CN110755785A - 一种室内灭火机器人及工作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种室内灭火机器人及工作方法，包括至少一个机器人主机和多个置于室内易着火位置的机器人从机，所述机器人主机至少包括第一微控制器、灭火器和视觉模块；所述机器人从机与相应易着火位置的用电设备电源通信连接，所述机器人主机与机器人从机无线通信连接；当机器人从机所在位置发生火情时，机器人从机快速切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号，机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点，确定着火点真正发生火灾后打开灭火器灭火；本公开能够实现对室内多个易着火点的重点监控，有效的将火灾消灭在萌芽状态，极大的降低了火灾导致的经济损失，提高了对火灾的全局掌控能力。

Description

一种室内灭火机器人及工作方法

技术领域

本公开涉及灭火机器人技术领域，特别涉及一种室内灭火机器人及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

近些年，由火灾直接导致的经济损失、人员伤亡日益增加，特别是家庭火灾事故频发。目前的家居消防灭火主要是依靠手持式灭火器，一般需要人手操作才可以进行。随着现代家庭用电产品的増加，家庭火灾发生的频率越来越高，家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏等情况，并且在场人员容易惊慌失措导致逃生退缓，最终导致重大生命财产损失。而且对于高楼层或者无人情况下家庭，当发生火灾时，一般都无法进行及时的救援，即使消防人员能够及时的到达火灾位置，火情也已经发生了大面积的蔓延，容易造成较大的经济损失。

本公开发明人发现，虽然目前市面上也有一些灭火机器人，但是这些机器人大都将重点放在火焰的识别上，其普遍存在以下问题：(1)在无人值守的情况下，无法有效的快速进行室内灭火，也无法在火情较小时，快速的将火灾消灭在萌芽状态；(2)一般室内设置一台机器人主机，无法对室内多个易着火点位置进行火情监控；(3)当发生火情时无法有效及时的切断相应的电源和相应的天然气设备以防止室内火灾引起的爆炸等次生危害。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种室内灭火机器人及工作方法，通过设置机器人主机和多个机器人从机，当从机所在位置发生火情时，从机快速切断相应着火点位置的电源，并向第一微控制器发送灭火信号，机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点，确定着火点真正发生火灾后打开灭火器灭火，同时切断总电源和天然气，能够实现对室内多个易着火点的重点监控，有效的将火灾消灭在萌芽状态，极大的降低了火灾导致的经济损失，提高了对火灾的全局掌控能力。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种室内灭火机器人。

一种室内灭火机器人，包括至少一个机器人主机和多个置于室内易着火位置的机器人从机，所述机器人主机至少包括第一微控制器、灭火器和视觉模块，且所述机器人主机能够在室内自由移动；

所述机器人从机与相应易着火位置的用电设备电源通信连接，所述机器人主机与机器人从机无线通信连接；

当机器人从机所在位置发生火情时，机器人从机快速切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号，所述第一微控制器控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点，确定着火点真正发生火灾后打开灭火器灭火。

作为可能的一些实现方式，至少一个机器人从机与室内总电源通信连接，当机器人从机所在位置发生火情时，机器人从机快速切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源。

作为可能的一些实现方式，至少一个机器人从机与室内总电源通信连接，当多个机器人从机所在位置同时发生火情时，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源，同时第一微控制器判断各个着火点距离机器人主机的距离，并快速移动到距离最近的着火点进行灭火。

作为可能的一些实现方式，所述第一微控制器与至少一个移动智能终端通信连接，当接收到机器人从机发来的灭火信号时向智能终端发送告警信息；

进一步的，智能终端远程遥控机器人主机进行运动和执行灭火动作。

作为可能的一些实现方式，易着火点位置的机器人从机至少包括第二微控制器、烟雾传感器和温湿度传感器，当采集到的易着火点位置的数据大于预设阈值时，第二微控制器向第一微控制器发送灭火信号。

作为进一步的限定，至少一个机器人从机与室内天然气开关通信连接，当第一微控制器控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并确着火点真正发生火灾后，第一微控制器向天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以关闭天然气开关。

作为更进一步的限定，所述机器人从机通过继电器与相应着火点位置的电源或总电源或天然气开关连接。

作为更进一步的限定，所述机器人主机上设有可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，用于沿行走路径实时监测室内环境。

作为可能的一些实现方式，机器人主机的头部设有360度全景摄像头，机器人头部通过云台实现水平方向的自由旋转。

作为可能的一些实现方式，所述机器人主机与机器人从机通过工业级防干扰NRF2401射频模块采用一对多的方式实时传输数据。

作为可能的一些实现方式，所述机器人主机和机器人从机的整体结构均采用铝型材为骨架加上铝板的结构。

作为可能的一些实现方式，所述机器人主机的头部还设有与第一微控制器通信连接的智能语音控制音响，用于通过语音控制室内用电设备的启停。

本公开第二方面提供了一种室内灭火机器人的工作方法，利用本公开第一方面所述的室内灭火机器人，步骤如下：

设置至少一个机器人主机和多个置于室内易着火位置的机器人从机，易着火点位置的机器人从机实时采集易着火点位置的温湿度和烟雾浓度数据，当采集到的至少一个数据大于预设阈值时，第二微控制器控制继电器切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号；

第一微控制器接收到灭火信号后，控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点位置是否真正发生火灾，当确定发生火灾后，打开灭火器灭火。

作为可能的一些实现方式，所述第一微控制器确定发生火灾后，灭火的同时向总电源位置的机器人从机和天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以断开总电源开关和天然气开关；

作为可能的一些实现方式，当多个机器人从机所在位置同时向第一微控制发送灭火信号时，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机和天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源和天然气，同时第一微控制器判断各个着火点距离机器人主机的距离，并快速移动到距离最近的着火点进行灭火。

作为可能的一些实现方式，在机器人主机上至少设置可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，在机器人主机沿室内行走时实时监测室内环境，用于对室内环境进行实时巡查。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开通过设置机器人主机和多个机器人从机，当从机所在位置发生火情时，从机快速切断相应着火点位置的电源，并向第一微控制器发送灭火信号，机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点，确定着火点真正发生火灾后打开灭火器灭火，同时切断总电源和天然气，能够实现对室内多个易着火点的重点监控，有效的将火灾消灭在萌芽状态，极大的降低了火灾导致的经济损失，提高了对火灾的全局掌控能力。

2、本公开利用计算机虚拟现实技术，虚拟加现实远程操控灭火机器人，如同身临其境，无需消防人员亲自进入火灾现场，实时远程模拟并控制现场火情，通过360度全景摄像头实时观察室内现场温度、湿度、火情位置等情况，并实时反馈给室内现场灭火机器人主机进行现场有效灭火，并且所述机器人主机可以实时调整灭火的角度，无需人员进入火灾现场进行灭火，有效确保了人身安全。

3、本公开所述的内容在室内无人的情况下，室内灭火机器人可以将实时监测到的室内温度、湿度和火源等信息发送至远端用户，并可以在复杂的室内进行自主寻路，有效执勤。

4、本公开所述的智能机器人头部装有智能语音控制音响，可以语音控制室内的监控摄像头、室内照明灯和室内空调的启停，同时智能机器人具有陪伴功能，可以实现人机对话，并具备讲故事、听音乐的功能。

5、本公开通过机器人主机和机器人从机的协同控制，在发生火情时，及时的将相应着火点位置的用电设备的电源切断，当机器人主机识别到着火点真正发生火灾时，及时的切断室内总电源和天然气，防止产生更大的火情或者爆炸事故，极大的降低了发生次生危害的可能性，当机器人主机未真正识别到火灾时，不断开总电源和天然气，从而有效的防止了火灾误报。

6、本公开实现了对各个易着火点进行实时监测，通过实验结果证明，其达到了预期的灭火剂喷射效果，在一定程度上减少了消防人员的工作量，减少了火灾现场人员伤亡，有效的减少了家庭火灾险情，降低了社会损失。

7、本公开所述机器人主机和机器人从机的整体结构均采用铝型材为骨架加上铝板的结构，能够保证不同的恶劣环境下机器人的正常工作。

附图说明

图1为本公开实施例1所述的机器人主机的总体控制结构框图。

图2为本公开实施例1所述的机器人从机的总体控制结构框图。

图3为本公开实施例1所述的机器人主机的正视图。

图4为本公开实施例1所述的机器人主机的后视图的透视图。

图5为本公开实施例1所述的机器人从机电路原理图。

图6为本公开实施例1所述的机器人主机与机器人从机通信示意图。

1、360度全景摄像头；2、视觉模块；3、机器人头部云台；4、灭火手臂转动轴；5、激光瞄准器；6、万向轮；7、灭火喷射管；8、灭火手臂；9、灭火手臂转动轴支架；10、灭火手臂转动电机；11、灭火开启阀；12、灭火器；13、灭火开启阀电机；14、灭火器固定架；15、第一微控制器；16、天线；17-wifi 模块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1：

如图1-6所示，本公开实施例1提供了一种室内灭火机器人，包括至少一个机器人主机和多个置于室内易着火位置的机器人从机，所述机器人主机至少包括第一微控制器15、灭火器12和视觉模块2，且所述机器人主机能够通过万向轮6 在室内自由移动；所述视觉模块为机器人主机的头部设有360度全景摄像头1，机器人主机的头部通过机器人头部云台3实现水平方向的自由旋转。

所述第一微控制器采用STM32F103ZET6单片机作为主控芯片，另外通过 STM32单片机控制机器人主机的运动，所述机器人主机上也至少设有可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，用于沿行走路径实时监测室内环境，同时当发生火灾时，可以将采集到的数据实时的与着火点采集到的数据进行比对分析。

易着火位置的多个机器人从机采用模块化的设计，完全独立于灭火机器人主机之外，所述机器人从机由八位单片机来控制。

所述机器人从机与相应易着火位置的用电设备电源通信连接，所述机器人主机与机器人从机无线通信连接，至少一个机器人从机与室内总电源通信连接；

当机器人从机所在位置发生火情时，机器人从机快速切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器15发送灭火信号，所述第一微控制器15控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点，确定着火点真正发生火灾后打开灭火器灭火。

所述机器人主机包括机器人主机本体，设置在机器人主机本体上的灭火手臂，所述灭火手臂内部设有灭火喷射管7，所述灭火手臂8的末端为灭火喷射口，所述灭火手臂8上靠近灭火喷射口的位置设有激光瞄准器5，用于灭火时瞄准火源。

所述灭火手臂8通过灭火手臂转动轴4固定在机器人主机本体上，所述灭火手臂转动轴4通过机器人主机本体内部的灭火手臂转动支架9固定在机器人主机本体上，还设有灭火手臂转动电机10，所述灭火手臂转动电机10与第一微控制器15通信连接，用于根据第一微控制15的控制指令驱动灭火手臂转动轴4转动以带动灭火手臂转动到相应的灭火方向。

所述机器人主机本体内部设有灭火器12，所述灭火器12通过灭火器固定架 14固定在机器人主机本体的内部，所述灭火器上设有灭火器开启阀11和灭火开启阀电机13，所述灭火开启阀电机13与第一微控制器15通信连接，用于根据第一微控制15的控制指令控制灭火器开启阀11的开闭。

当机器人从机所在位置发生火情时，机器人从机快速切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器15发送灭火信号，第一微控制器15向室内总电源位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源。

所述第一微控制器15与至少一个移动智能终端通信连接，当接收到机器人从机发来的灭火信号时向智能终端发送告警信息，并可以通过智能终端远程遥控机器人主机进行运动和执行灭火动作。

易着火点位置的机器人从机至少包括第二微控制器、烟雾传感器和温湿度传感器，当采集到的易着火点位置的数据大于预设阈值时，第二微控制器向第一微控制器发送灭火信号。

至少一个机器人从机与室内天然气开关通信连接，当第一微控制器15控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并确着火点真正发生火灾后，第一微控制器15向天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以关闭天然气开关。

所述机器人从机通过继电器与相应着火点位置的电源或总电源或天然气开关连接。

所述机器人主机与机器人从机通过工业级防干扰NRF2401射频模块采用一对多的方式实时传输数据；

所述机器人主机和机器人从机的整体结构均采用铝型材为骨架加上铝板的结构；

所述机器人主机头部还设有天线16和wifi模块17，用于实现与各种家用设备以及各个机器人从机进行无线通信，所述机器人主机头部还设有智能语音控制音响，结合wifi模块17，与用户手机处在同局域网下，人机对话时，可以语音控制机器人的动作，同时还可以用于通过语音控制室内空调、监控摄像头、照明灯等家用电器设备的启停。

实施例2：

本公开实施例2提供了一种室内灭火机器人，当多个机器人从机所在位置同时发生火情时，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源，同时第一微控制器判断各个着火点距离机器人主机的距离，并快速移动到距离最近的着火点进行灭火，其他设置与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3：

本公开实施例3提供了一种室内灭火机器人的工作方法，利用本公开实施例 1或实施例2所述的室内灭火机器人，步骤如下：

设置至少一个机器人主机和多个置于室内易着火位置的机器人从机，易着火点位置的机器人从机实时采集易着火点位置的温湿度和烟雾浓度数据，当采集到的至少一个数据大于预设阈值时，第二微控制器控制继电器切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号；

第一微控制器接收到灭火信号后，控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点位置是否真正发生火灾，当确定发生火灾后，打开灭火器灭火。

所述第一微控制器确定发生火灾后，灭火的同时向总电源位置的机器人从机和天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以断开总电源开关和天然气开关；

当多个机器人从机所在位置同时向第一微控制发送灭火信号时，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机和天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源和天然气，同时第一微控制器判断各个着火点距离机器人主机的距离，并快速移动到距离最近的着火点进行灭火。

在机器人主机上至少设置可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，在机器人主机沿室内行走时实时监测室内环境，用于对室内环境进行实时巡查。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内灭火机器人，其特征在于，包括至少一个机器人主机和多个置于室内易着火位置的机器人从机，所述机器人主机至少包括第一微控制器、灭火器和视觉模块，且所述机器人主机能够在室内自由移动；

所述机器人从机与相应易着火位置的用电设备电源通信连接，所述机器人主机与机器人从机无线通信连接；

当机器人从机所在位置发生火情时，机器人从机快速切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号，所述第一微控制器控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点，确定着火点真正发生火灾后打开灭火器灭火。

2.如权利要求1所述的室内灭火机器人，其特征在于，至少一个机器人从机与室内总电源通信连接，当机器人从机所在位置发生火情时，机器人从机快速切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源。

3.如权利要求1所述的室内灭火机器人，其特征在于，至少一个机器人从机与室内总电源通信连接，当多个机器人从机所在位置同时发生火情时，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源，同时第一微控制器判断各个着火点距离机器人主机的距离，并快速移动到距离最近的着火点进行灭火。

4.如权利要求1或2或3所述的室内灭火机器人，其特征在于，所述第一微控制器与至少一个移动智能终端通信连接，当接收到机器人从机发来的灭火信号时向智能终端发送告警信息；

进一步的，智能终端远程遥控机器人主机进行运动和执行灭火动作。

5.如权利要求1所述的室内灭火机器人，其特征在于，易着火点位置的机器人从机至少包括第二微控制器、烟雾传感器和温湿度传感器，当采集到的易着火点位置的数据大于预设阈值时，第二微控制器向第一微控制器发送灭火信号。

6.如权利要求5所述的室内灭火机器人，其特征在于，至少一个机器人从机与室内天然气开关通信连接，当第一微控制器控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并确着火点真正发生火灾后，第一微控制器向天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以关闭天然气开关。

7.如权利要求6所述的室内灭火机器人，其特征在于，所述机器人从机通过继电器与相应着火点位置的电源或总电源或天然气开关连接；

或，所述机器人主机上设有可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，用于沿行走路径实时监测室内环境。

8.如权利要求1所述的室内灭火机器人，其特征在于，机器人主机的头部设有360度全景摄像头，机器人头部通过云台实现水平方向的自由旋转；

或，所述机器人主机与机器人从机通过工业级防干扰NRF2401射频模块采用一对多的方式实时传输数据；

或，所述机器人主机和机器人从机的整体结构均采用铝型材为骨架加上铝板的结构；

或，所述机器人主机的头部还设有与第一微控制器通信连接的智能语音控制音响，用于通过语音控制室内用电设备的启停。

9.一种室内灭火机器人的工作方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的室内灭火机器人，步骤如下：

设置至少一个机器人主机和多个置于室内易着火位置的机器人从机，易着火点位置的机器人从机实时采集易着火点位置的温湿度和烟雾浓度数据，当采集到的至少一个数据大于预设阈值时，第二微控制器控制继电器切断相应着火点位置的用电设备电源，并向第一微控制器发送灭火信号；

第一微控制器接收到灭火信号后，控制机器人主机快速移动到着火点的位置，并通过视觉模块识别着火点位置是否真正发生火灾，当确定发生火灾后，打开灭火器灭火。

10.如权利要求9所述的室内灭火机器人的工作方法，其特征在于，所述第一微控制器确定发生火灾后，灭火的同时向总电源位置的机器人从机和天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以断开总电源开关和天然气开关；

或，当多个机器人从机所在位置同时向第一微控制发送灭火信号时，第一微控制器向室内总电源位置的机器人从机和天然气开关位置的机器人从机发送控制指令以关闭室内总电源和天然气，同时第一微控制器判断各个着火点距离机器人主机的距离，并快速移动到距离最近的着火点进行灭火；

或，在机器人主机上至少设置可燃气体传感器、烟雾传感器和温湿度传感器，在机器人主机沿室内行走时实时监测室内环境，用于对室内环境进行实时巡查。

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