[發明專利]一種常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人及工作方法

在審

• 申請號: 202110327042.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN115120912A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 王紹琛;馬其華;宗昊;代景銘;王兆旭;胡運朋;賈淵;童相文
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: A62C27/00
• 分類號: A62C27/00;A62C31/03;A62C31/05;A62C37/40
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡;王楠

1.一種常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，包括先鋒消防機器人和哨兵無人機，

先鋒消防機器人包括機架，機架下方設有驅動輪，機架上方設有停機坪，停機坪用于停放哨兵無人機，機架內部設有控制模塊，機架前端設有機械臂，機械臂上設有滅火組件；

控制模塊包括51單片機和樹莓派，樹莓派可通過信號串口向51單片機發送高低電平，51單片機接收到信號做出不同反應并將信號再返回樹莓派進行校準，樹莓派通過無線傳輸與控制端連接；

機械臂前端設有機械爪和破障鉆頭，機械爪由兩臺可控電動舵機驅動，為四自由度，破障鉆頭由一臺電機驅動，可控電動舵機和鉆頭電機均連接至控制模塊樹莓派，機械臂選用兩部995舵機串聯組合而成；

滅火組件包括水箱、電控水泵，電控水泵與控制模塊樹莓派連接，電控水泵入水口與水箱連接，電控水泵排水口通過軟管連接至噴頭，噴頭設于機械臂前端；

哨兵無人機上設有32飛控模塊及與其連接的攝像頭、語音傳輸模塊，32飛控模塊通過無線傳輸連接至控制端，控制端為電腦或手機。

2.根據權利要求1所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，噴頭包括兩個，分別為細噴頭和粗噴頭，兩個噴頭分別設有控制開關，控制開關與控制模塊樹莓派連接。

3.根據權利要求2所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，細噴頭的直徑為3cm，粗噴頭的直徑為5cm。

4.根據權利要求1所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，控制模塊樹莓派為工作電壓為5V的樹莓派4B，采用樹莓派官方的raspbian系統，集成了mjpg-streamer推流服務，并默認將樹莓派的無線網卡配置為AP熱點模式。

5.根據權利要求4所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，機架前方設有傳感器組和視頻組，傳感器組與控制模塊51單片機連接，視頻組包括舵機云臺和置于其上的攝像頭；

傳感器組包括煙霧傳感器、甲烷傳感器、火焰傳感器、人體傳感器、CO傳感器。

6.根據權利要求5所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，機架底部前方設有兩個紅外傳感器和超聲波模塊，兩個紅外傳感器與控制模塊的樹莓派連接，紅外傳感器用于探測路線軌跡；

超聲波模塊與控制模塊樹莓派主板連接，超聲波模塊用于通過時間差測距法來探測前方物體距離先鋒消防機器人之間的距離，將距離數值信息反饋至控制模塊，由控制模塊控制先鋒消防機器人的移動和停止；

優選的，紅外傳感器選用紅外光電開關巡線循跡D80NK傳感器，超聲波模塊選用HC-SR04超聲波雷達避障測距模塊。

7.根據權利要求6所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，機架側面設有LED屏，LED屏與控制模塊51單片機連接。

8.根據權利要求1所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，機架內部設有探照燈。

9.根據權利要求1所述的常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，其特征在于，哨兵無人機上的攝像頭的數量為兩個，一個位于前方側面，一個位于底部。

10.一種利用權利要求7所述常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人的工作方法，包括步驟如下：

(1)常規巡檢，由哨兵無人機進行大范圍高空視覺偵查，先鋒消防機器人進行紅外線巡跡和傳感器偵查；偵查信息共同傳輸給控制端；

(2)當發現可疑火情點時，哨兵無人機執行高空聲波警報疏散任務，同時利用攝像頭執行高空紅外熱成像檢測火情發展態勢；先鋒消防機器人利用傳感器組和視頻組執行傳感器協同偵查并上傳現場信息到控制端，同時利用滅火組件并執行初期消防滅火任務；

(3)當消防人員到達火場后，哨兵無人機執行火場周邊環境偵查并上傳視頻信息至控制端，同時執行火場被困人員搜尋任務；先鋒消防機器人利用LED屏執行被困人員光源引領疏散任務，然后進入火場一線進行滅火。