CN113274681B - 一种智能轨道机器人系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能轨道机器人系统及其控制方法，智能轨道机器人系统包括轨道、机器人装置、喷射装置，机器人装置具有火灾检测装置，机器人装置以能够沿着轨道运动的方式与轨道连接，喷射装置与机器人装置固定连接，轨道内具有水路结构，水路结构与外部水源连通，喷射装置以能够自动拆装的方式与水路结构连接；本发明简化了机器人装置的部件结构，机器人装置无需负载灭火剂，降低了轨道机器人的负荷，减小了其空间占用体积，还减轻了其自身负重，有利于轨道机器人进行更为机动灵活的移动；本申请中灭火用水由外部水源来源源不断地提供，能够充分满足灭火的需求，确保智能轨道机器人系统能够充分灭火，以保障人民群众的人身安全、财产安全。

Description

一种智能轨道机器人系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种智能轨道机器人系统及其控制方法，尤其是智能轨道机器人灭火系统及其灭火方法。

背景技术

随着经济的发展与技术的稳步提升，目前矿道、交通隧道、电力线路、城市地下综合管廊、车库等多个场景，往往都会需要安排巡检人员定期巡检，对现场的设备运行情况及是否有发生火灾进行检查，针对于巡检人员的不及时性与不准确性，很多现场环境检测领域引进了越来越多的自动巡检机器人，如轮式机器人、履带式机器人、轨道式机器人等等。

以轨道式机器人为例，传统的轨道机器人往往在巡检过程中只可进行异常温升火源探测，以对火灾发生情况进行巡查，但不能灭火；这使得传统的轨道机器人虽然在火灾发生过程中能够及时检测到，但往往不能及时进行灭火，使得灭火时间延后，不利于保障人民群众的人身安全、财产安全。

针对传统轨道机器人所存在的问题，在现有技术中，通过在轨道机器人中额外设置灭火器或灭火剂装载设备，使得在检测到火灾发生时，能够通过轨道机器人自身携带的灭火剂进行及时灭火。但这种现有技术中的轨道机器人往往结构复杂，同时由于携带灭火器会导致轨道机器人在移动过程中负荷较大，甚至会对轨道机器人的移动造成一定的干扰；另外，由于轨道机器人自身携带灭火器中的灭火剂存量往往是固定的，在灭火过程中，尤其是火势较大的情况下，往往难以充分满足灭火的需求，导致无法完全灭火，不利于保障人民群众的人身安全、财产安全。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种智能轨道机器人系统及其控制方法，以解决现有技术中轨道机器人负载过大、结构复杂，以及难以充分满足灭火需求的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种智能轨道机器人系统，包括轨道、机器人装置、喷射装置，所述机器人装置具有火灾检测装置，所述机器人装置以能够沿着轨道运动的方式与轨道连接，所述喷射装置与机器人装置固定连接，所述轨道内具有水路结构，所述水路结构与外部水源连通，所述喷射装置以能够自动拆装的方式与水路结构连接。

进一步的，所述轨道设置导轨槽，所述导轨槽中设置多个对接头，所述喷射装置的入口设置对接轴，所述对接轴以插接的方式能够与任一个对接头连接。

进一步的，所述喷射装置的出口设置喷头组件，所述喷头组件包括喷射摆动件、驱动电机，所述喷射摆动件具有喷射头，用于向外界环境喷射灭火用水，所述驱动电机与喷射摆动件连接，用于调节喷射摆动件的摆动方向以及喷射头的喷水朝向。

进一步的，所述对接轴的插接端与对接头进行插接，所述对接轴在沿着与对接头插接的方向上能够进行移动，以实现对接轴的插接端与对接头之间的插接、分离。

进一步的，所述对接轴的插接端与对接头插接时，对接轴的插接端与对接头连通；所述对接轴的插接端与对接头分离时，对接轴的插接端的管路闭合，所述对接头的管路闭合。

进一步的，所述机器人装置具有导轮，所述导轮被设置在导轨槽中，且所述导轮能够沿着导轨槽运动。

进一步的，所述智能轨道机器人系统包括控制模块，所述控制模块至少与机器人装置、火灾检测装置、喷射装置连接，用于控制智能轨道机器人系统的运行。

一种智能轨道机器人系统的控制方法，应用于所述的智能轨道机器人系统，所述智能轨道机器人系统的控制方法包括：

S1、机器人装置沿着轨道运动，通过火灾检测装置对当前检测区域中的当前火灾参数进行实时检测；

S2、判断当前检测区域中的当前火灾参数是否满足预设条件；若是，则进行步骤S3；若否，则返回步骤S1；

S3、确认当前检测区域为异常区域，机器人装置移动到距离异常区域最近的对接头处，同时将喷射装置的对接轴与对接头对齐，调节喷射装置的喷头组件，并使喷射头朝向异常区域，然后将对接轴与对接头插接连通，轨道的水路结构中的灭火用水通过喷射头喷向异常区域，进行灭火。

进一步的，步骤S2包括：

S21、实时判断当前检测区域中的当前温度是否大于第一预设值；若是，则锁定当前检测区域，进行步骤S22；若否，则返回步骤S1；

S22、判断当前检测区域在单位时间内的温度变化量是否大于第二预设值，和/或当前检测区域内的最高温度与最低温度的差值是否大于第三预设值；若是，则进行步骤S3；若否，则进行步骤S23；

S23、判断当前检测区域内的红外热成像是否符合预设的火焰图像；若是，则进行步骤S3；若否，则解除对当前检测区域的锁定，并返回步骤S1。

优选的，所述火灾检测装置包括温度检测器、火焰图像检测器中的至少一个，所述当前火灾参数包括当前温度、单位时间内的温度变化量、单位区域内的温度分布情况、单位区域内的红外热成像情况。

相对于现有技术，本发明所述的一种智能轨道机器人系统及其控制方法具有以下优势：

本发明所述的一种智能轨道机器人系统及其控制方法，通过对轨道、喷射装置的相关结构进行改进，使得在机器人装置上无需额外设置灭火器或灭火剂装载设备，喷射装置仅作为一个喷嘴结构被设置在机器人装置上，大大简化了机器人装置上的部件结构，而且机器人装置在运行过程中无需负载灭火剂，极大降低了轨道机器人的负荷，这使得轨道机器人不仅能够减小其空间占用体积，还能够减轻其自身负重，有利于轨道机器人进行更为机动灵活的移动；同时，本申请中灭火用水由外部水源来源源不断地提供，并通过轨道内的水路结构进行输送，使得在灭火过程中能够充分满足灭火的需求，确保智能轨道机器人系统能够充分灭火，有利于保障人民群众的人身安全、财产安全。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种智能轨道机器人系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的一种智能轨道机器人系统在喷射装置处的局部放大图。

附图标记说明：

1、轨道；2、机器人装置；3、喷射装置；4、对接头；5、壳体；6、喷射摆动件；7、喷射头；8、驱动电机；9、对接轴；10、导轨槽；11、导轮。

具体实施方式

下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。其中，由于轨道1往往为长度较长的组件结构，附图1仅对轨道1的一小段进行示意。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在现有技术中，往往通过在轨道机器人中额外设置灭火器或灭火剂装载设备，使得在检测到火灾发生时，能够通过轨道机器人自身携带的灭火剂进行及时灭火。但这种现有技术中的轨道机器人往往结构复杂，同时由于携带灭火器会导致轨道机器人在移动过程中负荷较大，甚至会对轨道机器人的移动造成一定的干扰；另外，由于轨道机器人自身携带灭火器中的灭火剂存量往往是固定的，在灭火过程中，尤其是火势较大的情况下，往往难以充分满足灭火的需求，导致无法完全灭火，不利于保障人民群众的人身安全、财产安全。

为了解决现有技术中轨道机器人负载过大、结构复杂，以及难以充分满足灭火需求的问题，本实施例提出一种智能轨道机器人系统，如附图1-2所示，所述智能轨道机器人系统包括轨道1、机器人装置2、喷射装置3，所述机器人装置2具有火灾检测装置，所述机器人装置2以能够沿着轨道1运动的方式与轨道1连接，所述喷射装置3与机器人装置2固定连接，所述轨道1内具有水路结构，所述水路结构与外部水源连通，所述喷射装置3以能够自动拆装的方式与水路结构连接。

从而所述机器人装置2能够沿着轨道1运动，并通过火灾检测装置对沿途的起火情况进行实时检测；这期间，喷射装置3随着机器人装置2一同移动，且喷射装置3暂时不与轨道1内的水路结构连接；直至当确认火灾发生后，喷射装置3与轨道1内的水路结构进行自动连接，使得外部水源能够通过水路结构，并经由喷射装置3喷射至火灾发生地，以及时进行灭火工作；同时，本申请的智能轨道机器人系统，通过对轨道1、喷射装置3的相关结构进行改进，使得在机器人装置2上无需额外设置灭火器或灭火剂装载设备，喷射装置3仅作为一个喷嘴结构被设置在机器人装置2上，大大简化了机器人装置2上的部件结构，而且机器人装置2在运行过程中无需负载灭火剂，极大降低了轨道机器人的负荷，这使得轨道机器人不仅能够减小其空间占用体积，还能够减轻其自身负重，有利于轨道机器人进行更为机动灵活的移动；同时，本申请中灭火用水由外部水源来源源不断地提供，并通过轨道1内的水路结构进行输送，使得在灭火过程中能够充分满足灭火的需求，确保智能轨道机器人系统能够充分灭火。

对于轨道1与机器人装置2之间的连接情况而言，所述轨道1设置导轨槽10，机器人装置2的导轮11被设置在导轨槽10中，导轮11能够沿着导轨槽10运动，从而使得机器人装置2能够沿着轨道1运动。

对于轨道1与喷射装置3之间的连接情况而言，所述轨道1在导轨槽10中设置多个对接头4，所述喷射装置3的入口设置对接轴9，所述喷射装置3的出口设置喷头组件，所述对接轴9以插接的方式能够与任一个对接头4连接，使得喷射装置3的喷头组件能够与轨道1内的水路结构连通，从而喷射装置3能够通过对接轴9插接到相应的对接头4，实现喷射装置3与轨道1内的水路结构连通，然后便可以通过喷头组件向火灾发生地喷射水，以及时进行灭火工作。

作为优选的，所述导轨槽10中以预设间距均匀地设置多个对接头4，例如在导轨槽10中每隔5m设置一个对接头4，从而使得所述系统检测到火灾发生时，能够迅速到距离火灾发生地最近的对接头4，将喷射装置3与其插接连通，以便于及时灭火。此外，作为优选的，所述轨道1为中空结构，所述中空结构随着轨道1的延伸方向一同延伸，形成所述水路结构，即所述轨道1自身便可以作为一个中空管，并与外部水源连通，实现对灭火用水的输送；同时中空管的管壁的管壁可以设置导轨槽10，也可以将导轨槽10直接作为管壁，对接头4贯穿中空管的管壁，并与水路结构连通。优选的，所述轨道1为中空管，导轨槽10为中空管管壁的一部分，并与中空管一体成型，这不仅便于对轨道1进行加工制造，而且在最大程度上减少了轨道1的配件数量，简化了轨道1的结构，同时有利于增强轨道1整体的机械强度。

进一步的，所述对接轴9的插接端与对接头4进行插接，二者均优选为快速接头结构；例如：常规的快速接头包括公接头、母接头，在本申请中，所述对接头4为母接头，对接轴9的插接端为公接头，当对接轴9的插接端与对接头4没有连接时，对接轴9的插接端的管路闭合，对接头4的管路闭合，使得二者各自的管路均处于闭合且不连通的状态，当对接轴9的插接端与对接头4连接时，二者之间的管路连通。其中，快速接头中的公接头、母接头中的结构、部件设置均为现有技术，例如其接头管路内腔中的弹簧、阀体、密封件等构件的设置均可以采用现有的技术；此外，所述快速接头也可以是在市场上购买或定制的快速接头，在此不进行赘述。

此外，所述对接轴9在沿着与对接头4插接的方向上能够进行移动，以实现对接轴9的插接端与对接头4之间的插接、分离。例如：所述对接轴9与电机连接，使得对接轴9在沿着与对接头4插接的方向上能够进行移动，从而能够实现喷射装置3与水路结构之间的自动拆装方式；当需要对接轴9的插接端与对接头4连接时，在对接轴9的插接端与对接头4对齐后，电机正向运动并带动对接轴9移动，使对接轴9的插接端与对接头4进行插接，实现喷射装置3与水路结构的连通；当灭火完毕后，电机反向运行并带动对接轴9移动，使对接轴9的插接端与对接头4脱离，此时对接轴9的插接端的管路自动闭合、对接头4的管路自动闭合，之后喷射装置3便可以随着机器人装置2一同移动，继续执行巡查工作。

作为优选的，所述轨道1的水路结构可以与外部高压水源连通，使得水路结构能够直接向喷射装置3提供高压水；所述轨道1的水路结构也可以与常规的外部水源连通，所述喷射装置3中设置增压泵，当对接轴9与对接头4插接后，便可以开启增压泵，提高灭火用水的水压，当灭火完成后可以关停增压泵。

本申请所提供的轨道1与喷射装置3的连接结构，使得智能轨道机器人系统中不仅无需额外设置灭火器或灭火剂装载设备，还无需设置多余的连接管路，使得整个智能轨道机器人系统组件结构简单有效；同时通过机器人装置2的移动，以及喷射装置3的对接轴9与对接头4进行插接或脱离，便可以及时对火灾发生地进行灭火工作，增强灭火工作的及时性、有效性，还能够在完成灭火工作后，省去了整理多余连接管路的过程，在对接轴9与对接头4脱离后，喷射装置3便可以随着机器人装置2一同移动继续执行巡查工作，有利于提高智能轨道机器人系统的工作效率。

所述喷射装置3的出口设置喷头组件，所述喷头组件包括喷射摆动件6、驱动电机8，所述喷射摆动件6具有喷射头7，用于向外界环境喷射灭火用水，所述驱动电机8与喷射摆动件6连接，用于调节喷射摆动件6的摆动方向以及喷射头7的喷水朝向，从而有利于增大喷头组件的喷水覆盖范围，以确保轨道布置区域的灭火位置全覆盖。

所述智能轨道机器人系统包括控制模块，所述控制模块至少与机器人装置2、火灾检测装置、喷射装置3连接，用于控制智能轨道机器人系统的运行，例如常规巡检、火灾检测、执行灭火等过程。在上述智能轨道机器人系统的基础上，本申请提出一种智能轨道机器人系统的控制方法，包括：

S1、机器人装置2沿着轨道1运动，通过火灾检测装置对当前检测区域中的当前火灾参数进行实时检测；

其中，所述火灾检测装置包括温度检测器、火焰图像检测器中的至少一个。所述温度检测器优选为温度传感器，用于对特定区域内的温度进行检测；所述火焰图像检测器优选为红外热成像仪，用于获取特定区域内的红外热成像图片。

所述当前火灾参数包括当前温度、单位时间内的温度变化量、单位区域内的温度分布情况、单位区域内的红外热成像情况等。轨道1的布置区域可以理解为火灾检测装置在轨道1附近的最大检测范围，可以视为具有一定空间范围的数据采集区域；对于火灾检测装置的每次数据获取而言，可以将其在某一固定时间点、固定空间坐标点上的最大检测范围作为当前检测区域，或者将其在某一固定时间点、固定空间坐标点上的最大检测范围分割为多个子区域，按照预设的检测处理顺序对子区域进行逐一处理，同时将当前正在处理中的子区域作为当前检测区域。在当前检测区域确定之后，在相应的固定时间点上获取当前检测区域中的当前火灾参数。

S2、判断当前检测区域中的当前火灾参数是否满足预设条件；若是，则进行步骤S3；若否，则返回步骤S1；

其中，步骤S2包括：

S21、实时判断当前检测区域中的当前温度是否大于第一预设值；若是，则锁定当前检测区域，进行步骤S22；若否，则返回步骤S1；

其中，通过判定当前检测区域中的当前温度情况，首先确定当前检测区域中是否存在温度偏高的情况，若温度偏高，则作为火灾的一个可能诱因或表现形式，需要及时锁定当前检测区域，并对当前检测区域中的当前火灾参数进行进一步分析判断。

优选的，在锁定当前检测区域后，机器人装置2停止运动，并对当前检测区域中的火灾参数进行持续检测、分析判断，以确保及时且准确高效地判定火灾是否发生。

S22、判断当前检测区域在单位时间内的温度变化量是否大于第二预设值，和/或当前检测区域内的最高温度与最低温度的差值是否大于第三预设值；若是，则进行步骤S3；若否，则进行步骤S23；

其中，通过对当前检测区域在单位时间内的温度变化量，和/或当前检测区域内的最高温度与最低温度的差值进行分析判断，能够及时确定当前检测区域内是否存在异常温升情况；若异常温升情况超出了预设值，则说明异常温升情况较为严重，可以判定当前检测区域发生火灾，需要及时进行步骤S3，进行灭火。若异常温升情况没有查出预设值，但由于步骤S22中判定当前检测区域中温度偏高，仍需要继续进行步骤S23，以确保火灾检测的准确性，避免误判的发生。

S23、判断当前检测区域内的红外热成像是否符合预设的火焰图像；若是，则进行步骤S3；若否，则解除对当前检测区域的锁定，并返回步骤S1。

其中，步骤S23利用火焰图像处理技术，在对当前检测区域中的温度情况进行分析处理之后，继续通过图像比对，能够进一步准确地确定当前检测区域中是否发生火灾，有利于提高火灾检测的准确性；同时，在图像比对判定没有发生火灾后，也能够及时解除对当前检测区域的锁定，使得机器人装置2能够继续进行巡检工作。

需要说明的是，由于本申请中的智能轨道机器人系统可以应用于矿道、交通隧道、电力线路、城市地下综合管廊、车库等多个场景，其易燃物品、检测环境、火焰性质等均不相同，因此，在步骤S21-S23中的第一预设值、第二预设值、第三预设值、预设的火焰图像等参数均为预设数据，需要根据特定场景的特定条件，由专业技术人员来进行多次设置、调试，最终才能得到适用于特定场景、特定条件下的预设数据，在本申请中对其具体数值不进行过多限定。

S3、确认当前检测区域为异常区域，机器人装置2移动到距离异常区域最近的对接头4处，同时将喷射装置3的对接轴9与对接头4对齐，调节喷射装置3的喷头组件，并使喷射头7朝向异常区域，然后将对接轴9与对接头插接连通，轨道1的水路结构中的灭火用水通过喷射头7喷向异常区域，进行灭火。

其中，异常区域可以视为火灾发生区域。

从而所述智能轨道机器人系统的控制方法在所述智能轨道机器人系统的基础上，能够对当前检测区域中的火灾情况进行及时且准确高效地分析判断，有利于提高火灾检测的准确性，并在确定火灾发生时能够及时有效地进行灭火工作，提高了智能轨道机器人系统的工作效率、灭火效率，同时在灭火过程中能够充分满足灭火的需求，确保智能轨道机器人系统能够充分灭火，保障人民群众的人身安全、财产安全。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能轨道机器人系统的控制方法，其特征在于，所述智能轨道机器人系统包括轨道(1)、机器人装置(2)、喷射装置(3)，所述机器人装置(2)具有火灾检测装置，所述机器人装置(2)以能够沿着轨道(1)运动的方式与轨道(1)连接，所述喷射装置(3)与机器人装置(2)固定连接，所述轨道(1)内具有水路结构，所述轨道(1)为中空结构，所述中空结构随着轨道(1)的延伸方向一同延伸，形成所述水路结构，所述水路结构与外部水源连通，所述喷射装置(3)以能够自动拆装的方式与水路结构连接；

所述轨道(1)设置导轨槽(10)，所述导轨槽(10)中设置多个对接头(4)，所述喷射装置(3)的入口设置对接轴(9)，所述对接轴(9)以插接的方式能够与任一个对接头(4)连接；所述轨道(1)为中空管，导轨槽(10)为中空管管壁的一部分，并与中空管一体成型；所述机器人装置(2)具有导轮(11)，所述导轮(11)被设置在导轨槽(10)中，且所述导轮(11)能够沿着导轨槽(10)运动；

所述控制方法包括：

S1、机器人装置(2)沿着轨道(1)运动，通过火灾检测装置对当前检测区域中的当前火灾参数进行实时检测；

S2、判断当前检测区域中的当前火灾参数是否满足预设条件；若是，则进行步骤S3；若否，则返回步骤S1；

S3、确认当前检测区域为异常区域，机器人装置(2)移动到距离异常区域最近的对接头(4)处，同时将喷射装置(3)的对接轴(9)与对接头(4)对齐，调节喷射装置(3)的喷头组件，并使喷射头(7)朝向异常区域，然后将对接轴(9)与对接头插接连通，轨道(1)的水路结构中的灭火用水通过喷射头(7)喷向异常区域，进行灭火；

其中，步骤S2包括：

S21、实时判断当前检测区域中的当前温度是否大于第一预设值；若是，则锁定当前检测区域，机器人装置(2)停止运动，进行步骤S22；若否，则返回步骤S1；

S22、判断当前检测区域在单位时间内的温度变化量是否大于第二预设值，和/或当前检测区域内的最高温度与最低温度的差值是否大于第三预设值；若是，则进行步骤S3；若否，则进行步骤S23；

S23、判断当前检测区域内的红外热成像是否符合预设的火焰图像；若是，则进行步骤S3；若否，则解除对当前检测区域的锁定，并返回步骤S1。

2.根据权利要求1所述的一种智能轨道机器人系统的控制方法，其特征在于，所述对接轴(9)的插接端与对接头(4)进行插接，所述对接轴(9)在沿着与对接头(4)插接的方向上能够进行移动，以实现对接轴(9)的插接端与对接头(4)之间的插接、分离。

3.根据权利要求2所述的一种智能轨道机器人系统的控制方法，其特征在于，所述对接轴(9)的插接端与对接头(4)插接时，对接轴(9)的插接端与对接头(4)连通；所述对接轴(9)的插接端与对接头(4)分离时，对接轴(9)的插接端的管路闭合，所述对接头(4)的管路闭合。

4.根据权利要求1所述的一种智能轨道机器人系统的控制方法，其特征在于，所述喷射装置(3)的出口设置喷头组件，所述喷头组件包括喷射摆动件(6)、驱动电机(8)，所述喷射摆动件(6)具有喷射头(7)，用于向外界环境喷射灭火用水，所述驱动电机(8)与喷射摆动件(6)连接，用于调节喷射摆动件(6)的摆动方向以及喷射头(7)的喷水朝向。

5.根据权利要求1所述的一种智能轨道机器人系统的控制方法，其特征在于，所述智能轨道机器人系统包括控制模块，所述控制模块至少与机器人装置(2)、火灾检测装置、喷射装置(3)连接，用于控制智能轨道机器人系统的运行。

6.根据权利要求1所述的一种智能轨道机器人系统的控制方法，其特征在于，所述火灾检测装置包括温度检测器、火焰图像检测器中的至少一个，所述当前火灾参数包括当前温度、单位时间内的温度变化量、单位区域内的温度分布情况、单位区域内的红外热成像情况。

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