專利名稱：火災救援機器人系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種火災救援機器人系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
近年來，在石油化工行業(yè)的生產(chǎn)過程和運輸過程中，易燃易爆和劇毒化學制品的泄漏以及燃燒、爆炸的事故頻繁增加，為避免在火災過程中的人員傷亡和巨大財產(chǎn)損失，已明確將消防機器人作為這種危險場合的主力軍。目前已開發(fā)出滅火機器人、偵察機器人，但火災救援機器人還屬于空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是開發(fā)出一種火災救援機器人，能夠在易燃易爆和劇毒化學制品的泄漏以及燃燒、爆炸等危險場合，代替消防人員深入火災現(xiàn)場，進行遇險人員的搜尋和救援。一方面減少不必要消防人員的傷亡，另一方面增大救援的力度，實施快速有效的救援。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，提供一種火災救援機器人系統(tǒng)，包括移動車體以及傳感機構(gòu)和防護罩；圖像聲音定位器；駕駛機構(gòu)；對講器；顯示器和無線控制器；其移動車體為普通機動車底盤，底盤上裝有防護罩，車輪和車體都具有耐火性能；移動車體內(nèi)設有救援氧氣瓶、止血帶，便于遇險人員自行使用，及時自救；移動車體上的傳感機構(gòu)包括車身周圍安裝的超聲、紅外測距傳感器，用于檢測移動車體與周圍物體之間的距離，在機器人深入火災現(xiàn)場后，由車內(nèi)控制器實現(xiàn)車體的自主避障；防護罩四側(cè)面設有寬大的防火窗口，左右兩側(cè)的窗口可在移動車體內(nèi)或外控制開啟或關(guān)閉，在遇險人員進入車體后，關(guān)閉防護罩窗口，使車體密封，隔離外界有毒有害氣體，也防止外界火焰、爆炸對人員的直接肢體傷害；圖像聲音定位器設于防護罩外側(cè)面；對講器用來與遠程控制中心對話，同時將遇險人員的圖像信息傳回給遠程控制中心，便于遠程操作人員掌握遇險人員的詳細情況；顯示器用來顯示圖像傳感器檢測的環(huán)境信息，便于遇險人員觀察以操作移動車體；無線控制器在遠程控制中心，由遙控人員掌握，對移動車體進行運動控制。
所述的火災救援機器人系統(tǒng)，其圖像聲音定位器設于防護罩前部外側(cè)面，包括圖像傳感器和聲音傳感器兩部分，以及相應的輔助排煙裝置，用于有效檢測火災現(xiàn)場的圖像和聲音信號；圖像傳感器獲得的圖像信號反饋給遠程控制中心和車體內(nèi)的顯示器，一方面便于遠程操作人員對車體的遙控操作，另一方面便于遇險人員搭乘后觀察外部環(huán)境的信息；聲音傳感器用來檢測火災現(xiàn)場的遇險人員發(fā)出的求救聲音，用來對遇險人員定位，同時控制圖像傳感器轉(zhuǎn)向遇險人員的方位，用來指導操作人員控制移動車體向目標運動。
所述的火災救援機器人系統(tǒng)，其駕駛機構(gòu)為移動車體提供了一種自主控制方式，若遇險人員有一定活動能力，最有利的方式是自行駕駛移動車體逃離火災現(xiàn)場，或救援人員駕駛移動車體實施救援。
所述的火災救援機器人系統(tǒng)的工作方法，其a)救援人員駕駛移動車體實施火災現(xiàn)場救援；b)在距離火災現(xiàn)場的一定范圍內(nèi)，遠程操作人員通過無線控制器，遙控移動車體向火災現(xiàn)場運動，尋找和救援遇險人員；移動車體在火災現(xiàn)場運動時，由圖像聲音定位器將采集的數(shù)據(jù)傳回遠程控制中心，用來確定遇險人員的確切位置，由遠程操作人員遙控移動車體接近遇險人員；移動車體便于遇險人員搭乘，遇險人員可啟動防護罩窗口，防止在逃離火災現(xiàn)場過程中受傷；若遇險人員有一定活動能力，可以自行駕駛移動車體，否則，仍由遠程操作人員遙控移動車體使其逃離火災現(xiàn)場。
本發(fā)明火災救援機器人系統(tǒng)具有如下優(yōu)點●移動車體外形與普通小車相似，車身小巧，具有一定耐火防護性能，便于在火災現(xiàn)場靈活運動。
●移動車體上裝有距離檢測設備和控制設備，用于實現(xiàn)車體在火災現(xiàn)場的自主避障。
●移動車體上裝有防護罩，可以對車體密封，防止遇險人員乘車逃離火災現(xiàn)場過程中受到外界傷害。
●圖像聲音定位器的聲音傳感設備用于檢測火災現(xiàn)場遇險人員發(fā)出的求救信號，對遇險人員定位。
●圖像聲音定位器的圖像傳感設備用于檢測車體行駛前方的外界環(huán)境信息，以及遇險人員的位置，便于遠程操作人員快速有效地控制車體。
●駕駛機構(gòu)便于遇險人員自行操作移動車體，快速逃離火災現(xiàn)場。
●對講器用來實現(xiàn)遇險人員同遠程操作人員的對話，方便了解遇險人員的詳細情況。
●顯示器用來顯示圖像傳感設備檢測的外部環(huán)境信息，便于遇險人員操作移動車體逃離火災現(xiàn)場時觀察參考。
●無線控制器用來實現(xiàn)移動車體的遠程遙控，圖像和聲音信息也通過無線方式傳輸?shù)竭h程控制中心。


圖1火災救援機器人三維結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的火災救援機器人的三維結(jié)構(gòu)如圖1所示。火災救援機器人系統(tǒng)包括移動車體1以及傳感機構(gòu)2和防護罩3；圖像聲音定位器4；駕駛機構(gòu)5；對講器6；顯示器7和無線控制器8。其中，傳感機構(gòu)2、防護罩3、圖像聲音定位器4、駕駛機構(gòu)5、對講器6和顯示器7組裝在移動車體1內(nèi)或外，無線控制器8與移動車體1可進行無線通訊。
下面分別介紹各部分。
移動車體1為普通機動小車底盤，主要區(qū)別和關(guān)鍵技術(shù)在于機器人的防護性能、傳感性能和控制性能。移動車體1由具有一定耐火性能的車輪和車體組成，車轎四周設置防火玻璃窗口，以擴大視野。車體內(nèi)有救援設備，如氧氣瓶、止血帶等，便于遇險人員自行使用，及時自救。
移動車體1上的傳感機構(gòu)2包括車身周圍安裝的超聲、紅外測距傳感器，用于檢測移動車體1與周圍物體之間的距離，在機器人深入火災現(xiàn)場后，由車內(nèi)控制器實現(xiàn)車體1的自主避障。
移動車體1上還裝有防護罩3，防護罩3四側(cè)面設有寬大的防火窗口，左右兩側(cè)的窗口可在移動車體1內(nèi)或外控制開啟或關(guān)閉，遇險人員進入車體1后，可以關(guān)閉防護罩3的防火窗口，使車體1密封，隔離外界有毒有害氣體，也防止外界火焰、爆炸等對人員的直接肢體傷害。
圖像聲音定位器4包括圖像傳感器和聲音傳感器兩部分，以及相應的輔助排煙裝置，用于有效檢測火災現(xiàn)場的圖像和聲音信號。圖像傳感器獲得的圖像信號反饋給遠程控制中心和車體內(nèi)的顯示器7，一方面便于遠程操作人員對車體的遙控操作，另一方面便于遇險人員搭乘后觀察外部環(huán)境的信息。聲音傳感器用來檢測火災現(xiàn)場的遇險人員發(fā)出的求救聲音，用來對遇險人員定位，同時控制圖像傳感器轉(zhuǎn)向遇險人員的方位，用來指導操作人員控制移動車體向目標運動。
駕駛機構(gòu)5為移動車體1提供了一種自主控制方式，若遇險人員有一定活動能力，最有利的方式是自行駕駛移動車1逃離火災現(xiàn)場。
對講器6用來與遠程控制中心對話，同時將遇險人員的圖像信息傳回給遠程控制中心，便于遠程操作人員掌握遇險人員的詳細情況。
顯示器7用來顯示圖像傳感器檢測的環(huán)境信息，便于遇險人員觀察以操作移動車體1。
無線控制器8在遠程控制中心，由遙控人員掌握，對移動車體1進行運動控制。
工作方法為a、救援人員自駕移動車體1向火災現(xiàn)場運動，尋找和救援遇險人員，并帶離火災現(xiàn)場。
b、在距離火災現(xiàn)場的一定范圍內(nèi)，遠程操作人員通過無線控制器8，遙控移動車體1向火災現(xiàn)場運動，尋找和救援遇險人員。移動車體1在火災現(xiàn)場運動時，由圖像聲音定位器4將采集的數(shù)據(jù)傳回遠程控制中心，用來確定遇險人員的確切位置，由遠程操作人員遙控移動車體1接近遇險人員。移動車體1便于遇險人員搭乘，遇險人員可啟動防護罩3，防止在逃離火災現(xiàn)場過程中受傷。若遇險人員有一定活動能力，可以自行駕駛移動車體1，否則，仍由遠程操作人員遙控移動車體1使其逃離火災現(xiàn)場。
權(quán)利要求
1.一種火災救援機器人系統(tǒng)，包括移動車體以及傳感機構(gòu)和防護罩；圖像聲音定位器；駕駛機構(gòu)；對講器；顯示器和無線控制器；其特征在于，移動車體為普通機動車底盤，底盤上裝有防護罩，車輪和車體都具有耐火性能；移動車體內(nèi)設有救援氧氣瓶、止血帶，便于遇險人員自行使用，及時自救；移動車體上的傳感機構(gòu)包括車身周圍安裝的超聲、紅外測距傳感器，用于檢測移動車體與周圍物體之間的距離，在機器人深入火災現(xiàn)場后，由車內(nèi)控制器實現(xiàn)車體的自主避障；防護罩四側(cè)面設有寬大的防火窗口，左右兩側(cè)的窗口可在移動車體內(nèi)或外控制開啟或關(guān)閉，在遇險人員進入車體后，關(guān)閉防護罩窗口，使車體密封，隔離外界有毒有害氣體，也防止外界火焰、爆炸對人員的直接肢體傷害；圖像聲音定位器設于防護罩外側(cè)面；對講器用來與遠程控制中心對話，同時將遇險人員的圖像信息傳回給遠程控制中心，便于遠程操作人員掌握遇險人員的詳細情況；顯示器用來顯示圖像傳感器檢測的環(huán)境信息，便于遇險人員觀察以操作移動車體；無線控制器在遠程控制中心，由遙控人員掌握，對移動車體進行運動控制。
2.如權(quán)利要求1所述的火災救援機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像聲音定位器，設于防護罩前部外側(cè)面，包括圖像傳感器和聲音傳感器兩部分，以及相應的輔助排煙裝置，用于有效檢測火災現(xiàn)場的圖像和聲音信號；圖像傳感器獲得的圖像信號反饋給遠程控制中心和車體內(nèi)的顯示器，一方面便于遠程操作人員對車體的遙控操作，另一方面便于遇險人員搭乘后觀察外部環(huán)境的信息；聲音傳感器用來檢測火災現(xiàn)場的遇險人員發(fā)出的求救聲音，用來對遇險人員定位，同時控制圖像傳感器轉(zhuǎn)向遇險人員的方位，用來指導操作人員控制移動車體向目標運動。
3.如權(quán)利要求1所述的火災救援機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述駕駛機構(gòu)，為移動車體提供了一種自主控制方式，若遇險人員有一定活動能力，最有利的方式是自行駕駛移動車體逃離火災現(xiàn)場，或救援人員駕駛移動車體實施救援。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的火災救援機器人系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，a)救援人員駕駛移動車體實施火災現(xiàn)場救援；b)在距離火災現(xiàn)場的一定范圍內(nèi)，遠程操作人員通過無線控制器，遙控移動車體向火災現(xiàn)場運動，尋找和救援遇險人員；移動車體在火災現(xiàn)場運動時，由圖像聲音定位器將采集的數(shù)據(jù)傳回遠程控制中心，用來確定遇險人員的確切位置，由遠程操作人員遙控移動車體接近遇險人員；移動車體便于遇險人員搭乘，遇險人員啟動防護罩窗口，防止在逃離火災現(xiàn)場過程中受傷；若遇險人員有一定活動能力，自行駕駛移動車體，否則，仍由遠程操作人員遙控移動車體使其逃離火災現(xiàn)場。
全文摘要
本發(fā)明是一種火災救援機器人系統(tǒng)及其方法，屬于機器人領(lǐng)域?；馂木仍畽C器人系統(tǒng)包括移動車體以及傳感機構(gòu)和防護罩；圖像聲音定位器；駕駛機構(gòu)；對講器；顯示器和無線控制器。在距離火災現(xiàn)場的一定范圍內(nèi)，遠程操作人員通過無線控制器，遙控移動車體向火災現(xiàn)場運動，尋找和救援遇險人員。移動車體在火災現(xiàn)場運動時，由圖像聲音定位器將采集的數(shù)據(jù)傳回遠程控制中心，用來確定遇險人員的確切位置，由遠程操作人員遙控移動車體接近遇險人員。移動車體便于遇險人員搭乘，遇險人員可啟動防護罩，防止在逃離火災現(xiàn)場過程中受傷。若遇險人員有一定活動能力，可以自行駕駛移動車體，否則，仍由遠程操作人員遙控移動車體使其逃離火災現(xiàn)場。
文檔編號A62C27/00GK1994495SQ200510130759
公開日2007年7月11日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者趙冬斌, 易建強 申請人:中國科學院自動化研究所