CN110286680A - 一种应急搜索机器人及其搜索方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种应急搜索机器人，包括移动车体、避障模块、驱动模块、探测模块、警报模块、控制模块，其中，避障模块，用于探测判断有无障碍物，并发送障碍物判断结果至控制模块；探测模块，用于探测判断有无火源，并发送火源判断结果至控制模块；驱动模块，用于接收响应控制模块的指令信息；警报模块，用于接收控制模块的指令信息，响应启动警报功能；控制模块，用于根据避障模块和探测模块的信息，指令控制驱动模块、警报模块的运行。本发明无需人为深入现场便可以完成火灾的探测工作，大大地提高了火源探测的安全性，更为方便地了解现场的火灾情况。

Description

一种应急搜索机器人及其搜索方法
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种应急搜索机器人及其搜索方法。
背景技术
应急救援一般是指针对突发、具有破坏力的紧急事件采取预防、预备、响应和恢复的活动和计划。根据紧急事件的不同类型，分为卫生应急、交通应急、消防应急、地震应急、家庭应急等领域的应急救援。这些事故、灾害或事件主要来源于工业事故、自然灾害、公共活动场所等突发事件。火灾作为日常生活中出现频率较高的灾害，往往消防员接到通知时，火势已经蔓延很大了，对于火灾的具体的火源等信息，收集的难度也较高，且当火灾现场存在爆炸性物质时，对消防员的人身安全有极大的威胁。另外，在现有技术中，一般的灭火机器人在设计上采用红外线避障，受温度、光照影响，在搜寻火源中时极为不利，且障碍物的颜色对其影响也较大(如黑色，会吸收一定的红外光照)，且当搜寻到火源时，功能单一。
可见，在应急灭火机器人的领域，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种应急搜索机器人及其搜索方法以解决现有技术中的不足。
为了克服现有技术存在的不足，本发明的具体技术方案如下：
一种应急搜索机器人，包括移动车体、避障模块、驱动模块、探测模块、警报模块、控制模块，其中，所述避障模块，用于探测判断有无障碍物，并发送障碍物判断结果至所述控制模块；所述探测模块，用于探测判断有无火源，并发送火源判断结果至所述控制模块；所述驱动模块，用于接收响应所述控制模块的指令信息，驱动控制所述移动车体行进；所述警报模块，用于接收所述控制模块的指令信息，响应启动警报功能；所述控制模块，用于根据所述避障模块和所述探测模块的信息，指令控制所述驱动模块、警报模块的运行。
可选的，所述避障模块还用于探测获取与前进方向障碍物的距离L，并发送至所述控制模块。
可选的，所述警报模块还包括报警模块、信息发送模块，其中，所述警报模块响应所述控制模块的指令信息启动报警模块、信息发送模块。
可选的，所述应急搜索机器人还包括定位模块，用于当所述探测模块判断有火源时，获取所述应急搜索机器人的位置发送至所述控制模块。
可选的，所述驱动模块响应所述控制模块的指令信息，控制所述移动车体转动一定角度θ并行进，并向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息。
可选的，所述向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息后，包括：
所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息得到行程搜索路线。
另外，还提供了一种搜索方法，应用于所述的应急搜索机器人，包括：
接收所述避障模块根据障碍物探测信息，判断有无障碍物得到的障碍物判断结果；
根据所述障碍物判断结果，指令控制所述驱动模块驱动所述移动车体的行进；
接收所述探测模块根据火源探测信息，判断有无火源得到的火源判断结果；
根据所述火源判断结果，指令控制所述警报模块运行、所述驱动模块停止运行。
可选的，根据所述障碍物探测信息，计算得到与前进方向障碍物的距离L及障碍物之间的距离S，并将所述距离S与所述移动车体的宽度H进行比较运算。
可选的，若所述距离S大于所述移动车体的宽度H，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度θ并向计算得到所述距离S的障碍物之间行进。
可选的，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度并行进后，包括：
所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息得到行程搜索路线。
本发明所取得的有益效果是：1、无需认为深入现场便可以完成火灾的探测工作，大大地提高了火源探测的安全性，更为方便地了解现场的火灾情况；2、通过本发明的搜索机器人，有效地解决了路径规划式应急搜索机器人搜索覆盖不高、效率低、搜索区域不清晰的问题，同时，在操作上更灵活、便利、智能。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1为本发明应急搜索机器人的结构示意图；
图2为本发明的应急搜索机器人搜索方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明为一种应急搜索机器人及其搜索方法，以下根据图1-2对实施例进行阐释。
实施例一：
一种应急搜索机器人，包括移动车体、避障模块、驱动模块、探测模块、警报模块、控制模块，其中，所述避障模块，用于探测判断有无障碍物，并发送障碍物判断结果至所述控制模块；所述探测模块，用于探测判断有无火源，并发送火源判断结果至所述控制模块；所述驱动模块，用于接收响应所述控制模块的指令信息，驱动控制所述移动车体行进；所述警报模块，用于接收所述控制模块的指令信息，响应启动警报功能；所述控制模块，用于根据所述避障模块和所述探测模块的信息，指令控制所述驱动模块、警报模块的运行。
其中，所述避障模块还用于探测获取与前进方向障碍物的距离L，并发送至所述控制模块。
其中，所述警报模块还包括报警模块、信息发送模块，其中，所述警报模块响应所述控制模块的指令信息启动报警模块、信息发送模块。
其中，所述应急搜索机器人还包括定位模块，用于当所述探测模块判断有火源时，获取所述应急搜索机器人的位置发送至所述控制模块。
其中，所述驱动模块响应所述控制模块的指令信息，控制所述移动车体转动一定角度θ并行进，并向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息。
其中，所述向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息后，包括：
所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息行程搜索路线。
另外，还提供了一种搜索方法，应用于所述的应急搜索机器人，包括：所述控制模块接收所述避障模块根据障碍物探测信息，判断有无障碍物得到的障碍物判断结果；所述控制模块根据所述障碍物判断结果，指令控制所述驱动模块驱动所述移动车体的行进；所述控制模块接收所述探测模块根据火源探测信息，判断有无火源得到的火源判断结果；所述控制模块根据所述火源判断结果，指令控制所述警报模块运行、所述驱动模块停止运行。
其中，根据所述障碍物探测信息，计算得到与前进方向障碍物的距离L及障碍物之间的距离S，并将所述距离S与所述移动车体的宽度H进行比较运算。
其中，若所述距离S大于所述移动车体的宽度H，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度θ并向计算得到所述距离S的障碍物之间行进。
其中，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度并行进后，包括：所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息得到行程搜索路线。
实施例二：
一种应急搜索机器人，包括移动车体、避障模块、驱动模块、探测模块、警报模块、控制模块，其中，所述避障模块，用于探测判断有无障碍物，并发送障碍物判断结果至所述控制模块；所述探测模块，用于探测判断有无火源，并发送火源判断结果至所述控制模块；所述驱动模块，用于接收响应所述控制模块的指令信息，驱动控制所述移动车体行进；所述警报模块，用于接收所述控制模块的指令信息，响应启动警报功能；所述控制模块，用于根据所述避障模块和所述探测模块的信息，指令控制所述驱动模块、警报模块的运行。
其中，所述避障模块可以为超声波避障模块、声波避障模块，所述探测模块可以为温度检测模块、红外检测模块、温湿度传感模块中的一种或组合。所述控制模块根据所述避障模块反馈的障碍物判断结果信息，指令所述驱动模块控制所述移动车体运动。比如，所述避障模块监测判断所述移动车体行进的正前方存在足以阻挡车体向前行进的障碍物，并将该判断结果信息反馈至所述控制模块，所述控制模块根据该结果反馈信息指令所述驱动模块驱动控制所述移动车体的运动，向前继续行进或是向左/向右绕过所述障碍物。另外，如所述避障模块继续探测到所述移动车体行进的正前方存在障碍物，移动转向一侧，如左前方或右前方时，继续探测到足以阻碍锁车体继续行进的障碍物，则所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体向另一侧运动，如转向左前方时，继续探测到障碍物A，则控制所述移动车体向右偏转；反之，如转向右前方时，继续探测到障碍物B，则控制所述移动车体向左偏转，如正前方、左前方、右前方均存在障碍物，则控制所述移动车体向后移动，以转向其它足以绕过所述障碍物的方向运动。其中，所述探测模块可以用于探测周围温度、热量值或湿度信息，当所述应急搜索机器人所在的区域不存在火源，则温度、热量值或湿度信息必将与周围环境相差不大；如果出现火灾，存在火源时，则火源处及其相近的区域的温度、热量值或湿度信息必将异常，明显区别于其他区域，即判断为存在火源，并将该判断信息发送至所述控制模块。
其中，所述避障模块还用于探测获取与前进方向障碍物的距离L，并发送至所述控制模块。其中，所述控制模块可根据该距离L，提前指令所述驱动模块控制所述移动车体转动，避免与所述障碍物碰撞或者防止被障碍物卡住，影响探测工作。
其中，所述警报模块还包括报警模块、信息发送模块，其中，所述警报模块响应所述控制模块的指令信息启动报警模块、信息发送模块。其中，所述警报模块根据接收到的指令信息，进行指令解析操作，进行报警操作及短信发送操作，如通讯连接火警电话、发送火源信息至区域管理人员终端、火警通信终端或所述应急搜索机器人的管理端。其中，所述短信发送操作，发送的短信内容在所述应急搜索机器人搜索活动开始、所述驱动模块的速率为时，便开始写入短信内容，并进行存储，以等待所述警报模块根据接收到的指令信息时触发短信发送操作，以避免所述应急搜索机器人探测到火源时，因各种意外情形而无法及时传送信息。
其中，所述应急搜索机器人还包括定位模块，用于当所述探测模块判断有火源时，获取所述应急搜索机器人的位置发送至所述控制模块。通过所述定位模块获取发现火源的位置信息并发送至控制模块，再由所述控制模块控制所述警报模块运行，如此可以不需要人员亲自的进行火源的查找，避免火灾时的不必要损失，在火灾等工作中也使得救灾人员更安全。
其中，所述驱动模块响应所述控制模块的指令信息，控制所述移动车体转动一定角度θ并行进，并向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息。
其中，所述向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息后，包括：所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息行程搜索路线。
另外，还提供了一种搜索方法，应用于所述的应急搜索机器人，包括：所述控制模块接收所述避障模块根据障碍物探测信息，判断有无障碍物得到的障碍物判断结果；所述控制模块根据所述障碍物判断结果，指令控制所述驱动模块驱动所述移动车体的行进；所述控制模块接收所述探测模块根据火源探测信息，判断有无火源得到的火源判断结果；所述控制模块根据所述火源判断结果，指令控制所述警报模块运行、所述驱动模块停止运行。
其中，根据所述障碍物探测信息，计算得到与前进方向障碍物的距离L及障碍物之间的距离S，并将所述距离S与所述移动车体的宽度H进行比较运算，若所述距离S大于所述移动车体的宽度H，则所述控制模块指令所述驱动模块控制所述移动车体向计算得到所述距离S的障碍物之间的空隙运动；若所述距离S小于所述移动车体的宽度H，则所述避障模块、探测模块继续探测其它方向。
当所述避障模块发射声波，在发射时刻的同时开始计时，探测到障碍物A点时，所述声波返回，所述避障模块接收到反射波时立即停止计时，根据设置于所述避障模块内的计时器得到间隔时间t1，以此计算得到距离L1，并进行存储。
另，因所述障碍物具有一定的大小，必将阻挡住一部分的声波，也必将持续返回反射波，比如，所述距离L1为障碍物的中部某一点A距离机器人的距离，往该点水平方向的一侧接收得到探测所述障碍物边缘点B的反射波，得到对应的间隔时间t2，计算得到距离L2。同时，获取包括A、B及A至B之间的点与所述搜索机器人的距离L进行顺序存储至堆栈中。
对于计算得到的距离L1、L2，进行比较运算，比如L1大于L2或L1小于L2，则以所述应急搜索机器人为原点O，以较大距离值L1或L2为大圆半径，较小距离值L2或L1为小圆半径，同时以AO所在的直线为Y坐标轴，构建二维直角坐标系，故此得到A点的坐标(0，L1)，另顺序从遍历所述堆栈中A至B的距离L，由此得到B点的坐标(0，L2)。
故此，直线BO的方程式及对应的斜率K的式可表示为：
y0-yB＝K(x0-xB)
K＝yB/xB
式中，x0、y0为原点坐标，xB,yB为B点的坐标。
另外，获取另一障碍物上与B点最近的边缘点C的距离L3、对应的间隔时间t3，其在直线BO上的投影为M点，CM与直线BO垂直，则CM的直线方程可表示为：
y-yM＝-1/K(x-xM)
式中，xM,yM为M点的坐标。结合上述式子，可得到M点坐标。
xM＝(k(y0-yB)+k^2xB+x0)/(k^2+1)
yM＝(k(x0-xB)+k^2y0+yB)/(k^2+1)
由此得到OM的距离DOM＝√(xM^2+yM^2)，BM的距离DBM＝DOM-DOB,其中DOB＝√(L2^2)，CM的距离DcM＝√(DOM^2+L3^2)。
其中，所述距离L的计算方式为：L＝Ct/2，C为声波速率。
因此，所述距离S的计算方式如下：
S＝√(DCM^2+DBM^2)
其中，若所述距离S大于所述移动车体的宽度H，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度θ并向计算得到所述距离S的障碍物之间行进。其中，所述角度为直线OB和直线OC的夹角，tanθ＝DcM/DOM，θ＝arctan(DcM/DOM)。
其中，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度θ并行进后，包括：所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息得到行程搜索路线。由此地，本发明的应急搜索机器人有效地解决了路径规划式应急搜索机器人搜索覆盖不高、效率低、搜索区域不清晰的问题，同时，在操作上更灵活、便利、智能。
实施例三：
基于本实施例基本同实施例2，不同之处在于：在实际应用中，所述应急搜索机器人只会按指令信息持续不断的搜索探测火源，直至耗尽搭载的能源模块中能源而停止下来，如果是在灾难探测搜索过程中，回收必将成为一个问题。故此，所述应急搜索机器人，包括移动车体、避障模块、驱动模块、探测模块、警报模块、控制模块，还包括能源检测模块，所述能源检测模块用于实时检测所述应急搜索机器人的能源供应情况，并发送至所述控制模块，当所述能源检测模块检测反馈的能源值低于预设能源最低值时，所述控制模块指令所述警报模块向管理端发送提示信息至所述应急搜索机器人的管理端，所述管理端可根据提示信息控制所述搜索机器人按所述行程搜索路线返回，或是继续选择指令所述搜索机器人继续探测。
同时，所述避障模块进行障碍物探测时，当探测到障碍物a时，再探测与其临近的障碍物b时，计算障碍物a、b之间的距离S远远大于所述移动车体的宽度H，在获取所述距离S时也更为耗时间，故此，当检测障碍物a上的边缘点B时，遍历获取以B点为圆心，所述移动成体的宽度H为半径的圆内是否接收到另一障碍物b的反射波，若接收到另一障碍物的反射波，则计算得到所述距离S，判断所述距离S是否大于/等于所述宽度H，并根据判断结果，所述控制模块指令所述驱动模块控制所述移动车体运动。
综上所述，本发明提供的一种应急搜索机器人及其搜索方法，包括以下有益效果：1、无需认为深入现场便可以完成火灾的探测工作，大大地提高了火源探测的安全性，更为方便地了解现场的火灾情况；2、通过本发明的搜索机器人，有效地解决了路径规划式应急搜索机器人搜索覆盖不高、效率低、搜索区域不清晰的问题，同时，在操作上更灵活、便利、智能。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种应急搜索机器人，包括移动车体,其特征在于，还包括避障模块、驱动模块、探测模块、警报模块、控制模块，其中，
所述避障模块，用于探测判断有无障碍物，并发送障碍物判断结果至所述控制模块；
所述探测模块，用于探测判断有无火源，并发送火源判断结果至所述控制模块；
所述驱动模块，用于接收响应所述控制模块的指令信息，驱动控制所述移动车体行进；
所述警报模块，用于接收所述控制模块的指令信息，响应启动警报功能；
所述控制模块，用于根据所述避障模块和所述探测模块的信息，指令控制所述驱动模块、警报模块的运行。
2.如权利要求1所述的应急搜索机器人，其特征在于，所述避障模块还用于探测获取与前进方向障碍物的距离L，并发送至所述控制模块。
3.如前述权利要求之一所述的应急搜索机器人，其特征在于，所述警报模块还包括报警模块、信息发送模块，其中，所述警报模块响应所述控制模块的指令信息启动报警模块、信息发送模块。
4.如前述权利要求之一所述的应急搜索机器人，其特征在于，所述应急搜索机器人还包括定位模块，用于当所述探测模块判断有火源时，获取所述应急搜索机器人的位置发送至所述控制模块。
5.如前述权利要求之一所述的应急搜索机器人，其特征在于，所述驱动模块响应所述控制模块的指令信息，控制所述移动车体转动一定角度θ并行进，并向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息。
6.如前述权利要求之一所述的应急搜索机器人，其特征在于，所述向所述控制模块返回所述移动车体转动行进的信息后，包括：
所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息得到行程搜索路线。
7.一种搜索方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的应急搜索机器人，其特征在于，包括：
接收所述避障模块根据障碍物探测信息，判断有无障碍物得到的障碍物判断结果；
根据所述障碍物判断结果，指令控制所述驱动模块驱动所述移动车体的行进；
接收所述探测模块根据火源探测信息，判断有无火源得到的火源判断结果；
根据所述火源判断结果，指令控制所述警报模块运行、所述驱动模块停止运行。
8.如权利要求7所述的搜索方法，其特征在于，根据所述障碍物探测信息，计算得到与前进方向障碍物的距离L及障碍物之间的距离S，并将所述距离S与所述移动车体的宽度H进行比较运算。
9.如前述权利要求之一所述的搜索方法，其特征在于，若所述距离S大于所述移动车体的宽度H，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度θ并向计算得到所述距离S的障碍物之间行进。
10.如前述权利要求之一所述的搜索方法，其特征在于，所述控制模块指令控制所述驱动模块控制所述移动车体转动一定角度θ并行进后，包括：
所述控制模块指令所述定位模块运行，获取转动时的位置信息，并根据获取的位置信息得到行程搜索路线。
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