5)也设于环形履带(3)内，压带轮部件(5)位于前后两个驱动轮部件(4)之间，张紧轮部件(6)设于环形履带(3)外，底盘本体(1)内设有电机，电机通过嵌套传动轴与摆臂部件连接；
所述底盘本体(1)上设有机械手臂、液体气体采集模块、环境传感器模块(4)、目标自主识别模块、视频监控模块和无线传输模块(18)；
所述机械手臂包括5自由度机械臂(16)和夹钳机械手(17)，所述5自由度机械臂(16)安装在履带式底盘上，所述夹钳机械手(17)安装在5自由度机械臂(16)上；
所述液体气体采集模块包括采集控制盒(20)、气体储存袋(21)和液体储存装置(19)，采集控制盒(20)安装在履带式底盘上，气体储存袋(21)设于所述采集控制盒(20)上，液体储存装置(19)通过螺钉安装在采集控制盒(20)上，采集控制盒(20)安装在履带式底盘上；所述环境传感器模块(4)通过螺钉安装在履带式底盘上；
所述目标自主识别模块包括一台Kinect摄像头(9)和一台工控机(10)，工控机(10)安装在履带式底盘上，所述Kinect摄像头(9)通过圆形支撑杆安装在履带式底盘上。
所述视频监控模块包括一台2自由度云台摄像机(12)、两台侧视摄像机(13)、一台前视摄像机(14)、一台机械手摄像机(12)，2自由度云台摄像机(12)通过方形支撑杆安装在履带式底盘上，两台侧视摄像机(13)用螺钉分别安装在两侧的侧板(2)上，前视摄像机(14)用螺钉安装在履带式底盘的前板上，机械手摄像机(12)用螺钉安装在5自由度机械臂(16)上；
所述无线传输模块(18)用螺钉安装在履带式底盘上。
2.根据权利要求1所述用于应对地铁突发事件的应急处置机器人，其特征在于：所述无线传输模块(18)包括wifi无线通信单元。
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