[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

本發明涉及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，屬于智能控制技術領域，裝置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，機械臂前端設有機械爪和破障鉆頭；哨兵無人機與先鋒消防機器人搭配組合，提供多方位信息，哨兵無人機與先鋒消防機器人配合使用，為消防機器人提供大范圍視野，為尋找最佳救援路線與安全的逃生路線以及準確、快速地定位、救援被困人員提供了條件。

技術領域

本發明涉及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，屬于智能控制技術領域。

背景技術

我國幅員遼闊、人口眾多，各類企業林立，生產活動紛繁復雜，安全生產壓力巨大，其中火災消防救援任務繁雜，形勢依然嚴峻，火災事故發生幾率居高不下，尤其是工業園區、山林、礦井及其他地下工程的消防救援工作，更是任務重、問題多，難免出現消防安全漏洞，且由于這些地點具有特殊性、復雜性，一旦發生火情極易快速發展成為特別重大火災，這一嚴峻問題亟待解決。然而，目前市場上實際應用的消防機器人功能單一，大多數消防機器人只能實現巡檢、消防，疏導等功能中的單一項，例如已應用于消防工作中的全向移動偵察消防機器人和智能消防搜救機器人，它們只能實現對火災現場環境的偵察工作，或者是消防工作，并沒有將巡檢、偵察與消防、疏導等功能融為一體。其發現火情后，上報相關人員，等待消防與救援，這種救災救援方式留下了等待救援的時間空擋，在很大程度上浪費了救災救援的寶貴時間，尚未見有實現常態化火情巡檢、預警、消防、救援為一體的陸空機器人。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人。該機器人能夠高效地完成火災預警、消防、疏散引導等工作，極大地縮短了火災事故的預處理和消防時間，減少了火災對人民生命財產、國家社會經濟發展造成的損失，極大地降低了對消防官兵的生命威脅。

本發明還提供上述機器人的工作方法。

本發明的技術方案如下：

一種常態化火情巡檢預警消防救援陸空機器人，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直流電機均連接至控制模塊樹莓派；可通過電腦WIFI遠程控制機械臂的姿態及鉆頭的角度，用以解決機器人在復雜工作環境中因為地形限制、障礙物阻擋等導致機器人無法正常行進的問題，同時此機構可在特殊火災情況中代替消防人員進入無法進入的區域。該機構的機械爪在火災現場可代替消防人員抓取危險易爆物品，給消防人員的生命安全增加一份保障。機械臂選用兩部工作電壓為4.8～6V的995舵機串聯組合而成。其特點是可實現四自由度姿態調整并可實現機械手的夾持功能，還有扭矩大、可防卡死。該機械臂能讓機器人實現調整消防作業角度以及破障抓取功能。

舵機是由PWM電源驅動板來控制角度，PWM的高電平時間0.5-2.5ms對應舵機的0°-180°，舵機兩端有死區，長時間工作在死區，會導致舵機損壞，一般會讓舵機工作在20°-160°之間。

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，由控制模塊樹莓派控制水泵的吸、排及功率大小，電控水泵入水口與水箱通過軟管連接，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，操作人員能夠通過控制機械臂的姿態，調整水柱的噴射角度及距離，對異常熱源進行降溫冷卻以及對火情進行撲滅。