CN207416993U - 一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，包括车体和中央处理器，所述车体顶部的左侧固定安装有投放箱，所述投放箱的顶部固定安装有存放箱，所述车体顶部的右侧固定安装有信号放大器，所述车体的右端固定安装有照明灯，所述照明灯的下侧设置有红外线摄像头，所述车体的两侧均安装有传动装置，所述投放箱的外侧固定安装有伺服电机。本实用新型通过设置存放箱和投放箱，并且在存放箱的内部设置有多个ZigBee无线传输基站，在机器人进入矿井内部之后，不断的将存放箱内部的ZigBee无线传输基站投放到地面，可以保持ZigBee无线传输信号的稳定，可以保持信号的强度，从而能够快速的对被困人员进行救援。

Description

一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人

技术领域

本实用新型涉及矿井救援技术领域，具体为一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人。

背景技术

煤炭是我国的主体能源，占我国能源生产总量的3/4。同时，我国也是煤矿灾害事故最严重的国家，矿井瓦斯爆炸发生后，灾区气温升高，粉尘浓度增大，爆炸性气体以及高浓度的CO等有害气体充满了巷道，矿井环境不稳定，随时有发生二次爆炸或多次爆炸的可能。所以使用搜救机器人替代搜救人员执行危险的搜救任务，非常有必要。煤矿出现事故之后，传统的救援方式都是通过人工进行寻找救援，但是这种方式不仅效率低而且容易救援人员容易发生危险，救援方式逐渐被机器人代替，人们将机器人与ZigBee技术结合使用，但是由于ZigBee技术适用于短距离的信号传输，因此在机器人进入矿井内部之后，信号会逐渐被减弱很多，不利于地面人员及时的接收信号。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，包括车体和中央处理器，所述车体顶部的左侧固定安装有投放箱，所述投放箱的顶部固定安装有存放箱，所述车体顶部的右侧固定安装有信号放大器，所述车体的右端固定安装有照明灯，所述照明灯的下侧设置有红外线摄像头，所述车体的两侧均安装有传动装置。

所述投放箱的外侧固定安装有伺服电机，所述投放箱内腔的左侧设置有第一传动轮，所述伺服电机的转轴贯穿投放箱的侧板且与第一传动轮传动连接，所述投放箱内腔的右侧分别设置有第二传动轮和第三传动轮，所述第一传动轮、第二传动轮和第三传动轮的外侧套设有传送带，所述第二传动轮的外侧设置有与其同步运动的第四传动轮，所述第一传动轮的一侧开设有弧形缺口，所述第三传动轮的外侧设置有第五传动轮，所述第二传动轮外表面的边缘处固定安装有限位柱，所述第五传动轮的外表面一体成型有呈环形阵列分布的连接板，所述连接板两两之间均形成有与限位柱相适配的限位槽，所述连接板的边缘处开设有弧形槽，所述弧形槽与第二传动轮外侧开设的弧形缺口大小相同。

所述第四传动轮的外侧设置有传动杆，所述传动杆通过其底部设置的转轴与第四传动轮铰接，所述传动杆的顶部穿过投放箱顶板上开设的缺口且延伸至存放箱的内部，所述传动杆位于存放箱内部的一端固定安装有倾斜的限位板，所述存放箱内腔的左侧一体成型有预留箱，所述存放箱内腔的右侧固定安装有倾斜设置的挡板，且挡板与限位板的倾斜方向相同。

优选的，所述传动装置包括两个第一滚轮，且两个第一滚轮之间的上侧设置有第二滚轮，所述第二滚轮与两个第一滚轮形成等腰三角形，所述第一滚轮和第二滚轮的外侧套设有履带。

优选的，所述投放箱内腔的左侧固定安装有倾斜设置的固定板，且固定板的右端延伸至第一传动轮的下侧，所述投放箱的左侧板上开设有缺口，且缺口的外侧设置有盖板，所述盖板通过其顶部设置的转轴与投放箱铰接。

优选的，所述中央处理器的输入端分别电连接有环境检测单元、生命探测仪、红外线摄像头和蓄电池的输出端，所述中央处理器的输出端电连接有ZigBee无线传输网络的输入端，所述ZigBee无线传输网络的输出端电连接有无线信号接收器的输入端，所述无线信号接收器的输出端电连接有信号放大器的输入端，所述信号放大器的输出端电连接有远程监控终端的输入端，所述远程监控终端包括显示屏，所述远程监控终端的输出端电连接有无线信号发射器的输入端，所述无线信号发射器的输出端电连接有反馈模块的输入端，所述反馈模块的输出端与中央处理器的输入端电连接。

优选的，所述中央处理器采用的型号为STMF。

优选的，所述环境检测单元分别包括烟雾浓度检测模块、温度传感器和有害气体检测报警仪。

优选的，所述ZigBee无线传输网络由至少十个ZigBee无线传输基站构成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.该基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，通过设置存放箱和投放箱，并且在存放箱的内部设置有多个ZigBee无线传输基站，在机器人进入矿井内部之后，伺服电机通过第一传动轮带动传送带转动，从而不断的将存放箱内部的ZigBee无线传输基站投放到地面，可以保持ZigBee无线传输信号的稳定，可以保持信号的强度，从而可以使地面的工作人员随时了解矿井内部的情况，能够快速的对被困人员进行救援，能够更好的保护人们的生命和财产安全。

2.该基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，通过设置环境检测模块、生命探测仪和红外线摄像头，通过ZigBee网络技术将信号传送带地面的监控终端，并且通过显示屏进行显示，可以使地面的救援人员清楚的了解矿井内部的环境情况以及被困人员的信息，从而可以快速的展开救援，可以提高救援的效率。

附图说明

图1为本实用新型正视图；

图2为本实用新型投放箱剖面图；

图3为本实用新型系统原理示意图。

图中：1车体、2伺服电机、3存放箱、4投放箱、5信号放大器、6照明灯、7传动装置、701第一滚轮、702第二滚轮、703履带、8盖板、9第一传动轮、10预留箱、11限位板、12挡板、13传动杆、14第三传动轮、15第五传动轮、16限位槽、17弧形槽、18连接板、19第二传动轮、20第四传动轮、21限位柱、22传送带、23固定板、24红外线摄像头、25生命探测仪、26有害气体检测报警仪、27温度传感器、28烟雾浓度检测模块、29环境检测单元、30蓄电池、31中央处理器、32ZigBee无线传输网络、33无线信号接收器、34显示屏、35远程监控终端、36无线信号发射器、37反馈模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，包括车体1和中央处理器31，车体1顶部的左侧固定安装有投放箱4，投放箱4的顶部固定安装有存放箱3，车体1顶部的右侧固定安装有信号放大器5，通过设置信号放大器5，可以增强信号的强度，从而方便将信号传递到地面，或者接收地面人员的控制信息，车体1的右端固定安装有照明灯6，照明灯6的下侧设置有红外线摄像头24，车体1的两侧均安装有传动装置7，传动装置7包括两个第一滚轮701，且两个第一滚轮701之间的上侧设置有第二滚轮702，第二滚轮702与两个第一滚轮701形成等腰三角形，通过将第一滚轮701和第二滚轮702设计呈等腰三角形，并且利用履带703的方式进行移动，可以增加机器人与地面的接触面积，而且可以保持履带703的张紧度，从而可以使机器人移动的更加稳定，第一滚轮701和第二滚轮702的外侧套设有履带703。

投放箱4的外侧固定安装有伺服电机2，投放箱4内腔的左侧设置有第一传动轮9，伺服电机2的转轴贯穿投放箱4的侧板且与第一传动轮9传动连接，投放箱4内腔的右侧分别设置有第二传动轮19和第三传动轮14，第一传动轮9、第二传动轮19和第三传动轮14的外侧套设有传送带22，第二传动轮19的外侧设置有与其同步运动的第四传动轮20，第一传动轮9的一侧开设有弧形缺口，第三传动轮14的外侧设置有第五传动轮15，第二传动轮19外表面的边缘处固定安装有限位柱21，第五传动轮15的外表面一体成型有呈环形阵列分布的连接板18，连接板18两两之间均形成有与限位柱21相适配的限位槽16，连接板18的边缘处开设有弧形槽17，弧形槽17与第二传动轮19外侧开设的弧形缺口大小相同。

通过伺服电机2带动第一传动轮9转动，第一传动轮9通过皮带带动第二传动轮19和第三传动轮14转动，第二传动轮19带动第四传动轮20和限位柱21转动，当第四传动轮20的弧形缺口转动到与连接板18上的弧形槽17重合时，限位柱21会卡进限位槽16的内部，从而可以带动第五传动轮15转动，通过传动的方式带动投放箱4的工作，方便控制投放的速度，从而可以保持ZigBee网络信号的强度。

第四传动轮20的外侧设置有传动杆13，传动杆13通过其底部设置的转轴与第四传动轮20铰接，传动杆13的顶部穿过投放箱4顶板上开设的缺口且延伸至存放箱3的内部，传动杆13位于存放箱3内部的一端固定安装有倾斜的限位板11，存放箱3内腔的左侧一体成型有预留箱10，存放箱3内腔的右侧固定安装有倾斜设置的挡板12，且挡板12与限位板11的倾斜方向相同，投放箱4内腔的左侧固定安装有倾斜设置的固定板23，且固定板23的右端延伸至第一传动轮9的下侧，投放箱4的左侧板上开设有缺口，且缺口的外侧设置有盖板8，盖板8通过其顶部设置的转轴与投放箱4铰接。

当第四传动轮20转动的时候会带动传动杆13不断的上下运动，传动杆13向上移动的时候，会将限位板11推进存放箱3内，从而可以将投放箱4顶部的缺口打开，存放箱3内部的ZigBee无线传输基站会掉落在传送带22上，因为预留箱10内部的空间每次只能进入一个ZigBee无线传输基站，因此可以控制ZigBee无线传输基站的投放，然后第四传动轮20转动将传动杆13带回，限位板11再次将投放箱4顶部的缺口封闭，ZigBee无线传输基站再次进入预留箱10内等待下一次投放，依次循环往复，从而不断的将存放箱3内部的ZigBee无线传输基站投放到地面，可以保持ZigBee无线传输信号的稳定，可以保持信号的强度，从而可以使地面的工作人员随时了解矿井内部的情况，能够快速的对被困人员进行救援。

中央处理器31采用的型号为STM32F5，中央处理器31的输入端分别电连接有环境检测单元29、生命探测仪25、红外线摄像头24和蓄电池30的输出端，环境检测单元29分别包括烟雾浓度检测模块28、温度传感器27和有害气体检测报警仪26，中央处理器31的输出端电连接有ZigBee无线传输网络32的输入端，ZigBee无线传输网络32由至少十个ZigBee无线传输基站构成，ZigBee无线传输网络32的输出端电连接有无线信号接收器33的输入端，无线信号接收器33的输出端电连接有信号放大器5的输入端，信号放大器5的输出端电连接有远程监控终端35的输入端，远程监控终端35包括显示屏34，远程监控终端35的输出端电连接有无线信号发射器36的输入端，无线信号发射器36的输出端电连接有反馈模块37的输入端，反馈模块37的输出端与中央处理器31的输入端电连接。

使用本系统时，通过环境检测单元29检测矿井内部的烟雾、温度和有害气体的分布情况，同时通过生命探测仪25检测矿井内部的被困人员的信息，同时利用红外线摄像头24拍摄矿井内部的照片，然后将信号传递给中央处理器31，中央处理器31将信号通过信号放大器5放大之后通过ZigBee无线传输网络32传输给远程监控终端35并且通过显示屏34显示出来，方便地面的工作人员根据接收到的情况做出针对性的救援计划，可以提高救援的效率，有利于保护人们的生命安全，而且可以避免救援人员因不了解矿井内部的情况导致再次被困，使用更加方便安全。

综上所述：该基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，通过设置存放箱3和投放箱4，并且在存放箱3的内部设置有多个ZigBee无线传输基站，在机器人进入矿井内部之后，伺服电机2通过第一传动轮9带动传送带22转动，从而不断的将存放箱3内部的ZigBee无线传输基站投放到地面，可以保持ZigBee无线传输信号的稳定，可以保持信号的强度，从而可以使地面的工作人员随时了解矿井内部的情况，能够快速的对被困人员进行救援，能够更好的保护人们的生命和财产安全。

本系统中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，包括车体(1)和中央处理器(31)，其特征在于：所述车体(1)顶部的左侧固定安装有投放箱(4)，所述投放箱(4)的顶部固定安装有存放箱(3)，所述车体(1)顶部的右侧固定安装有信号放大器(5)，所述车体(1)的右端固定安装有照明灯(6)，所述照明灯(6)的下侧设置有红外线摄像头(24)，所述车体(1)的两侧均安装有传动装置(7)；

所述投放箱(4)的外侧固定安装有伺服电机(2)，所述投放箱(4)内腔的左侧设置有第一传动轮(9)，所述伺服电机(2)的转轴贯穿投放箱(4)的侧板且与第一传动轮(9)传动连接，所述投放箱(4)内腔的右侧分别设置有第二传动轮(19)和第三传动轮(14)，所述第一传动轮(9)、第二传动轮(19)和第三传动轮(14)的外侧套设有传送带(22)，所述第二传动轮(19)的外侧设置有与其同步运动的第四传动轮(20)，所述第一传动轮(9)的一侧开设有弧形缺口，所述第三传动轮(14)的外侧设置有第五传动轮(15)，所述第二传动轮(19)外表面的边缘处固定安装有限位柱(21)，所述第五传动轮(15)的外表面一体成型有呈环形阵列分布的连接板(18)，所述连接板(18)两两之间均形成有与限位柱(21)相适配的限位槽(16)，所述连接板(18)的边缘处开设有弧形槽(17)，所述弧形槽(17)与第二传动轮(19)外侧开设的弧形缺口大小相同；

所述第四传动轮(20)的外侧设置有传动杆(13)，所述传动杆(13)通过其底部设置的转轴与第四传动轮(20)铰接，所述传动杆(13)的顶部穿过投放箱(4)顶板上开设的缺口且延伸至存放箱(3)的内部，所述传动杆(13)位于存放箱(3)内部的一端固定安装有倾斜的限位板(11)，所述存放箱(3)内腔的左侧一体成型有预留箱(10)，所述存放箱(3)内腔的右侧固定安装有倾斜设置的挡板(12)，且挡板(12)与限位板(11)的倾斜方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，其特征在于：所述传动装置(7)包括两个第一滚轮(701)，且两个第一滚轮(701)之间的上侧设置有第二滚轮(702)，所述第二滚轮(702)与两个第一滚轮(701)形成等腰三角形，所述第一滚轮(701)和第二滚轮(702)的外侧套设有履带(703)。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，其特征在于：所述投放箱(4)内腔的左侧固定安装有倾斜设置的固定板(23)，且固定板(23)的右端延伸至第一传动轮(9)的下侧，所述投放箱(4)的左侧板上开设有缺口，且缺口的外侧设置有盖板(8)，所述盖板(8)通过其顶部设置的转轴与投放箱(4)铰接。

4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，其特征在于：所述中央处理器(31)的输入端分别电连接有环境检测单元(29)、生命探测仪(25)、红外线摄像头(24)和蓄电池(30)的输出端，所述中央处理器(31)的输出端电连接有ZigBee无线传输网络(32)的输入端，所述ZigBee无线传输网络(32)的输出端电连接有无线信号接收器(33)的输入端，所述无线信号接收器(33)的输出端电连接有信号放大器(5)的输入端，所述信号放大器(5)的输出端电连接有远程监控终端(35)的输入端，所述远程监控终端(35)包括显示屏(34)，所述远程监控终端(35)的输出端电连接有无线信号发射器(36)的输入端，所述无线信号发射器(36)的输出端电连接有反馈模块(37)的输入端，所述反馈模块(37)的输出端与中央处理器(31)的输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，其特征在于：所述中央处理器(31)采用的型号为STM32F5。

6.根据权利要求4所述的一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，其特征在于：所述环境检测单元(29)分别包括烟雾浓度检测模块(28)、温度传感器(27)和有害气体检测报警仪(26)。

7.根据权利要求4所述的一种基于ZigBee信号传输的矿井搜救机器人，其特征在于：所述ZigBee无线传输网络(32)由至少十个ZigBee无线传输基站构成。