CN204775576U - 一种爬楼搜救智能车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及搜救设备技术领域，公开了一种爬楼搜救智能车。所述爬楼搜救智能车，包括车体、四个驱动轮、齿轮传动装置、机械臂和导轮，所述车体上配置有主控模块、电机驱动模块、三轴陀螺仪模块、摄像头模块和无线收发模块，主控模块分别连接电机驱动模块、三轴陀螺仪模块和无线收发模块，无线收发模块同时连接摄像头模块。通过前述模块或部件的协作，所述智能车能够自动爬越楼梯，实现在搜救场所的自由行走，从而可替代搜救人员进入搜救场所，减少人员伤亡，还能进行视频搜救以及远程无线监控，从而方便及时发现搜救目标，具有很强的实用性。

Description

一种爬楼搜救智能车

技术领域

本实用新型涉及搜救设备技术领域，具体地，涉及一种爬楼搜救智能车。

背景技术

在发生诸如高楼火灾或地下室沼气中毒等事件的搜救环境中，由于搜救场所存在楼道、空间狭小以及含有浓烟/毒气等原因，进入搜救场所的救助人员将面临着搜救不便的问题，同时还需冒着一定的生命危险。出于减小人员伤亡的目的，有必要设计一种具有爬楼功能的越障机器人/搜救智能车，其能够自动爬越楼梯，实现在搜救场所的自由行走，从而可替代搜救人员进入搜救场所，减少人员伤亡，还能进行视频搜救以及远程无线监控，从而方便及时发现搜救目标，具有一定的实用性。

实用新型内容

针对前述搜救问题，本实用新型提供了一种爬楼搜救智能车，其能够自动爬越楼梯，实现在搜救场所的自由行走，从而可替代搜救人员进入搜救场所，减少人员伤亡，还能进行视频搜救以及远程无线监控，从而方便及时发现搜救目标，具有很强的实用性。

本实用新型采用的技术方案,提供一种爬楼搜救智能车，包括车体、驱动轮、齿轮传动装置、机械臂和导轮；所述车体上配置有主控模块，主控模块分别连接电机驱动模块、三轴陀螺仪模块和无线收发模块，无线收发模块同时连接摄像头模块；所述齿轮传动装置位于所述车体沿行走方向上的一侧下部，且通过轮齿啮合方式分别连接所述电机驱动模块和所述机械臂的一端,所述机械臂的另一端连接所述导轮。在所述搜救智能车的结构中，所述三轴陀螺仪模块用于获取所述智能车的车身倾斜度信息，并将得到的车身倾斜度信息送至主控模块，所述摄像头模块用于采集视频图像信息，并将得到的视频图像信息送至无线收发模块，所述无线收发模块用于向远端监控设备发送包含视频图像信息的无线信号和/或接收来自远端监控设备的且包含控制指令信息的无线信号，并将接到的控制指令信息送至主控模块，所述主控模块用于根据车身倾斜度信息或远程控制指令信息控制电机驱动模块、驱动轮和导轮协作，实现所述智能车在搜救场所的移动，例如地面行走和楼梯爬越等移动行为，所述电机驱动模块用于在爬越楼梯或下楼梯时提供转动动能，并通过齿轮传动装置将转动动能转递至机械臂，使机械臂起到一个撑杆作用，将所述智能车撑上楼梯或撑下楼梯，从而实现爬越楼梯或下楼梯的移动行为，所述导轮用于在爬越楼梯或下楼梯时与地面接触，驱动所述智能车前行或后退，防止驱动轮打滑，并最终使四个驱动轮完全爬越或下行至上一级楼梯平面。通过前述模块及部件的协作，所述智能车可自动或远程受控完成爬越楼梯和下楼梯的移动行为，实现在搜救场所中的自由行走，从而可替代搜救人员进入搜救场所，减少人员伤亡，同时还能通过摄像头模块和无线收发模块，将采集到视频图像无线发送至远端监控设备，进行视频搜救以及远程无线监控，从而方便及时发现搜救目标，具有很强的实用性。

具体的，所述齿轮传动装置为三级齿轮结构，每级齿轮配置有同轴转动的第一齿轮和第二齿轮，相邻级齿轮的传动结构为前级的第一齿轮啮合后级的第二齿轮。通过前述三级齿轮结构，可逐级提升转速，使电机驱动模块能够带动机械臂转动，将所述智能车撑上楼梯或撑下楼梯。进一步具体的，所述第一齿轮的半径为所述第二齿轮半径的3倍。

具体的，所述电机驱动模块包括直流减速电机和用于驱动直流减速电机工作的L298N驱动模块。采用L298N驱动模块驱动直流减速电机，可实现直流电机正反向转动以及调速，使直流减速电机具有启动稳定、驱动力矩大和控制方便等特点，从而满足所述智能车的设计需求。

具体的，所述车体上还配置有连接主控模块的无线定位模块和/或人体感应模块。所述无线定位模块用于获取所述智能车的即时定位信息，并将即时定位信息送至主控模块，以便最终通过无线收发模块将即时定位信息无线发送至远端监控设备，实现更好的远程监控效果。进一步具体的，所述无线定位模块为GPS无线定位模块、WiFi无线定位模块和GSM无线定位模块中的任意一种或它们的任意组合。所述人体感应模块用于检测处于搜救场所的生命迹象，在确认生命迹象后生成生命迹象确认信息，并将生命迹象确认信息送至主控模块，以便主控模块控制所述智能车向生命迹象方向移动，并将生命迹象确认信息无线发送至远端监控设备，便于进一步及时发现搜救目标。进一步具体的，所述人体感应模块采用型号为HC-SR501的红外线人体感应传感器。

具体的，所述主控模块采用型号为MSP430的单片机。所述MSP430型单片机功耗低、稳定性好，并且指令集精简、成本低，便于开发和制造。

具体的，所述三轴陀螺仪模块采用型号为MPU-6050的三轴陀螺仪传感器。所述MPU-6050型三轴陀螺仪传感器具有精度高、体积小巧的特点，适合配置在所述智能车中。

具体的，所述导轮为呈对称布置的双轮结构。所述导轮采用双轮结构，可在所述智能车上楼或下楼时平衡车身，提升移动稳定性。

综上，采用本实用新型所提供的爬楼搜救智能车，具有如下有益效果：（1）在各个模块及部件的协作下，所述智能车可自动或远程受控完成爬越楼梯和下楼梯的移动行为，实现在搜救场所中的自由行走，从而可替代搜救人员进入搜救场所，减少人员伤亡；（2）通过摄像头模块和无线收发模块，将采集到视频图像无线发送至远端监控设备，可进行视频搜救以及远程无线监控，及时发现搜救目标；（3）通过人体感应模块，可感知搜救场所的生命迹象，便于进一步及时发现搜救目标；（4）通过无线定位模块，可远程获知所述智能车的位置，/和在发现生命迹象时远程获知生命迹象的位置，方便救助人员第一时间采取相应措施进行施救；（5）所述智能车结构简单，易于制造，具有很强的经济性和实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的爬楼搜救智能车的截面结构示意图。

图2是本实用新型提供的爬楼搜救智能车的俯视结构示意图。

图3是本实用新型提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S101所示的示意图。

图4是本实用新型提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S102所示的示意图。

图5是本实用新型提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S103所示的示意图。

图6是本实用新型提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S104所示的示意图。

上述附图中：1、车体101、主控模块102、电机驱动模块103、三轴陀螺仪模块104、摄像头模块105、无线收发模块106、无线定位模块107、人体感应模块108、电源模块2、驱动轮3、齿轮传动装置301、第一齿轮302、第二齿轮4、机械臂5、导轮。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的爬楼搜救智能车。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本文中描述的各种技术可以用于但不限于搜救设备技术领域，还可以用于其它类似领域。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

图1示出了本实施例提供的爬楼搜救智能车的截面结构示意图，图2示出了本实施例提供的爬楼搜救智能车的俯视结构示意图，图3示出了本实施例提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S101所示的示意图，图4示出了本实施例提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S102所示的示意图，图5示出了本实施例提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S103所示的示意图，图6示出了本实施例提供的爬楼搜救智能车在爬越楼梯过程中步骤S104所示的示意图。所述爬楼搜救智能车，包括车体1、驱动轮2、齿轮传动装置3、机械臂4和导轮5；所述车体1上配置有主控模块101、电机驱动模块102、三轴陀螺仪模块103、摄像头模块104和无线收发模块105，主控模块101分别连接电机驱动模块102、三轴陀螺仪模块103和无线收发模块105，无线收发模块105同时连接摄像头模块104；所述齿轮传动装置3位于所述车体1沿行走方向上的一侧下部，且通过轮齿啮合方式分别连接所述电机驱动模块102和所述机械臂4的一端,所述机械臂4的另一端连接所述导轮5。

如图1和图2所示，在所述搜救智能车的结构中，所述三轴陀螺仪模块103用于获取所述智能车的车身倾斜度信息，并将得到的车身倾斜度信息送至主控模块101；所述摄像头模块104用于采集视频图像信息，并将得到的视频图像信息送至无线收发模块105；所述无线收发模块105用于向远端监控设备发送包含视频图像信息的无线信号和/或接收来自远端监控设备的且包含控制指令信息的无线信号，并将接到的控制指令信息送至主控模块101；所述主控模块101用于根据车身倾斜度信息或远程控制指令信息控制电机驱动模块102、驱动轮2和导轮5协作，实现所述智能车在搜救场所的移动，例如地面行走和楼梯爬越等移动行为；所述电机驱动模块102用于在爬越楼梯或下楼梯时提供转动动能，并通过齿轮传动装置3将转动动能转递至所述机械臂4，使所述机械臂4起到一个撑杆作用，将所述智能车撑上楼梯或撑下楼梯，从而实现爬越楼梯或下楼梯的移动行为；所述导轮5用于在爬越楼梯或下楼梯时与地面接触，驱动所述智能车前行或后退，阻止驱动轮2打滑，并最终使四个驱动轮2完全爬越或下行至上一级楼梯平面。

如图2所示，所述车体1上还配置有连接各个模块的电源模块108，为各个模块提供能源支持。作为优化的，所述电源模块108采用型号为LM2576的线性开关电源器件，LM2576型线性开关电源器件内含固定频率振荡器和基准稳压器，并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，采用极少的外围器件便可搭建具有高效稳压的电源电路，从而易于满足所述智能车在功耗及续航时间上的需求。此外，所述驱动轮2有四个，并位于所述车体1的底部且呈两两一组对称布置，用于实现所述智能车在地面上的行走。

具体的，所述无线收发模块105可以是但不限于是GSM（GlobalSystemforMobileCommunicatio，全球移动通信系统）无线收发模块、WiFi（Wi-Fi，无线保真，一种无线通信协议标准）无线收发模块和WiMax（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess，微波存取全球互通）无线收发模块等其它无线收发模块中的任意一种或它们的任意组合。作为优化的，所述无线收发模块105为WIFI无线路由器，具有穿透性强、传输距离远和传输速度高等优点，适合于所述智能车的无线通信需求。所述WIFI无线路由器的操作系统可以是但不限于是OpenWrt系统（一种在嵌入式设备上运行的linux系统，可使WIFI无线路由器成为一个运行Linux系统的小型电脑），将所述摄像头模块104对应的Linux驱动程序配置在所述WIFI无线路由器上，即可实现所述无线收发模块105对来自所述摄像头模块104的视频图像信息进行处理，并将视频图像信息无线发送至远端监控设备。此外，所述控制指令信息从远端控制设备向所述主控模块101发送的方式还可以按照如下方式进行：控制者通过远端监控设备访问所述WIFI路由器的地址，进而打开运行在所述WIFI路由器上的PHP（HypertextPreprocessor，超级文本预处理语言）网页，然后利用PHP网页将通过按键操作产生的按键信息转化为控制指令信息，最终通过TTL串口线路将控制指令信息传递至主控模块101，从而实现远程无线控制。所述远程监控设备为配置有无线收发模块的无线智能终端，可以但不限于是手机、电脑上位机和平板电脑等电子设备，其不但可以显示视频图像，还可以通过手机APP或诸如网页浏览器等软件远程控制所述智能车执行搜救任务。

如图3至图6所示，以所述智能车爬越楼梯的过程为例说明其各个模块及部件在各个步骤中的相应协作关系。

S101.如图3所示，所述机械臂4处于初始位置，而所述四个驱动轮2所处平面与当前级楼梯平面平行，此时所述三轴陀螺仪模块103所检测到的车身倾斜角度为0度，所述主控模块101将控制所述智能车在当前级楼梯平面上平行行走。

S102.如图4所示，所述智能车向前移动，在遇到楼梯后，前面两个驱动轮2将爬上上一级楼梯平面，而后面两个驱动轮2仍处于当前级楼梯平面，此时所述三轴陀螺仪模块103所检测到的车身倾斜角度大于第一角度值（当车身倾斜角度达到第一角度值时，所述机械臂4刚好与当前级楼梯平面平行，所述导轮5也刚好与当前级楼梯平面接触），所述主控模块101控制所述智能车停止前进。

S103.如图5所示，所述主控模块101通过电机驱动模块102和齿轮传动模块3控制所述机械臂4向所述车体1的底部方向转动，同时启动所述导轮5使所述智能车前进，在所述机械臂4的撑杆作用下，后面两个驱动轮2将逐渐撑起，直到所述四个驱动轮2所处平面与上一级楼梯平面平行，此时所述三轴陀螺仪模块103所检测到的车身倾斜角度再次恢复为0度，所述主控模块101停止驱动所述电机驱动模块102和导轮5，并启动四个驱动轮使所述智能车前进，最终使四个驱动轮2完全爬越至上一级楼梯平面。

S104.如图6所示，所述主控模块101通过电机驱动模块102和齿轮传动模块3控制所述机械臂4向所述车体1的背部方向转动，使所述机械臂4恢复至如图3所示的初始位置，重复执行前述爬楼过程，即可完成爬越多级楼梯。

根据在前述爬楼过程中各个模块及部件的协作关系，还可以推导出在下楼过程中各个模块及部件的协作关系，于此不再赘述。通过前述模块及部件的协作，所述智能车可自动或远程受控完成爬越楼梯和下楼梯的移动行为，实现在搜救场所中的自由行走，从而可替代搜救人员进入搜救场所，减少人员伤亡，同时还能通过摄像头模块和无线收发模块，将采集到视频图像无线发送至远端监控设备，进行视频搜救以及远程无线监控，从而方便及时发现搜救目标，具有很强的实用性。

具体的，所述齿轮传动装置3为三级齿轮结构，每级齿轮配置有同轴转动的第一齿轮301和第二齿轮302，相邻级齿轮的传动结构为前级第一齿轮啮合后级第二齿轮。通过前述三级齿轮结构，可逐级提升转速，使电机驱动模块能够带动机械臂转动，将所述智能车撑上楼梯或撑下楼梯。进一步具体的，所述第一齿轮301的半径为所述第二齿轮302半径的3倍。如图1所示，由于第一齿轮301的轮齿密度（单位圆周长度上布置的轮齿个数）与第二齿轮302的轮齿密度相同，因此每一级的齿轮传动作用可将转速提高3倍，使得最终机械臂4的转速可达到电机驱动模块102输出端转速的81倍（由于电机驱动模块103的输出端配置有第一齿轮，机械臂4的输入端配置有第二齿轮，因此共存在4个前级第一齿轮啮合后级第二齿轮的传动结构），使得电机驱动模块能够轻松带动机械臂4。

具体的，所述电机驱动模块103包括直流减速电机和用于驱动直流减速电机工作的L298N驱动模块。采用L298N驱动模块驱动直流减速电机，可实现直流电机正反向转动以及调速，使直流减速电机具有启动稳定、驱动力矩大和控制方便等特点，从而满足所述智能车的设计需求。

具体的，所述车体1上还配置有连接主控模块101的无线定位模块106和/或人体感应模块107。所述无线定位模块106用于获取所述智能车的即时定位信息，并将即时定位信息送至主控模块101，以便最终通过无线收发模块105将即时定位信息无线发送至远端监控设备，实现更好的远程监控效果。所述人体感应模块107用于检测处于搜救场所的生命迹象，在确认生命迹象后生成生命迹象确认信息，并将生命迹象确认信息送至主控模块101，以便所述主控模块101控制所述智能车向生命迹象方向移动，并通过无线收发模块105将生命迹象确认信息无线发送至远端监控设备，便于进一步及时发现搜救目标。因此作为优化的，如图2所示，在本实施例中所述车体1上配置有无线定位模块106和人体感应模块107，还可在发现生命迹象时远程获知生命迹象的位置，方便救助人员第一时间采取相应措施进行施救。

进一步具体的，所述无线定位模块106可以是但不限于是GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）无线定位模块、WiFi无线定位模块和GSM无线定位模块等无线定位模块中的任意一种或它们的任意组合。所述GPS无线定位模块和GSM无线定位模块具有适用场景广的优点,而WIFI无线定位模块具有定位精度高和适用于室内定位的优点,因此作为优化的,本实施例中所示,所述无线定位模块106为GPS无线定位模块、WIFI无线定位模块和GSM无线定位模块的组合,可以结合三者的优点,提供高精度的即时定位信息。

进一步具体的，所述人体感应模块107采用型号为HC-SR501的红外线人体感应传感器。所述HC-SR501型红外线人体感应传感器是一种基于红外线探测技术的自动控制模块,具有灵敏度高、可靠性强和工作电压低等优点，适合配置在所示智能车中。

具体的，所述主控模块101采用型号为MSP430的单片机。所述MSP430型单片机功耗低、稳定性好，并且指令集精简、成本低，便于开发和制造。

具体的，所述三轴陀螺仪模块103采用型号为MPU-6050的三轴陀螺仪传感器。所述MPU-6050型三轴陀螺仪传感器具有精度高、体积小巧的特点，适合配置在所述智能车中。

具体的，所述导轮5为呈对称布置的双轮结构。所述导轮5采用双轮结构，可在所述智能车上楼或下楼时平衡车身，提升移动稳定性。

上述提供的爬楼搜救智能车，具有如下技术效果：（1）在各个模块或部件的协作下，所述智能车可自动或远程受控完成爬越楼梯和下楼梯的移动行为，实现在搜救场所中的自由行走，从而可替代搜救人员进入搜救场所，减少人员伤亡；（2）通过摄像头模块和无线收发模块，将采集到视频图像无线发送至远端监控设备，可进行视频搜救以及远程无线监控，及时发现搜救目标；（3）通过人体感应模块，可感知搜救场所的生命迹象，便于进一步及时发现搜救目标；（4）通过无线定位模块，可远程获知所述智能车的位置，/和在发现生命迹象时远程获知生命迹象的位置，方便救助人员第一时间采取相应措施进行施救；（5）所述智能车结构简单，易于制造，具有很强的经济性和实用性。

如上所述，可较好的实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出不同形式的爬楼搜救智能车并不需要创造性的劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种爬楼搜救智能车，其特征在于，包括车体（1）、驱动轮（2）、齿轮传动装置（3）、机械臂（4）和导轮（5）；

所述车体（1）上配置有主控模块（101）、电机驱动模块（102）、三轴陀螺仪模块（103）、摄像头模块（104）和无线收发模块（105），主控模块（101）分别连接电机驱动模块（102）、三轴陀螺仪模块（103）和无线收发模块（105），无线收发模块（105）同时连接摄像头模块（104）；

所述齿轮传动装置（3）位于所述车体（1）沿行走方向上的一侧下部，且通过轮齿啮合方式分别连接所述电机驱动模块（102）和所述机械臂（4）的一端,所述机械臂（4）的另一端连接所述导轮（5）。

2.如权利要求1所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述齿轮传动装置（3）为三级齿轮结构，每级齿轮配置有同轴转动的第一齿轮（301）和第二齿轮（302），相邻级齿轮的传动结构为前级的第一齿轮啮合后级的第二齿轮。

3.如权利要求2所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述第一齿轮（301）的半径为所述第二齿轮（302）半径的3倍。

4.如权利要求1所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于,所述电机驱动模块（103）包括直流减速电机和用于驱动直流减速电机工作的L298N驱动模块。

5.如权利要求1所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述车体（1）上还配置有连接主控模块（101）的无线定位模块（106）和/或人体感应模块（107）。

6.如权利要求5所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述无线定位模块（106）为GPS无线定位模块、WiFi无线定位模块和GSM无线定位模块中的任意一种或它们的任意组合。

7.如权利要求5所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述人体感应模块（106）采用型号为HC-SR501的红外线人体感应传感器。

8.如权利要求1所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述主控模块（101）采用型号为MSP430的单片机。

9.如权利要求1所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述三轴陀螺仪模块（103）采用型号为MPU-6050的三轴陀螺仪传感器。

10.如权利要求1所述的一种爬楼搜救智能车，其特征在于，所述导轮（5）为呈对称布置的双轮结构。