CN107053134A - 智能应急救援机器人及其智能控制方法 - Google Patents

Abstract

一种智能应急救援机器人及其智能控制方法，包括：人机交互系统、无线通信系统、数据采集系统、故障自诊断系统、运载行驶控制系统、可变稳定性控制系统、救援执行机构控制系统、热防护控制系统、动力系统、液压系统和应急照明系统。本发明极大地提升了应急救援装备的技术性能，拓展了应急救援的一机多用功能，以及为应急救援指挥中心适时提供准确的灾害现场数据，为顺利及时展开救援行动提供重要的依据和帮助，节省救援时间，使生命财产的损失降到最低。

Description

智能应急救援机器人及其智能控制方法

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，具体涉及一种智能应急救援机器人及其智能控制方法。广泛应用于地震、台风、洪涝水灾、火灾以及有毒气体、仓库爆炸等极端恶劣的灾害环境，是隧道、地铁、桥梁、仓库等应急救援抢险及消防安全工程作业领域不可或缺的智能应急救援装备。

背景技术

我国目前应急救援抢险装备的现状及存在的不足：1)、品种少、产量低：目前国内的应急抢险装备，大多数是通用挖掘机、消防车、救生艇之类的普通装备，品种少，且产量低。2)、装备性能指标较低，满足不了抢险救援的功能要求：目前国内大多数的抢险装备，不能满足全地面或全地形的要求，遇到复杂的地形变化，很多装备自身就不能通过，更谈不上及时救援。3)、安全装置不齐全或根本没有，操作不方便：目前大多数的应急救援装备，都是人工操作，在火灾或有毒气体泄漏的环境中，救援人员很难进入或根本就不能进入。4)、功能单一、重复浪费能源：我国目前大多数的救援抢险装备，只是单一功能，如常见的挖掘机、消防车、铲车、冲锋艇、高空作业车等。5)、自动化程度低、智能化装备少：目前国内大部分的救援装备大都是非智能化、自动化程度低的装备，不能满足较多复杂地形的通过要求，有的甚至根本就达不到灾害现场，根本就无法救援。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种智能应急救援机器人及其智能控制方法，采用先进的人工智能技术，实现多项应急救援任务，极大提升应急救援装备的技术性能，拓展应急救援的一机多用功能，以及为应急救援指挥中心适时地提供准确的灾害现场数据，为顺利及时展开救援行动提供重要的依据和帮助，节省救援时间，使生命财产的损失降到最低。

本发明采用的技术方案是：一种智能应急救援机器人，包括：人机交互系统、无线通信系统、数据采集系统、故障自诊断系统、运载行驶控制系统、可变稳定性控制系统、救援执行机构控制系统、热防护控制系统、动力系统、液压系统和应急照明控制系统。

上述技术方案中，所述的人机交互系统是包括程序控制器/计算机平台、视频采集卡、显示器、VR视镜、图像数据保存识别模块、遥控装置，视频采集卡、显示器、VR视镜和图像数据保存识别模块分别以CAN12、CAN13、CAN14、CAN15、canbus总线与程序控制器/计算机平台连接，其中视频采集卡通过CAN1与无线通信系统中的视频接收模块连接，程序控制器/计算机平台通过CAN2与无线通信系统中的无线数据接收模块连接，程序控制器/计算机平台通过CAN3与无线通信系统中的无线指令发射模块连接，遥控装置与无线指令发射模块的指令数据传输是通过红外线电磁波的发射与接收而实现的。

上述技术方案中，无线通信系统包括视频发射模块、视频接收模块、无线数据发射模块、无线数据接收模块、无线指令发射模块和无线指令接收模块，其中视频发射模块与数据采集系统中的3D高清摄像仪、热分布成像仪连接，视频接收模块与人机交互系统中的视频采集卡连接，无线数据发射模块与数据采集系统中的生命探测仪、毒气检测仪、雷达测障仪、激光测距仪、GPS定位模块连接，无线数据接收模块与程序控制器/计算机平台连接，无线指令发射模块通过红外线电磁波与遥控装置连接，无线指令接收模块通过CAN4与DSP主程序控制器CPU连接。

上述技术方案中，所述数据采集系统包括3D高清摄像仪、热分布成像仪、生命探测仪、毒气检测仪、雷达测障仪、激光测距仪、GPS定位模块，且它们分别与视频发射模块和无线数据发射模块连接。

上述技术方案中，所述故障自诊断系统/黑匣子包括DSP主程序控制器CPU及其外辅控制电路，它通过CAN4与无线指令接收模块连接，通过CAN9与液压系统连接，通过CAN10与动力系统连接，通过CAN11与热防护控制系统连接，通过CAN5与运载行驶控制系统连接，通过CAN6与救援执行机构控制系统连接，通过CAN7、CAN8与可变稳定性控制系统连接。

上述技术方案中，所述运载行驶控制系统包括中间继电器组ZJ/n＝28、比例电磁铁、液压多路阀、油缸/马达和行驶执行器A，其中中间继电器组A：ZJ/n＝28与DSP主程序控制器CPU通过CAN5连接，行驶执行器A分别通过油缸/马达连接控制各种行驶状态。

上述技术方案中，所述可变稳定性控制系统包括压力传感器、油压传感器、角度传感器、位移传感器、倾角传感器、温度传感器、光敏传感器、热敏传感器、红外传感器、长度传感器，上述这些传感器分别经过CABLE/C和CABLE/D、canbus总线与DSP主程序控制器CPU连接，将各种工况参数的数据信息反馈给DSP主程序控制器CPU。

上述技术方案中，所述救援执行机构控制系统包括由中间继电器组ZJ/n＝40、比例电磁铁、液压多路阀、油缸/马达、行驶执行器B，其中中间继电器组B：ZJ/n＝40与DSP主程序控制器CPU通过CAN6连接，救援执行机构控制系统分别通过油缸/马达连接控制各项救援执行动作。

上述技术方案中，所述热防护控制系统包括中间继电器组ZJ/n＝2、水泵/泡沫仓、水枪/泡沫枪和电磁阀，热防护控制系统并通过CAN11与DSP主程序控制器CPU连接，热防护口罩系统通过热敏传感器的信号反馈实现热防护系统的开启或关闭。

上述技术方案中，所述动力系统包括柴油发动机及其发电设备，柴油发动机控制器通过CAN10与DSP主程序控制器CPU连接，柴油发动机的动力输出装置与液压系统中的油泵连接，实现发动机与油泵转速的调节。

上述技术方案中，所述液压系统包括油泵、油箱、油管、液压阀组、油缸和马达，其中油泵控制模块通过CAN9与DSP主程序控制器CPU连接，实现油泵的启动与停止。

上述技术方案中，所述应急照明控制系统包括中间继电器DZJ/n＝1与LED照明灯电路模块，应急照明控制系统通过CAN16与DSP主程序控制器CPU连接，实现应急照明的开启或关闭。

一种采用上述技术方案的智能应急救援机器人的机械结构包括：

1)数据采集系统的数据采集处理控制盒K001安装在机器人背部，数据采集系统的视像盒BS001、生命探测仪S002、毒气检测仪S003、热分布成像仪S004、GPS定位仪S005安装在机器人胸部，数据采集系统的视像盒AS000、3D摄像仪S006、雷达测障仪S007、激光测距仪S008、应急照明灯S009安装在机器人头部；

2)控制系统的通信处理控制盒K002、可变稳定性控制盒K003、DPS主程序控制器CPU处理控制盒K004、救援执行机构控制盒K005、行驶运载控制盒K006、应急照明控制盒K007、故障自诊断系统控制盒K008、热防护系统控制盒K009都分别安装于机器人的背部；

3)动力系统D000安装在机器人的臀部，即上机架SJ000上；

4)液压系统Y000安装在机器人的臀部，即上机架SJ000上；液压管路则分别安装于其对应的机器人全身各个部位；

5)运载行驶系统安装在下机架XJ000及其以下部位的，它包括前脚小腿总成X001、前脚大腿总成X004、前脚小腿与前脚大腿由销轴X003联接，前脚大腿与下机架XJ000，由销轴X006联接，并通过安装在其上的小腿上、下油缸X002与大腿上、下油缸X005伸缩实现前脚小腿、大腿的上、下动作，通过安装在机架XJ000上的前脚摆动油缸X011及前脚总成摆动销轴X010，从而实现前脚的左、右摆动；同时通过安装在前脚大腿上的前轮旋转减速机总成X008、前轮旋转马达总成X009及前轮胎X007以及安装在后轮安装支架X022上的后轮旋转减速机总成X024、后轮旋转马达总成X025、后轮胎X026、安装在后脚总成X018与后轮安装支架X022之间的后轮摆动油缸X019、后轮摆动机构连杆1：X020、后轮摆动机构连杆2：X021从而实现前、后轮的旋转和偏转动作，实现本机器人的向前或向后行驶以及行驶转向的调整；

后脚总成X018通过安装在机架XJ000上的销轴X013、后脚摆动机构连杆1：X014、后脚摆动机构连杆2：X015、后脚摆动油缸X016、后脚摆动销轴X017、后脚上、下油缸X012，从而实现后脚总成X018的上、下动作和后脚总成X018的外展和内收动作；

以上系统结构就能实现本机器人的站立、行驶、转向、步行及爬行；

6)救援执行工作机构包括本机器人手臂、手指、手腕、腰部以及托板机构、牵引机构，包括大臂总成W001、大臂举升机构总成W002、大臂回转机构总成W003，大臂的举升及伸展都是通过油缸动作实现的；

中臂总成W008是通过销轴W004与大臂总成W001联接的，中臂的举升动作是通过安装在中臂总成W008与大臂总成W001上的中臂举升机构连杆1：W006和中臂举升机构连杆2：W007以及中臂举升油缸W005的相互动作而实现的；

小臂总成W013是通过销轴W011与中臂总成W008联接的，小臂总成的举升动作是通过安装在小臂总成W013与中臂总成W008上的小臂举升机构连杆1：W009、小臂举升机构连杆2：W012以及小臂举升油缸W010的相互动作而实现的；

手腕旋转机构总W014安装在小臂总成W013上，并通过销轴(W018)与手指总成1W021和手指总成2：W022联接，从而可实现手指总成1与手指总成2的整体转动，通过手指紧松机构连杆1:W015、手指紧松机构连杆2:W016与手指紧松油缸W017以及销轴W018的相互联动，可实现手掌的上、下摆动，通过手指紧松回转销轴W019、手指紧松机构连杆3:W020、手指总成1W021、手指总成2:W022的相互联动，可实现手指的抓紧或放松；

头部的抬举与降低是通过头部抬举机构W023实现的，抬举机构同样是包括销轴、连杆、油缸；

腰部主卧动作是通过安装在上机架SJ000上的腰部主卧机构连杆总成1：W025、腰部主卧机构连杆总成2：W027，腰部与上机架SJ000的联接销轴W026以及腰部立卧油缸W024的相互联动而实现的；

托板机构是由托板总成W028、托板总成W028与下机架XJ000、联接销轴W030以及托板举升油缸总成W031，托板的举升动作是通过它们相互联动而实现的；

牵引机构的牵引启闭动作是通过牵引机构总成W029实现的，牵引机构同样是包括销轴、连杆、油缸，牵引机构的旋转是通过回转减速机及液压马达而实现的。

一种采用上述技术方案的智能应急救援机器人的智能控制方法，包括：

(一)、电气系统的启动：

1)、闭合机器人电源开关，确认正常工作指示灯绿灯亮起，此时DSP主程序控制器(CPU)以及可变稳定性控制系统的电源已接通；

2)、启动远程控制台电源开关，确认正常工作指示灯绿灯常亮，开启显示器开关；

3)、启动遥控操纵盒开关，确认正常工作指示灯绿灯闪烁；

4)、遥控开启数据采集系统开关；

(二)、发动机及液压系统的启动：

1)、先启动电气系统；

2)、遥控开启发动机；

3)、遥控开启取力器开关，启动液压油泵，供给液压系统压力油。

(三)、数据采集系统的工作：

1)、3D高清摄像仪将本智能应急救援机器人周围及灾害现场的实景状况全方位无死角地摄像，并通过视频发射模块，经由无线通信系统传输给人机交互系统，并在显示器中直观地显示出来，同时也保存在图像数据保存识别模块当中，救援指挥人员根据灾害现场实况，灵活指挥机器人的救援行动；

2)、热分布成像仪可将灾害现场的环境温度或火灾火势实际情况合成相素图并通过视频发射模块传输给人机交互系统，并在显示器中直观地显示出来，同时也保存在图像数据保存与识别模块当中，给现场指挥人员提供可靠的救援行动依据；

3)、生命探测仪在灾害现场可以探测和发现有无生命迹象的存在，并将数据信息通过无线数据发射模块传输给人机交互系统中的无线数据接收模块，再传输到程序控制器/计算机平台，并在显示器或VR视镜中显示生命迹象位置，救援指挥人员可以通过遥控装置发出救援指令，通过无线指令传输模块，经由CAN4传输到DSP主程序控制器CPU，再通过CAN5、CAN6分别控制机器人的行驶和控制机器人的救援机构，实行相应的救援动作，将受困或受伤的生命救出；

4)、毒气检测仪将灾害现场有无毒气或毒气浓度的数据信息，通过无线数据发射模块，传输给无线数据接收模块，再传输到程序控制器/计算机平台，并保存在图像数据保存识别模块当中，给应急救援指挥中心提供依据和信息，及时阻止人员进入或切断毒气源；

5)、雷达测障仪将机器人救援现场周围的障碍物信息数据，通过无线数据发射模块传输给无线数据接收模块，再传输给程序控制器/计算机平台，并在显示器或VR视镜中显示障碍物，程序控制器计算机平台根据预先设置的机器人与障碍物的安全距离进行比较，从而发出指令，并通过无线指令传输模块以及CAN4、canbus总线传送到DSP主程序控制器CPU，同时指挥人员根据障碍物的实际情况，运用遥控装置发出指令，通过无线指令传输模块和CAN4将指令传送给DSP主程序控制器CPU，通过CAN6停止或运行救援执行机构的动作，通过CAN5停止或运行运载行驶系统的前进、转向、拐弯、后退、站立、步行、弯腰、旋转动作，实现安全的无人驾驶，安全避障；

6)、激光测距仪将机器人探测到的生命迹象的距离数据，通过无线数据发射模块传输到无线数据接收模块，再传送到人机交互系统中的程序控制器/计算机平台，并保存在图像数据保存与识别模块当中，并在显示器或VR视镜中显示，同时程序控制器/计算机平台根据预先设置的机器人与生命迹象的最小安全距离进行比较、运算，并发出指令，通过无线数据传输模块和CAN4、canbus总线传送到DSP主程序控制器CPU，同时指挥人员也可根据救援机器人与生命迹象的实际距离，通过遥控装置发出指令，通过无线指令传输模块和CAN4传送到DSP主程序控制器CPU，通过CAN5控制运载行驶系统的前进、转向、拐弯、后退、停止、站立、步行、弯腰、旋转动作，通过CAN6停止或运行相应救援执行机构的动作，安全施救被困或受伤人员；

7)、GPS定位模块将应急救援机器人和灾害现场所处的位置信息数据，通过无线数据发射模块传输给无线数据接收模块，再传输到人机交互系统的程序控制器/计算机平台，并在显示器或VR视镜中显示，指挥人员可适时掌握机器人所处的灾害现场准确位置，同时程序控制器/计算机平台将位置信息数据通过无线指令传输模块和CAN4传送到DSP主程序控制器CPU,通过CAN5传送到运载行驶系统，实现机器人自行导航向被救援对象行驶；

(四)、人机交互系统工作：

人机交互系统是把数据采集系统传输进来的数据信息、参数信号，通过程序控制器/计算机平台的运算处理，通过CAN15图像数据保存识别模块的保存与识别分别通过CAN13或CAN14、CAN17与显示器或VR视镜、遥控装置连接，通过CAN3与无线指令传输模块连接，遥控装置通过红外无线电磁波将指令传输给无线指令传输模块发射，通过无线通信系统传送到无线指令传输模块接收，通过CAN4与DSP主程序控制器CPU连接，救援指挥人员根据显示器上显示数据或图像，通过遥控装置发出相应的救援或行驶指令，实施相应的救援动作；

(五)、通信系统工作：

通信系统是基于GPRS/4G模块的远程无线网络通信系统，包含视频发射模块、视频接收模块、无线数据发射模块、无线数据接收模块、无线指令发射模块、无线指令接收模块，其中，视频发射与接收模块，将采集的图像信息数据传输到视频采集卡，无线数据发射与接收模块，把采集到的数据信息，传输到人机交互系统的程序控制器/计算机平台,无线指令发射与接收传输模块，将计算机平台发出的指令和遥控装置发出的指令传输给DSP主程序控制器CPU，分别控制运载行驶，救援执行机构、应急照明系统、热防护系统的相应的执行动作；

(六)、DSP主程序控制器CPU故障自诊断系统即黑匣子的工作：

DSP主程序控制器CPU是救援机器人的大脑，是把接收的指令信息和传感器反馈的数据参数进行集中分类，运算处理，然后再发出相应的指令，以控制其他执行系统的动作和安全稳定；

1)、将CAN4传输的指令或数据进行分类、运算、处理，然后发出相应的指令，分别通过CAN5、CAN6、CAN9、CAN10、CAN11、CAN16，对运载行驶系统，救援执行机构系统、液压系统、动力系统、热防护系统、应急照明系统进行控制，并通过CAN4把相应的指令或数据反馈到人机交互系统，并在显示器或VR视镜中显示；

2)、将各个传感器通过CAN7、CAN8、CAN9、CAN10反馈来的工况数据参数进行分类，比较、运算处理，然后发出相应的指令，分别通过CAN5、CAN6、CAN9、CAN10、CAN11、CAN16，对运载行驶系统、救援执行系统、液压系统、动力系统、热防护系统、应急照明系统进行控制，并通过CAN4把相应的指令或数据传输到人机交互系统，并在显示器或VR视镜中显示，还将相关数据参数保存在图像数据保存识别模块中；

3)、实现情景再现功能：能适时地将运载行驶控制系统、救援执行机构控制系统、热防护控制系统、应急照明控制系统、液压系统、动力系统的所有工况数据以及可变稳定性控制系统的各传感器反馈的工况参数与记录并与预先设定的正常安全要求的工况技术参数进行对比运算，并储存在DSP主程序控制器CPU中，从而通过CAN4、无线数据传输模块分别计算出相应的比值。通过CAN3传输到人机交互系统，其各个系统的各相应的参数数据比值都显示于显示器中，同时会有语言或报警提示，明确故障发生的系统部位，实现故障自诊断功能；同时可以随时查询每一次执行救援任务的时间、系统工作时的压力、工作时环境温度、救援工作量、系统油温、救援执行时的运载行驶状况以及液压系统、动力系统运行的工作状况，给救援指挥人员掌握救援机器人的使用工作状况和维修保养和救援工作的分析，提供重要的指挥依据；

(七)、运载行驶系统的工作：

运载行驶控制系统是根据灾害现场、地形状况、距离的远近进行移动的，其控制及运行系统，包括主程序控制器CPU、中间继电器组ZJ/n＝28,比例电磁铁、液压多路阀、油缸、马达、行驶执行器，由DSP主程序控制器CPU发出的各项指令通过CAN5、canbus总线传输到中间继电器组ZJ/n＝28，分别使相对应的比例电磁铁通电或断电，使相对应的液压多路阀的电路打开或关闭，并根据指令的不同，控制相对应的液压多路阀的油液流量的大小，实现比例调节，使相对应的油缸的伸缩速度或马达的转速也按比例调节，进而使相对应的行驶执行器按要求完成相对应的动作，包括前进、后退、转向、加速、减速、停止、步行、爬行；

(八)、救援执行系统的工作：

救援执行系统是根据灾害现场被救援对象的实际状况而实施的相对应救援措施及救援机构的相应动作，其控制及运行系统包括DSP主程序控制器CPU、中间继电器组ZJ/n＝40、比例电磁铁BL29～BL68、液压多路阀YF15～YF34、油缸、马达YG13～YG28、M5～M8，救援执行器等，由DSP主程序控制器CPU发出的各项指令，通过CAN6、canbus总线传输到中间继电器组ZJ/n＝40，分别使相应的比例电磁铁通电或断电，使相应的液压多路阀的油路打开或关闭，并根据指令信息变化的不同，控制相对应的液压多路阀的油路的液压油流量的大小，从而比例控制相对应的油缸的伸缩的速度或相对应马达的驱动的速度，进而使相对应的救援执行器按救援要求执行相对应的动作，如举臂、伸臂、收臂、抓紧、松开、偏转、摆动、牵引救援动作；

(九)、可变稳定性系统的工作：

可变稳定性系统其实是由DSP主程序控制器CPU、运载行驶控制系统、救援执行机构控制系统、液压系统、动力系统以及安装在各控制执行机构上的各类传感器组共同组成的一个整体闭式循环内部控制网络，其主要核心是DSP主程序控制器CPU和各类传感器组，包括压力传感器、油压传感器、角度传感器、位移传感器、倾角传感器、温度传感器、光敏传感器、热敏传感器、红外线传感器，当DSP主程序控制器CPU发出某指令信息，相应的控制系统就会按照该信息指令使相应的执行器执行该命令动作，而安装在该执行器上的传感器或安装在驱动该执行器的油缸或马达上的传感器，会适时的将该执行器动作时产生的压力的变化值、油压的变化值、角度变化值、位移变化值、倾角变化值、温度变化值等参数，通过CAN7、CAN8、CAN9、CAN10、canbus总线反馈到DSP主程序控制器CPU，DSP主程序控制器CPU通过运算处理，与预先设置的各相应执行系统的相对应的工况参数进行比较，且根据其参数变化值的大小，重新发出相应的信息指令，通过CAN5、CAN6、CAN9、CAN10、canbus总线不断的调整控制各执行系统执行机构动作，使各个相应的执行系统趋于安全稳定、动作可靠，从而实现各相应执行机构的可变稳定性限制，确保救援动作和被救援对象以及救援机器人自身的可靠性和安全性；

可变稳定性的控制变化的数学模型为：Y＝f(x)函数

设：Xo——系统预先设置的工况参数值

Xn——系统工作时实际的工况参数值

△Y——DSP主程序控制器运算后的函数值

Ymax——极限最大值

Ymin——极限最小值

则：△Y＝f(Xn)-f(Xo)

当Ymin﹤△Y﹤Ymax时，各相应的执行系统处于正常稳定工作状态；

当△Y≤Ymin或△Y≥Ymax时，说明各相应的执行系统处于不稳定的危险边界状态，此时，DSP主程序控制器CPU会发出相对应的指令，调节或停止相对应的执行机构的动作；

根据液压系统压力或执行机构的压力的变化值△Y的变化，DSP主程序控制器CPU发出指令，通过CAN10传输给动力系统自动调节发动机的燃油量，从而调节液压系统油泵的转速，调节液压油流量的变化，从而使执行机构的压力变化值与执行机构承受负荷相适应，达到可变稳定性限制的要求；

(十)、液压系统工作：

1)、液压系统包括油箱、过滤器、冷却器、油管、液压阀、油缸、油泵、液压马达，其中油泵与动力系统的取力器相联接，液压控制系统还包括油温传感器、油压传感器，启动油泵时，由DSP主程序控制器CPU发出相应的指令信息，通过CAN9将电流传输给中间继电器，继电器通电后，气动电磁阀通电，将气动阀打开，此时，取力器开启并旋转，从而油泵启动，供给液压系统压力油，反之，关闭停止油泵时，由DSP主程序控制器CPU发出相应的指令信息，中间继电器失电，气动电磁阀失电将气动阀关闭，此时取力器与动力系统的变速箱齿轮断开，油泵停止旋转，液压系统压力油流回油箱；

2)、液压系统中的各油温传感器，油压传感器会适时地将液压油的温度变化数据信号值与油压变化数据信号值，通过CAN9反馈到DSP主程序控制器CPU中，并经过CPU的运算，得出相应的油液温度变化值△Y和相应的油压变化值△Yp，当Ytmin﹤△Yt﹤Ytmax和Ypmin﹤△Yp﹤Ypmax时，液压系统处于正常稳定工作状态；当△Yw≤Ywmin或△Yw≥Ywmax时，和△Yp≤Ypmin或△Yp≥Ypmax时，CPU给出的命令通过CAN9传输电流给继电器，此时气动电磁阀断电，将气动阀关闭，使取力器齿轮与变速箱齿轮分离，油泵停止旋转，关闭液压系统；

(十一)、动力系统的工作：

动力系统包括发动机、发动机控制电路以及发动机控制模块，其中发动机控制模块又包括发动机控制器、传感器、继电器，发动机控制模块通过CAN10与DSP主程序控制器CPU连接，DSP主程序控制器CPU发出信息指令，通过CAN10传输到发动机控制模块，控制发动机的启动或停止，转速和功率的增大或减小，同时，发动机系统中的传感器，通过发动机控制模块及CAN10将发动机运行当中工况参数及故障信息反馈到DSP主程序控制器，DSP主程序控制器经过运算处理，适时发出相应命令到各执行系统，使各相应的执行机构的功耗与发动机输出功率相适配，有效保持动力系统的可靠性与稳定性，同时动力系统的工况参数及故障信息，通过DSP主程序控制器及CAN4、CAN3传输到人机交互系统，在显示器中显示，并保存在故障自诊断系统即黑匣子中，可随时在显示器中查询。

本发明的突出特点和显著效果

1)、无人驾驶、自行导航功能；2)、全地形行驶，可站立、爬行、涉水；3)、3D摄像、扫描，全方位灾害环境各种数据采集包括生命探测；4)、远程数据传输及遥控控制；5)、故障自诊断功能及维修保养功能即黑匣子功能；6)、可变稳定性系统，自行调节功能；7)、强大的救援功能及辅助功能；8)、热防护系统、热防护功能；9)、工况技术参数的显示及报警功能，DSP主程序控制器CPU通过安装在液压系统或执行器上的传感器反馈过来的数据信号并通过转换和运算，通过远程通信传输至人机交互系统并在显示器上实时显示出当前的救援状态的各相应的工况技术参数，超限时，危险动作限制及报警，DSP主程序控制器将各传感器反馈过来的数据信号，经过转换和运算，生成实适的相对应的工况数据参数，然后同DSP主程序控制器CPU中已设定的工况技术参数进行比较，当达到已设定限制值的90％时，输出相对应的预警信号，当达到已设定限制值的100％时，输出相应的报警信号，同时输出相应动作的限制信号，限制液压系统执行元器件向危险动作方向动作，保护了各相应的执行系统和救援机器人整体的安全；10)、故障自诊断及故障数据参数的存储，以及定期维修保养提示功能；11)、低阻力系数、轻量化机身及高强度的结构设计，模压成型技术，减少焊接应力与热变形，极大地增强执行器结构件的刚度与抗弯、抗拉及抗压强度；

综合以上特点，本发明具有高智能化可靠的安全性，功能多，采用了先进的人工智能技术与远程无线信息传输技术，极大地提升了救援机器人的品质与技术性能，增强了其更多的应急救援功能。

附图说明

图1为本发明智能救援机器人总成站立行走状态示意图；

图2为本发明智能救援机器人总成行驶运载状态示意图；

图3为本发明智能救援机器人总成救援执行机构示意图；

图4为本发明智能救援机器人总成行驶执行机构示意图；

图5为本发明智能救援机器人运载行驶机构液压原理图；

图6为本发明智能救援机器人救援执行机构液压原理图；

图7为本发明智能救援机器人无线发射和无线接收电气原理图；

图8为本发明智能救援机器人运载行驶遥控发射电气原理图；

图9为本发明智能救援机器人救援执行遥控接收电气原理图；

图10为本发明智能救援机器人运载行驶机构控制系统原理图；

图11为本发明智能救援机器人救援执行机构控制系统原理图；

图12为本发明智能救援机器人控制系统电原理框图。

附图标注说明：结合图1、图2、图3、图4进行说明：

1、视像盒A：S000)，2、视像盒：BS001，3、生命探测仪：S002，4、毒气检测仪：S003，5、热分布成像仪：S004，6、GPS定位仪：S005，7、3D摄像仪：S006，8、雷达测障仪：S007，9、激光测距仪：S008，10、应急照明灯：S009，11、数据采集处理控制盒：K001，12、通信系统控制盒：K002，13、可变稳定性控制盒：K003，14、DSP主程序控制器CPU：K004，15、救援执行机构控制盒：K005，16、行驶运载控制盒K006，17、应急照明控制盒：K007，18、故障自诊断系统控制盒：K008，19、热防护系统控制盒：K009，20、动力系统：D000，21、液压系统：Y000，22、上机架：SJ000，23、下机架：XJ000，24、大臂总成：W001，25、大臂举升机构总成：W002，26、大臂回转机构总成：W003，27、大臂与中臂联接销轴：W004，28、中臂举升油缸：W005，29、中臂举升机构连杆1：W006，30、中臂举升机构连杆2：W007，31、中臂总成：W008，32、小臂举升机构连杆1：W009，33、小臂举升油缸：W010，34、中臂与小臂联接销轴：W011，35、小臂举升机构连杆2：W012，36、小臂总成：W013，37、手腕旋转机构总成：W014，38、手指紧松机构连杆1：W015，39、手指紧松机构连杆2：W016，40、手指紧松油缸：W017，41、手指与手腕联接销轴：W018，42、手指紧松回转销轴：W019，43、手指紧松机构连杆3：W020，44、手指总成1：W021，45、手指总成2：W022，46、头部抬举机构：W023，47、腰部立卧油缸：W024，48、腰部立卧机构连杆总成1：W025，49、腰部与上机架联接销轴：W026，50、腰部立卧机构连杆总成2：W027，51、托板总成：W028，52、牵引机构总成：W029，53、托板与下机架联接销轴：W030，54、托板举升油缸总成：W031，55、前脚小腿总成：X001，56、小腿上、下油缸：X002，57、前脚小腿与大腿联接销轴：X003，58、前脚大腿总成：X004，59、大腿上、下油缸：X005，60、前脚大腿与下机架联接销轴：X006，61、前轮胎：X007，62、前轮旋转减速机总成：X008，63、前轮旋转马达总成：X009，64、前脚总成摆动销轴：X010，65、前脚摆动油缸：X011，66、后脚上下油缸：X012，67、后脚总成与下机架联接销轴总成：X013，68、后脚摆动机构连杆1：X014，69、后脚摆动机构连杆2：X015，70、后脚摆动油缸：X016，71、后脚摆动销轴：X017，72、后脚总成：X018，73、后轮摆动油缸：X019，74、后轮摆动机构连杆1：X020，75、后轮摆动机构连杆2：X021，76、后轮安装支架：X022，77、后轮摆动销轴：X023，78、后轮旋转减速机总成：X024，79、后轮旋转马达总成：X025，80、后轮胎：X026。

具体实施方式：

参见附图，本发明的一种智能应急救援机器人，包括：人机交互系统、无线通信系统、数据采集系统、故障自诊断系统、运载行驶控制系统、可变稳定性控制系统、救援执行机构控制系统、热防护控制系统、动力系统、液压系统和应急照明系统；所述的人机交互系统是包括程序控制器/计算机平台、数据采集卡、显示器、VR视镜、图像数据保存及识别模块、遥控装置，数据采集卡、显示器、VR视镜和图像数据保存及识别模块分别以CAN12、CAN13、CAN14、CAN15、canbus总线与程序控制器/计算机平台连接，其中数据采集卡通过CAN1与无线通信系统中的视频接收模块连接程序控制器/计算机平台，通过CAN2与无线通信系统中的无线数据接收模块连接，通过CAN3与通信系统中的无线指令传输模块连接，遥控装置与无线指令传输模块的指令数据传输是通过红外线电磁波的发射与接收而实现的；无线通信系统包括视频发射模块、视频接收模块、无线数据发射模块、无线数据接收模块、无线指令传输模块，其中视频发射模块与数据采集系统中的3D高清摄像仪、热分布成像仪连接，视频接收模块与人机交互系统中的视频采集卡连接，无线数据发射模块与生命探测仪、毒气检测仪、雷达测障仪、激光测距仪、GPS定位模块连接、无线数据接收模块与程序控制器/计算机平台连接，两个无线指令传输模块分别通过红外电磁波与遥控装置连接，通过CAN4与DSP主程序控制器CPU连接；所述数据采集系统包括3D高清摄像仪、热分布成像仪、生命探测仪、毒气检测仪、雷达测障仪、激光测距仪、GPS定位模块，且它们分别与视频发射模块和无线数据发射模块连接；所述故障自诊断系统/黑匣子包括DSP主程序控制器CPU及其外辅控制电路，它通过CAN4与无线指令传输模块连接，通过CAN9与液压系统连接，通过CAN10与动力系统连接，通过CAN11与热防护系统控制连接，通过CAN5与运载行驶控制系统连接，通过CAN6与救援执行机构控制系统连接，通过CAN7、CAN8与可变稳定性控制系统连接；所述运载行驶控制系统，包括中间继电器组A：ZJ/n＝28、比例电磁铁、液压多路阀、油缸/马达行驶执行器A，其中中间继电器组A：ZJ/n＝28与DSP主程序控制器CPU通过CAN5连接，行驶执行器分别通过油缸/马达连接，控制各种行驶状态的；所述可变稳定性控制系统包括压力传感器、油压传感器、角度传感器、位移传感器、倾角传感器、温度传感器、光敏传感器、热敏传感器、红外传感器、长度传感器。这些传感器分别经过CABLE/C和CABLE/D、canbus总线与DSP主程序控制器CPU连接，将各种工况参数的数据信息反馈给DSP主程序控制器CPU；所述救援执行机构控制系统包括由中间继电器组B：ZJ/n＝40、比例电磁铁、液压多路阀、油缸/马达、行驶执行器B，其中中间继电器组B：ZJ/n＝40与DSP主程序控制器CPU通过CAN6连接，救援执行机构控制系统分别通过油缸与马达连接，实现各项救援执行动作；所述热防护系统是包括中间继电器组B：ZJ/n＝2、水泵/泡沫仓、水枪/泡沫枪和电磁阀，热防护控制系统并通过CAN11与DSP主程序控制器CPU连接，通过热敏传感器的信号反馈实现热防护系统的开启或关闭；所述动力系统包括柴油发动机及其发电设备，其发动机控制器通过CAN10与DSP主程序控制器CPU连接，其动力输出装置与液压系统中的油泵连接，实现发动机与油泵转速的调节；所述液压系统包括油泵、油箱、油管、液压阀组、油缸、马达，其中油泵控制模块是通过CAN9与DSP主程序控制器CPU连接，实现油泵的启动与停止；所述应急照明控制系统包括中间继电器DZJ/n＝1与LED照明灯电路模块，其通过CAN16与DSP主程序控制器CPU连接，实现应急照明的开启或关闭。

一种采用上述技术方案的智能应急救援机器人，其机械结构包括：1)数据采集系统的数据采集处理控制盒K001安装在机器人背部，数据采集系统的视像盒BS001、生命探测仪S002、毒气检测仪S003、热分布成像仪S004、GPS定位仪S005安装在机器人胸部，数据采集系统的视像盒AS000、3D摄像仪S006、雷达测障仪S007、激光测距仪S008、应急照明灯S009安装在机器人头部；

2)控制系统的通信处理控制盒K002、可变稳定性控制盒K003、DPS主程序控制器CPU处理控制盒K004、救援执行机构控制盒K005、行驶运载控制盒K006、应急照明控制盒K007、故障自诊断系统控制盒K008、热防护系统控制盒K009都分别安装于机器人的背部；

3)动力系统D000安装在机器人的臀部，即上机架SJ000上。

4)液压系统Y000安装在机器人的臀部，即上机架SJ000上；液压管路则分别安装于其对应的机器人全身各个部位。

5)运载行驶系统安装在下机架XJ000及其以下部位的，它包括前脚小腿总成X001、前脚大腿总成X004、前脚小腿与前脚大腿由销轴X003联接，前脚大腿与下机架XJ000，由销轴X006联接，并通过安装在其上的小腿上、下油缸X002与大腿上、下油缸X005伸缩实现前脚小腿、大腿的上、下动作，通过安装在机架XJ000上的前脚摆动油缸X011及前脚总成摆动销轴X010，从而实现前脚的左、右摆动；同时

通过安装在前脚大腿上的前轮旋转减速机总成X008、前轮旋转马达总成X009及前轮胎X007以及安装在后轮安装支架X022上的后轮旋转减速机总成X024、后轮旋转马达总成X025、后轮胎X026、安装在后脚总成X018与后轮安装支架X022之间的后轮摆动油缸X019、后轮摆动机构连杆1：X020、后轮摆动机构连杆2：X021从而实现前、后轮的旋转和偏转动作，实现本机器人的向前或向后行驶以及行驶转向的调整；

后脚总成X018通过安装在机架XJ000上的销轴X013、后脚摆动机构连杆1：X014、后脚摆动机构连杆2：X015、后脚摆动油缸X016、后脚摆动销轴X017、后脚上、下油缸X012，从而实现后脚总成X018的上、下动作和后脚总成X018的外展和内收动作。

以上系统结构就能实现本机器人的站立、行驶、转向、步行及爬行；

6)救援执行工作机构包括本机器人手臂、手指、手腕、腰部以及托板机构、牵引机构，包括大臂总成W001、大臂举升机构总成W002、大臂回转机构总成W003，大臂的举升及伸展都是通过油缸动作实现的；

中臂总成W008是通过销轴W004与大臂总成W001联接的，中臂的举升动作是通过安装在中臂总成W008与大臂总成W001上的中臂举升机构连杆1：W006和中臂举升机构连杆2：W007以及中臂举升油缸W005的相互动作而实现的。

小臂总成W013是通过销轴W011与中臂总成W008联接的，小臂总成的举升动作是通过安装在小臂总成W013与中臂总成W008上的小臂举升机构连杆1：W009、小臂举升机构连杆2：W012以及小臂举升油缸W010的相互动作而实现的；

手腕旋转机构总W014安装在小臂总成W013上，并通过销轴(W018)与手指总成1W021和手指总成2：W022联接，从而可实现手指总成1与手指总成2的整体转动，通过手指紧松机构连杆1:W015、手指紧松机构连杆2:W016与手指紧松油缸W017以及销轴W018的相互联动，可实现手掌的上、下摆动，通过手指紧松回转销轴W019、手指紧松机构连杆3:W020、手指总成1W021、手指总成2:W022的相互联动，可实现手指的抓紧或放松；

头部的抬举与降低是通过头部抬举机构W023实现的，抬举机构同样是包括销轴、连杆、油缸；

腰部主卧动作是通过安装在上机架SJ000上的腰部主卧机构连杆总成1：W025、腰部主卧机构连杆总成2：W027，腰部与上机架SJ000的联接销轴W026以及腰部立卧油缸W024的相互联动而实现的；

托板机构是由托板总成W028、托板总成W028与下机架XJ000、联接销轴W030以及托板举升油缸总成W031，托板的举升动作是通过它们相互联动而实现的；

牵引机构的牵引启闭动作是通过牵引机构总成W029实现的，牵引机构同样是包括销轴、连杆、油缸，牵引机构的旋转是通过回转减速机及液压马达而实现的。

采用上述智能应急救援机器人的智能控制方法，如本发明说明书技术方案所述，不再赘述。

Claims (3)

1.一种智能应急救援机器人，其特征在于：包括：人机交互系统、无线通信系统、数据采集系统、故障自诊断系统、运载行驶控制系统、可变稳定性控制系统、救援执行机构控制系统、热防护控制系统、动力系统、液压系统和应急照明系统；所述的人机交互系统包括程序控制器/计算机平台、视频采集卡、显示器、VR视镜、图像数据保存识别模块、遥控装置，视频采集卡、显示器、VR视镜和图像数据保存识别模块分别以CAN12、CAN13、CAN14、CAN15、canbus总线与程序控制器/计算机平台连接，其中视频采集卡通过CAN1与无线通信系统中的视频接收模块连接，程序控制器/计算机平台通过CAN2与无线通信系统中的无线数据接收模块连接，程序控制器/计算机平台通过CAN3与无线通信系统中的无线指令发射模块连接，遥控装置与无线指令发射模块的指令数据传输是通过红外线电磁波的发射与接收而实现的；无线通信系统包括视频发射模块、视频接收模块、无线数据发射模块、无线数据接收模块、无线指令发射模块和无线指令接收模块，其中视频发射模块与数据采集系统中的3D高清摄像仪、热分布成像仪连接，视频接收模块与人机交互系统中的视频采集卡连接，无线数据发射模块与数据采集系统中的生命探测仪、毒气检测仪、雷达测障仪、激光测距仪、GPS定位模块连接，无线数据接收模块与程序控制器/计算机平台连接，无线指令发射模块通过红外线电磁波与遥控装置连接，无线指令接收模块通过CAN4与DSP主程序控制器CPU连接；所述数据采集系统包括3D高清摄像仪、热分布成像仪、生命探测仪、毒气检测仪、雷达测障仪、激光测距仪、GPS定位模块，且它们分别与视频发射模块和无线数据发射模块连接；所述故障自诊断系统/黑匣子包括DSP主程序控制器CPU及其外辅控制电路，它通过CAN4与无线指令接收模块连接，通过CAN9与液压系统连接，通过CAN10与动力系统连接，通过CAN11与热防护控制系统连接，通过CAN5与运载行驶控制系统连接，通过CAN6与救援执行机构控制系统连接，通过CAN7、CAN8与可变稳定性控制系统连接；所述运载行驶控制系统包括中间继电器组ZJ/n＝28、比例电磁铁、液压多路阀、油缸/马达和行驶执行器A，其中中间继电器组A：ZJ/n＝28与DSP主程序控制器CPU通过CAN5连接，行驶执行器A分别通过油缸/马达连接控制各种行驶状态；所述可变稳定性控制系统包括压力传感器、油压传感器、角度传感器、位移传感器、倾角传感器、温度传感器、光敏传感器、热敏传感器、红外传感器、长度传感器，上述这些传感器分别经过CABLE/C和CABLE/D、canbus总线与DSP主程序控制器CPU连接，将各种工况参数的数据信息反馈给DSP主程序控制器CPU；所述救援执行机构控制系统包括由中间继电器组ZJ/n＝40、比例电磁铁、液压多路阀、油缸/马达、行驶执行器B，其中中间继电器组B：ZJ/n＝40与DSP主程序控制器CPU通过CAN6连接，救援执行机构控制系统分别通过油缸/马达连接控制各项救援执行动作；所述热防护控制系统包括中间继电器组ZJ/n＝2、水泵/泡沫仓、水枪/泡沫枪和电磁阀，热防护控制系统并通过CAN11与DSP主程序控制器CPU连接，热防护口罩系统通过热敏传感器的信号反馈实现热防护系统的开启或关闭；所述动力系统包括柴油发动机及其发电设备，柴油发动机控制器通过CAN10与DSP主程序控制器CPU连接，柴油发动机的动力输出装置与液压系统中的油泵连接，实现发动机与油泵转速的调节；所述液压系统包括油泵、油箱、油管、液压阀组、油缸和马达，其中油泵控制模块通过CAN9与DSP主程序控制器CPU连接，实现油泵的启动与停止；所述应急照明控制系统包括中间继电器DZJ/n＝1与LED照明灯电路模块，应急照明控制系统通过CAN16与DSP主程序控制器CPU连接，实现应急照明的开启或关闭。

2.一种采用权利要求1的智能应急救援机器人的机械结构，其特征在于，包括：1)数据采集系统的数据采集处理控制盒K001安装在机器人背部，数据采集系统的视像盒BS001、生命探测仪S002、毒气检测仪S003、热分布成像仪S004、GPS定位仪S005安装在机器人胸部，数据采集系统的视像盒AS000、3D摄像仪S006、雷达测障仪S007、激光测距仪S008、应急照明灯S009安装在机器人头部；

2)控制系统的通信处理控制盒K002、可变稳定性控制盒K003、DPS主程序控制器CPU处理控制盒K004、救援执行机构控制盒K005、行驶运载控制盒K006、应急照明控制盒K007、故障自诊断系统控制盒K008、热防护系统控制盒K009都分别安装于机器人的背部；

3)动力系统D000安装在机器人的臀部，即上机架SJ000上；

4)液压系统Y000安装在机器人的臀部，即上机架SJ000上；液压管路则分别安装于其对应的机器人全身各个部位；

5)运载行驶系统安装在下机架XJ000及其以下部位的，它包括前脚小腿总成X001、前脚大腿总成X004、前脚小腿与前脚大腿由销轴X003联接，前脚大腿与下机架XJ000，由销轴X006联接，并通过安装在其上的小腿上、下油缸X002与大腿上、下油缸X005伸缩实现前脚小腿、大腿的上、下动作，通过安装在机架XJ000上的前脚摆动油缸X011及前脚总成摆动销轴X010，从而实现前脚的左、右摆动；同时通过安装在前脚大腿上的前轮旋转减速机总成X008、前轮旋转马达总成X009及前轮胎X007以及安装在后轮安装支架X022上的后轮旋转减速机总成X024、后轮旋转马达总成X025、后轮胎X026、安装在后脚总成X018与后轮安装支架X022之间的后轮摆动油缸X019、后轮摆动机构连杆1：X020、后轮摆动机构连杆2：X021从而实现前、后轮的旋转和偏转动作，实现本机器人的向前或向后行驶以及行驶转向的调整；

后脚总成X018通过安装在机架XJ000上的销轴X013、后脚摆动机构连杆1：X014、后脚摆动机构连杆2：X015、后脚摆动油缸X016、后脚摆动销轴X017、后脚上、下油缸X012，从而实现后脚总成X018的上、下动作和后脚总成X018的外展和内收动作；

以上系统结构就能实现本机器人的站立、行驶、转向、步行及爬行；

6)救援执行工作机构包括机器人的手臂、手指、手腕、腰部以及托板机构、牵引机构，包括大臂总成W001、大臂举升机构总成W002、大臂回转机构总成W003，大臂的举升及伸展都是通过油缸动作实现的；

中臂总成W008是通过销轴W004与大臂总成W001联接的，中臂的举升动作是通过安装在中臂总成W008与大臂总成W001上的中臂举升机构连杆1：W006和中臂举升机构连杆2：W007以及中臂举升油缸W005的相互动作而实现的；

小臂总成W013是通过销轴W011与中臂总成W008联接的，小臂总成的举升动作是通过安装在小臂总成W013与中臂总成W008上的小臂举升机构连杆1：W009、小臂举升机构连杆2：W012以及小臂举升油缸W010的相互动作而实现的；

手腕旋转机构总W014安装在小臂总成W013上，并通过销轴(W018)与手指总成1W021和手指总成2：W022联接，从而可实现手指总成1与手指总成2的整体转动，通过手指紧松机构连杆1:W015、手指紧松机构连杆2:W016与手指紧松油缸W017以及销轴W018的相互联动，可实现手掌的上、下摆动，通过手指紧松回转销轴W019、手指紧松机构连杆3:W020、手指总成1W021、手指总成2:W022的相互联动，可实现手指的抓紧或放松；

头部的抬举与降低是通过头部抬举机构W023实现的，抬举机构同样是包括销轴、连杆、油缸；

腰部主卧动作是通过安装在上机架SJ000上的腰部主卧机构连杆总成1：W025、腰部主卧机构连杆总成2：W027，腰部与上机架SJ000的联接销轴W026以及腰部立卧油缸W024的相互联动而实现的；

托板机构是由托板总成W028、托板总成W028与下机架XJ000、联接销轴W030以及托板举升油缸总成W031，托板的举升动作是通过它们相互联动而实现的；

牵引机构的牵引启闭动作是通过牵引机构总成W029实现的，牵引机构同样是包括销轴、连杆、油缸，牵引机构的旋转是通过回转减速机及液压马达而实现的。

3.一种采用权利要求1的智能应急救援机器人的智能控制方法，其特征在于包括：

(一)、电气系统的启动：

1)、闭合机器人电源开关，确认正常工作指示灯绿灯亮起，此时DSP主程序控制器(CPU)以及可变稳定性控制系统的电源已接通；

2)、启动远程控制台电源开关，确认正常工作指示灯绿灯常亮，开启显示器开关；

3)、启动遥控操纵盒开关，确认正常工作指示灯绿灯闪烁；

4)、遥控开启数据采集系统开关；

(二)、发动机及液压系统的启动：

1)、先启动电气系统；

2)、遥控开启发动机；

3)、遥控开启取力器开关，启动液压油泵，供给液压系统压力油。

(三)、数据采集系统的工作：

1)、3D高清摄像仪将本智能应急救援机器人周围及灾害现场的实景状况全方位无死角地摄像，并通过视频发射模块，经由无线通信系统传输给人机交互系统，并在显示器中直观地显示出来，同时也保存在图像数据保存识别模块当中，救援指挥人员根据灾害现场实况，灵活指挥机器人的救援行动；

2)、热分布成像仪可将灾害现场的环境温度或火灾火势实际情况合成相素图并通过视频发射模块传输给人机交互系统，并在显示器中直观地显示出来，同时也保存在图像数据保存与识别模块当中，给现场指挥人员提供可靠的救援行动依据；

3)、生命探测仪在灾害现场可以探测和发现有无生命迹象的存在，并将数据信息通过无线数据发射模块传输给人机交互系统中的无线数据接收模块，再传输到程序控制器/计算机平台，并在显示器或VR视镜中显示生命迹象位置，救援指挥人员可以通过遥控装置发出救援指令，通过无线指令传输模块，经由CAN4传输到DSP主程序控制器CPU，再通过CAN5、CAN6分别控制机器人的行驶和控制机器人的救援机构，实行相应的救援动作，将受困或受伤的生命救出；

4)、毒气检测仪将灾害现场有无毒气或毒气浓度的数据信息，通过无线数据发射模块，传输给无线数据接收模块，再传输到程序控制器/计算机平台，并保存在图像数据保存识别模块当中，给应急救援指挥中心提供依据和信息，及时阻止人员进入或切断毒气源；

5)、雷达测障仪将机器人救援现场周围的障碍物信息数据，通过无线数据发射模块传输给无线数据接收模块，再传输给程序控制器/计算机平台，并在显示器或VR视镜中显示障碍物，程序控制器计算机平台根据预先设置的机器人与障碍物的安全距离进行比较，从而发出指令，并通过无线指令传输模块以及CAN4、canbus总线传送到DSP主程序控制器CPU，同时指挥人员根据障碍物的实际情况，运用遥控装置发出指令，通过无线指令传输模块和CAN4将指令传送给DSP主程序控制器CPU，通过CAN6停止或运行救援执行机构的动作，通过CAN5停止或运行运载行驶系统的前进、转向、拐弯、后退、站立、步行、弯腰、旋转动作，实现安全的无人驾驶，安全避障；

6)、激光测距仪将机器人探测到的生命迹象的距离数据，通过无线数据发射模块传输到无线数据接收模块，再传送到人机交互系统中的程序控制器/计算机平台，并保存在图像数据保存与识别模块当中，并在显示器或VR视镜中显示，同时程序控制器/计算机平台根据预先设置的机器人与生命迹象的最小安全距离进行比较、运算，并发出指令，通过无线数据传输模块和CAN4、canbus总线传送到DSP主程序控制器CPU，同时指挥人员也可根据救援机器人与生命迹象的实际距离，通过遥控装置发出指令，通过无线指令传输模块和CAN4传送到DSP主程序控制器CPU，通过CAN5控制运载行驶系统的前进、转向、拐弯、后退、停止、站立、步行、弯腰、旋转动作，通过CAN6停止或运行相应救援执行机构的动作，安全施救被困或受伤人员；

7)、GPS定位模块将应急救援机器人和灾害现场所处的位置信息数据，通过无线数据发射模块传输给无线数据接收模块，再传输到人机交互系统的程序控制器/计算机平台，并在显示器或VR视镜中显示，指挥人员可适时掌握机器人所处的灾害现场准确位置，同时程序控制器/计算机平台将位置信息数据通过无线指令传输模块和CAN4传送到DSP主程序控制器CPU,通过CAN5传送到运载行驶系统，实现机器人自行导航向被救援对象行驶；

(四)、人机交互系统工作：

人机交互系统是把数据采集系统传输进来的数据信息、参数信号，通过程序控制器/计算机平台的运算处理，通过CAN15图像数据保存识别模块的保存与识别分别通过CAN13或CAN14、CAN17与显示器或VR视镜、遥控装置连接，通过CAN3与无线指令传输模块连接，遥控装置通过红外无线电磁波将指令传输给无线指令传输模块发射，通过无线通信系统传送到无线指令传输模块接收，通过CAN4与DSP主程序控制器CPU连接，救援指挥人员根据显示器上显示数据或图像，通过遥控装置发出相应的救援或行驶指令，实施相应的救援动作；

(五)、通信系统工作：

通信系统是基于GPRS/4G模块的远程无线网络通信系统，包含视频发射模块、视频接收模块、无线数据发射模块、无线数据接收模块、无线指令发射模块、无线指令接收模块，其中，视频发射与接收模块，将采集的图像信息数据传输到视频采集卡，无线数据发射与接收模块，把采集到的数据信息，传输到人机交互系统的程序控制器/计算机平台,无线指令发射与接收传输模块，将计算机平台发出的指令和遥控装置发出的指令传输给DSP主程序控制器CPU，分别控制运载行驶，救援执行机构、应急照明系统、热防护系统的相应的执行动作；

(六)、DSP主程序控制器CPU故障自诊断系统即黑匣子的工作：

DSP主程序控制器CPU是救援机器人的大脑，是把接收的指令信息和传感器反馈的数据参数进行集中分类，运算处理，然后再发出相应的指令，以控制其他执行系统的动作和安全稳定；

1)、将CAN4传输的指令或数据进行分类、运算、处理，然后发出相应的指令，分别通过CAN5、CAN6、CAN9、CAN10、CAN11、CAN16，对运载行驶系统，救援执行机构系统、液压系统、动力系统、热防护系统、应急照明系统进行控制，并通过CAN4把相应的指令或数据反馈到人机交互系统，并在显示器或VR视镜中显示；

2)、将各个传感器通过CAN7、CAN8、CAN9、CAN10反馈来的工况数据参数进行分类，比较、运算处理，然后发出相应的指令，分别通过CAN5、CAN6、CAN9、CAN10、CAN11、CAN16，对运载行驶系统、救援执行系统、液压系统、动力系统、热防护系统、应急照明系统进行控制，并通过CAN4把相应的指令或数据传输到人机交互系统，并在显示器或VR视镜中显示，还将相关数据参数保存在图像数据保存识别模块中；

3)、实现情景再现功能：能适时地将运载行驶控制系统、救援执行机构控制系统、热防护控制系统、应急照明控制系统、液压系统、动力系统的所有工况数据以及可变稳定性控制系统的各传感器反馈的工况参数与记录并与预先设定的正常安全要求的工况技术参数进行对比运算，并储存在DSP主程序控制器CPU中，从而通过CAN4、无线数据传输模块分别计算出相应的比值。通过CAN3传输到人机交互系统，其各个系统的各相应的参数数据比值都显示于显示器中，同时会有语言或报警提示，明确故障发生的系统部位，实现故障自诊断功能；同时可以随时查询每一次执行救援任务的时间、系统工作时的压力、工作时环境温度、救援工作量、系统油温、救援执行时的运载行驶状况以及液压系统、动力系统运行的工作状况，给救援指挥人员掌握救援机器人的使用工作状况和维修保养和救援工作的分析，提供重要的指挥依据；

(七)、运载行驶系统的工作：

运载行驶控制系统是根据灾害现场、地形状况、距离的远近进行移动的，其控制及运行系统，包括主程序控制器CPU、中间继电器组ZJ/n＝28,比例电磁铁、液压多路阀、油缸、马达、行驶执行器，由DSP主程序控制器CPU发出的各项指令通过CAN5、canbus总线传输到中间继电器组ZJ/n＝28，分别使相对应的比例电磁铁通电或断电，使相对应的液压多路阀的电路打开或关闭，并根据指令的不同，控制相对应的液压多路阀的油液流量的大小，实现比例调节，使相对应的油缸的伸缩速度或马达的转速也按比例调节，进而使相对应的行驶执行器按要求完成相对应的动作，包括前进、后退、转向、加速、减速、停止、步行、爬行；

(八)、救援执行系统的工作：

救援执行系统是根据灾害现场被救援对象的实际状况而实施的相对应救援措施及救援机构的相应动作，其控制及运行系统包括DSP主程序控制器CPU、中间继电器组ZJ/n＝40、比例电磁铁BL29～BL68、液压多路阀YF15～YF34、油缸、马达YG13～YG28、M5～M8，救援执行器等，由DSP主程序控制器CPU发出的各项指令，通过CAN6、canbus总线传输到中间继电器组ZJ/n＝40，分别使相应的比例电磁铁通电或断电，使相应的液压多路阀的油路打开或关闭，并根据指令信息变化的不同，控制相对应的液压多路阀的油路的液压油流量的大小，从而比例控制相对应的油缸的伸缩的速度或相对应马达的驱动的速度，进而使相对应的救援执行器按救援要求执行相对应的动作，如举臂、伸臂、收臂、抓紧、松开、偏转、摆动、牵引救援动作；

(九)、可变稳定性系统的工作：

可变稳定性系统其实是由DSP主程序控制器CPU、运载行驶控制系统、救援执行机构控制系统、液压系统、动力系统以及安装在各控制执行机构上的各类传感器组共同组成的一个整体闭式循环内部控制网络，其主要核心是DSP主程序控制器CPU和各类传感器组，包括压力传感器、油压传感器、角度传感器、位移传感器、倾角传感器、温度传感器、光敏传感器、热敏传感器、红外线传感器，当DSP主程序控制器CPU发出某指令信息，相应的控制系统就会按照该信息指令使相应的执行器执行该命令动作，而安装在该执行器上的传感器或安装在驱动该执行器的油缸或马达上的传感器，会适时的将该执行器动作时产生的压力的变化值、油压的变化值、角度变化值、位移变化值、倾角变化值、温度变化值等参数，通过CAN7、CAN8、CAN9、CAN10、canbus总线反馈到DSP主程序控制器CPU，DSP主程序控制器CPU通过运算处理，与预先设置的各相应执行系统的相对应的工况参数进行比较，且根据其参数变化值的大小，重新发出相应的信息指令，通过CAN5、CAN6、CAN9、CAN10、canbus总线不断的调整控制各执行系统执行机构动作，使各个相应的执行系统趋于安全稳定、动作可靠，从而实现各相应执行机构的可变稳定性限制，确保救援动作和被救援对象以及救援机器人自身的可靠性和安全性；

可变稳定性的控制变化的数学模型为：Y＝f(x)函数

设：Xo——系统预先设置的工况参数值

Xn——系统工作时实际的工况参数值

△Y——DSP主程序控制器运算后的函数值

Ymax——极限最大值

Ymin——极限最小值

则：△Y＝f(Xn)-f(Xo)

当Ymin﹤△Y﹤Ymax时，各相应的执行系统处于正常稳定工作状态；

当△Y≤Ymin或△Y≥Ymax时，说明各相应的执行系统处于不稳定的危险边界状态，此时，DSP主程序控制器CPU会发出相对应的指令，调节或停止相对应的执行机构的动作；

根据液压系统压力或执行机构的压力的变化值△Y的变化，DSP主程序控制器CPU发出指令，通过CAN10传输给动力系统自动调节发动机的燃油量，从而调节液压系统油泵的转速，调节液压油流量的变化，从而使执行机构的压力变化值与执行机构承受负荷相适应，达到可变稳定性限制的要求；

(十)、液压系统工作：

1)、液压系统包括油箱、过滤器、冷却器、油管、液压阀、油缸、油泵、液压马达，其中油泵与动力系统的取力器相联接，液压控制系统还包括油温传感器、油压传感器，启动油泵时，由DSP主程序控制器CPU发出相应的指令信息，通过CAN9将电流传输给中间继电器，继电器通电后，气动电磁阀通电，将气动阀打开，此时，取力器开启并旋转，从而油泵启动，供给液压系统压力油，反之，关闭停止油泵时，由DSP主程序控制器CPU发出相应的指令信息，中间继电器失电，气动电磁阀失电将气动阀关闭，此时取力器与动力系统的变速箱齿轮断开，油泵停止旋转，液压系统压力油流回油箱；

2)、液压系统中的各油温传感器，油压传感器会适时地将液压油的温度变化数据信号值与油压变化数据信号值，通过CAN9反馈到DSP主程序控制器CPU中，并经过CPU的运算，得出相应的油液温度变化值△Y和相应的油压变化值△Yp，当Ytmin﹤△Yt﹤Ytmax和Ypmin﹤△Yp﹤Ypmax时，液压系统处于正常稳定工作状态；当△Yw≤Ywmin或△Yw≥Ywmax时，和△Yp≤Ypmin或△Yp≥Ypmax时，CPU给出的命令通过CAN9传输电流给继电器，此时气动电磁阀断电，将气动阀关闭，使取力器齿轮与变速箱齿轮分离，油泵停止旋转，关闭液压系统；

(十一)、动力系统的工作：

动力系统包括发动机、发动机控制电路以及发动机控制模块，其中发动机控制模块又包括发动机控制器、传感器、继电器，发动机控制模块通过CAN10与DSP主程序控制器CPU连接，DSP主程序控制器CPU发出信息指令，通过CAN10传输到发动机控制模块，控制发动机的启动或停止，转速和功率的增大或减小，同时，发动机系统中的传感器，通过发动机控制模块及CAN10将发动机运行当中工况参数及故障信息反馈到DSP主程序控制器，DSP主程序控制器经过运算处理，适时发出相应命令到各执行系统，使各相应的执行机构的功耗与发动机输出功率相适配，有效保持动力系统的可靠性与稳定性，同时动力系统的工况参数及故障信息，通过DSP主程序控制器及CAN4、CAN3传输到人机交互系统，在显示器中显示，并保存在故障自诊断系统即黑匣子中，可随时在显示器中查询。