CN111167045A - 基于双机器人协作的竹林灭火系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能灭火技术领域，尤其涉及一种基于双机器人协作的竹林灭火系统及其控制方法。所述基于双机器人协作的竹林灭火系统包括隔离带制作机器人和灭火机器人；所述隔离带制作机器人用于竹子的定向砍伐以制作防火隔离带，包括定向伐竹模块、小型履带智能移动平台、第一测距模块、相机除尘装置、第一温度监控模块、第一电池模块以及第一控制模块；所述灭火机器人包括大型履带智能移动平台、灭火模块、相机防尘及除尘复合装置、第二温度监控模块、第二测距模块、第二控制模块、第二电池模块。本发明提供的双机器人灭火系统通过隔离带制作机器人的伐竹与灭火机器人的灭火相互配合，可以保证机器人本身的安全，提高了系统的可靠性。

Description

基于双机器人协作的竹林灭火系统及其控制方法

技术领域

本发明属于智能灭火技术领域，尤其涉及一种基于双机器人协作的竹林灭火系统及其控制方法。

背景技术

竹林林间的火灾防治对于林间火灾智能化防治具有十分重要的意义。目前竹子通常是成片的大面积种植，一旦发生火灾，不仅经济损失巨大，而且灭火也十分困难，容易给灭火人员带来伤亡。

随着我国农林业现代化智能程度的不断加快，如何安全高效的防治竹林火灾对实现林间智能化管理有着重要意义，一方面有助于对竹林火灾可以做到及时反应，降低经济损失，另一方面有助于减少人员伤亡。因此，如何安全高效的防治竹林火灾对实现林间智能化管理有着重要意义，对于推进现代信息技术与农林业的深度跨界融合也具有实际理论意义。

现有的灭火机器人大多采用独立工作的方式，仅仅能实现简单地对着火焰喷洒水或者其它灭火剂的作用，没有考虑到机器人灭火时所处的特殊环境，可靠性差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，旨在解决现有的灭火机器人大多采用独立工作的方式，仅仅能实现简单地对着火焰喷洒水或者其它灭火剂的作用，没有考虑到机器人灭火时所处的特殊环境，可靠性差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，所述基于双机器人协作的竹林灭火系统包括隔离带制作机器人和灭火机器人；

所述隔离带制作机器人用于竹子的定向砍伐以制作防火隔离带，包括定向伐竹模块、小型履带智能移动平台、第一测距模块、相机除尘装置、第一温度监控模块、第一电池模块以及第一控制模块；

所述定向伐竹模块设置于所述小型履带智能移动平台上，用于砍伐竹子并使竹子倒向同一方向；所述定向伐竹模块还包括机械臂、竹子固定装置、伐竹装置、竹子测距装置；

所述机械臂设置于所述小型履带智能移动模块前端，所述机械臂包括底座固定座、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂以及机械臂伺服电机；

所述竹子固定装置设置于所述机械臂末端，所述竹子固定装置包括伐竹系统第一伺服电机、竹子固定爪，所述竹子固定爪与所述固定轴转动连接，所述固定轴包括上下两个伐竹系统第一伺服电机，两个伐竹系统第一伺服电机转子分别套有两个齿轮，所述齿轮与所述竹子固定爪内侧啮合，从而通过两个伐竹系统第一伺服电机不同方向旋转来控制所述竹子固定爪固定竹子；

所述伐竹装置设置于所述竹子固定装置下方，所述伐竹装置还包括伐竹系统第二伺服电机、伐竹刀片伺服电机、刀片承载架、伐竹刀片，两个所述伐竹刀片承载架分别朝相反方向呈15 °倾斜，且所述伐竹刀片与所述刀片承载架保持180°，所述伐竹刀片伺服电机设置在所述刀片承载架中，一个所述刀片承载架上置有两个所述伐竹刀片伺服电机，靠近外端的所述伐竹刀片伺服电机连接有一个大尺寸以及一个小尺寸伐竹刀片，大尺寸的伐竹刀片置于小尺寸的伐竹刀片的上端，靠近内侧的所述伐竹刀片伺服电机连接有一个所述伐竹刀片，所述伐竹刀片的数量为6；

所述竹子测距装置设置于所述伐竹装置下方，所述竹子测距装置包括一个RealsenseD435i深度相机和镜头防尘装置，所述Realsense D435i深度相机设置于所述镜头防尘装置内，防尘装置外壳两侧对称固定有防尘板升降机构；所述防尘板升降机构包括防尘伺服电机、齿轮杆、伺服电机“P型”固定卡座、清洁履带固定架、清洁履带、防尘板，所述防尘板的两侧固定于所述清洁履带的内侧，所述清洁履带下方与所述齿轮杆相连，所述齿轮杆外嵌套于所述防尘伺服电机的转子，所述防尘伺服电机与所述伺服电机“P型”固定卡座连接，所述伺服电机“P型”固定卡座设置于所述防尘装置外壳两侧，所述清洁履带上方与所述清洁履带固定架连接，所述清洁履带固定架固定于所述防尘装置外壳两侧；

所述小型履带智能移动平台用于驱动所述隔离带制作机器人在竹林中移动；

所述第一测距模块用于测量周边火焰到所述隔离带制作机器人的距离；

所述相机除尘装置设置于所述第一测距模块上，用于对深度相机镜头进行清洁；

所述第一温度监控模块用于监测所述第一测距模块、第一电池模块的温度并将温度信息反馈至所述第一控制模块；

所述第一电池模块用于为所述隔离带制作机器人中的各个模块供电；

所述第一控制模块分别与所述定向伐竹模块、所述小型履带智能移动平台、所述第一测距模块、所述相机除尘装置以及所述第一温度监控模块电气连接，用于接收并处理所述测距模块传输的图像数据，以控制所述小型履带智能移动平台移动，并控制所述定向伐竹模块砍伐竹子；

所述灭火机器人包括大型履带智能移动平台、灭火模块、相机防尘及除尘复合装置、第二温度监控模块、第二测距模块、第二控制模块、第二电池模块；

所述大型履带智能移动平台用于驱动所述灭火机器人在竹林中移动以及将所述隔离带制作机器人运抵火灾现场；

所述灭火模块用于扑灭竹林中的火灾；

所述相机防尘及除尘复合装置用于对深度相机镜头进行清洁；

所述第二温度监控模块用于监控灭火机器人各个模块的温度并反馈至所述第二控制模块；

所述第二测距模块用于测量灭火机器人到火焰的距离并测量所述灭火机构到火焰的距离以及测量所述灭火机构到火焰的距离以及测量所述隔离带制作机器人的方位；

所述第二电池模块用于为所述灭火机器人的各个模块供电。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基于双机器人协作的竹林灭火系统的控制方法，应用于隔离带制作机器人，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S101、通过第一测距模块中的前方测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有障碍物；若有障碍物，则提取障碍物三维坐标，根据所述障碍物三维坐标确定障碍物位置并生成前进路线，并驱动所述小型履带智能移动平台差速转动沿所述前进路线绕过障碍物；若无障碍物，则驱动所述小型履带智能移动平台继续前进；

步骤S102、通过所述第一测距模块中的火焰测距装置获取目标物图像，根据所述目标物图像判断目标物是否为火焰；如果目标物是火焰，则确定所述隔离带制作机器人与火焰的距离，控制小型履带智能移动平台移动使之与火焰保持安全工作距离；

步骤S103、通过伐竹模块中的竹子测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有竹子，如果有竹子，通过竹子测距装置测量定向伐竹模块与竹子之间的距离，控制所述小型履带智能移动平台前往进行伐竹；

步骤S104、所述小型履带智能移动平台移动到位后，驱动固定爪固定竹子，采用不同倾斜方向的伐竹刀片以使竹子倒向与火焰所在位置相反的方向；控制固定爪松开，竹子倒下后，控制防尘板升起，驱动所述小型履带智能移动平台继续向前移动，并重复步骤S103~S104。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基于双机器人协作的竹林灭火系统的控制方法，应用于灭火机器人，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S301、将隔离带制作机器人运载到指定点并卸下，控制大型履带智能移动平台移动以保持与隔离带制作机器人的距离满足设定值；

步骤S302、通过第二测距模块中的前方测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有障碍物；若有障碍物，则提取障碍物三维坐标，根据所述障碍物三维坐标确定障碍物位置并生成前进路线，并驱动所述大型履带智能移动平台差速转动沿所述前进路线绕过障碍物；若无障碍物，则驱动所述大型履带智能移动平台继续前进；

步骤S303、通过第二测距模块获取目标图像，所述灭火测距装置判断目标是否为火焰；

若所判断目标是火焰，则启动大口径高压水枪进行灭火，并通过所述灭火测距装置判断火焰是否熄灭，若火焰未熄灭，则重复启动大口径高压水枪进行灭火；若火焰熄灭，则重复执行步骤S302~ S303；

若所述目标不是火焰，则重复执行步骤S302~ S303。

步骤S404、通过第二测距模块获取大型履带智能移动平台两侧的图像，根据目标图像判断火焰与灭火机器人两侧之间的距离是否小于预设的安全距离，若小于等于安全距离，则控制两个小口径高压水枪对两侧的火焰进行喷射，以保证所述灭火机器人的安全；

若大于安全距离，则不做行动。

本发明实施例提供的竹林灭火系统通过隔离带制作机器人的伐竹可以避免灭火机器人在前进过程中受到竹子的干扰，通过灭火机器人的灭火可以避免火焰对隔离带制作机械人以及灭火机人本身的影响，同时又能够对火焰进行扑灭，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明基于双机器人协作的竹林灭火智能机器人系统的竹林间灭火工作状态示意图；

图2为本发明隔离带制作机器人机构前方整体结构示意图；

图3为本发明隔离带制作机器人机构后方整体结构示意图；

图4为本发明隔离带制作机器人机构的主视图；

图5为本发明隔离带制作机器人机构的后视图；

图6为本发明隔离带制作机器人机构的俯视图；

图7为本发明隔离带制作机器人机构的侧视图；

图8为本发明隔离带制作机器人机构的仰视图；

图9为本发明隔离带制作机器人机构中定向伐竹模块结构示意图；

图10为本发明隔离带制作机器人机构中定向伐竹模块的整体与解剖结构示意图；

图11为本发明隔离带制作机器人机构中相机除尘装置的整体与解剖结构示意图；

图12为本发明隔离带制作机器人机构中竹子测距装置的整体与解剖结构示意图；

图13为本发明隔离带制作机器人机构中第一温度监控模块中监控电池温度的整体与解剖结构示意图；

图14为本发明灭火机器人机构的前方整体结构示意图；

图15为本发明灭火机器人机构的后方整体结构示意图；

图16为本发明灭火机器人机构的主视图；

图17为本发明灭火机器人机构的后视图；

图18为本发明灭火机器人机构的俯视图；

图19为本发明灭火机器人机构的大口径高压水枪的整体结构示意图；

图20为本发明防尘及除尘复合装置的整体与解剖结构示意图；

图21为本发明灭火机器人机构的第二温度监控模块的电池部分的整体与解剖结构示意图；

图22为本发明灭火机器人机构的第二温度监控模块的工控机部分的整体与解剖结构示意图；

图23为本发明实施例提供的一种灭火机器人机构的控制方法流程图；

图24为本发明实施例提供的一种小口径高压水枪的控制方法流程图；

图25为本发明实施例提供的一种火焰测距装置的控制方法流程图。

附图中：1、隔离带制作机器人1；1-1、机械臂；1-1-1、底座固定座；1-1-2、第一伺服电机；1-1-3、第二伺服电机；1-1-4、第三伺服电机；1-1-5、第四伺服电机；1-1-6、第五伺服电机；1-1-7、第一机械臂；1-1-8、第二机械臂；1-1-9、第三机械臂；1-1-10、第四机械臂；1-2、补光模块；1-3、火焰测距装置；1-3-1、Microsoft Kinect v2深度相机；1-3-2、玻璃板；1-3-3、电机固定架；1-3-4、鼓风机；1-3-5、吸尘器；1-3-6、吸尘器出风口；1-3-7、齿轮杆；1-3-8、清洁履带；1-3-9、第一温度传感器一；1-3-10、相机清洁伺服电机；1-3-11、相机外壳； 1-4、第一Lora通信模块；1-5、第一电池模块；1-5-1、风冷降温风扇；1-5-2、电池降温风扇外壳；1-5-3、第一锂电池；1-5-4、第一温度传感器二；1-6、前方测距装置；1-7、小车行走履带；1-7-1、前主动轮；1-7-2、后主动轮；1-7-3、从动轮； 1-7-4、履带；1-7-5、小型履带伺服电机；1-7-6、轴承；1-8、小型履带智能移动平台；1-9、定向伐竹模块；1-9-1、伐竹系统第一伺服电机；1-9-2、伐竹系统第一伺服电机转子轴套；1-9-3、竹子固定爪；1-9-4、固定轴；1-9-5、第二固定轴；1-9-6、伐竹系统第二伺服电机；1-9-7、伐竹系统第二伺服电机转子轴套；1-9-8、第三固定轴； 1-9-9、大尺寸伐竹刀片；1-9-10、小尺寸伐竹刀片；1-9-11、伐竹刀片伺服电机；1-9-12、刀片承载架；1-10、竹子测距装置；1-10-1、防尘装置外壳；1-10-2、Realsense D435i深度相机；1-10-3、防尘板；1-10-4、防尘伺服电机；1-10-5、清洁履带固定架；1-10-6、P型固定卡座；1-10-7、齿轮杆；1-10-8、清洁履带；1-11、第一控制模块；2、灭火机器人；2-1、主水箱；2-2、侧面水箱；2-3、大型履带智能移动平台；2-3-1、转向轮；2-3-2、转向电机；2-4、大口径高压水枪；2-4-1、灭火测距装置；2-4-2、高压水枪；2-4-3、大口径高压水枪伺服电机；2-4-4、水枪底座；2-4-5、底座伺服电机；2-4-6、接水口；2-4-1-1、相机第一清理外壳；2-4-1-2、相机第二清理外壳；2-4-1-3、玻璃罩；2-4-1-4、Realsense D435i深度相机；2-4-1-5、防尘板固定板；2-4-1-6、清洁海绵；2-4-1-7、“F型”电机固定架；2-4-1-8、除尘伺服电机；2-4-1-9、长齿轮杆；2-4-1-10、防尘履带固定架；2-4-1-11、“P”型电机固定架；2-4-1-12、防尘伺服电机；2-4-1-13、防尘板；2-4-1-14、清洁履带；2-4-1-15、防尘履带；2-4-1-16、短齿轮杆； 2-5、小口径高压水枪；2-5-1、左侧小口径高压水枪；2-5-2、右侧小口径高压水枪；2-5-3、右侧火焰测距装置；2-5-4、左侧火焰测距装置；2-6、第二控制模块；2-6-1、风冷模块；2-6-2、第二温度传感器一；2-6-3、工控机； 2-7、前方引路装置；2-8、第二电池模块；2-8-1、水冷模块；2-8-2、第二锂电池；2-8-3、第二温度传感器二；2-8-4、通水水管；2-9、第二Lora通信模块。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1-10、14-18所示，为本发明实施例提供的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统的结构图，包括：隔离带制作机器人1和灭火机器人2；

所述隔离带制作机器人1用于竹子的定向砍伐以制作防火隔离带，包括定向伐竹模块1-9、小型履带智能移动平台1-8、第一测距模块、相机除尘装置、第一温度监控模块、第一电池模块1.5以及第一控制模块1-11；

所述定向伐竹模块1-9设置于所述小型履带智能移动平台1-8上，用于砍伐竹子并使竹子倒向指定方向；所述定向伐竹模块1-9包括机械臂1-1、竹子固定装置、伐竹装置、竹子测距装置1-10；

所述机械臂1-1设置于所述小型履带智能移动平台1-8前端，所述机械臂1-1包括底座固定座1-1-1、第一机械臂1-1-7、第二机械臂1-1-8、第三机械臂1-1-9、第四机械臂1-1-10以及机械臂伺服电机；

所述竹子固定装置设置于所述机械臂1-1末端，所述竹子固定装置包括伐竹系统第一伺服电机1-9-1、竹子固定爪1-9-3，所述竹子固定爪1-9-3与所述固定轴1-9-4转动连接，所述固定轴1-9-4包括上下两个伐竹系统第一伺服电机1-9-1，两个伐竹系统第一伺服电机1-9-1转子套有伐竹系统第一伺服电机转子轴套1-9-2，伐竹系统第一伺服电机转子轴套1-9-2上设置有齿轮，所述齿轮与所述竹子固定爪1-9-3内侧啮合，从而通过两个伺服电机不同方向旋转来控制所述竹子固定爪1-9-3固定竹子；

所述伐竹装置设置于竹子固定装置下方，所述伐竹装置还包括伐竹系统第二伺服电机1-9-6、伐竹刀片伺服电机1-9-11、刀片承载架1-9-12、伐竹刀片，两个所述伐竹刀片承载架1-9-12分别朝相反方向呈15 °倾斜，且所述伐竹刀片与所述刀片承载架1-9-12保持180°，所述伐竹刀片伺服电机1-9-11设置在所述刀片承载架1-9-12中，一个所述刀片承载架1-9-12上置有两个所述伐竹刀片伺服电机1-9-11，靠近外端的所述伐竹刀片伺服电机1-9-11连接有一个大尺寸伐竹刀片1-9-9以及一个小尺寸伐竹刀片1-9-10，大尺寸的伐竹刀片1-9-9置于小尺寸的伐竹刀片1-9-10的上端，内侧的所述伐竹刀片伺服电机1-9-11连接有一个所述伐竹刀片，所述伐竹刀片的数量为6；

所述竹子测距装置1-10设置于所述伐竹装置下方，所述竹子测距装置1-10包括一个Realsense D435i深度相机1-10-2和镜头防尘装置，所述Realsense D435i深度相机1-10-2设置于所述镜头防尘装置内，防尘装置外壳1-10-1两侧对称固定有防尘板升降机构；所述防尘板升降机构包括防尘伺服电机1-10-4、齿轮杆1-10-7、“P型”固定卡座1-10-6、清洁履带固定架1-10-5、清洁履带1-10-8、防尘板1-10-3，所述防尘板1-10-3的两侧固定于所述清洁履带1-10-8的内侧，所述清洁履带1-10-8下方与所述齿轮杆1-10-7相连，所述齿轮杆1-10-7外嵌套于所述防尘伺服电机1-10-4的转子，所述防尘伺服电机1-10-4与所述“P型”固定卡座1-10-6连接，所述 “P型”固定卡座1-10-6设置于所述防尘装置外壳1-10-1两侧，所述清洁履带1-10-8上方与所述清洁履带固定架1-10-5连接，所述清洁履带固定架1-10-5固定于所述防尘装置外壳1-10-1两侧；

所述小型履带智能移动平台1-8用于驱动所述隔离带制作机器人1在竹林中移动；

所述第一测距模块用于测量周边火焰到所述隔离带制作机器人1的距离，所述第一测距模块包括火焰测距装置1-3和前方测距装置1-6；所述火焰测距装置1-3和前方测距装置1-6均包括Microsoft Kinect v2深度相机1-3-1以及所述相机除尘装置；所述前方测距装置1-6安装于所述小型履带智能移动平台1-8底部；

所述相机除尘装置设置于所述第一测距模块上，用于对深度相机镜头进行清洁；

所述第一温度监控模块用于监测所述第一测距模块、第一电池模块1-5的温度并将信息反馈至所述第一控制模块1-11；

所述第一电池模块1-5用于为所述隔离带制作机器人1中的各个模块供电；

所述第一控制模块1-11分别与所述定向伐竹模块1-9、所述小型履带智能移动平台1-8、所述第一测距模块、所述相机除尘装置以及所述第一温度监控模块电气连接，用于接收并处理所述测距模块传输的图像数据，以控制所述小型履带智能移动平台1-8移动，并控制所述定向伐竹模块1-9砍伐竹子；

所述灭火机器人2包括大型履带智能移动平台2-3、灭火模块、相机防尘及除尘复合装置、第二温度监控模块、第二测距模块、第二控制模块2-6、第二电池模块2-8；

所述大型履带智能移动平台2-3用于驱动所述灭火机器人2在竹林中移动，平台内设置有运输腔，用于放置所述隔离带制作机器人1以将其运抵火灾现场；

所述灭火模块用于扑灭竹林中的火灾；

所述相机防尘及除尘复合装置用于对深度相机镜头进行清洁；

所述第二温度监控模块用于监控灭火机器人2各个模块的温度并反馈至所述第二控制模块；

所述第二测距模块用于测量灭火机器人2到火焰的距离以及测量所述灭火机构到火焰的距离以及测量所述隔离带制作机器人1的方位；

所述第二电池模块2-8用于为所述灭火机器人2的各个模块供电。

在本发明实施列中，隔离带的作用包括隔离火场以及作为灭火机器人2的前进路线。制作隔离带的方式是砍伐竹子并使竹子倒向隔离带的侧面，以免倒下的竹子阻碍隔离带制作机器人1以及灭火机器人2的前进。在本发明实施例中，隔离带制作机器人1可以是通过人工操作控制，也可以采用自动化的程序控制，例如采集前进路线的图像并对图像进行分析处理，从而得出前进控制路线。以上两种为可选的具体实现方式，本发明实施例对于具体的控制方式不作限定，本发明的保护要点在于隔离带制作机器人1与灭火机器人2组成的系统本身。在本发明实施例中，隔离带制作机器人1上还可以设置补光模块1-2，用于照明。

在本发明实施例中，小型履带智能移动平台1-8的具体结构可以是：小车行走履带1-7以小型履带伺服电机1-7-5为转动轴转动连接，所述小车行走履带1-7包括前主动轮1-7-1和后主动轮1-7-2，小型履带伺服电机1-7-5由第一控制模块1-11、火焰测距装置1-3以及前方测距装置1-6综合控制，带动主动轮旋转，主动轮1-7-1和1-7-2同方向旋转带动履带1-7-4旋转，履带1-7-4传递动能给从动轮1-7-3，带动从动轮1-7-3旋转，从动轮1-7-3通过轴承1-7-6与小型履带智能移动平台1-8连接。

在本发明实施例中，所述火焰测距装置1-3以及前方测距装置1-6都包括Microsoft Kinect v2深度相机以及相机除尘机构，二者不同之处在于火焰测距装置1-3设置于小型履带智能移动平台1-8上端，而前方测距装置1-6设置于小型履带智能移动平台1-8底端；相机除尘机构包括玻璃板1-3-2、电机固定架1-3-3、鼓风机1-3-4、吸尘器1-3-5、吸尘器出风口1-3-6、齿轮杆1-3-7、清洁履带1-3-8、温度传感器1-3-9、相机清洁伺服电机1-3-10、相机外壳1-3-11；相机外壳1-3-11设置于Microsoft Kinect v2深度相机1-3-1外侧，玻璃板1-3-2设置于Microsoft Kinect v2深度相机1-3-1前端，同时玻璃板1-3-2嵌于相机外壳1-3-11前端，鼓风机1-3-4设置于相机外壳1-3-11两端，吸尘器1-3-5接触于玻璃板1-3-2，吸尘器出风口1-3-6设置于相机外壳1-3-11上端，并且吸尘器1-3-5与吸尘器出风口1-3-6之间由软管连接，电机固定架1-3-3设置于相机外壳1-3-11上端的两侧，相机清洁伺服电机1-3-10设置于电机固定架1-3-3之下，其中相机清洁伺服电机1-3-10的转子部分由齿轮杆1-3-7包裹，两个齿轮杆1-3-7分别与清洁履带1-3-8的两端转动连接，清洁履带1-3-8包括上下两个履带，两个履带分别与吸尘器1-3-5上下两端相连，第一温度传感器一1-3-9置于相机外壳1-3-11内侧的底端。

在本发明实施例中，定向伐竹模块1-9用于砍伐竹子并使竹子倒向指定方向，这里的指定方向具体是指隔离带的两侧的任意一侧，当然，也可以具体指定某一侧；小型履带智能移动平台1-8是采用履带驱动的移动平台，需要理解的是，在本发明实施例中，大小是相对的，这里的小是相对于灭火机器人2的大型履带智能移动平台2-3而言的，在本发明实施例中，由于灭火机器人2需要运载水箱，其体积和载重较伐竹机器人要大，此仅仅用于区别隔离带制作机器人1与灭火机器人2中相同功能的组件，并不用于具体限定隔离带制作机器人1与灭火机器人2的不同。第一测距模块用于测量火焰的距离，测量的方式可以采用图像识别、红外测距、声波测距等方式。隔离带制作机器人1通过第一控制模块进行综合控制，优选地，第一控制模块1-11中还可以包括第一Lora通信模块1-4，用于接受操作人员的远程无线控制，此为可选的具体实现方式。可选地，第一Lora通信模块1-4安装于所述火焰测距装置1-3后方。在本发明实施例中，第一Lora通信模块1-4还可以用于与灭火机器人2进行通信，以实现灭火机器人2与隔离带制作机器人1的跟随以及使灭火机器人2为隔离带制作机器人1进行灭火。

在本发明实施例中，所述第一测距模块包括火焰测距装置和前方测距装置；所述火焰测距装置和前方测距装置均包括Microsoft Kinect v2深度相机以及所述相机除尘装置；所述前方测距装置安装于所述小型履带智能移动平台底部；所述火焰测距装置安装于所述小型履带智能移动平台上方。在本发明实施例中，火焰测距装置1-3用于测量火焰的距离，前方测距装置1-6用于判断与前进路线上竹子以及障碍物的距离。在本发明实施例中，火焰测距装置1-3和前方测距装置1-6主要由深度相机以及相机除尘装置组成，通过深度相机采集图像并对图像进行处理以输出相应的距离信息。

在本发明实施例中，灭火机器人2通过跟随隔离带制作机器人1的方式前进，此外，还可以将隔离带制作机器人1运抵火场，其上设置有运输腔，可以容纳隔离带制作机器人1。与隔离带制作机器人1相似，灭火机器人2可以通过操作人员的运程操作进行控制，也可以通过预设的程序实现完全自动或者半自动化控制，此为可选的具体实现方式，本发明的要点于隔离带制作机器人1与灭火机器人2组成的系统，对于其控制方法不作具体限定。

在本发明实施例中，灭火模块用于对火焰进行扑灭，在本发明实施例中，对于火焰的扑灭方式可以采用喷水的方式浇灭，此外还可以设置吹风机等对明火进行吹灭。相机防尘及除尘复合装置用于深度相机的除尘与防尘，需要说明的是，本发明实施例中，灭火机器人2中深度相机的作用包括但不限于识别火焰、采集前进方向的图像以确定前进路线。灭火机器人2通过第二控制模块2-6进行综合控制，优选地，第二控制模块2-6中还可以包括第二Lora通信模块2-9，用于接受操作人员的远程无线控制，第二Lora通信模块2-9固定于所述大型履带智能移动平台2-3上方。在本发明实施例中，第二Lora通信模块还可以用于与灭火机器人2进行通信，以实现灭火机器人2与隔离带制作机器人1的跟随以及使灭火机器人2为隔离带制作机器人1进行灭火。

在本发明实施例中，所述第二控制模块2-6设置于大型履带智能移动平台2-3前端，所述第二控制模块2-6包括风冷模块2-6-1、第二温度传感器一2-6-2、工控机2-6-3；工控机2-6-3设置于大型履带智能移动平台2-3前端内侧，第二温度传感器一2-6-2设置于大型履带智能移动平台2-3内侧并且其测量部分与工控机2-6-3接触，风冷模块2-6-1设置于工控机2-6-3上端并与大型履带智能移动平台2-3连接。

在本发明实例中，第二温度传感器一2-6-2测量工控机2-6-3的温度并将温度信息发送至第二控制模块2-6-3，当温度接近临界温度时，第二控制模块2-6控制大型履带智能移动平台2-3原路返回并暂时远离火灾现场，直到工控机2-6-3温度降至安全温度再重新进行工作。

在本发明实施例中，大型履带智能移动平台2-3包括转向轮2-3-1和转向电机2-3-2。

在本发明实施例中，定向伐竹模块1-9通过机械臂1-1可以多角度多方向运动，从而将竹子固定装置与伐竹装置伸到竹子的切断位置。竹子固定装置用于在伐竹过程中对竹子进行固定，防止竹子在伐断后立即倒下，通过竹子固定装置还可以使伐断后的竹子倒向指定的方向，以形成隔离带，便于隔离带制作机器人1和灭火机器人2的行进。在本发明实施例中，竹子测距装置1-10用于测量竹子的距离，这里的距离既包括隔离带制作机器人1与竹子的距离，又包括竹子与竹子之间的距离，通过竹子测距装置1-10可以确定伐竹时机械臂1-1的运动路线以及伐竹的先后顺序，当然，伐竹过程的控制也可以由操作都远程进行操作，本发明实施例对此不作具体限定。在本发明实施例中，用于驱动机械臂1-1的伺服电机包括第一伺服电机1-1-2、第二伺服电机1-1-3、第三伺服电机1-1-4、第四伺服电机1-1-5、第五伺服电机1-1-6，分别用于驱动第一机械臂1-1-7、第二机械臂1-1-8、第三机械臂1-1-9以及第四机械臂1-1-10。

在本发明实施例提供的竹林灭火系统通过隔离带制作机器人1的伐竹可以避免灭火机器人2在前进过程中受到竹子的干扰，通过灭火机器人2的灭火可以避免火焰对隔离带制作机器人1以及灭火机器人2本身的影响，同时又能够对火焰进行扑灭，提高了系统的可靠性。

如图2-7、13所示，在本发明一个实施例中，所述第一温度监控模块包括第一温度传感器一1-3-9，所述第一温度传感器一1-3-9分别安装于第一锂电池1-5-3、第一控制模块1-11以及所述第一测距模块中的Microsoft Kinect v2深度相机1-3-1底部。

所述第一电池模块1-5设置于所述小型履带智能移动平台1-8后方，电池降温风扇外壳1-5-2设置于小型履带智能移动平台1-8后方，锂电池1-5-3设置于电池降温风扇外壳1-5-2内侧，风冷降温风扇1-5-1设置于电池降温风扇外壳1-5-2外侧，第一温度传感器二1-5-4设置于锂电池1-5-3底端。

本发明实施例中，风冷降温风扇1-5-1用于使锂电池1-5-3降温，锂电池1-5-3用于给所述隔离带制作机器人机构1中的所有模块供电，温度传感器1-5-4用于测量锂电池1-5-3的温度。

本发明实施例中，锂电池1-5-3本发明设计为2个，第一温度传感器二1-5-4本发明设计为6个，但本发明实施例对此不作具体限定。

本发明实施例通过安装第一温度传感器一1-3-9可以监控各部件的运行过程中的温度变化。需要理解的是，在本发明实施例中，各部件的温度既可能是由于设备运行本身产生的温度变化，也可能是由于身处火场受到火焰的辐射产生的温度变化，总之通过第一温度传感器一1-3-9可以监测各部件的温度，以及时进行冷却，保证各部件的正常运行。

本发明实施例提供的竹林灭火系统中隔离带制作机器人1通过设置第一温度监控模块可以对各部件的温度进行监测，以保证各部件的正常运行。

如图14-18、21-22所示，在本发明的一个实施例中，所述第二温度监控模块包括第二温度传感器一2-6-2、第二温度传感器二2-8-4、第二温度传感器三、风冷装置2-6-1以及水冷装置2-8-1；

所述第二温度传感器一2-6-2安装于锂电池底部；

所述第二温度传感器二2-8-4设置于所述第二测距模块内；

所述第二温度传感器三设置于所述第二控制模块内；

所述风冷装置2-6-1设置于大型履带智能移动平台2-3前方，用于对所述设置于大型履带智能移动平台2-3内部的第二控制装置2-6进行冷却；

所述水冷装置2-8-1用于对所述锂电池2-8-2进行冷却。

本发明实施例通过安装第二温度传感器一2-6-2、第二温度传感器二2-8-4、第二温度传感器三可以监控各部件的运行过程中的温度变化。需要理解的是，在本发明实施例中，各部件的温度既可能是由于设备运行本身产生的温度变化，也可能是由于身处火场受到火焰的辐射产生的温度变化，总之通过第二温度传感器一2-6-2、第二温度传感器二2-8-4、第二温度传感器三可以监测各部件的温度，以及时进行冷却，保证各部件的正常运行。需要理解的是，风冷装置2-6-1设置于大型履带智能移动平台2-6-1前方，通过向灭火机器人2内部的安装腔内吹入空气实现对第二控制模块2-6的冷却。

在本发明实施例中，所述第二电池模块2-8设置于大型履带智能移动平台2-3内侧，所述第二电池模块2-8包括水冷模块2-8-1、锂电池2-8-2、第二温度传感器二2-8-3和通水水管2-8-4，锂电池2-8-2设置于大型履带智能移动平台2-3内侧，第二温度传感器一2-6-2设置于大型履带智能移动平台2-3外侧并且其测量部分与锂电池2-8-2接触，水冷模块2-8-1设置于大型履带智能移动平台2-3外侧并与锂电池2-8-2接触，通水水管2-8-4设置于水冷模块2-8-1两端并与侧面水箱2-2连通。

本发明实施例提供的竹林灭火系统中灭火机器人2通过设置第二温度监控模块可以对各部件的温度进行监测，以保证各部件的正常运行。

如图14-19所示，在本发明的一个实施例中，所述灭火模块包括大口径高压水枪2-4、小口径高压水枪2-5、侧面水箱2-2以及主水箱2-1；

所述大口径高压水枪2-4数量为1，设置于大型智能履带移动平台2-3前端中央，所述小口径高压水枪数量为2，分别设置于所述大型智能履带移动平台2-3两侧；

所述主水箱2-1位于大型智能履带移动平台2-3顶端，其内置水泵，前后端接有软管，前端软管与大口径高压水枪2-4相连，由内置水泵为所述大口径高压水枪2-4供水；

所述小口径高压水枪2-5分别设置于大型智能履带移动平台2-3两侧。

在本发明实施例中，大口径高压水枪2-4用于对竹林进行灭火，而小口径高压水枪2-5用于防止火蔓延到灭火机器人2周边。在本发明实施例中，大口径高压水枪2-4以及小口径高压水枪2-5均至少包括两个自由度，可以在水平方向转动，还可以沿竖直方向转动，以实现对不同位置的火焰的喷灭。小口径高压水枪2-5包括左侧小口径高压水枪2-5-1以及右侧小口径高压水枪2-5-2。

在本发明实施例中，大口径高压水枪2-4设置于大型履带智能移动平台2-3中间，所述大口径高压水枪2-4包括灭火测距装置2-4-1、高压水枪2-4-2、大口径高压水枪伺服电机2-4-3、水枪底座2-4-4；水枪底座2-4-4设置于大型履带智能移动平台2-3中间，高压水枪2-4-2与水枪底座2-4-4通过大口径高压水枪伺服电机2-4-3转动连接，灭火测距装置2-4-1设置于高压水枪2-4-2上方，底座伺服电机2-4-5设置于水枪底座2-4-4，接水口2-4-6与水箱出水口2-12之间用软管连接。

在本发明实施例中，大口径高压水枪2-4以及小口径高压水枪2-5均通过水管与水泵相连，水泵设置于水箱内，包括侧面水箱2-2以及设置于顶部的主水箱2-1。

本发明实施例提供的竹林灭火系统中灭火机器人2通过设置大口径高压水枪2-3以及小口径高压水枪2-4，既可以对较远处的火焰进行喷灭，又可以防止火焰蔓延到灭火机器人2周边，从而可保证系统的安全，提高系统的可靠性。

如图20所示，在本发明的一个实施例中，所述相机防尘及除尘复合装置包括除尘装置和防尘装置；

所述除尘装置，包括Realsense D435i深度相机2-4-1-4、相机第一清理外壳2-4-1-1、相机第二清理外壳2-4-1-2、玻璃罩2-4-1-3、“F型”电机固定架2-4-1-7、除尘伺服电机2-4-1-8、长齿轮杆2-4-1-9、清洁履带2-4-1-14、清洁海绵2-4-1-6；

所述Realsense D435i深度相机2-4-1-4外部设置有所述相机第一清理外壳2-4-1-1，所述玻璃罩2-4-1-3设置于所述相机第二清理外壳2-4-1-2前方，所述相机第一清理外壳2-4-1-1上方设置有两个“F型”电机固定架2-4-1-7，两个除尘伺服电机2-4-1-8分别设置于两个“F型”电机固定架2-4-1-7，所述除尘伺服电机2-4-1-8转子套有所述长齿轮杆2-4-1-9，所述长齿轮杆2-4-1-9的两端分别套有两个所述清洁履带2-4-1-14，所述清洁海绵2-4-1-6设置于所述清洁履带2-4-1-14的一端，所述清洁海绵2-4-1-6与所述玻璃罩2-4-1-3接触，通过所述清洁履带2-4-1-14运动带动所述清洁海绵2-4-1-6在所述玻璃罩2-4-1-3上左右移动，用于清理所述玻璃罩2-4-1-3；

所述防尘装置，包括防尘装置外壳、防尘板升降机构，所述防尘装置外壳设置于所述相机第一清理外壳2-4-1-1上，所述相机第一清理外壳2-4-1-1设置于相机第二清理外壳2-4-1-2外围，所述防尘装置外壳两侧设置有所述防尘板升降机构。

在本发明实施例中，除尘装置可以对落到玻璃罩上的灰尘进行清理，以保持相机视野的清晰。此外，还设置有防尘装置，防尘装置通过防尘板的打开和关闭使玻璃罩在不使用时受免灰尘的影响，其作用是在相机不使用时保护玻璃罩。

在本发明实施例中，防尘板固定板2-4-1-5设置于相机清理外壳2-4-1-1前端，防尘板2-4-1-13设置于防尘板固定板2-4-1-5内侧，“P型”电机固定架2-4-1-11设置于相机清理外壳2-4-1-1两侧底端，履带固定架2-4-1-10设置于相机清理外壳2-4-1-1两侧，除尘板伺服电机2-4-1-12设置于“P型”电机固定架2-4-1-11，短齿轮杆2-4-1-16设置于除尘板伺服电机2-4-1-12转子部分并保持转动连接，防尘履带2-4-1-15两端分别与短齿轮杆2-4-1-16与履带固定架2-4-1-10转动连接，防尘履带2-4-1-15内侧与防尘板2-4-1-13连接。

本发明实施例提供的竹林灭火系统中的灭火机器人2通过设置相机防尘及除尘复合装置可以保持相机视野的清晰，提高采集到的图像的质量，便于对图像进行分析处理，以获取准确的位置信息。

如图16所示，在本发明一个实施例中，所述前方引路装置2-7包括一个RealsenseD435i深度相机2-4-1-4和所述相机防尘装置，设置于所述大型履带智能移动平台2-3前方；

所述灭火测距装置，包括一个Microsoft Kinect v2深度相机1-3-1和所述相机防尘及除尘复合装置，设置于所述大口径高压水枪2-4上方；

所述两侧火焰测距装置，包括左侧火焰测距装置2-5-3和右侧火焰测距装置2-5-4，分别包括一个Microsoft Kinect v2深度相机和所述相机防尘及除尘复合装置。

本发明实施例中，当Realsense D435i深度相机2-4-1-4测量了大口径高压水枪2-4-2与火焰的距离并判断火焰的方向后，将信息发送给第二控制模块2-6并由第二控制模块2-6控制大型履带智能移动平台2-3行进至大口径高压水枪2-4-2可以进行灭火的位置并停止移动，并由第二Lora通信模块2-9发送至隔离带制作机器人机构1中的第一Lora通信模块1-4，第一Lora通信模块1-4将信息发送至第一控制模块1-11，当收到消息后，隔离带制作机器人机构1停止前进；当大口径高压水枪2-4-2喷射灭火用水时，防尘板2-4-1-13在防尘履带2-4-1-15的传动下上下滑动以阻挡部分扬灰和水滴，同时清洁海绵2-4-1-6在清洁履带2-4-1-14的传动下左右滑动以清除镜头上的扬灰和水滴。

在本发明实施例中，本发明实例中，当大型履带智能移动平台2-3行进至大口径高压水枪2-4-2可以进行灭火的位置时，Realsense D435i深度相机2-4-1-4测量大口径高压水枪2-4-2与火焰的距离，设大口径高压水枪2-4-2最远的有效喷射距离为S1，当RealsenseD435i深度相机2-4-1-4视野内S1距离内没有明显火焰时，Realsense D435i深度相机2-4-1-4发送信息至第二控制模块2-6，第二控制模块2-6将信息通过第二Lora通信模块2-9发送至隔离带制作机器人机构1的第一Lora通信模块1-4，最终第一Lora通信模块1-4将信息发送至第一控制模块1-11，隔离带制作机器人机构1继续前进。

如图23所示，本发明实施例还提供了上述任意一个实施例所述的基于双机器人协作的竹林灭火系统的控制方法，应用于隔离带制作机器人，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S101、通过第一测距模块中的前方测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有障碍物；若有障碍物，则提取障碍物三维坐标，根据所述障碍物三维坐标确定障碍物位置并生成前进路线，并驱动所述小型履带智能移动平台差速转动沿所述前进路线绕过障碍物；若无障碍物，则驱动所述小型履带智能移动平台继续前进；

步骤S102、通过所述第一测距模块中的火焰测距装置获取目标物图像，根据所述目标物图像判断目标物是否为火焰；如果目标物是火焰，则确定所述隔离带制作机器人与火焰的距离，控制小型履带智能移动平台移动使之与火焰持安全工作距离；

步骤S103、通过伐竹模块中的竹子测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有竹子，如果有竹子，通过竹子测距装置测量定向伐竹模块与竹子之间的距离，控制所述小型履带智能移动平台前往进行伐竹；

步骤S104、所述小型履带智能移动平台移动到位后，驱动固定爪固定竹子，采用不同倾斜方向的伐竹刀片以使竹子倒向与火焰所在位置相反的方向；控制固定爪松开，竹子倒下后，控制防尘板升起，驱动所述小型履带智能移动平台继续向前移动，并重复步骤S103~S104。

如图24、25所示，在本发明一个实施例中，步骤S103中所述通过竹子测距装置测量定向伐竹模块与竹子之间的距离，控制所述小型履带智能移动平台前往进行伐竹，具体包括以下步骤：

步骤S201，控制小型履带智能移动平台正前方与着火侧呈90°，控制火焰测距装置分别对小型履带智能移动平台正前方、正前方与着火侧45°、正对着火侧三个方向进行图像采集以获得图像数据；

步骤S202，提取所述图像数据的关键帧并将所述关键帧导入预设的深度网络模型进行目标识别和边框回归，以判断视野内的各个目标是着火的竹子还是未着火的竹子；

步骤S203，如果目标是着火的竹子，则获取着火的竹子的二维中心坐标，并将其转换为所述火焰测距装置坐标系下的三维中心坐标，并将三维中心坐标存入数据库，并把所有着火的竹子标记；

步骤S204，设安全活动距离为S，设火焰测距装置与火焰能够接近的最短距离为r，

若所述火焰测距装置获得的图像中只有一棵竹子着火，则将该着火的竹子标记为T并获得其三维中心坐标，计算该着火的竹子与所述火焰测距装置的距离，将所述距离设置为X并存入数据库，计算得到所述小型履带智能移动平台的安全活动距离S为距离着火竹子X-r的范围内；

若所述火焰测距装置获得的图像中有多棵竹子着火，将所述着火的竹子分别标记为T1、T2、T3……，若着火竹子有n棵，则计算出着火竹子T1、T2……Tn的三维中心坐标，设所述火焰测距装置距离第一个着火竹子距离为X1米，距离第二个着火竹子距离为X2米……距离第n个着火竹子距离为Xn米，计算出所述火焰测距装置距离所述着火的竹子T1距离为X1-r米的点，该距离记为距离T1的安全距离，该点记为P1；所述火焰测距装置距离所述着火的竹子T2的安全距离为X2-r米，该点记为P2……；所述火焰测距装置距离所述着火的竹子Tn的安全距离为Xn-r米，该点记为Pn；连接所有相邻两棵竹子的T点和P点；任意相邻两棵竹子两条连线的交点记为L1、L2……Ln-1，计算得到交点的三维中心坐标；获取所述火焰测距装置与交点的距离，记为Y；利用公式S=Y/2，将Y代入公式得到S；

步骤S205，获取所有在安全活动距离S中的未着火竹子的三维中心坐标并计算出所述火焰测距装置与未着火竹子的距离，确定距离所述火焰测距装置最近的竹子并控制所述小型履带智能移动平台前往进行伐竹。

如图24、25所示，本发明实施例还提供了上述任意一个实施例所述的基于双机器人协作的竹林灭火系统的控制方法，应用于灭火机器人，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S301、将隔离带制作机器人运载到指定点并卸下，控制大型履带智能移动平台移动以保持与隔离带制作机器人的距离满足设定值；

步骤S302、通过第二测距模块中的前方测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有障碍物；若有障碍物，则提取障碍物三维坐标，根据所述障碍物三维坐标确定障碍物位置并生成前进路线，并驱动所述大型履带智能移动平台差速转动沿所述前进路线绕过障碍物；若无障碍物，则驱动所述大型履带智能移动平台继续前进；

步骤S303、通过第二测距模块获取目标图像，所述灭火测距装置判断目标是否为火焰；

若所判断目标是火焰，则启动大口径高压水枪进行灭火，并通过所述灭火测距装置判断火焰是否熄灭，若火焰未熄灭，则重复启动大口径高压水枪进行灭火；若火焰熄灭，则重复执行步骤S302~ S303；

若所述目标不是火焰，则重复执行步骤S302~ S303。

步骤S404、通过第二测距模块获取大型履带智能移动平台两侧的图像，根据目标图像判断火焰与灭火机器人两侧之间的距离是否小于预设的安全距离，若小于等于安全距离，则控制两个小口径高压水枪对两侧的火焰进行喷射，以保证所述灭火机器人的安全；

若大于安全距离，则不做行动。

以下结合上述三个控制方法的实施例对本发明的具体工作过程进行说明：在本发明实施例中，灭火机器人机构通过其前方引路装置引导本身抵达工作地点开始工作，具体地，灭火机器人机构停止移动；此时，第二控制模块通过控制挡板伺服电机转动使后方挡板放下，隔离带制作机器人通过履带转动驶下灭火机器人；通过火焰测距装置中的MicrosoftKinect v2深度相机获得前方物体的的图像，之后将所获得的图像导入预设的深度网络模型进行识别处理以确定是否为火焰；通过隔离带制作机器人中的火焰测距装置中的Microsoft Kinect v2深度相机识别出火焰，之后开始测量隔离带制作机器人与火焰的距离，并将信息传递给第一控制模块，第一控制模块获得火焰存在的信息后，开始接收隔离带制作机器人与火焰的距离信息，之后通过小型履带智能移动平台履带的差速旋转调整方向，保证隔离带制作机器人与火焰保持安全距离；通过竹子测距装置中的Realsense D435i深度相机获得前方物体的图像，之后将所获得的图像导入预设的深度网络模型进行识别处理以确定是否为竹子；根据竹子测距装置中的Realsense D435i深度相机利用内置的主动红外立体深度摄像头判断与前方竹子的距离，并将所得距离数据发送至第一控制模块，第一控制模块控制机械爪移动直到深度相机与所测竹子距离达到合适长度，之后第一控制模块控制固定爪固定竹子，当固定爪固定住竹子后防尘板落下遮挡住深度相机镜头；当隔离带制作机器人从灭火机器人内部行驶出来后，挡板伺服电机控制后方挡板闭合，此时灭火机器人停止在原地，隔离带制作机器人通过前方测距装置识别灭火机器人，并向灭火机器人前方行驶，灭火机器人通过前方引路装置识别前方是否通过隔离带制作机器人，若识别到了隔离带制作机器人，则开始跟随隔离带制作机器人进行灭火作业；通过灭火测距装置中的深度相机获得前方物体的的图像，之后将所获得的图像导入预设的深度网络模型进行识别处理以确定是否为火焰；通过灭火测距装置中的深度相机获得前方物体的的图像，之后将所获得的图像导入预设的深度网络模型进行识别处理以确定火焰是否熄灭。同时相机防尘及除尘复合装置进行清灰和防尘操作。

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 (10)

1.一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，其特征在于，所述基于双机器人协作的竹林灭火系统包括隔离带制作机器人和灭火机器人；

所述隔离带制作机器人用于竹子的定向砍伐以制作防火隔离带，包括定向伐竹模块、小型履带智能移动平台、第一测距模块、相机除尘装置、第一温度监控模块、第一电池模块以及第一控制模块；

所述定向伐竹模块设置于所述小型履带智能移动平台上，用于砍伐竹子并使竹子倒向同一方向；所述定向伐竹模块还包括机械臂、竹子固定装置、伐竹装置、竹子测距装置；

所述机械臂设置于所述小型履带智能移动模块前端，所述机械臂包括底座固定座、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂以及机械臂伺服电机；

所述竹子固定装置设置于所述机械臂末端，所述竹子固定装置包括伐竹系统第一伺服电机、竹子固定爪，所述竹子固定爪与所述固定轴转动连接，所述固定轴包括上下两个伐竹系统第一伺服电机，两个伐竹系统第一伺服电机转子分别套有两个齿轮，所述齿轮与所述竹子固定爪内侧啮合，从而通过两个伐竹系统第一伺服电机不同方向旋转来控制所述竹子固定爪固定竹子；

所述伐竹装置设置于所述竹子固定装置下方，所述伐竹装置还包括伐竹系统第二伺服电机、伐竹刀片伺服电机、刀片承载架、伐竹刀片，两个所述伐竹刀片承载架分别朝相反方向呈15 °倾斜，且所述伐竹刀片与所述刀片承载架保持180°，所述伐竹刀片伺服电机设置在所述刀片承载架中，一个所述刀片承载架上置有两个所述伐竹刀片伺服电机，靠近外端的所述伐竹刀片伺服电机连接有一个大尺寸以及一个小尺寸伐竹刀片，大尺寸的伐竹刀片置于小尺寸的伐竹刀片的上端，靠近内侧的所述伐竹刀片伺服电机连接有一个所述伐竹刀片，所述伐竹刀片的数量为6；

所述竹子测距装置设置于所述伐竹装置下方，所述竹子测距装置包括一个RealsenseD435i深度相机和镜头防尘装置，所述Realsense D435i深度相机设置于所述镜头防尘装置内，防尘装置外壳两侧对称固定有防尘板升降机构；所述防尘板升降机构包括防尘伺服电机、齿轮杆、伺服电机“P型”固定卡座、清洁履带固定架、清洁履带、防尘板，所述防尘板的两侧固定于所述清洁履带的内侧，所述清洁履带下方与所述齿轮杆相连，所述齿轮杆外嵌套于所述防尘伺服电机的转子，所述防尘伺服电机与所述伺服电机“P型”固定卡座连接，所述伺服电机“P型”固定卡座设置于所述防尘装置外壳两侧，所述清洁履带上方与所述清洁履带固定架连接，所述清洁履带固定架固定于所述防尘装置外壳两侧；

所述小型履带智能移动平台用于驱动所述隔离带制作机器人在竹林中移动；

所述第一测距模块用于测量周边火焰到所述隔离带制作机器人的距离；

所述相机除尘装置设置于所述第一测距模块上，用于对深度相机镜头进行清洁；

所述第一温度监控模块用于监测所述第一测距模块、第一电池模块的温度并将温度信息反馈至所述第一控制模块；

所述第一电池模块用于为所述隔离带制作机器人中的各个模块供电；

所述第一控制模块分别与所述定向伐竹模块、所述小型履带智能移动平台、所述第一测距模块、所述相机除尘装置以及所述第一温度监控模块电气连接，用于接收并处理所述测距模块传输的图像数据，以控制所述小型履带智能移动平台移动，并控制所述定向伐竹模块砍伐竹子；

所述灭火机器人包括大型履带智能移动平台、灭火模块、相机防尘及除尘复合装置、第二温度监控模块、第二测距模块、第二控制模块、第二电池模块；

所述大型履带智能移动平台用于驱动所述灭火机器人在竹林中移动以及将所述隔离带制作机器人运抵火灾现场；

所述灭火模块用于扑灭竹林中的火灾；

所述相机防尘及除尘复合装置用于对深度相机镜头进行清洁；

所述第二温度监控模块用于监控灭火机器人各个模块的温度并将温度信息反馈至所述第二控制模块；

所述第二测距模块用于测量灭火机器人到火焰的距离以及测量所述灭火机构到火焰的距离以及测量所述隔离带制作机器人的方位；

所述第二电池模块用于为所述灭火机器人的各个模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，其特征在于，所述第一测距模块包括火焰测距装置和前方测距装置；

所述火焰测距装置和前方测距装置均包括Microsoft Kinect v2深度相机以及所述相机除尘装置；

所述前方测距装置安装于所述小型履带智能移动平台底部；

所述火焰测距装置安装于所述小型履带智能移动平台上方。

3.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，其特征在于，所述第一温度监控模块包括第一Lora通信模块、第一温度传感器一、第一温度传感器二、第一温度传感器三；

所述第一Lora通信模块安装于所述火焰测距装置后方；

所述第一温度传感器一安装于锂电池底部；

所述第一温度传感器二安装于所述第一测距模块中的Microsoft Kinect v2深度相机底部；

所述第一温度传感器三安装于工控机与车体接触面。

4.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，其特征在于，所述第二温度监控模块包括第二Lora通信模块、第二温度传感器一、第二温度传感器二、第二温度传感器三以及风冷装置；

所述第二Lora通信模块固定于所述大型履带智能移动平台上方；

所述第二温度传感器一安装于锂电池底部；

所述第二温度传感器二设置于所述第二测距模块内；

所述第二温度传感器三设置于所述第二控制模块内；

所述风冷装置设置于大型履带智能移动装置前方。

5.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，其特征在于, 所述灭火模块，包括大口径高压水枪、小口径高压水枪、侧面水箱以及水箱；

所述大口径高压水枪数量为1，设置于大型智能履带移动平台前端中央，所述小口径高压水枪数量为二，分别设置于所述大型智能履带移动平台两侧；

所述水箱位于大型智能履带移动平台顶端，其内置水泵，前后端接有软管，前端软管与大口径高压水枪相连，由内置水泵为所述大口径高压水枪供水；

所述小口径水枪分别设置于大型智能履带移动平台两侧。

6.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，其特征在于，所述相机防尘及除尘复合装置包括除尘装置和防尘装置；

所述除尘装置，包括Realsense D435i深度相机、相机第一清理外壳、相机第二清理外壳、玻璃罩、“F型”电机固定架、除尘伺服电机、长齿轮杆、清洁履带、清洁海绵；所述Realsense D435i深度相机外部设置有所述相机第一清理外壳，所述玻璃罩设置于所述相机第二清理外壳前方，所述相机第一清理外壳上方设置有两个“F型”电机固定架，两个除尘伺服电机分别设置于两个“F型”电机固定架，所述除尘伺服电机转子套有所述长齿轮杆，所述长齿轮杆的两端分别套有两个所述清洁履带，所述清洁海绵设置于所述清洁履带的一端，所述清洁海绵与所述玻璃罩接触，通过所述清洁履带运动带动所述清洁海绵在所述玻璃罩上左右移动，用于清理所述玻璃罩；

所述防尘装置，包括防尘装置外壳、防尘板升降机构，所述防尘装置外壳设置于所述相机清理外壳，所述相机第一清理外壳设置于相机第二清理外壳外围，所述防尘装置外壳两侧设置有所述防尘板升降机构;

所述防尘板升降机构包括除尘板伺服电机、相机清理外壳、短齿轮杆、“P型”电机固定架、防尘履带固定架、防尘履带、防尘板；

所述防尘板两侧固定于所述防尘履带的内侧；

所述短齿轮杆设置于所述防尘履带下方；

所述短齿轮杆外嵌套于所述除尘板伺服电机；

所述除尘板伺服电机设置于所述“P型”电机固定架，所述“P型”电机固定架设置于所述防尘装置外壳两侧；

所述防尘履带上方与所述防尘履带固定架可转动相连，所述防尘履带固定架设置于所述防尘装置外壳两侧。

7.根据权利要求1所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统，其特征在于，所述第二测距模块包括前方引路装置、灭火测距装置、两侧火焰测距装置；

所述前方引路装置，包括一个Realsense D435i深度相机和所述相机防尘装置，设置于所述大型履带智能移动平台前方；

所述灭火测距装置，包括一个Microsoft Kinect v2深度相机和所述相机防尘及除尘复合装置，设置于大口径高压水枪上方；

所述两侧火焰测距装置，包括左侧火焰测距装置和右侧火焰测距装置，分别包括一个Microsoft Kinect v2深度相机和所述相机防尘及除尘复合装置。

8.如权利要求1-7任意一项所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统的控制方法，应用于隔离带制作机器人，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S101、通过第一测距模块中的前方测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有障碍物；若有障碍物，则提取障碍物三维坐标，根据所述障碍物三维坐标确定障碍物位置并生成前进路线，并驱动所述小型履带智能移动平台差速转动沿所述前进路线绕过障碍物；若无障碍物，则驱动所述小型履带智能移动平台继续前进；

步骤S102、通过所述第一测距模块中的火焰测距装置获取目标物图像，根据所述目标物图像判断目标物是否为火焰；如果目标物是火焰，则确定所述隔离带制作机器人与火焰的距离，控制小型履带智能移动平台移动使之与火焰持安全工作距离；

步骤S103、通过伐竹模块中的竹子测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有竹子，如果有竹子，通过竹子测距装置测量定向伐竹模块与竹子之间的距离，控制所述小型履带智能移动平台前往进行伐竹；

步骤S104、所述小型履带智能移动平台移动到位后，驱动固定爪固定竹子，采用不同倾斜方向的伐竹刀片以使竹子倒向与火焰所在位置相反的方向；控制固定爪松开，竹子倒下后，控制防尘板升起，驱动所述小型履带智能移动平台继续向前移动，并重复步骤S103~S104。

9.如权利要求8所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统的控制方法，其特征在于，步骤S103中所述通过竹子测距装置测量定向伐竹模块与竹子之间的距离，控制所述小型履带智能移动平台前往进行伐竹，具体包括以下步骤：

步骤S201，控制小型履带智能移动平台正前方与着火侧呈90°，控制火焰测距装置分别对小型履带智能移动平台正前方、正前方与着火侧45°、正对着火侧三个方向进行图像采集以获得图像数据；

步骤S202，提取所述图像数据的关键帧并将所述关键帧导入预设的深度网络模型进行目标识别和边框回归，以判断视野内的各个目标是着火的竹子还是未着火的竹子；

步骤S203，如果目标是着火的竹子，则获取着火的竹子的二维中心坐标，并将其转换为所述火焰测距装置坐标系下的三维中心坐标，并将三维中心坐标存入数据库，并把所有着火的竹子标记；

步骤S204，设安全活动距离为S，设火焰测距装置与火焰能够接近的最短距离为r，

若所述火焰测距装置获得的图像中只有一棵竹子着火，则将该着火的竹子标记为T并获得其三维中心坐标，计算该着火的竹子与所述火焰测距装置的距离，将所述距离设置为X并存入数据库，计算得到所述小型履带智能移动平台的安全活动距离S为距离着火竹子X-r的范围内；

若所述火焰测距装置获得的图像中有多棵竹子着火，将所述着火的竹子分别标记为T1、T2、T3……，若着火竹子有n棵，则计算出着火竹子T1、T2……Tn的三维中心坐标，设所述火焰测距装置距离第一个着火竹子距离为X1米，距离第二个着火竹子距离为X2米……距离第n个着火竹子距离为Xn米，计算出所述火焰测距装置距离所述着火的竹子T1距离为X1-r米的点，该距离记为距离T1的安全距离，该点记为P1；所述火焰测距装置距离所述着火的竹子T2的安全距离为X2-r米，该点记为P2……；所述火焰测距装置距离所述着火的竹子Tn的安全距离为Xn-r米，该点记为Pn；连接所有相邻两棵竹子的T点和P点；任意相邻两棵竹子两条连线的交点记为L1、L2……Ln-1，计算得到交点的三维中心坐标；获取所述火焰测距装置与交点的距离，记为Y；利用公式S=Y/2，将Y代入公式得到S；

步骤S205，获取所有在安全活动距离S中的未着火竹子的三维中心坐标并计算出所述火焰测距装置与未着火竹子的距离，确定距离所述火焰测距装置最近的竹子并控制所述小型履带智能移动平台前往进行伐竹。

10.如权利要求1-7任意一项所述的一种基于双机器人协作的竹林灭火系统的控制方法，应用于灭火机器人，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S301、将隔离带制作机器人运载到指定点并卸下，控制大型履带智能移动平台移动以保持与隔离带制作机器人的距离满足设定值；

步骤S302、通过第二测距模块中的前方测距装置获取前进方向图像，根据所述前进方向图像判断前方是否有障碍物；若有障碍物，则提取障碍物三维坐标，根据所述障碍物三维坐标确定障碍物位置并生成前进路线，并驱动所述大型履带智能移动平台差速转动沿所述前进路线绕过障碍物；若无障碍物，则驱动所述大型履带智能移动平台继续前进；

步骤S303、通过第二测距模块获取目标图像，所述灭火测距装置判断目标是否为火焰；

若所判断目标是火焰，则启动大口径高压水枪进行灭火，并通过所述灭火测距装置判断火焰是否熄灭，若火焰未熄灭，则重复启动大口径高压水枪进行灭火；若火焰熄灭，则重复执行步骤S302~ S303；

若所述目标不是火焰，则重复执行步骤S302~ S303；

步骤S404、通过第二测距模块获取大型履带智能移动平台两侧的图像，根据目标图像判断火焰与灭火机器人两侧之间的距离是否小于预设的安全距离，若小于等于安全距离，则控制两个小口径高压水枪对两侧的火焰进行喷射，以保证所述灭火机器人的安全；

若大于安全距离，则不做行动。

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