[發明專利]一種消防救援機器人、救援協助系統及其通信方法

在審

• 申請號: 202011048614.9
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112556709A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 陳啟航;王晨;李云昊;付丁一
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34;G06N3/00;G08B17/10;G08B21/10
• 代理公司: 北京麥寶利知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11733
• 代理人: 趙艷紅

本發明公開了一種消防救援機器人、救援協助系統及其通信方法，該機器人包括：運動動力子系統，用于驅動消防救援機器人運動；識別定位子系統，用于利用雙目攝像頭采集室內火災現場影像，然后根據立體視覺匹配進行火災現場三維地圖的繪制；安全探測子系統，用于將多種傳感器探測得到的信息與識別定位子系統相結合，對現場有毒煙霧進行檢測和對現場區域進行區域屬性劃分；路徑導航子系統，用于在火災現場利用優化的粒子群算法實時選出/更新出最優救援路徑；第一信息處理子系統，用于采集或接收上述各個子系統發送的數據，進行運算處理后得出相應的處理結果數據。采用本發明，能夠用于火災現場救援，提高救援效率和減少不必要的傷亡。

技術領域

本發明涉及火場救援和智能算法應用技術，尤其涉及一種消防救援機器人、救援協助系統及其通信方法。

背景技術

我國每年在建建筑面積130多億平米，高層建筑已達62萬多棟，現有百米以上超高層6000余幢，年均增長率達8％，是世界年均增長率的2.5倍，已連續九年成為世界上擁有200米以上摩天大樓數量最多的國家。

據應急管理部統計，2019年全國共接報火災23.3萬起，亡1335人。在火災重點場所分布上，商業場所、賓館飯店、學校、醫院養老院等火災數量均下降，高層建筑火災數量卻同比上漲10％，達到6974起，平均每天近20起。而相對于低樓層的火災現場，高層建筑的火災救援工作難點之一在于無法快速掌握火情、室內狀況和危險源分布。

上述的火災救援工作難點反映在技術層面，主要存在如下幾點技術上難以克服的問題：

其一，無法應用現有的導航技術獲得室內的地圖信息。比如應用全球定位系統(GPS)或北斗導航系統(BDS)均不能在室內獲得相應的衛星信號，因而不能將其與電子地圖結合應用于室內定位和導航。

其二，對未知環境的危險因素預判不足，導致救援人員傷亡過高。當前火災救援中對安全威脅最大的因素包括建筑物坍塌、現場存在爆炸物、有毒物質、爆燃等。而現有火災現場救援工作中，對未知環境的危險因素進行提前探測的工作較少涉及。

現有消防救援技術多是研究如何替代人工進行現場救援的，很少研究救援人員進入火場的安全問題和實際救援效率的問題，而現階段機器消防救援技術還不能實現完全替代人工救援。因而，研究一種救援協助系統作為消防人員進行火災現場的救援輔助工具進行搜救，是較現實和合理的選擇。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種消防救援機器人、救援協助系統及其通信方法，采用雙目機器人進入救援現場進行數據采集和探測，利用救援協助系統進行三維圖像重建，將生成的現場立體地圖或/和被困人員的定位信息反饋給救災人員；并能夠對現場進行分區標定出安全區域和危險區域，在地圖上為救災人員規劃出安全救援路線及提供導航功能，從而實現現場救援的全套技術支持，避免搜救工作中人為失誤及對現場情況缺乏了解而造成的不必要傷亡。

為實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：

一種消防救援機器人，包括運動動力子系統、識別定位子系統、第一信息處理子系統、第一無線通信子系統、安全探測子系統和路徑導航子系統；

所述運動動力子系統，用于驅動消防救援機器人運動；

所述識別定位子系統，用于利用雙目攝像頭采集室內火災現場影像，并根據立體視覺匹配進行火災現場三維地圖的繪制；

所述安全探測子系統，用于將多種傳感器探測得到的信息與識別定位子系統相結合，對火災現場有毒煙霧進行檢測和對現場區域進行區域屬性劃分；

所述路徑導航子系統，用于在火災現場通過第一無線通信子系統與火場外的救援協助系統的服務器B進行通信，利用優化的粒子群算法實時選出/更新出最優救援路徑；

所述第一信息處理子系統，用于采集或接收上述各個子系統發送的數據，進行運算處理后得出相應的處理結果數據。