[發明專利]復雜環境下全自主消防機器人作業系統及工作方法

在審

• 申請號: 202010522833.X
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111617415A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 謝北萍;鮑明松;鄭安;姬增起;姚世偉;孫洪秀;賈衛國
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團應急預警與救援裝備股份有限公司;山東國興智能科技股份有限公司
• 主分類號: A62C27/00
• 分類號: A62C27/00;A62C37/00
• 代理公司: 濟南舜科知識產權代理事務所(普通合伙) 37274
• 代理人: 徐娟

本發明涉及一種復雜環境下全自主消防機器人作業系統及其工作方法，至少包括一臺消防機器人，所述消防機器人包括：用于帶動消防機器人行走的移動平臺，安裝于移動平臺上的作業模塊、傳感模塊、控制模塊、通訊模塊、能源模塊。當單臺消防機器人獨立作業時，實現全自主地圖構建、偵察和滅火功能；當多臺消防機器人協同作業時，第一臺消防機器人將自身構建的地圖通過無線分享至剩余消防機器人，剩余消防機器人根據自身部分地圖構建匹配識別技術實現自身位置的定位，同時實現協同偵察和滅火功能，大大提高了機器人協同作戰能力，有利于提高災害現場救援效率。且不需要人工近距離操控，提高消防滅火的安全性。

技術領域

本發明屬于消防機器人技術領域，具體涉及一種復雜環境下全自主消防機器人作業系統及工作方法。

背景技術

消防機器人作為特種機器人的一種，在偵察、滅火和搶險救援中愈加發揮舉足輕重的作用。現場指揮人員可以利用其進行先期壓制，并根據其反饋結果，及時對災情做出科學判斷，從而對災害事故現場工作做出正確、合理地決策。

目前國內外投入使用的消防機器人一般由帶動力的全地形底盤作為行駛與載重基體，在其之上裝載滅火設備、洗消設備、排煙設備、照明設備、偵查設備等進行各種特種救援作業，以及裝載數據采集、處理、反饋設備進行現場數據反饋，所有設備的控制及傳輸均通過無線傳輸進行，消防機器人的應用顯著提高了處理惡性事故的能力并大大減少了人員的傷亡。

現有消防機器人多處于半自動化狀態，需要依賴人工遠程遙控。多臺機器人進入災害現場偵察滅火和救援時需要不同工作人員分別控制作業。

例如申請號為CN201821656812.1的專利公開了適用于地鐵援救的模塊化消防滅火機器人，包括機器人本體和遠程控制終端，使用機器人本體和遠程控制終端實現無線通信，最終實現消防官兵在遠距離外進行消防偵查和滅火工作。

申請號為CN201721504560.6的專利公開了一種消防排煙滅火機器人控制系統，機器人本體采用柴油內燃機作為動力源，機器人本體控制箱通過無線方式接收遠程控制箱發出的控制命令來控制機器人的各種動作，接收各種傳感器信號傳送至遠程控制箱顯示，實時監控設備運行狀態。

對于協同偵察滅火的機器人方法，目前主要為室外GPS定位法或室內通過信標基站定位方法，典型的方案有申請號為201721688135.7的發明專利公布的“基于無人機和智能消防機器人的精確滅火系統”。旋翼無人機利用GPS、激光測距傳感器、航姿傳感器、機載云臺和圖像處理技術對火點和射流落點依次進行精確定位，智能消防機器人根據定位信息不斷調整消防水炮的航向角和俯仰角，從而使射流落點精確覆蓋火點區域，形成閉環精確滅火。相類似的案例還有申請號為201910485359.5的復雜環境下消防機器人協同定位與自主作業方法，申請號為201910485349.1的一種無人機與消防機器人協同偵察滅火作業方法等。

一方面，火災現場的環境和地形都比較復雜，需越過或躲避較多地面甚至空中的障礙物，目前現在有的機器人多采用半自動化的無線遙控方式，需要人工通過控制臺在距離百米外，配合前端攝像機或避障傳感器對機器人車體前方障礙物進行觀測并操縱機器人，當前方出現濃霧時，該方法極易因機器人碰撞至前端障礙物造成機器人損傷。由于需要近距離人工遙控，當機器人面臨爆炸性或有毒氣體環境時會威脅到操作人員，采用半自動化人工遙控的滅火機器人方案并不適用。

另一方面，當現場需求多臺消防機器人同時作業時，需工作人員分別遙控機器人各自獨立作業，機器人與機器人之間、機器人與現場環境之間易產生耦合干擾，即對于某臺機器人來講，另外的機器人和周圍障礙物均為干擾該臺機器人正常作業的因素。

而采用GPS定位的方法僅適用于室外開闊環境，室內環境并不適用。采用無人機輔助定位的方法同樣存在對現場環境要求高的問題。

發明內容