[發(fā)明專利]自組網(wǎng)煤礦救災(zāi)機(jī)器人

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310327894.0
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN104343464A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈紅旗
• 申請（專利權(quán)）人: 沈紅旗
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;B62D55/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自組網(wǎng)煤礦救災(zāi)機(jī)器人。

背景技術(shù)

井下煤礦作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中往往受到瓦斯、礦塵、火、水、頂板等災(zāi)害的威脅。由于我國礦井自然條件差，加上技術(shù)和管理等諸多方位的不到位，以及近年來國家對煤炭資源需求量的不斷增長，使得我國煤礦礦井災(zāi)難事故頻繁發(fā)生，人員傷亡十分慘重。煤礦事故發(fā)生后，環(huán)境的復(fù)雜性和危險性使得救援人員無法接近現(xiàn)場進(jìn)行偵查或施救。因此，研發(fā)礦井救災(zāi)機(jī)器人對煤礦安全生產(chǎn)，減少國家和人民生命財產(chǎn)的損失具有十分鐘更要的意義。

在專利CN?101643096A中公開了一種煤礦井下救援探測機(jī)器人。包括箱體、主動輪及光纖收放機(jī)構(gòu),主動輪對稱設(shè)置在箱體的兩側(cè)，與箱體內(nèi)的驅(qū)動裝置相連接;光纖收放機(jī)構(gòu)安裝在箱體內(nèi)，光纖收入機(jī)構(gòu)及驅(qū)動裝置中的驅(qū)動電機(jī)分別與控制系統(tǒng)電連接。大直徑輪具有良好的爬坡和越障性能；在主動輪與箱體之間安裝了減震裝置，在不影響機(jī)器人工作的同時，延長了機(jī)器人的使用壽命；本發(fā)明與控制平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w可通過光纖收入機(jī)構(gòu)控制收放，有效地控制了光纖回收時的纏繞位置；車體采取整體隔爆的設(shè)計形式，可以在煤礦井下礦難現(xiàn)場的含有爆炸性氣體環(huán)境工作，同時具有防塵、防水的性能。但是該機(jī)器人適用大直徑輪，在復(fù)雜地形條件下的通過能力較差，使用礦用電纜進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)傳輸，運動能力和通信距離收到電纜的嚴(yán)重制約。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用可變結(jié)構(gòu)多段履帶設(shè)計，四段履帶擺臂機(jī)器人可通過旋轉(zhuǎn)臂的運動調(diào)整高度和姿態(tài)，在復(fù)雜環(huán)境下具備優(yōu)異的通過能力；具備無線自組網(wǎng)功能，采用了IEEE802.11n無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以WDS方式自組網(wǎng)，實現(xiàn)井下長距離、高速數(shù)據(jù)通信；本發(fā)明具有功能完善的環(huán)境監(jiān)測器，包含了大部分井下常用傳感器，預(yù)留8路傳感器輸入接口，8路接口可實現(xiàn)全時功能復(fù)用；具有功能完善的手持終端，手持終端輕便小巧、功能完善。不但可以控制機(jī)器人在井下作業(yè)，還能獲取井下環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、音頻和視頻信息。

多段履帶可變結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以在復(fù)雜地形環(huán)境下具備優(yōu)秀的通過能力，可深入井下通過自組網(wǎng)方式建立通信鏈路，以解決遠(yuǎn)距離通信的難題。機(jī)器人帶有功能完備的環(huán)境監(jiān)測器、生命探測器和音視頻采集裝置，實現(xiàn)事故現(xiàn)場環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測評估，為救援活動提供決策依據(jù)，有效地提高災(zāi)難救援的效率。自組網(wǎng)煤礦救災(zāi)機(jī)器人系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，對井下復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有煤礦救災(zāi)機(jī)器人的多種不足，能夠幫助救援人員迅速、準(zhǔn)確地開展救災(zāi)活動，為救災(zāi)工作提供決策依據(jù)，有效地提高災(zāi)難救援的效率。在礦難救援中應(yīng)用本系統(tǒng)，對救災(zāi)工作的高效開展和保障救援人員自身安全都具有重要的意義，能夠極大地提高煤礦事故應(yīng)急處理和救災(zāi)能力。該自組網(wǎng)救災(zāi)機(jī)器人系統(tǒng)運行有效可靠，?

具體實施方式：

本發(fā)明從煤礦事故現(xiàn)場的實際環(huán)境出發(fā)，設(shè)計了帶有翻轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)的可變結(jié)構(gòu)履帶機(jī)器人，研發(fā)了機(jī)器人底層驅(qū)動和運動控制系統(tǒng)，采用可變結(jié)構(gòu)多段履帶設(shè)計，在道路、斜坡、臺階、巖石、沙地、鐵軌、泥濘、凹陷、溝渠等復(fù)雜環(huán)境下具備優(yōu)異的通過能力，可以翻越高度大于或深度小于自身兩倍的障礙物或深度，增強(qiáng)了機(jī)器人在復(fù)雜地形條件下的通過能力。

救災(zāi)機(jī)器人以PC104工控計算機(jī)為控制核心，搭載了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、音頻和視頻采集系統(tǒng)。制作了功能完善的環(huán)境監(jiān)測器，環(huán)境監(jiān)測器以ARM處理器為核心，該監(jiān)測器包含了礦用溫度、濕度、氧氣濃度、一氧化碳濃度、甲烷濃度、粉塵等大部分井下常用傳感器，為便于系統(tǒng)擴(kuò)展，并預(yù)留8路全時功能復(fù)用，增強(qiáng)擴(kuò)展能力；

具備生命探測功能，機(jī)器人搭載了自主研發(fā)的生命探測器，可以對井下被困人員實現(xiàn)360度探測，探測距離最大可達(dá)6m，對靜止目標(biāo)識別率高，誤報率低，可及時發(fā)現(xiàn)并定位井下被困人員；

采用了IEEE802.11n無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以WDS方式自組網(wǎng)，井下通信距離最高可達(dá)2000m。采用IEEE?802.11n標(biāo)準(zhǔn)組建無線通信網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸通道，設(shè)計制作了網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點，在此基礎(chǔ)上以WDS組網(wǎng)方式建立高速、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)鏈路。

基于ARM嵌入式平臺和Android操作系統(tǒng)設(shè)計了救災(zāi)機(jī)器人的手持終端，該手持終端通過C/S網(wǎng)絡(luò)模型與救災(zāi)機(jī)器人之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

視頻信號以H.264壓縮編碼格式通過RTP實時傳輸控制協(xié)議發(fā)送到手持終端，救災(zāi)人員可通過功能完備的手持終端查看事故現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和音頻視頻信息，并可對機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，提高了救援工作的效率和安全性。?

本發(fā)明的主要技術(shù)指標(biāo)：