一種礦用水陸兩棲救援裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于煤礦救援【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種礦用水陸兩棲救援裝置。該礦用水陸兩棲救援裝置，包括移動(dòng)測(cè)量端和顯示控制終端，所述移動(dòng)測(cè)量端裝有LPC單機(jī)片、瓦斯測(cè)量模塊、圖像采集模塊、電源模塊、無(wú)線模塊和紅外避障模塊，所述顯示控制終端裝有89C52單片機(jī)、蜂嚀器、無(wú)線模塊和電源模塊，所述移動(dòng)測(cè)量端通過(guò)瓦斯測(cè)量模塊和圖像采集模塊采集的信息通過(guò)LPC單片機(jī)經(jīng)無(wú)線模塊傳送至顯示控制終端的89C52單片機(jī)，89C52單片機(jī)處理后通過(guò)PC機(jī)顯示圖像信息。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種礦用水陸兩棲救援裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于煤礦救援【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種礦用水陸兩棲救援裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在災(zāi)害面前，人的力量總是顯得渺小。災(zāi)難發(fā)生時(shí)，井下復(fù)雜的環(huán)境讓搜救工作很難進(jìn)行。于是人們想到了用機(jī)器人代替人去復(fù)雜危險(xiǎn)的環(huán)境中開(kāi)展搜救工作。搜救機(jī)器人的研究工作得到了廣泛的認(rèn)可，在國(guó)內(nèi)外逐步發(fā)展起來(lái)。
[0003]近10年多來(lái)，日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在礦難、地震、火災(zāi)等救援機(jī)器人的研究方面做了大量的工作，研究出了各種可用于災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)救援的機(jī)器人。但是這些新研制的救援機(jī)器人仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，大多都沒(méi)有得到救援現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際考驗(yàn)。
[0004]我國(guó)的搜救機(jī)器人技術(shù)起步較晚，但是近年來(lái)引起了越來(lái)越多的關(guān)注并取得了一定的成果，而關(guān)于煤礦救援機(jī)器人更是近幾年才開(kāi)始有所發(fā)展。
[0005]本發(fā)明借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，設(shè)計(jì)了水陸兩棲礦難救援裝置，本發(fā)明主要用于煤礦井下救援，也可用于人無(wú)法靠近到達(dá)的地方。該救援裝置不僅能自動(dòng)躲避障礙物，而且在透水發(fā)生時(shí)能正常工作，還可以實(shí)時(shí)傳回清晰的圖像以便于更好的搜救。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種能夠自動(dòng)躲避障礙物，而且在透水發(fā)生時(shí)能正常工作，還可以實(shí)時(shí)傳回清晰的圖像的礦用水陸兩棲救援裝置。
[0007]本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種礦用水陸兩棲救援裝置，包括移動(dòng)測(cè)量端和顯示控制終端，所述移動(dòng)測(cè)量端實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)、障礙的探測(cè)、圖像的采集及無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射，所述顯示控制終端實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)接收、終端顯示和報(bào)警。
[0009]所述移動(dòng)測(cè)量端通過(guò)瓦斯測(cè)量模塊和圖像采集模塊采集的信息通過(guò)LPC單片機(jī)經(jīng)無(wú)線模塊傳送至顯示控制終端的89C52單片機(jī)，89C52單片機(jī)處理后通過(guò)PC機(jī)顯示圖像信息；井上工作人員可以通過(guò)蜂鳴器判斷瓦斯?jié)舛仁欠癯瑯?biāo)并能根據(jù)井下實(shí)際情況控制機(jī)器人進(jìn)行水陸模式的切換，通過(guò)紅外避障模塊實(shí)現(xiàn)紅外避障功能，并把信息傳送至PC機(jī)。
[0010]所述移動(dòng)測(cè)量端的核心芯片使用NXP公司的ARM7芯片LPC2132，該芯片為64腳LQFP封裝，片內(nèi)有16kRAM和64Kflash，具有I個(gè)8路10位的AD轉(zhuǎn)換器，使用LPC2132，即降低了功耗，提升了性能，又簡(jiǎn)化了外圍電路，省去了外接AD轉(zhuǎn)換器，無(wú)線收發(fā)芯片采用nRF903，該芯片為32引腳，工作在商業(yè)頻段433/868/915MhZ，最大發(fā)射功率lOdbm，具有低功耗特性，無(wú)線收發(fā)芯片工作在2.7-3.3V可以直接與ARM串行口進(jìn)行連接。
[0011]所述顯示控制端的任務(wù)主要有信息接收和圖像顯示及報(bào)警，另外也具有運(yùn)動(dòng)控制功能，其主控芯片采用89C52單片機(jī)，無(wú)線接收芯片采用nRF903，采集的圖像信息在PC機(jī)上顯示，用蜂鳴器完成報(bào)警功能。
[0012]所述瓦斯檢測(cè)模塊為瓦斯傳感器KGS-20，其高靈敏度、快速響應(yīng)恢復(fù)、低功耗、長(zhǎng)壽命、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。
[0013]瓦斯傳感器KGS-20的參數(shù)如下表所示:
[0014]表2-1環(huán)境參數(shù)表
[0015]

工作溫度卜20°C?50°C_

氧氣濃度 21% ±1% ^

對(duì)濕度|<=95%RH
[0016]表2-2典型操作條件
[0017]
參數(shù)_數(shù)值_
加熱電壓0.9V±0.05V '
檢測(cè)電壓[5V
負(fù)載電阻Hoow
加熱器電阻2.8W±0.2W
加熱器電流130mA.加熱器功耗120mW
傳感器敏感材料部分功耗 1mff
[0018]表2-3傳感器敏感特性
[0019]

傳感器電阻|(5kW to25kff)~
麗度 P5)

溫度_20°C ±2°C

檢測(cè)電壓 _5.0V±1%

濕度一65%RH±5%RH
負(fù)載電阻 _750W±5%

預(yù)加熱時(shí)間I大于2小時(shí)
[0020]所述紅外避障模塊通過(guò)紅外傳感器實(shí)現(xiàn)移動(dòng)測(cè)量端的自動(dòng)避障，紅外線二極管發(fā)射紅外光，如果移動(dòng)測(cè)量端前面有障礙物，紅外線從物體反射回來(lái)，相當(dāng)于裝置眼睛的紅外檢測(cè)(接收)器，檢測(cè)到反射回的紅外光線，并發(fā)出信號(hào)來(lái)表明檢測(cè)到從物體反射回紅外線，LPC單片機(jī)基于這個(gè)傳感器的輸入控制電機(jī)。
[0021]一組紅外傳感器包括有一個(gè)發(fā)射管和一個(gè)接收管，當(dāng)發(fā)射管照射到障礙物時(shí)，大部分紅外光都會(huì)返回給接收管，接收管輸出為低電平；反之，當(dāng)紅外發(fā)射管前方無(wú)障礙物時(shí)，光線幾乎沒(méi)有被返回，那么接收管就不會(huì)接收到足夠反射回來(lái)的光線，接收管輸出高電平，輸出的高低電平經(jīng)1 口接入STC中，再通過(guò)程序的控制，使得移動(dòng)測(cè)量端作出相應(yīng)的動(dòng)作。
[0022]移動(dòng)測(cè)量端的紅外傳感器選用Mini紅外避障傳感器，其模塊結(jié)構(gòu)及主要參數(shù):
[0023]表2-4紅外避障傳感器主要參數(shù)
[0024]
?# 電壓|DC3.3V-5V_
工作電流>20mA
工作溫度110°C?+50°C
檢測(cè)距離2-40cm
1 接口I"線制接口(-/+/S/EN)
輸出信號(hào)--Γ電平
調(diào)節(jié)方式_多圈電阻式調(diào)節(jié)
有效角度|35°
尺寸大小 28ππηΧ23ππη
重量大小_Ig_
[0025]所述圖像采集依靠攝像頭實(shí)現(xiàn)，攝像頭分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類(lèi)，數(shù)字?jǐn)z像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里，模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過(guò)特定的視頻捕捉卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)上運(yùn)用。結(jié)合實(shí)際需要本課題選擇數(shù)字?jǐn)z像頭。
[0026]攝像頭的工作原理為:景物通過(guò)鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D (模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)中加工處理，再通過(guò)USB接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過(guò)顯示器就可以看到圖像了。
[0027]在現(xiàn)階段帶寬條件下，動(dòng)態(tài)視頻達(dá)到60幀/秒(320*240)畫(huà)面視頻效果才最佳，圖像傳輸也才能達(dá)到流暢，無(wú)殘影模糊的現(xiàn)象。因此，圖像采集模塊選用良田8019攝像頭。
[0028]表2-5 良田8019參數(shù)
[0029]
鏡頭類(lèi)型 |CM0S
攝像頭像素—500萬(wàn)—
攝像頭分辨率 1280X1280_
最大幀數(shù) 60中貞_
色彩位數(shù)32位_
成像距離_1mm-無(wú)窮遠(yuǎn)_
變焦倍數(shù)10倍數(shù)碼變焦
鏡頭高精密五層全玻璃即插即用支持免驅(qū)使用_

接口類(lèi)型USB2.0
附件I驅(qū)動(dòng)程序光盤(pán)，使用手冊(cè)
[0030]所述通信模塊完成信息從移動(dòng)測(cè)量端到顯示報(bào)警終端的傳輸。
[0031]所述移動(dòng)測(cè)量端通過(guò)舵機(jī)、電機(jī)、螺旋槳控制其在陸地和水中的運(yùn)動(dòng)。
[0032]所述移動(dòng)測(cè)量端上設(shè)有電源，其用到的電源有+6V，+5V，3.3V。
[0033]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型一種礦用水陸兩棲救援裝置能自動(dòng)躲避障礙物，而且在透水發(fā)生時(shí)能正常工作，還可以實(shí)時(shí)傳回清晰的圖像以便于更好的搜救，不僅能保護(hù)人類(lèi)的生命安全，還能減少經(jīng)濟(jì)損失，使其在礦難救援工作中發(fā)揮積極作用，產(chǎn)生良好的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)效益。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0035]附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖中，I移動(dòng)測(cè)量端，2顯示控制終端。

【具體實(shí)施方式】
[0037]附圖1為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例。該實(shí)用新型一種礦用水陸兩棲救援裝置，包括移動(dòng)測(cè)量端I和顯示控制終端，所述移動(dòng)測(cè)量端I裝有LPC單機(jī)片、瓦斯測(cè)量模塊、圖像采集模塊、電源模塊、無(wú)線模塊和紅外避障模塊，所述顯示控制終端2裝有89C52單片機(jī)、蜂鳴器、無(wú)線模塊和電源模塊，所述移動(dòng)測(cè)量端I通過(guò)瓦斯測(cè)量模塊和圖像采集模塊采集的信息通過(guò)LPC單片機(jī)經(jīng)無(wú)線模塊傳送至顯示控制終端的89C52單片機(jī)，89C52單片機(jī)處理后通過(guò)PC機(jī)顯示圖像信息；移動(dòng)測(cè)量端I通過(guò)紅外避障模塊實(shí)現(xiàn)紅外避障功能，并把信息傳送至PC機(jī)，所述移動(dòng)測(cè)量端I通過(guò)電源模塊為各模塊進(jìn)行供電。
[0038]進(jìn)一步，所述移動(dòng)測(cè)量端I裝有車(chē)速控制模塊、舵機(jī)和螺旋槳，控制其在陸地和水中的運(yùn)動(dòng)。
[0039]進(jìn)一步，所述顯示控制終端2的各模塊通過(guò)電源模塊進(jìn)行供電。
[0040]本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施方式，任何人應(yīng)得知在本實(shí)用新型的啟示下作出的與本實(shí)用新型具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0041]本實(shí)用新型未詳細(xì)描述的技術(shù)、形狀、構(gòu)造部分均為公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用水陸兩棲救援裝置，其特征在于，包括移動(dòng)測(cè)量端和顯示控制終端，所述移動(dòng)測(cè)量端裝有LPC單機(jī)片、瓦斯測(cè)量模塊、圖像采集模塊、電源模塊、無(wú)線模塊和紅外避障模塊，所述顯示控制終端裝有89C52單片機(jī)、蜂鳴器、無(wú)線模塊和電源模塊，所述移動(dòng)測(cè)量端通過(guò)瓦斯測(cè)量模塊和圖像采集模塊采集的信息通過(guò)LPC單片機(jī)經(jīng)無(wú)線模塊傳送至顯示控制終端的89C52單片機(jī)，89C52單片機(jī)處理后通過(guò)PC機(jī)顯示圖像信息；移動(dòng)測(cè)量端通過(guò)紅外避障模塊實(shí)現(xiàn)紅外避障功能，并把信息傳送至PC機(jī)，所述移動(dòng)測(cè)量端通過(guò)電源模塊為各模塊進(jìn)行供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用水陸兩棲救援裝置，其特征是:所述移動(dòng)測(cè)量端裝有車(chē)速控制模塊、舵機(jī)和螺旋槳，控制其在陸地和水中的運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用水陸兩棲救援裝置，其特征是:所述顯示控制終端的各模塊通過(guò)電源模塊進(jìn)行供電。
【文檔編號(hào)】E21F11/00GK203978500SQ201420327510
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】宋金雙, 姚輝博, 屈玉清, 張風(fēng)軍, 寧波 申請(qǐng)人:宋金雙