[發明專利]礦井自主智能探測多機器人系統

有效

• 申請號: 201010237464.6
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101956564A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 蔣金鵬;邱平平;周勇;楊伯群;王宣;陳琳
• 申請（專利權）人: 上海中為智能機器人有限公司
• 主分類號: E21F11/00
• 分類號: E21F11/00;E21F17/18;G08C17/02
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司 31113
• 代理人: 陳志良

技術領域

本發明涉及一種礦井井下具有防爆能力、能根據巷道實際情況移動的自主智能探測機器人，特別是公開一種礦井自主智能探測多機器人系統，主要用于對煤礦事故巷道進行探測，掌握第一手資料，以便實施救援，屬于機器人技術領域，具體說屬于礦井探測機器人技術領域。

背景技術

煤礦作為高危行業之一，安全生產始終是頭等大事，歷來是國家關注的重點，據不完全統計2006年初至2009年底，國內煤礦發生近千起礦難，導致大量礦工死亡。在煤礦事故救援工作中，礦井井下自主智能探測機器人用于掌握事故現場第一手信息和資料，提高救援效率，最大限度減少傷亡和損失。當礦井井下自主智能探測機器人為探測環境信息超過某種極限時，救援隊員就不能進入此環境中實施救援，以免引起二次爆炸，避免導致救援隊員的傷亡。目前很多專利進行了礦井探測機器人的研究。在用關鍵詞“機器人+礦井”專利搜索中，共有14個項目專利。

CN101643096和CN201249820提出了一種輪式的煤礦井下救援探測機器人，但是該發明最大的缺點是：(1)探測機器人的重心沒有控制，導致機器人的爬坡能力和越障能力差；(2)沒有選擇類似履帶結構的輪子，因此容易打滑；(3)沒有自主導航模塊，因此需要救援隊員遠程實時遙控，這樣需要傳輸圖像和控制命令，通訊帶寬要求高，但是巷道的無線通訊能力很差，無法滿足無線遙控的要求。為了遠程實時遙控，該專利采用了光纖通訊，而在煤礦爆炸時，拖線的探測機器人無法進行實際的工作；(4)該發明中所涉及的機器人不具備多個機器人協調工作的能力，因此也就無法發揮多個機器人能力，極大限制了探測機器人的應用。(5)沒有解決遠程通訊和復雜礦井環境探測的問題。

CN201516604U、CN201305046、CN201179899、CN101244728、CN101417674提出了模塊化履帶搖臂式煤礦井下探測機器人。該機器人屬于履帶式移動平臺設計領域，但是這些發明最大的缺點是：(1)履帶式探測機器人在煤礦中非常容易被煤渣到硬的物體卡死，尤其是在巷道中轉彎時，物體容易進入履帶，導致履帶被卡死；(2)這些專利所涉及的機器人沒有自主導航模塊，因此與CN101643096專利的機器人具有同樣的問題；(3)這些發明中所涉及的機器人也不具備多個機器人協調工作的能力；(5)沒有解決遠程通訊和復雜礦井環境探測的問題。

CN101265813是基于無線傳感器網絡的礦井搜索探測多機器人系統。該專利涉及的機器人是多關節體機器人，它具有蛇形細長結構并采用履帶行走方式，具有搭載倉，可攜帶多個小型偵查機器人；小型偵查機器人，通過沿途的被釋放，實現多點信息采集和遠距離通訊；遠程操控終端，設置在地面上，與多關節體探測機器人和多個小型偵查機器人組成無線傳感器網絡，搭建起操作者和機器人間的通訊鏈路；救援人員在遠端實時操控機器人各部分的運動，并獲取現場環境信息和被困人員信息。這種方式解決了部分遠距離通訊的問題。但是主要缺點是：(1)由一個機器人攜帶多個小的機器人，數量受到限制；(2)在蛇形履帶機器人沿途放置小的偵查機器人的過程中，多大距離放置一個小的偵查機器人很難確定，因為巷道的通訊條件差別非常大；(4)蛇形履帶機器人不具備自主導航功能，因此需要遠程操作人員實時遙控，需要實時視頻傳輸，而由多個小型偵查機器人組成無線傳感器網絡，無法傳輸實時的視頻圖像；(5)小的偵查機器人沒有自主導航功能，也無法將其實時視頻傳輸給遠程操控終端，因此無法按照救援隊員的指令工作；(6)該機器人系統無法解決多巷道探測問題，也就是說，當需要從一個巷道進入另一個巷道工作時，該機器人系統無法整體推進。

發明內容

本發明的目的是解決現有探測機器人的缺陷，公開一種礦井自主智能探測多機器人系統，子機器人間基于無線網絡進行通訊連接，自動建立與礦井巷道環境相適應的多機器人隊列。

本發明是這樣實現的：一種礦井自主智能探測多機器人系統，其特征在于：所述的多機器人系統是空間分布式的機器人系統，在該多機器人系統中，各子機器人的結構是完全相同的，每個子機器人都是自主智能移動的；多機器人系統根據巷道的實際情況自動進行工作隊形的調整；多機器人系統由多個子機器人和無線遙控智能終端組成，最大達到255個子機器人，子機器人主要包括無線通訊模塊、智能通訊協調模塊、運動機構、自主導航模塊和傳感器檢測模塊；子機器人相互間通過無線網絡進行通訊連接，并通過智能通訊協調模塊確保各子機器人之間協同工作，自動建立與礦井巷道環境相適應的多機器人隊列。

所述的多機器人系統是通過下列流程建立穩定工作的多機器人系統隊列：