CN110787398A

CN110787398A - 一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统

Info

Publication number: CN110787398A
Application number: CN201911105487.9A
Authority: CN
Inventors: 秦统云
Original assignee: Suzhou Dacheng Well Data Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Dacheng Well Data Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2020-02-14

Abstract

一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，包括移动平台控制系统、计算机指挥系统；所述移动平台控制系统包括主控制器、传感器组、消防炮模块、远程数据收发器、行走模块，所述主控制器分别与主控制器、传感器组、消防炮模块、远程数据收发器、行走模块连接；所述计算机指挥系统包括用户界面、远程数据接收器，所述远程数据收发器、远程数据接收器无线连接，所述远程数据接收器与所述用户界面连接。本发明所述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，操作人员通过所述控制系统对消防机器人进行遥控操作，使其能够顺利进入火场、上下楼梯，进入火场探测火场数据并回传视频信息，并且还能够扑灭小范围火焰，应用前景广泛。

Description

一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统。

背景技术

智能机器人发展成为各国发展的重要的一部分，成为当世界科技领域最为重要的一个先机，成为国家战略的重要组成部分，吸引了大量科技工作者的关注和研究，大力发展机器人产业，对推动工业转型升级改善人民生活具有重要的意义。

由于城市建筑和人口密度逐年增大，大型仓库和石化企业也越来越多，但这些危险场所引发的火灾事故和爆炸事件也愈加频繁，给各地政府和人民造成相当大的经济损失。此外，消防人员在搜救现场经常会受到化学危险品的威胁，带有腐蚀性和剧毒性的化学试剂和易燃易爆物品给消防搜救任务带来了极大的阻碍。如果缺乏对现场的充分了解和侦察便盲目行动，不但不会达到预期的效果，反而会耽误救援任务、白白牺牲无辜的生命。2005 年到 2013 年之间，消防人员在救灾抢险任务中共发生 70 多起伤亡事故，共造成 85 人死亡， 163 人受伤。一次次血的教训已经让各地消防救援部门刻骨铭心，清水河化学仓库大爆炸、南京炼油厂火灾、东方化工厂特大火灾事故，给相关部门和消防安保人员敲响警钟。

因此，研制消防机器人并大量投入实际应用的进程必须加速推进，这是目前消防安全的重中之重。

中国专利申请号为 CN201520384745.2公开了一种消防机器人系统，该消防机器人装有摄像头，通过3G或者4G通信网络把工作现场图像传送到控制终端，消防机器人装有照明灯，可以在光线不足时开启，使摄像头拍摄的图像更清楚。消防机器人装有喇叭和咪头，能够通过3G或者4G通信网络实现通话功能，不具备灭火功能，并且侦察、

实时回传信息功能还有待提高。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，控制消防机器人执行侦察、灭火、行走任务，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，包括移动平台控制系统、计算机指挥系统；所述移动平台控制系统包括主控制器、传感器组、消防炮模块、远程数据收发器、行走模块，所述主控制器分别与主控制器、传感器组、消防炮模块、远程数据收发器、行走模块连接；所述计算机指挥系统包括用户界面、远程数据接收器，所述远程数据收发器、远程数据接收器无线连接，所述远程数据接收器与所述用户界面连接。

本发明所述的消防机器人，是通过操作人员通过控制系统进行遥控操作，使其能够顺利进入火场、上下楼梯，进入火场探测火场数据并回传视频信息，并且能够扑灭小范围火焰。

控制原理如下：消防机器人进入火场探测火场数据，传感器组检测到的现场参数和图像数据由主控制器收集，通过远程数据收发器输送至远程数据接收器，然后再传输给用户界面并且实时刷新和显示，同时操作员根据具体的环境数据和视频情景对消防机器人通过计算机指挥系统反馈至主控制器，主控制器控制传感器组、消防炮模块、行走模块，使消防机器人执行侦察、灭火、行走任务。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述行走模块包括底盘行走驱动器、电机驱动器，所述主控制器分别与底盘行走驱动器、电机驱动器连接。

本发明所述的消防机器人的行走机构，采用履带式机器人底盘行走，无刷直流电机供电，其控制系统为：以主控制器作为中心元件，接收计算机指挥系统的控制指令并指令数据进行处理和解析，然后通过底盘行走驱动器控制消防机器人行走，同时主控制器还接收无刷直流电机的编码器脉冲反馈和定子绕组的电流反馈，根据反馈值进行数据计算并调整 PWM 波占空比来对无刷直流电机进行调速，全程检测无刷直流电机的运转状态，若监测到存在故障或运行不稳定，通过电机驱动器立即对无刷直流电机进行断电保护。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述主控制器为STM32 微控制器。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述传感器组包括温湿度传感器、毒气传感器、火焰传感器，所述温湿度传感器、毒气传感器、火焰传感器分别与所述主控制器连接。

在消防机器人配备有温湿度、毒气和火焰三种环境传感器，消防机器人既可以进行火前预警，进入火场后也能获得现场的具体参数，三种传感器的引脚与主控制器的引脚相连，通过引脚向主控制器发送数字信号。设置毒气传感器的理由是：在一些公共场所和工业厂房中，存在着管理不善或者线路和设备的故障老化现象，

稍有不慎则会引发危险放射性原料和化工物品的泄漏，甚至造成燃烧和爆炸事故，因此为了消防员和工作人员的生命安全，消防机器人要具备有毒有害气体的检测能力，避免清水河化学仓库大爆炸、南京炼油厂火灾、东方化工厂特大火灾事故等悲剧事件。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述远程数据收发器包括无线串口发射器、视频发射机。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述远程数据接收器包括无线串口接收器、视频接收机，所述无线串口发射器与所述无线串口接收器无线连接，所述视频发射机与所述视频接收机无线连接。

消防机器人上的传感器可以检测到现场参数和图像数据，把现场参数和图像数据分开传输，这是因为图像传输中的视频信息数据量太大，传输负荷太大，可能影响其他模块正常工作甚至丢失数据，并且在视频传输过程中并不需要对视频数据进行复杂的分析处理，因此将图像数据独立出来。为了有效地避免与数据传输的相互影响和干扰，可以设置视频发射机、视频接收机信号所属频段与无线串口发射器、无线串口接收器所属频段不同。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述消防炮模块为气动消防炮模块。

所述消防炮模块安装在消防机器人的移动平台上，接收主控制器的远程控制指令，使炮体能够进行水平旋转、上下俯仰来调整方位，同时控制气控阀发射灭火弹进行灭火。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，还包括电源系统，所述电源系统与移动平台控制系统连接并为所述移动平台控制系统供电。

进一步的，上述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述用户界面为以PC 电脑为硬件平台开发出的桌面软件程序，所述用户界面通过与电脑 USB 接口连接的无线串口接收器、视频接收机接收数据，并将数据信息显示在所述用户界面上；所述用户界面设置有控制按钮，操作员可通过所述控制按钮向移动平台控制系统发送控制信号。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明公开的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，操作人员通过所述控制系统对消防机器人进行遥控操作，使其能够顺利进入火场、上下楼梯，进入火场探测火场数据并回传视频信息，并且还能够扑灭小范围火焰，应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明所述一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统的构架图；

图中：移动平台控制系统1、主控制器11、传感器组12、温湿度传感器121、毒气传感器122、火焰传感器123、消防炮模块13、远程数据收发器14、线串口收发器141、视频发射机142、行走模块15、底盘行走驱动器151、电机驱动器152、计算机指挥系统2、用户界面21、远程数据接收器22、无线串口接收器221、视频接收机222、电源系统3。

具体实施方式

下面将结合具体实验数据和附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，以下实施例提供了一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，包括移动平台控制系统1、计算机指挥系统2；所述移动平台控制系统1包括主控制器11、传感器组12、消防炮模块13、远程数据收发器14、行走模块15，所述主控制器11分别与主控制器11、传感器组12、消防炮模块13、远程数据收发器14、行走模块15连接；所述计算机指挥系统2包括用户界面21、远程数据接收器22，所述远程数据收发器14、远程数据接收器22无线连接，所述远程数据接收器22与所述用户界面21连接。

进一步的，所述行走模块15包括底盘行走驱动器151、电机驱动器152，所述主控制器11分别与底盘行走驱动器151、电机驱动器152连接。

进一步的，所述主控制器11为STM32 微控制器。

进一步的，所述传感器组12包括温湿度传感器121、毒气传感器122、火焰传感器123，所述温湿度传感器121、毒气传感器122、火焰传感器123分别与所述主控制器11连接。

并且，所述远程数据收发器14包括无线串口发射器141、视频发射机142。

此外，所述远程数据接收器22包括无线串口接收器221、视频接收机222，所述无线串口发射器141与所述无线串口接收器221无线连接，所述视频发射机142与所述视频接收机222无线连接。

进一步的，所述消防炮模块13为气动消防炮模块。

此外，还包括电源系统3，所述电源系统3与移动平台控制系统1连接并为所述移动平台控制系统1供电。

进一步的，所述用户界面21为以 PC 电脑为硬件平台开发出的桌面软件程序，所述用户界面21通过与电脑 USB 接口连接的无线串口接收器221、视频接收机222接收数据，并将数据信息显示在所述用户界面21上；所述用户界面21设置有控制按钮，操作员可通过所述控制按钮向移动平台控制系统1发送控制信号。

实施例

本发明所述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统。消防机器人进入火场探测火场数据，传感器组12温湿度传感器121、毒气传感器122、火焰传感器123检测到的温度、湿度、空气中的有毒气体及其浓度、火焰大小高度等现场参数和图像数据，通过引脚向主控制器11发送数字信号，由主控制器11收集，现场参数数据通过无线串口发射器141输送至无线串口接收器221，图像数据通过视频发射机142输送至视频接收机222，传输更稳定，并且视频发射机142、视频接收机222信号所属频段与无线串口接收器141、无线串口接收器221所属频段不同，有效地避免与数据传输的相互影响和干扰。

然后再传输给用户界面21并且实时刷新和显示，同时操作员根据具体的环境数据和视频情景对消防机器人通过计算机指挥系统1反馈至主控制器2，主控制器11控制传感器组12、消防炮模块13、行走模块15，使消防机器人执行侦察、灭火、行走任务。

本发明具体控制系统途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，包括移动平台控制系统（1）、计算机指挥系统（2）；所述移动平台控制系统（1）包括主控制器（11）、传感器组（12）、消防炮模块（13）、远程数据收发器（14）、行走模块（15），所述主控制器（11）分别与主控制器（11）、传感器组（12）、消防炮模块（13）、远程数据收发器（14）、行走模块（15）连接；所述计算机指挥系统（2）包括用户界面（21）、远程数据接收器（22），所述远程数据收发器（14）、远程数据接收器（22）无线连接，所述远程数据接收器（22）与所述用户界面（21）连接。

2.根据权利要求1所述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，所述行走模块（15）包括底盘行走驱动器（151）、电机驱动器（152），所述主控制器（11）分别与底盘行走驱动器（151）、电机驱动器（152）连接。

3.根据权利要求1所述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，所述主控制器（11）为STM32 微控制器。

4.根据权利要求1项所述具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，所述传感器组（12）包括温湿度传感器（121）、毒气传感器（122）、火焰传感器（123），所述温湿度传感器（121）、毒气传感器（122）、火焰传感器（123）分别与所述主控制器（11）连接。

5.根据权利要求1项所述具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，所述远程数据收发器（14）包括无线串口发射器（141）、视频发射机（142）。

6.根据权利要求5所述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，所述远程数据接收器（22）包括无线串口接收器（221）、视频接收机（222），所述无线串口发射器（141）与所述无线串口接收器（221）无线连接，所述视频发射机（142）与所述视频接收机（222）无线连接。

7.根据权利要求1项所述具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，所述消防炮模块（13）为气动消防炮模块。

8.根据权利要求1项所述具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，所述还包括电源系统（3），所述电源系统（3）与移动平台控制系统（1）连接并为所述移动平台控制系统（1）供电。

9.根据权利要求6所述的具有侦察、灭火功能消防机器人的控制系统，其特征在于，所述用户界面（21）为以 PC 电脑为硬件平台开发出的桌面软件程序，所述用户界面（21）通过与电脑 USB 接口连接的无线串口接收器（221）、视频接收机（222）接收数据，并将数据信息显示在所述用户界面（21）上；所述用户界面（21）设置有控制按钮，操作员可通过所述控制按钮向移动平台控制系统（1）发送控制信号。