[發(fā)明專利]一種基于UCOSII的礦井搜救系統(tǒng)及搜救方法

在審

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• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN105573198A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 高金鳳;陳偉杰;張壽豐;張楚瀾
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發(fā)明屬于智能機器人技術領域，具體涉及一種基于UCOSII的礦井搜救 系統(tǒng)及搜救方法。

背景技術

煤炭是一個國家不可或缺的能源，也是我國主要的能源之一。然而，國 內外煤礦事故頻發(fā)，給經(jīng)濟建設與人們帶來了極大的損害。在加強礦井安全 措施與注重礦井安全監(jiān)管的同時，還需要一種應用于事故發(fā)生后救援的搜救 設備，將災害降到最低。井下一旦發(fā)生事故，通道狹隘，復雜的礦洞巷道， 且空氣中充滿著爆炸性氣體，都將給礦難救援帶來極大的困難。這就是需要 井下救援機器人除具備良好的移動設備之外，還需要良好的地形適應能力、 避障能力以及搜索功能。因此，本發(fā)明針對目前國內礦難頻發(fā)的狀況以及國 內外的機器人研究現(xiàn)狀，提出了一種基于UCOSII的礦井搜救系統(tǒng)，可有效智 能地執(zhí)行井下搜救任務，便于礦難發(fā)生時被困人員的快速搜救。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于UCOSII的礦井搜救系統(tǒng)及搜救方法，能 夠在礦難發(fā)生后第一時間進入現(xiàn)場，幫助救援人員快速獲取現(xiàn)場信息，探明 被困人員位置、采集災難現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息、實時地返回災難現(xiàn)場圖像、動 態(tài)規(guī)劃搜救路徑，力求搜救過程的高效性，為生命救援提供保障。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

本發(fā)明基于UCOSII的礦井搜救系統(tǒng)由控制中心、網(wǎng)絡協(xié)調器、路由器節(jié) 點和搜救機器人組成；所述的搜救機器人攜帶移動終端節(jié)點；所述的移動終 端節(jié)點將搜救機器人采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到路由器節(jié)點；所述的路由器節(jié)點負 責移動終端節(jié)點的路徑查詢，并將數(shù)據(jù)轉發(fā)到網(wǎng)絡協(xié)調器；所述的網(wǎng)絡協(xié)調 器在接收到移動終端節(jié)點采集的數(shù)據(jù)信息后，通過串口向控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)； 所述的控制中心在接收到數(shù)據(jù)后，實時顯示現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)信息，并向搜救機 器人發(fā)出指令。

所述的搜救機器人包括搜救機器人本體和搜救機器人動力系統(tǒng)；所述的 搜救機器人本體為三層車體結構；車體底層放置電機驅動模塊，包括電機驅 動板和電機；車體中間層放置電源模塊及主控板，電源模塊包括蓄電池和電 源轉換模塊；機器人頂層放置多類環(huán)境傳感器、三軸加速度傳感器、無線通 信模塊和機械手；所述的環(huán)境傳感器包括煙霧傳感器、甲烷傳感器、溫濕度 傳感器和熱釋電紅外傳感器；所述的機械手為六自由度機械手；所述的主控 板設有負責控制算法調度及驅動各類傳感器的下位機系統(tǒng)；搜救機器人本體 設有視覺傳感器、雷達模塊和輪胎。

所述主控板的核心為STM32F103RC型號微處理器；搜救機器人之間通過 無線通信模塊自主組網(wǎng)及精確定位，無線通信模塊采用ZigBee模塊；ZigBee 模塊的TX1、RX1腳分別與微處理器的29、30腳相連；煙霧傳感器采用MQ2 煙霧傳感器，溫濕度傳感器采用M2301數(shù)字溫濕度傳感器；煙霧傳感器的輸 出腳ADC1與微處理器的11腳相連，微處理器的ADC采樣煙霧傳感器的輸出 電壓；數(shù)字溫濕度傳感器的輸出引腳ADC2與微處理器的20引腳相連；熱釋 電紅外傳感器是BIS0001熱釋電紅外傳感器；熱釋電紅外傳感器的觸發(fā)腳 EXTER1與微處理器的41腳相連，當熱釋電紅外傳感器感應到人體紅外線時， 輸出一個上升沿脈沖，微處理器捕獲到這個脈沖，并向控制中心發(fā)出報警信 號；視覺傳感器的TX2、RX2腳分別與微處理器的51腳、52腳相連，實現(xiàn)現(xiàn) 場圖像的實時采集與傳輸；三軸加速度傳感器型號為MPU6050，其SCL引腳和 SDA引腳分別與微處理器的86、87引腳相連；雷達的OUT引腳與微處理器的 57引腳相連；雷達、三軸加速度傳感器、ZigBee模塊、煙霧傳感器、溫濕度 傳感器、視覺傳感器和熱釋電紅外傳感器的VCC端都與電源模塊相連，GND端 均接地；三軸加速度傳感器的其它引腳懸空。

所述的搜救機器人動力系統(tǒng)包括第一電機、第二電機、第三電機、第四 電機、第一驅動器和第二驅動器；第一電機和第二電機驅動搜救機器人本體 前面的兩個輪胎，第三電機和第四電機驅動搜救機器人本體后面的兩個輪胎； 第一驅動器控制第一電機和第二電機，第二驅動器控制第三電機和第四電機； 微處理器的2～10腳依次接第一驅動器的輸入端口A1、A2、B1、B2及第二驅 動器的輸入端口C1、C2、D1、D2；微處理器的58、59、61、62腳依次接入第 一驅動器的PWMA、PWMB腳及第二驅動器的PWMA、PWMB腳。