CN107168165A - 一种远程控制的智能消防机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消防机器人技术领域，具体涉及一种远程控制的智能消防机器人系统，包括中央处理系统、驱动电路、电源稳压模块、远红外火焰传感器组、火灾报警系统和以太网模块，火灾报警系统由AT89C51，实时时钟电路DS1302，键盘与显示电路，RS485通信电路，MAX813L组成的看门狗电路，串行E2PROM存储器电路等组成，采用多个传感器测量不同房间内的温度。以太网模块用于连接远程控制端，电源文雅模块通过调节输出电流来保证输出端电压的，其反馈量是电压，基准量也是电压，经过内部电路转化成反馈电流和基准旁路电流，其差值减去旁路内部电流源，使输出电流满足端电压的稳定，本发明结构简单，操作便捷，可实现远程控制，更安全，具有很强的创造性。

Description

一种远程控制的智能消防机器人系统

技术领域

本发明涉及消防机器人技术领域，具体涉及一种远程控制的智能消防机器人系统。

背景技术

消防机器人作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。各种大型石油化工企业、隧道、地铁等不断增多，油品燃气、毒气泄漏爆炸、隧道、地铁坍塌等灾害隐患不断增加。消防机器人能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈。2012年，弗吉尼亚理工学院为美国海军设计了一款CHARLI-2消防机器人，这种机器人可以跳当时流行的“江南Style”舞蹈，在YouTube上走红.目前，国内一款新开发的“可变频率可变流量可变功能可变重量的火凤凰水力型消防灭火机器人”非常受到消防行业客户关注。它实现了一台控制终端，可同时控制3公里范围内的8台机器人。不仅轻巧方便，适用于各种小型日常危险的火灾事故，还特别适合天津大爆炸这类大型和特大型火灾事故，具有很多的优点。同时，该常探机器人公司也是唯一受国家科技部邀请，参加“2015年中国(绵阳)国际军工展”的消防灭火机器人公司，也是代表国家知识产权局参展“2014年中国国际高新技术成果展览会”的唯一消防机器人。随着社会经济的迅猛发展，建筑和企业生产的特殊性，导致化学危险品和放射性物质泄漏以及燃烧、爆炸、坍塌的事故隐患增加，事故发生的概率也相应提高。一旦发生灾害事故，消防员面对高温、黑暗、有毒和浓烟等危害环境时，若没有相应的设备贸然冲进现场，不仅不能完成任务，还会徒增人员伤亡。在专利号为CN201610970353.3的专利文件中，公开了一种消防机器人系统，包括无刷电机、锉电池、电机驱动、无线数传系统、电源转换模块、控制器、无线图传系统、GPS定位系统、传感器、遥控系统，所述控制器的输出端分别与电机驱动器、无线数传系统、无线图传系统、遥控系统、传感器和GPS定位系统的输入端并联连接，所述锉电池的输出端分别连接电机驱动器和电源转换模块的输入端，所述电源转换模块的输出端与控制器的输入端连接，所述电机驱动器的输出端与无刷电机的输入端连接。本发明功能多、可靠性高、结构简单、易扩展、易维修保养。

上述专利文件基于Android或PC平台的远程控制终端，应用先进的软件开发技术实现对机器人的操控、相互通信及信息处理。本系统具有网络化、自主化、深度人机交互等特点。远程控制终端基于PC和Android平台，综合现有的主流软件开发技术(MVC架构、Android技术)。但是对于如何提供一种结构简单，操作便捷，可实现远程控制，更安全的远程控制的智能消防机器人系统缺少技术性解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种远程控制的智能消防机器人系统，用于解决如何提供一种结构简单，操作便捷，可实现远程控制，更安全的远程控制的智能消防机器人系统的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种远程控制的智能消防机器人系统，包括消防机器人电路，其特征在于：包括中央处理系统、驱动电路、电源稳压模块、远红外火焰传感器组、火灾报警系统和以太网模块，所述驱动电路与所述中央处理系统相连，所述驱动电路用于驱动消防机器人电路，所述电源稳压模块通过调节输出电流来保证输出端电压的，其反馈量是电压，基准量也是电压，经过内部电路转化成反馈电流和基准旁路电流，其差值减去旁路内部电流源，使输出电流满足端电压的稳定，所述火灾报警系统由AT89C51，实时时钟电路DS1302，键盘与显示电路，RS485通信电路，MAX813L组成的看门狗电路，串行E2PROM存储器电路等组成，采用多个传感器测量不同房间内的温度，可以设置不同房间的报警上限值，可以实现多个房间对应温度的显示和报警，所述远红外火焰传感器组用于判断火焰的位置，以太网模块用于连接远程控制端。

优选的，所述驱动电路采用L298N电机驱动芯片模块，由单片机控制其工作，从而控制小车的运动状态，此芯片工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W，内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制，控制直流电机简单容易，该驱动模块使用光耦将电机电压与信号电压分隔，增强了可靠性。

优选的，所述远程控制的智能消防机器人系统还包括火焰传感器模块。

优选的，所述火焰传感器模块采用宽电压LM339比较器，感应灵敏度可调，数字开关量输出形式，可检测周围环境火焰或者波长在760-1100纳米范围内的光源，通过电位器调节阈值，当火焰模块检测到环境火焰超过此阈值时，OUT引脚会输出低电平，通过对对OUT引脚的检测，由此来检测周围环境的火焰是否存在。

优选的，所述远红外火焰传感器组由28个红外接收管组成的2个远红外火焰传感器组，前后每个方位各有14个红外接收管组成，每2个并联并指相同一个方向，2个传感器组共指向14个方向，可以覆盖360°范围，14个端口通过CD4051八路转换开关连接至ATMEGA8—16PC单片机，其中SCK、MISO、MOSI为位选择端口，此外，本设计还可以通过对14路读取数据进行比较，从而确定其最大最小值及相应端口值，方便火源方位的确定。

优选的，所述以太网模块是以太网数据包收发控制模块，该模块与控制器配合，除了可完成以太网数据包收发外，还具有4Mbit的串行Flash存储器SPR4096，为用户提供一个较大容量的存储空间，在网络中可自动获得同设定MAC地址一致的IP包，完成IP包的收发，该设计方案中以SPCE06lA单片机为主控制器，用以控制DM9000完成以太网数据包收发以及TCP/IP协议实现。

优选的，所述远程控制的智能消防机器人系统还包括蓝牙识别模块，所述蓝牙识别模块用于连接智能手机，实现手机端的控制。

优选的，所述蓝牙识别模块设计频段为2.40GHz-2.48GHz，蓝牙协议为BlueToothV1.2，硬件采用了AUDIO-FLASH蓝牙芯片，模块电路板为0.8mm四层板，电路接口包括USB、SPI编程口，2路AIO模拟量接口，9路数字PIO接口，串口数据传输，最大波特率1.3Mbps，一对一自动建链，车轮上的蓝牙收发器与LPC2132控制器的连接时通过USB实现的，用USB接口通信时，是将蓝牙模块作为USB的从设备与LPC2132控制器通信的，通过双向端口D+和D-传输数据。

(三)有益效果

本发明火灾报警系统由AT89C51，实时时钟电路DS1302，键盘与显示电路，RS485通信电路，MAX813L组成的看门狗电路，串行E2PROM存储器电路等组成，采用多个传感器测量不同房间内的温度，可以设置不同房间的报警上限值，可以实现多个房间对应温度的显示和报警，所述远红外火焰传感器组用于判断火焰的位置，以太网模块用于连接远程控制端，电源文雅模块通过调节输出电流来保证输出端电压的，其反馈量是电压，基准量也是电压，经过内部电路转化成反馈电流和基准旁路电流，其差值减去旁路内部电流源，使输出电流满足端电压的稳定，本发明结构简单，操作便捷，可实现远程控制，更安全，具有很强的创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。

图1是本发明的驱动电路原理图；

图2是本发明的电源稳压模块原理图；

图3是本发明的火焰传感器模块电路原理图；

图4是本发明的火灾报警系统硬件组成图；

图5是本发明的蓝牙接口电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明为一种远程控制的智能消防机器人系统，包括消防机器人电路，包括中央处理系统、驱动电路、电源稳压模块、远红外火焰传感器组、火灾报警系统和以太网模块，驱动电路与中央处理系统相连，驱动电路用于驱动消防机器人电路，如图2所示的电源稳压模块通过调节输出电流来保证输出端电压的，其反馈量是电压，基准量也是电压，经过内部电路转化成反馈电流和基准旁路电流，其差值减去旁路内部电流源，使输出电流满足端电压的稳定，如图4所示的火灾报警系统由AT89C51，实时时钟电路DS1302，键盘与显示电路，RS485通信电路，MAX813L组成的看门狗电路，串行E2PROM存储器电路等组成，采用多个传感器测量不同房间内的温度，可以设置不同房间的报警上限值，可以实现多个房间对应温度的显示和报警，远红外火焰传感器组用于判断火焰的位置，以太网模块用于连接远程控制端。

如图1所示的驱动电路采用L298N电机驱动芯片模块，由单片机控制其工作，从而控制小车的运动状态，此芯片工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W，内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制，控制直流电机简单容易，该驱动模块使用光耦将电机电压与信号电压分隔，增强了可靠性。

远程控制的智能消防机器人系统还包括火焰传感器模块。

如图3所示的火焰传感器模块采用宽电压LM339比较器，感应灵敏度可调，数字开关量输出形式，可检测周围环境火焰或者波长在760-1100纳米范围内的光源，通过电位器调节阈值，当火焰模块检测到环境火焰超过此阈值时，OUT引脚会输出低电平，通过对对OUT引脚的检测，由此来检测周围环境的火焰是否存在。

远红外火焰传感器组由28个红外接收管组成的2个远红外火焰传感器组，前后每个方位各有14个红外接收管组成，每2个并联并指相同一个方向，2个传感器组共指向14个方向，可以覆盖360°范围，14个端口通过CD4051八路转换开关连接至ATMEGA8—16PC单片机，其中SCK、MISO、MOSI为位选择端口，此外，本设计还可以通过对14路读取数据进行比较，从而确定其最大最小值及相应端口值，方便火源方位的确定。

以太网模块是以太网数据包收发控制模块，该模块与控制器配合，除了可完成以太网数据包收发外，还具有4Mbit的串行Flash存储器SPR4096，为用户提供一个较大容量的存储空间，在网络中可自动获得同设定MAC地址一致的IP包，完成IP包的收发，该设计方案中以SPCE06lA单片机为主控制器，用以控制DM9000完成以太网数据包收发以及TCP/IP协议实现。

远程控制的智能消防机器人系统还包括蓝牙识别模块，蓝牙识别模块用于连接智能手机，实现手机端的控制。

如图5所示的蓝牙识别模块设计频段为2.40GHz-2.48GHz，蓝牙协议为BlueToothV1.2，硬件采用了AUDIO-FLASH蓝牙芯片，模块电路板为0.8mm四层板，电路接口包括USB、SPI编程口，2路AIO模拟量接口，9路数字PIO接口，串口数据传输，最大波特率1.3Mbps，一对一自动建链，车轮上的蓝牙收发器与LPC2132控制器的连接时通过USB实现的，用USB接口通信时，是将蓝牙模块作为USB的从设备与LPC2132控制器通信的，通过双向端口D+和D-传输数据。

本发明火灾报警系统由AT89C51，实时时钟电路DS1302，键盘与显示电路，RS485通信电路，MAX813L组成的看门狗电路，串行E2PROM存储器电路等组成，采用多个传感器测量不同房间内的温度，可以设置不同房间的报警上限值，可以实现多个房间对应温度的显示和报警，所述远红外火焰传感器组用于判断火焰的位置，以太网模块用于连接远程控制端，电源文雅模块通过调节输出电流来保证输出端电压的，其反馈量是电压，基准量也是电压，经过内部电路转化成反馈电流和基准旁路电流，其差值减去旁路内部电流源，使输出电流满足端电压的稳定，本发明结构简单，操作便捷，可实现远程控制，更安全，具有很强的创造性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种远程控制的智能消防机器人系统，包括消防机器人电路，其特征在于：包括中央处理系统、驱动电路、电源稳压模块、远红外火焰传感器组、火灾报警系统和以太网模块，所述驱动电路与所述中央处理系统相连，所述驱动电路用于驱动消防机器人电路，所述电源稳压模块通过调节输出电流来保证输出端电压的，其反馈量是电压，基准量也是电压，经过内部电路转化成反馈电流和基准旁路电流，其差值减去旁路内部电流源，使输出电流满足端电压的稳定，所述火灾报警系统由AT89C51，实时时钟电路DS1302，键盘与显示电路，RS485通信电路，MAX813L组成的看门狗电路，串行E2PROM存储器电路等组成，采用多个传感器测量不同房间内的温度，可以设置不同房间的报警上限值，可以实现多个房间对应温度的显示和报警，所述远红外火焰传感器组用于判断火焰的位置，以太网模块用于连接远程控制端。

2.根据权利要求1所述的远程控制的智能消防机器人系统，其特征在于：所述驱动电路采用L298N电机驱动芯片模块，由单片机控制其工作，从而控制小车的运动状态，此芯片工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W，内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制，控制直流电机简单容易，该驱动模块使用光耦将电机电压与信号电压分隔，增强了可靠性。

3.根据权利要求1所述的远程控制的智能消防机器人系统，其特征在于：所述远程控制的智能消防机器人系统还包括火焰传感器模块。

4.根据权利要求3所述的远程控制的智能消防机器人系统，其特征在于：所述火焰传感器模块采用宽电压LM339比较器，感应灵敏度可调，数字开关量输出形式，可检测周围环境火焰或者波长在760-1100纳米范围内的光源，通过电位器调节阈值，当火焰模块检测到环境火焰超过此阈值时，OUT引脚会输出低电平，通过对对OUT引脚的检测，由此来检测周围环境的火焰是否存在。

5.根据权利要求1所述的远程控制的智能消防机器人系统，其特征在于：所述远红外火焰传感器组由28个红外接收管组成的2个远红外火焰传感器组，前后每个方位各有14个红外接收管组成，每2个并联并指相同一个方向，2个传感器组共指向14个方向，可以覆盖360°范围，14个端口通过CD4051八路转换开关连接至ATMEGA8—16PC单片机，其中SCK、MISO、MOSI为位选择端口，此外，本设计还可以通过对14路读取数据进行比较，从而确定其最大最小值及相应端口值，方便火源方位的确定。

6.根据权利要求1所述的远程控制的智能消防机器人系统，其特征在于：所述以太网模块是以太网数据包收发控制模块，该模块与控制器配合，除了可完成以太网数据包收发外，还具有4Mbit的串行Flash存储器SPR4096，为用户提供一个较大容量的存储空间，在网络中可自动获得同设定MAC地址一致的IP包，完成IP包的收发，该设计方案中以SPCE06lA单片机为主控制器，用以控制DM9000完成以太网数据包收发以及TCP/IP协议实现。

7.根据权利要求1所述的远程控制的智能消防机器人系统，其特征在于：所述远程控制的智能消防机器人系统还包括蓝牙识别模块，所述蓝牙识别模块用于连接智能手机，实现手机端的控制。

8.根据权利要求7所述的远程控制的智能消防机器人系统，其特征在于：所述蓝牙识别模块设计频段为2.40GHz-2.48GHz，蓝牙协议为BlueToothV1.2，硬件采用了AUDIO-FLASH蓝牙芯片，模块电路板为0.8mm四层板，电路接口包括USB、SPI编程口，2路AIO模拟量接口，9路数字PIO接口，串口数据传输，最大波特率1.3Mbps，一对一自动建链，车轮上的蓝牙收发器与LPC2132控制器的连接时通过USB实现的，用USB接口通信时，是将蓝牙模块作为USB的从设备与LPC2132控制器通信的，通过双向端口D+和D-传输数据。