CN1978004A - 火灾抢险机器人系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人领域，特别是一种火灾抢险机器人系统及其方法。机器人包括移动平台；操作手；视觉传感导航单元；和视觉传感定位单元。方法包括：操作手的升降体和伸缩体处于缩回状态，通过遥操作控制机器人向阀门目标运动，在运动过程中趋烟装置工作，便于视觉传感导航单元获得机器人运动前方清晰的全局图像，指导操作人员控制机器人移动到阀门目标附近。待接近阀门目标后，通过视觉传感定位单元确定待操作阀门的确切位置，由操作手的几个运动体协调配合，使末端卡盘卡紧阀门，执行关闭阀门的操作。

Description

火灾抢险机器人系统及其方法
技术领域
本发明属于机器人领域，特别是一种火灾抢险机器人系统及其方法。
背景技术
近年来，在石油化工行业的生产过程和运输过程中，易燃易爆和剧毒化学制品的泄漏以及燃烧、爆炸的事故频繁增加，为避免在火灾救援过程中的人员伤亡和巨大财产损失，已明确将消防机器人作为这种危险场合的主力军。目前已开发出灭火机器人、侦察机器人，但火灾抢险机器人还属于空白。
发明内容
本发明的目的就是开发出一种火灾抢险机器人，能够在易燃易爆和剧毒化学制品的泄漏以及燃烧、爆炸等危险场合，接近主要管道和罐体阀门进行操作，避免更大的事故和损失。
本发明的目的是这样实现的，所设计的火灾抢险机器人系统包括：移动平台；操作手；视觉传感导航单元；和视觉传感定位单元。下面分别介绍各部分。
在石油化工火灾发生时，通常很多电控的阀门都无法自动操作，本系统用于在类似危险场合进行主要管道和罐体的阀门操作，防止火灾蔓延，避免更大事故和损失。火灾抢险机器人系统包含移动平台、固定其上的操作手，视觉传感导航单元和视觉传感定位单元。移动机构运动灵活迅速，能跨越一定障碍。视觉传感导航单元获得机器人运动前方的全局图像，便于操作人员远程控制机器人接近待操作阀门。通过视觉传感定位单元确定待操作阀门的确切位置，由操作手的几个运动体协调配合，使末端卡盘卡紧阀门，并关闭阀门。
机器人在静止和运动过程中的状态如图1所示，向操作目标运动时，操作手的升降体和伸缩体处于缩回状态，有利于移动平台的运动和自身防护。通过遥操作控制机器人向阀门目标运动。在运动过程中趋烟装置工作，便于视觉传感导航单元获得机器人运动前方清晰的全局图像，指导操作人员控制机器人移动到阀门目标附近。
如图2所示，机器人运动到阀门附近时，移动平台停止运动，首先进行粗定位，可以利用视觉导航单元获得的阀门图像信息，指导旋转体和升降体的运动，使伸缩体与阀门处于同一个轴线方向，且位于阀门上方，然后，视觉定位单元开始工作，即由图像传感器获取阀门的图像，通过图像处理算法提取出阀门位置信息作为反馈信号，控制伸缩体的伸长和缩短，若阀门平面处于铅垂面内，则摆动体可以保持不变；若阀门平面处于水平面，则控制摆动体旋转90度，使末端卡盘平面与阀门平面平行；阀门平面也可以同水平面成任意角度，只需要控制摆动体转动相应的角度即可，确定了机械手末端的卡盘与阀门平面平行且同轴心，则根据阀门平面的位置，通过控制伸缩体或升降体的运动使卡爪伸入到阀门，滑动卡爪卡紧阀门，通过压力传感器检测卡紧的程度，最后，控制末端卡盘旋转，关闭阀门。
附图说明
图1处于移动状态的火灾抢险机器人三维结构示意图。
图2阀门操作过程中的火灾抢险机器人三维结构示意图。
具体实施方式
工作方法为：
机器人在静止和运动过程中的状态如图1所示，移动平台(1)的运动为具有耐火性能的车轮滚动驱动，能跨越一定障碍，当然也可以采用履带驱动。驱动机构放置在移动平台(1)内，可以使之产生前后和转弯的运动。
操作手为一种串联关节式机器人，包括旋转体(2)、升降体(3)、伸缩体(4)、摆动体(5)和末端卡盘(6)几个部分。旋转体(2)安装在移动平台(1)上，可以在水平面内转动。升降体(3)安装在旋转体(2)内，可在重力方向上升降。伸缩体(4)安装在升降体(3)的上部，可以在与升降体(3)运动方向垂直的方向上伸缩。在伸缩体(4)的前端安装有摆动体(5)，可以实现绕水平轴的正负90度范围内的摆动。摆动体(5)的末端安装有卡盘(6)，可绕轴线旋转，实现转动阀门的操作功能。卡盘(6)上的三个卡爪可沿各自半径方向滑动，实现卡紧和松开的操作。卡爪上有压力传感器，用来检测卡紧阀门的程度。
视觉传感导航单元(7)安装在升降体(3)顶部，包括视觉传感设备和趋烟装置，用来获得机器人运动前方的全局图像信息。
视觉传感定位单元(8)安装在操作手末端的卡盘(6)中央，包括视觉传感设备和辅助照明光源，用来获得待操作阀门的位置信息，指导卡盘(6)准确卡紧阀门，进行操作。
如图2所示，在机器人运动到阀门附近时，移动平台(1)停止运动。
首先对管线上的阀门(9)位置进行粗定位，可以利用视觉传感导航单元(7)获得的阀门(9)图像信息，控制旋转体(2)旋转，升降体(3)上升或下降，使伸缩体(4)与阀门(9)处于同一个轴线方向，且位于阀门(9)上方。
然后，视觉传感定位单元(8)开始工作，即由图像传感器获取阀门(9)的图像，通过图像处理算法提取出阀门(9)位置信息作为反馈信号，用来控制伸缩体(4)的伸长和缩短，使伸缩体(4)末端的卡盘(6)与阀门(9)同轴心。在伸缩体(4)运动时，摆动体(5)的位置如下：若阀门(9)平面处于铅垂面内，则摆动体(5)可以保持不变；若阀门(9)平面处于水平面，则控制摆动体(5)旋转90度，使末端卡盘(6)平面与阀门(9)平面平行；阀门(9)平面也可以与水平面成任意角度，只需要控制摆动体(5)转动相应的角度即可。
确定了机械手末端的卡盘(6)与阀门(9)平面平行且同轴心，则根据阀门(9)平面的位置，通过控制伸缩体(4)或升降体(3)的运动使卡爪运动伸入到阀门(9)，滑动卡爪卡紧阀门(9)，通过压力传感器检测卡紧的程度。
最后，控制末端卡盘(6)旋转，关闭阀门(9)。
本发明提出了一种火灾抢险机器人系统，具有如下优点：
●机器人系统包括移动平台、操作手、视觉传感导航单元、和视觉传感定位单元。
●移动平台可以实现前后和转弯运动。
●操作手由旋转体、降体、伸缩体、摆动体和末端卡盘几个部分组成，具有五个运动自由度。这种采用棱柱关节和旋转关节相结合的设计方式，既有利于获得较大的末端工作空间范围，又可以使末端具有较高的定位精度，同时便于遥操作。
●操作手的升降体和伸缩体可以缩回为最紧凑状态，有利于机器人的运动和自身防护。
●操作手的摆动体能够实现绕水平轴的正负90度范围内的摆动，使得末端卡盘可以操作处于任意平面方向的阀门。
●操作手的卡盘上的三个卡爪，可沿各自半径方向滑动，实现卡紧和松开的操作，卡爪上有压力传感器，用来检测卡紧的程度。
●视觉传感导航单元安装在升降体顶部，包括视觉传感设备和趋烟装置，用来获得机器人运动前方的全局图像信息，指导机器人运动到阀门目标附近。
●视觉传感定位单元安装在操作手末端的卡盘中央，包括视觉传感设备和辅助照明光源，用来获得待操作阀门的位置信息，指导卡盘准确卡紧阀门，并关闭阀门。

Claims (3)

1.一种火灾抢险机器人系统，包括：移动平台；操作手；视觉传感导航单元；和视觉传感定位单元；
移动平台(1)的运动为具有耐火性能的车轮滚动驱动，驱动机构放置在移动平台内，可以使之产生前后和转弯的运动；
操作手为一种串联关节式机器人，包括旋转体(2)、升降体(3)、伸缩体(4)、摆动体(5)和末端卡盘(6)部分，旋转体(2)安装在移动平台(1)上，可以在水平面内转动，升降体(3)安装在旋转体(2)内，可在重力方向上升降，伸缩体(4)安装在升降体(3)的上部，可以在与升降体(3)运动方向垂直的方向上伸缩，在伸缩体(4)的前端安装有摆动体(5)，可以实现绕水平轴的正负90度范围内的摆动，摆动体(5)的末端安装有卡盘(6)，可绕轴线旋转，实现转动阀门的操作，卡盘上的三个卡爪可沿各自半径方向滑动，实现卡紧和松开的操作，卡爪上有压力传感器，用来检测卡紧阀门的程度；
视觉传感导航单元(7)安装在升降体(3)顶部，包括视觉传感设备和趋烟装置，用来获得机器人运动前方的全局图像信息；
视觉传感定位单元(8)安装在操作手末端的卡盘(6)中央，包括视觉传感设备和辅助照明光源，用来获得待操作阀门的位置信息，指导卡盘(6)准确卡紧阀门，进行操作。
2.一种火灾抢险机器人的工作方法，其特征在于，向操作目标运动时，操作手的升降体和伸缩体处于缩回状态，通过遥操作控制机器人向阀门目标运动，在运动过程中趋烟装置工作，便于视觉传感导航单元获得机器人运动前方清晰的全局图像，指导操作人员控制机器人移动到阀门目标附近。
3.一种火灾抢险机器人的工作方法，其特征在于，机器人运动到阀门附近时，移动平台停止运动，首先进行粗定位，可以利用视觉导航单元获得的阀门图像信息，指导旋转体和升降体的运动，使伸缩体与阀门处于同一个轴线方向，且位于阀门上方，然后，视觉定位单元开始工作，即由图像传感器获取阀门的图像，通过图像处理算法提取出阀门位置信息作为反馈信号，控制伸缩体的伸长和缩短，若阀门平面处于铅垂面内，则摆动体可以保持不变；若阀门平面处于水平面，则控制摆动体旋转90度，使末端卡盘平面与阀门平面平行；阀门平面也可以同水平面成任意角度，只需要控制摆动体转动相应的角度即可，确定了机械手末端的卡盘与阀门平面平行且同轴心，则根据阀门平面的位置，通过控制伸缩体或升降体的运动使卡爪伸入到阀门，滑动卡爪卡紧阀门，通过压力传感器检测卡紧的程度，最后，控制末端卡盘旋转，关闭阀门。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102210914A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 全龙浩 巡视式智能主动消防装置
CN102513256A (zh) * 2012-01-10 2012-06-27 江苏长虹汽车装备集团有限公司 一种喷涂机器人驱动装置
CN102513259A (zh) * 2012-01-10 2012-06-27 江苏长虹汽车装备集团有限公司 一种喷涂机器人机械臂驱动装置
CN102765085A (zh) * 2012-07-13 2012-11-07 上海电力学院 绿色烟头自动熄灭收集装置
CN103273476A (zh) * 2013-04-27 2013-09-04 国家电网公司 继电保护室巡视机器人
CN103707324A (zh) * 2013-12-23 2014-04-09 哈尔滨工业大学 一种搜救机器人用小型化可折叠切割工具
CN104552231A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 广西大学 一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂
CN104842336A (zh) * 2015-03-03 2015-08-19 深圳市广明科技有限公司 装拆接地线多关节机器人
CN105082103A (zh) * 2015-09-16 2015-11-25 彭倍 一种室内移动机器人
CN105729488A (zh) * 2016-05-09 2016-07-06 徐洪军 一种低可探测性反坦克机器人
CN106078683A (zh) * 2016-06-28 2016-11-09 安徽扫宝智能科技有限公司 一种电厂火灾扑救机器人用混联机械手
CN106926215A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 天津西青区瑞博生物科技有限公司 一种优质机械手
CN107538462A (zh) * 2017-09-18 2018-01-05 河海大学常州校区 一种抓取机器人
CN111667380A (zh) * 2020-06-05 2020-09-15 中国石油天然气集团有限公司 一种用于油气井抢险的切割可视化辅助装置及方法
CN117451556A (zh) * 2023-11-13 2024-01-26 山东省路桥集团有限公司 一种混凝土雨污管道强度检测装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4679734A (en) * 1985-10-30 1987-07-14 Graco Inc. Robot spray gun
CN1164403C (zh) * 2001-09-20 2004-09-01 上海交通大学 超高压带电清扫机器人
JP2005186218A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Fujita Corp 遠隔操作システム

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102210914B (zh) * 2010-04-07 2013-08-28 天佰立(北京)新技术发展有限公司 巡视式智能主动消防装置
CN102210914A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 全龙浩 巡视式智能主动消防装置
CN102513256A (zh) * 2012-01-10 2012-06-27 江苏长虹汽车装备集团有限公司 一种喷涂机器人驱动装置
CN102513259A (zh) * 2012-01-10 2012-06-27 江苏长虹汽车装备集团有限公司 一种喷涂机器人机械臂驱动装置
CN102513259B (zh) * 2012-01-10 2014-03-26 江苏长虹汽车装备集团有限公司 一种喷涂机器人机械臂驱动装置
CN102765085A (zh) * 2012-07-13 2012-11-07 上海电力学院 绿色烟头自动熄灭收集装置
CN102765085B (zh) * 2012-07-13 2015-10-28 上海电力学院 绿色烟头自动熄灭收集装置
CN103273476A (zh) * 2013-04-27 2013-09-04 国家电网公司 继电保护室巡视机器人
CN103707324B (zh) * 2013-12-23 2015-08-19 哈尔滨工业大学 一种搜救机器人用小型化可折叠切割工具
CN103707324A (zh) * 2013-12-23 2014-04-09 哈尔滨工业大学 一种搜救机器人用小型化可折叠切割工具
CN104552231A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 广西大学 一种具有四连杆四自由度可控机构式移动机械臂
CN104842336A (zh) * 2015-03-03 2015-08-19 深圳市广明科技有限公司 装拆接地线多关节机器人
CN105082103A (zh) * 2015-09-16 2015-11-25 彭倍 一种室内移动机器人
CN106926215A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 天津西青区瑞博生物科技有限公司 一种优质机械手
CN105729488A (zh) * 2016-05-09 2016-07-06 徐洪军 一种低可探测性反坦克机器人
CN106078683A (zh) * 2016-06-28 2016-11-09 安徽扫宝智能科技有限公司 一种电厂火灾扑救机器人用混联机械手
CN107538462A (zh) * 2017-09-18 2018-01-05 河海大学常州校区 一种抓取机器人
CN111667380A (zh) * 2020-06-05 2020-09-15 中国石油天然气集团有限公司 一种用于油气井抢险的切割可视化辅助装置及方法
CN117451556A (zh) * 2023-11-13 2024-01-26 山东省路桥集团有限公司 一种混凝土雨污管道强度检测装置

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