CN110824978A - 一种消防机器人远程控制系统 - Google Patents

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郭延达
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明公开了一种消防机器人远程控制系统，包括机器人硬件模块、第一通信模块、第二通信模块和远程控制终端，所述机器人硬件模块包括ARM系统、驱动模块、监测模块和电池组，所述ARM系统的信号输出端与所述驱动模块的信号输入端电连接；机器人硬件模块中的监测模块通过第二通信模块与远程控制终端建立连接，使远程控制终端通过无线传输单元和无线通信单元控制消防机器人进行移动等操作，其中，监测模块对所处环境中采集的视频、温度和气体成分信息由DSP模块进行转化，再由传输速率较高的UWB通信单元对信息进行高速传输，使消防机器人对所处环境的视频、温度和气体成分信息可以及时的反馈至远程控制终端。

Description

一种消防机器人远程控制系统
技术领域
本发明属于消防机器人技术领域，具体为一种消防机器人远程控制系统。
背景技术
随着社会经济的发展，各种大型石油化工企业、隧道、地铁等不断增多，相应地，油品燃气、毒气泄漏爆炸、隧道、地铁坍塌等灾害隐患也就不断增加。这些灾害的特点恰恰在于突发性强、处置过程复杂、危害巨大、防治困难。而一旦此类灾害事故发生，消防员在面对高温、黑暗、剧毒和浓烟等各类极度危险的环境时，若没有配备相应的设备便贸然冲进现场，不仅难以完成任务，人员伤亡的几率亦会大大增加。
消防机器人在灭火和抢险救援中发挥着越发重要的作用。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，有效地解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。
现有技术中，对消防机器人的控制和数据的反馈多采用单一通道进行通信，消防机器人往往需要采集大量的数据，采集的数据如不能及时的反馈至远程操控端，则会影响消防求援，给消防求援增加难度。
发明内容
本发明的目的在于解决背景技术中的问题，提供一种消防机器人远程控制系统。
本发明采用的技术方案如下：
一种消防机器人远程控制系统，包括机器人硬件模块、第一通信模块、第二通信模块和远程控制终端，所述机器人硬件模块包括ARM系统、驱动模块、监测模块和电池组，所述ARM系统的信号输出端与所述驱动模块的信号输入端电连接，所述ARM系统的信号输出端与所述监测模块的信号输入端电连接，所述电池组的电性输出端通过导线分别与所述ARM系统、所述驱动模块和所述监测模块的电性输入端电连接，所述第一通信模块包括无线传输单元和无线通信单元，所述无线传输单元的信号输入端与所述ARM系统的信号输出端相互电连接，所述无线传输单元的信号输出端与所述无线通信单元的信号输入端相互电连接，所述无线通信单元的信号输出端与所述远程控制终端的信号输入端相互电连接，所述第二通信模块包括DSP模块和UWB通信单元，所述DSP的信号输入端与所述监测模块的信号输出端相互电连接，所述DSP的信号输出端与所述UWB通信单元的信号输入端相互电连接，所述UWB通信单元的信号输出端与所述远程控制终端的信号输入端相互电连接，所述远程控制终端包括MCU、储存器、数据处理单元和控制指令发生模块。
其中，所述驱动模块包括电机驱动器、电机和云台，所述电机驱动器的信号输出端与所述电机的信号输入端电连接。
其中，所述监测模块包括数据采集单元和视频监测单元，所述数据采集单元和所述视频监测单元的信号输出端均与所述监测模块的信号输入端电连接。
其中，所述数据采集单元包括温度采集模块和气体采集模块。
其中，所述视频监测单元包括摄像机和红外热成像仪。
其中，所述温度采集模块由温度传感器和温度监测模块组成。
其中，所述气体采集模块由一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器、燃气传感器和单片机组成。
其中，所述ARM系统通过所述第一通信模块与所述远程控制终端相互通信，所述监测模块通过所述第二通信模块与所述远程控制终端相互通信。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中，通过设置两组通信模块，使机器人硬件模块中的ARM系统通过第一通信模块与远程控制终端建立连接，机器人硬件模块中的监测模块通过第二通信模块与远程控制终端建立连接，使远程控制终端通过无线传输单元和无线通信单元控制消防机器人进行移动等操作，其中，监测模块对所处环境中采集的视频、温度和气体成分信息由DSP模块进行转化，再由传输速率较高的UWB通信单元对信息进行高速传输，使消防机器人对所处环境的视频、温度和气体成分信息可以及时的反馈至远程控制终端。
附图说明
图1为本发明的系统图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，一种消防机器人远程控制系统，包括机器人硬件模块、第一通信模块、第二通信模块和远程控制终端，所述机器人硬件模块包括ARM系统、驱动模块、监测模块和电池组，所述ARM系统的信号输出端与所述驱动模块的信号输入端电连接，所述ARM系统的信号输出端与所述监测模块的信号输入端电连接，所述电池组的电性输出端通过导线分别与所述ARM系统、所述驱动模块和所述监测模块的电性输入端电连接，所述第一通信模块包括无线传输单元和无线通信单元，所述无线传输单元的信号输入端与所述ARM系统的信号输出端相互电连接，所述无线传输单元的信号输出端与所述无线通信单元的信号输入端相互电连接，所述无线通信单元的信号输出端与所述远程控制终端的信号输入端相互电连接，所述第二通信模块包括DSP模块和UWB通信单元，所述DSP的信号输入端与所述监测模块的信号输出端相互电连接，所述DSP的信号输出端与所述UWB通信单元的信号输入端相互电连接，所述UWB通信单元的信号输出端与所述远程控制终端的信号输入端相互电连接，所述远程控制终端包括MCU、储存器、数据处理单元和控制指令发生模块。
本实施例中，具体的，所述驱动模块包括电机驱动器、电机和云台，所述电机驱动器的信号输出端与所述电机的信号输入端电连接。
本实施例中，具体的，所述监测模块包括数据采集单元和视频监测单元，所述数据采集单元和所述视频监测单元的信号输出端均与所述监测模块的信号输入端电连接。
本实施例中，具体的，所述数据采集单元包括温度采集模块和气体采集模块。
本实施例中，具体的，所述视频监测单元包括摄像机和红外热成像仪。
本实施例中，具体的，所述温度采集模块由温度传感器和温度监测模块组成。
本实施例中，具体的，所述气体采集模块由一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器、燃气传感器和单片机组成。
本实施例中，具体的，所述ARM系统通过所述第一通信模块与所述远程控制终端相互通信，所述监测模块通过所述第二通信模块与所述远程控制终端相互通信。
本实施例中，一氧化碳传感器的型号为GM-702B，二氧化碳传感器的型号为TC0485CO2A，二氧化硫传感器的型号为SO2-B4，燃气传感器的型号为CRNDL-1，温度传感器的型号为MIK-AL-10。
工作原理，参照图1，机器人硬件模块：电池组为ARM系统、驱动模块和监测模块供电，其中，电池组采用48V锂电池，ARM系统控制驱动模块和监测模块，并将信号通过第一通信模块进行传输，使远程控制终端与ARM系统建立通信，其中，电机驱动器控制电机工作，使电机带动消防机器人整体移动，监测模块中的数据采集单元和视频监测单元分别采集温度、气体成分和视频信息，其中，温度采集模块中的温度传感器接收所处环境中的温度信息，再由温度监测模块将温度信息反馈至监测模块，气体采集模块中的一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器和燃气传感器分别监测所处环境中的一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、二氧化硫浓度和液化石油气浓度，再由单片机将采集的信息反馈至监测模块中，再由第二通信模块统一传输至远程控制终端处；
第一通信模块：通过远距离低功耗的LoRa或者ZigBee无线通讯方式进行通信
第二通信模块：DSP模块将监测模块采集得到的信息进行数字信号处理，再由UWB通信单元对数字信号进行传输，实现采集信息的高速传输
远程控制终端：MCU将第二通信模块传输的信号进行处理，并由储存器进行储存，数据处理单元对图像信息进行展示，控制指令发送模块将控制指令由第一通信模块进行传输，对机器人硬件模块进行控制处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种消防机器人远程控制系统，包括机器人硬件模块、第一通信模块、第二通信模块和远程控制终端，其特征在于：所述机器人硬件模块包括ARM系统、驱动模块、监测模块和电池组，所述ARM系统的信号输出端与所述驱动模块的信号输入端电连接，所述ARM系统的信号输出端与所述监测模块的信号输入端电连接，所述电池组的电性输出端通过导线分别与所述ARM系统、所述驱动模块和所述监测模块的电性输入端电连接，所述第一通信模块包括无线传输单元和无线通信单元，所述无线传输单元的信号输入端与所述ARM系统的信号输出端相互电连接，所述无线传输单元的信号输出端与所述无线通信单元的信号输入端相互电连接，所述无线通信单元的信号输出端与所述远程控制终端的信号输入端相互电连接，所述第二通信模块包括DSP模块和UWB通信单元，所述DSP的信号输入端与所述监测模块的信号输出端相互电连接，所述DSP的信号输出端与所述UWB通信单元的信号输入端相互电连接，所述UWB通信单元的信号输出端与所述远程控制终端的信号输入端相互电连接，所述远程控制终端包括MCU、储存器、数据处理单元和控制指令发生模块。
2.如权利要求1所述的一种消防机器人远程控制系统，其特征在于：所述驱动模块包括电机驱动器、电机和云台，所述电机驱动器的信号输出端与所述电机的信号输入端电连接。
3.如权利要求1所述的一种消防机器人远程控制系统，其特征在于：所述监测模块包括数据采集单元和视频监测单元，所述数据采集单元和所述视频监测单元的信号输出端均与所述监测模块的信号输入端电连接。
4.如权利要求1所述的一种消防机器人远程控制系统，其特征在于：所述数据采集单元包括温度采集模块和气体采集模块。
5.如权利要求1所述的一种消防机器人远程控制系统，其特征在于：所述视频监测单元包括摄像机和红外热成像仪。
6.如权利要求4所述的一种消防机器人远程控制系统，其特征在于：所述温度采集模块由温度传感器和温度监测模块组成。
7.如权利要求4所述的一种消防机器人远程控制系统，其特征在于：所述气体采集模块由一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器、燃气传感器和单片机组成。
8.如权利要求1所述的一种消防机器人远程控制系统，其特征在于：所述ARM系统通过所述第一通信模块与所述远程控制终端相互通信，所述监测模块通过所述第二通信模块与所述远程控制终端相互通信。
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