CN111673756A - 一种化学品泄漏救灾机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种化学品泄漏救灾机器人，属于救灾设备的技术领域。该种化学品泄漏救灾机器人包括移动模块、化学品检测模块以及自控制模块，具备特殊的工程设计能够在化学品泄漏环境中进行正常工作，通过化学品检测模块自动且持续检测出当前环境中化学物质的浓度，并通过自控制模块做出分析，结合对外部的环境感知控制救灾机器人的移动模块自动调整路径寻找泄漏点，使得对于泄漏点定位更准确，避免人为进入化学品泄漏环境的危害，提高了安全性，方便了后续对化学品泄漏的控制；另外，还可设置清障模块和清障过程，可使得救灾机器人在有障碍物且可通过的情况下不必重新规划路径来绕路，提高了排查效率，保证了救灾的及时性。

Description

一种化学品泄漏救灾机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及救灾设备的技术领域，具体是涉及一种化学品泄漏救灾机器人及其控制方法。

背景技术

随着自动化技术的普及以及人们对安全生产生活的重视，救灾机器人成了危险环境中救灾的主要设备。

目前，对于化学品泄漏方面的救灾，需要准确定位出泄漏点后，再通过专业人员进入泄漏现场对泄漏点进行封堵，防止持续泄漏带来的危害。但是，在化学品泄漏的环境中，由于存在高危险性，因此，准确定位出泄漏点成为了救灾的关键因素。而目前定位泄漏点的方式为通过各项仪表和管道数据分析判断，确定泄漏点可能存在的大致方位，再通过人工进入分析判断出的大致方位内精确排查。但是，上述方式在实际操作过程中，大致方位的推算存在误差，使得人工排查阶段中需要耗费大量的时间，从而使得人体接触化学物质的时间较长，对人体危害较大，危险性较高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种化学品泄漏救灾机器人及其控制方法，以自动化设备进入到泄漏环境中，并自主前进，直至找到泄漏点，方便人们精确定位出泄漏点，且可防止人工排查泄漏点带来的危害，提高了安全性。

具体技术方案如下：

一种化学品泄漏救灾机器人，具有这样的特征，该种化学品泄漏救灾机器人的表面涂覆有抗化学腐蚀涂层，抗化学腐蚀涂层具有易消洗的特性；

该种化学品泄漏救灾机器人的电气连接结构均完全包覆于救灾机器人的外部壳体下；

该种就在机器人进一步包括：

移动模块，移动模块包括主体以及连接于主体上的手臂和支腿，且手臂和支腿上均设置有驱动单元；

化学品检测模块，化学品检测模块设置于主体上，用于检测所处环境中化学物质的浓度；

自控制模块，设置于主体内，且自控制模块分别连接移动模块和化学品检测模块；

自控制模块包括接收单元、数据分析单元、输出单元以及存储单元，且接收单元分别与数据分析单元和化学品检测模块信号连接，输出单元分别与分析单元和移动模块连接，同时，数据分析单元还信号连接有存储单元。

上述的一种化学品泄漏救灾机器人，其中，化学品检测模块包括气体检测单元和液体检测单元，

气体检测单元，用于检测当前环境中化学气体的浓度；

液体检测单元，用于检测当前环境中化学液体的浓度。

上述的一种化学品泄漏救灾机器人，其中，手臂和支腿上的驱动单元为驱动履带结构，且均为双轮单履带结构。

一种控制方法，用于控制上述任一项的化学品泄漏救灾机器人，包括以下几个步骤：

步骤S1，自控制模块中的输出单元输出信号至移动模块，控制移动模块中的驱动单元运动，朝向预设的可能泄漏点前进；

步骤S2，控制化学品检测模块持续检测当前环境中化学物质的浓度，并反馈检测数据至接收单元，通过接收单元将检测数据传输至数据分析单元，通过数据分析单元将检测数据存储至存储单元内，同时，将化学品检测模块最新检测到的检测数据传输至数据分析单元后，通过数据分析单元将检测数据与前一次检测并存储于存储单元内的检测数据进行对比，

若最新检测到的检测数据大于前一次检测并存储于存储单元内的检测数据，则转向步骤S3；

若最新检测到的检测数据小于前一次检测并存储于存储单元内的检测数据，则转向步骤S4；

若最新检测到的检测数据等于前一次检测并存储于存储单元内的检测数据，则转向步骤S5；

步骤S3，自控制模块控制移动模块继续沿当前路径前进，并转向步骤S2；

步骤S4，自控制模块重新规划路径，并控制移动模块向左侧或右侧偏转一角度，且沿偏转后的方向前进，并转向步骤S2；

步骤S5，自控制模块控制移动模块停止前进。

上述的一种控制方法，其中，在进行步骤S2中的检测数据对比之后且转向步骤S3之前，还包括清障过程，化学品泄漏救灾机器人还包括清障模块，清障模块用于识别前方的障碍并清除障碍，且清障过程具体包括：

步骤S21，自控制模块中的输出单元输出信号至清障模块，控制清障模块实时识别前方是否有障碍物，

若无障碍物，则转向步骤S3；

若有障碍物，则转向步骤S22；

步骤S22，自控制模块控制移动模块继续沿当前路径前进，并通过清障模块向前推障碍物，

若能推开，则转向步骤S3；

若不能推开，则转向步骤S4。

上述的一种控制方法，其中，步骤S4中偏转的角度范围为5～10°。

上述的一种控制方法，其中，步骤S5和步骤S23中均控制移动模块偏转时，则步骤S23中移动模块的偏转动作覆盖步骤S5中移动模块的偏转动作。

上述的一种控制方法，其中，清障模块包括清障部件和用于识别障碍物的障碍识别单元，清障部件设置于每一支腿上，障碍识别单元设置于主体上。

上述的一种控制方法，其中，且清障部件为推板，推板设置于每一支腿上，且推板呈“V”字形设置，且推板的尖端朝向行进路径的前方设置，用于推开前方的障碍物。

上述技术方案的积极效果是：

上述的化学品泄漏救灾机器人及其控制方法，自动且持续检测出当前环境中化学物质的浓度，并做出分析，控制救灾机器人自动调整路径，直至找到泄漏点后停止，使得人们在不直接进入到泄漏环境中便可准确定位出泄漏点，从而方便了后续对化学品泄漏的控制，同时也减小了人体受到的危害，提高了安全性；另外，还设置有清障模块和清障过程，可使得救灾机器人在有障碍物且可通过的情况下不必重新规划路径来绕路，提高了排查效率，保证了救灾的及时性。

附图说明

图1为本发明的一种化学品泄漏救灾机器人及其控制方法的实施例的结构图；

图2为本发明一较佳实施例的自控制模块的结构图；

附图中：1、移动模块；11、主体；12、手臂；13、支腿；14、驱动单元； 2、化学品检测模块；21、气体检测单元；22、液体检测单元；3、自控制模块；31、接收单元；32、数据分析单元；33、输出单元；34、存储单元；4、清障模块；41、清障部件；42、障碍识别单元。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图1至附图2对本发明提供的技术方案作具体阐述，但以下内容不作为本发明的限定。

图1为本发明的一种化学品泄漏救灾机器人及其控制方法的实施例的结构图；图2为本发明一较佳实施例的自控制模块的结构图。如图1和图2所示，本实施例提供的化学品泄漏救灾机器人的表面涂覆有抗化学腐蚀涂层，抗化学腐蚀涂层具有易消洗的特性；同时其电气连接结构均完全包覆于救灾机器人的外部壳体下。该种工程设计能够保证救灾机器人在人类无法到达的化学品泄漏环境中进行作业，且不会因长期处于腐蚀性环境造成机体损坏或是因为电气连接结构暴露在外引发电火花爆炸等二次灾害。

该种化学品泄漏救灾机器人进一步包括：移动模块1，移动模块1包括主体11以及连接于主体11上的手臂12和支腿13，且手臂12和支腿13上均设置有驱动单元14，通过驱动单元14驱动手臂12和支腿13运动，并通过手臂12和支腿13带动主体11移动，另外，手臂12上的驱动单元14能满足机器人匍匐前进时的支撑和运动需求，结构设计更合理。同时，主体11上还设置有化学品检测模块2，通过化学品检测模块2检测所处环境中化学物质的浓度，为后续判定当前位置是否为泄漏点提供了对比数据。另外，还于主体11内设置有自控制模块3，且自控制模块3分别连接移动模块1和化学品检测模块2，通过自控制模块3对移动模块1进行控制，同时也能对化学品检测模块2检测到的数据进行接收和分析，为精确定位泄漏点提供了结构基础。

具体的，自控制模块3又包括接收单元31、数据分析单元32、输出单元 33以及存储单元34，且接收单元31分别与数据分析单元32和化学品检测模块2信号连接，使得接收单元31能接收到化学品检测模块2检测到的化学物质浓度信息，并将检测到的浓度信息传输至数据分析单元32，即接收单元31 作为化学品检测模块2和数据分析单元32之间的连接桥。同时，输出单元 33分别与数据分析单元32和移动模块1连接，使得数据分析单元32能通过输出单元33控制移动模块1动作，即输出单元33作为数据分析单元32和移动模块1之间的连接桥。另外，数据分析单元32还信号连接有存储单元34，使得数据分析单元32能将接收到的检测信息进行存储，为后续数据的对比提供了对比基础，结构设计更合理。

更加具体的，化学品检测模块2又包括气体检测单元21和液体检测单元22，其中，气体检测单元21用于检测当前环境中化学气体的浓度，而液体检测单元22用于检测当前环境中化学液体的浓度，从而适应了对不同类型的化学物质的检测，提高了化学品泄漏救灾机器人的适应性。

更加具体的，手臂12和支腿13上的驱动单元14为驱动履带结构，且驱动单元14均为双轮单履带结构，使得驱动单元14具备较大的触地面积，从而提高了化学品泄漏救灾机器人在运动过程中的稳定性，结构设计更合理。

另外，本实施例还提供了一种用于控制上述化学品泄漏救灾机器人的控制方法。通过该控制方法，实现了化学品泄漏救灾机器人自动根据所处环境判断并做出相应路径的调整，直至精确定位到泄漏点，具体包括以下几个步骤：

步骤S1，自控制模块3中的输出单元33输出信号至移动模块1，控制移动模块1中的驱动单元14运动，朝向预设的可能泄漏点前进；

步骤S2，控制化学品检测模块2持续检测当前环境中化学物质的浓度，并反馈检测数据至接收单元31，通过接收单元31将检测数据传输至数据分析单元32，通过数据分析单元32将检测数据存储至存储单元34内，同时，将化学品检测模块2最新检测到的检测数据传输至数据分析单元32后，通过数据分析单元32将检测数据与前一次检测并存储于存储单元34内的检测数据进行对比，

若最新检测到的检测数据大于前一次检测并存储于存储单元34内的检测数据，则转向步骤S3；

若最新检测到的检测数据小于前一次检测并存储于存储单元34内的检测数据，则转向步骤S4；

若最新检测到的检测数据等于前一次检测并存储于存储单元34内的检测数据，则转向步骤S5；

步骤S3，自控制模块3控制移动模块1继续沿当前路径前进，并转向步骤S2；

步骤S4，自控制模块3重新规划路径，并控制移动模块1向左侧或右侧偏转一角度，且沿偏转后的方向前进，并转向步骤S2；

步骤S5，自控制模块3控制移动模块1停止前进。

另外，还提供了一种在化学品泄漏救灾机器人前进过程中加入清障过程的控制方法。清障过程处于步骤S2中的检测数据对比之后且转向步骤S3之前，并且，此时的化学品泄漏救灾机器人设置有清障模块4，清障模块4用于识别前方的障碍并清除障碍，且清障过程具体包括：

步骤S21，自控制模块3中的输出单元33输出信号至清障模块4，控制清障模块4实时识别前方是否有障碍物，

若无障碍物，则转向步骤S3；

若有障碍物，则转向步骤S22；

步骤S22，自控制模块3控制移动模块1继续沿当前路径前进，并通过清障模块4向前推障碍物，

若能推开，则转向步骤S3；

若不能推开，则转向步骤S4。

优选的，步骤S4中偏转的角度范围为5～10°，可保证化学品泄漏救灾机器人的小角度偏转，从而保证了偏转的平稳性，同时也能保证较小的检测区间，提高检测的精度。

更加具体的，清障模块4又包括清障部件41和用于识别障碍物的障碍识别单元42，清障部件41设置于每一支腿13上，可随着化学品泄漏救灾机器人的运动而清除障碍，同时，障碍识别单元42设置于主体11上，可保证高视角识别，从而使得识别的范围更广，识别结果更可靠。

更加具体的，清障部件41为推板，推板设置于每一支腿13上，且推板呈“V”字形设置，且推板的尖端朝向行进路径的前方设置，用于推开前方的障碍物，使得推板在化学品泄漏救灾机器人的前进方向上具备斜坡，方便推开前方的障碍物，结构设计更合理。

本实施例提供的化学品泄漏救灾机器人及其控制方法，包括移动模块1、化学品检测模块2以及自控制模块3；通过化学品检测模块2自动且持续检测出当前环境中化学物质的浓度，并通过自控制模块3做出分析，控制救灾机器人的移动模块1自动调整路径，直至找到泄漏点后停止，泄漏点定位更准确，且可避免人们进入到泄漏环境中排查泄漏点，减小了人体受到的危害，提高了安全性，方便了后续对化学品泄漏的控制；另外，还可设置清障模块 4和清障过程，可使得救灾机器人在有障碍物且可通过的情况下不必重新规划路径来绕路，提高了排查效率，保证了救灾的及时性。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种化学品泄漏救灾机器人，其特征在于，所述化学品泄漏救灾机器人的表面涂覆有抗化学腐蚀涂层，所述抗化学腐蚀涂层具有易消洗的特性；

所述化学品泄漏救灾机器人的电气连接结构均完全包覆于所述救灾机器人的外部壳体下；

所述救灾机器人进一步包括：

移动模块，所述移动模块包括主体以及连接于所述主体上的手臂和支腿，且所述手臂和所述支腿上均设置有驱动单元；

化学品检测模块，所述化学品检测模块设置于所述主体上，用于检测所处环境中化学物质的浓度；

自控制模块，设置于所述主体内，且所述自控制模块分别连接所述移动模块和所述化学品检测模块；

所述自控制模块包括接收单元、数据分析单元、输出单元以及存储单元，且所述接收单元分别与所述数据分析单元和所述化学品检测模块信号连接，所述输出单元分别与所述数据分析单元和所述移动模块连接，同时，所述数据分析单元还信号连接有所述存储单元。

2.根据权利要求1所述的化学品泄漏救灾机器人，其特征在于，所述化学品检测模块包括气体检测单元和液体检测单元，

所述气体检测单元，用于检测当前环境中化学气体的浓度；

所述液体检测单元，用于检测当前环境中化学液体的浓度。

3.根据权利要求1所述的化学品泄漏救灾机器人，其特征在于，所述手臂和所述支腿上的所述驱动单元为驱动履带结构，且均为双轮单履带结构；

所述驱动履带结构的表面。

4.一种化学品泄漏救灾方法，其特征在于，控制上述权利要求1～3中任一项所述的化学品泄漏救灾机器人，包括以下几个步骤：

步骤S1，所述自控制模块中的所述输出单元输出信号至所述移动模块，控制所述移动模块中的所述驱动单元运动，朝向预设的可能泄漏点前进；

步骤S2，控制所述化学品检测模块持续检测当前环境中化学物质的浓度，并反馈检测数据至所述接收单元，通过所述接收单元将检测数据传输至所述数据分析单元，通过所述数据分析单元将检测数据存储至所述存储单元内，同时，将所述化学品检测模块最新检测到的检测数据传输至所述数据分析单元后，通过所述数据分析单元将检测数据与前一次检测并存储于所述存储单元内的检测数据进行对比，

若最新检测到的所述检测数据大于前一次检测并存储于所述存储单元内的所述检测数据，则转向步骤S3；

若最新检测到的所述检测数据小于前一次检测并存储于所述存储单元内的所述检测数据，则转向步骤S4；

若最新检测到的所述检测数据等于前一次检测并存储于所述存储单元内的所述检测数据，则转向步骤S5；

步骤S3，所述自控制模块控制所述移动模块继续沿当前路径前进，并转向步骤S2；

步骤S4，所述自控制模块重新规划路径，并控制所述移动模块向左侧或右侧偏转一角度，且沿偏转后的方向前进，并转向步骤S2；

步骤S5，所述自控制模块控制所述移动模块停止前进。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在进行步骤S2中的检测数据对比之后且转向步骤S3之前，还包括清障过程，所述化学品泄漏救灾机器人还包括清障模块，所述清障模块用于识别前方的障碍并清除障碍，且所述清障过程具体包括：

步骤S21，所述自控制模块中的所述输出单元输出信号至所述清障模块，控制所述清障模块实时识别前方是否有障碍物，

若无所述障碍物，则转向步骤S3；

若有所述障碍物，则转向步骤S22；

步骤S22，所述自控制模块控制所述移动模块继续沿当前路径前进，并通过所述清障模块向前推所述障碍物，

若能推开，则转向步骤S3；

若不能推开，则转向步骤S4。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，步骤S4中偏转的角度范围为5～10°。

7.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述清障模块包括清障部件和用于识别所述障碍物的障碍识别单元，所述清障部件设置于每一所述支腿上，所述障碍识别单元设置于所述主体上。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，且清障部件为推板，所述推板设置于每一所述支腿上，且所述推板呈“V”字形设置，且所述推板的尖端朝向行进路径的前方设置，用于推开前方的所述障碍物。

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