一种具有人工智能的坠落人员救援机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种具有人工智能的坠落人员救援机器人，包括地面运动平台、支撑旋转机构、偏转伸缩机构、人员捕捉器、控制器。该智能机器人结构简单、成本低廉、使用灵活方便，可实现全方位、主动式救援，同时有效解决坠落人员二次伤害的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种具有人工智能的坠落人员救援机器人
本专利技术涉及高层建筑安全救援设备设计的智能
，尤其涉及一种智能控制高空坠落人员救援机器人。
技术介绍
社会高速发展和进步,人们的工作、生活节奏加快，各方面的生活压力也不断增加，当压力不能有效释放，有部分人会选择轻生，跳楼轻生是最常见也是最难以救援的一种方式。目前，在遇到跳楼轻生时，一种解救方式是对想跳楼的人进行劝导和疏通情绪，在情绪控制后，突击营救，这种方法营救时间长，动用的社会资源多而复杂，同时突击营救的人员存在和坠落人员同时坠楼的危险。另一种方式是在跳楼人员的正下方安置消防气垫，由于消防气垫体积庞大，充气速度慢，且充气后不能快速移动，当跳楼人员在跳楼前移动位置或从高楼纵身跃下时遇到较强横向气流，极有可能坠落在消防气垫之外。楼层越高，落在气垫上的概率越低，当被救援人从超过10层以上楼房坠落时，消防气垫救援的成功率微乎其微，救援成功的概率几乎为零，坠落人员非死即残。高层火灾救援也是世界性难题。在高楼发生火灾时，楼道由于被浓烟吞没，人员往往试图从窗口或能及的平台跳下，即使幸免于难，也会终生残废，后果不堪设想；而等待消防人员救助，往往需要相当长的时间，从而错过逃生的最佳时机。高处意外坠落事故常有发生。据住建部统计，2017年全国共发生房屋市政工程生产安全事故692起，死亡807人；其中，高处坠落事故最易造成人员伤亡去年发生331起，占总数的47.83％。而2018年1-5月已发生高处坠落事故126起。而高处意外坠落事故救援非常困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种对跳楼坠落人员、火灾逃生人员以及发生意外后可能坠落人员进行主动式救援的智能机器人，可实现高效地解救及有效解决坠落人员二次伤害的问题。本专利技术的技术方案如下：一种具有人工智能的坠落人员救援机器人，包括地面运动平台、支撑旋转机构、偏转伸缩机构、人员捕捉器、控制器；所述支撑旋转机构设于地面运动平台上，包括支撑旋转立柱和设于支撑旋转立柱内的减速电机；所述偏转伸缩机构设置于支撑旋转立柱顶部；所述偏转伸缩机构包括底座和支撑臂组；所述支撑臂组包括一组端部依次连接的支撑臂以及一组伸缩装置，伸缩装置两端分别与相邻支撑臂中部连接；所述底座与减速电机连接；所述支撑臂组一端与底座连接，另一端与人员捕捉器连接；所述控制器与减速电机、伸缩装置连接。作为改进，所述地面运动平台为移动小车或轻型卡车；移动小车可包括设有四个车轮的小车车身、与车轮连接的驱动装置、设于小车车身上的活动支撑立柱；轻型卡车为普通卡车，智能机器人由卡车进行供电，智能机器人采用通用标准车辆电气接口。作为另一种改进，所述伸缩装置为液压伸缩装置、气压伸缩装置、机电传动装置或机电滑动装置。作为另一种改进，所述人员捕捉器由柔性材料编织成的、顶部开口的捕捉器，开口处设有传感器，捕捉器中部设有自动收缩锁扣组。作为另一种改进，还包括自动追踪高清摄像头，所述自动追踪高清摄像头通过云台设于地面运动平台或偏转伸缩机构上；所述自动追踪高清摄像头与云台分别与控制器连接。作为另一种改进，还包括测距仪，所述测距仪设于地面运动平台或偏转伸缩机构上；所述测距仪与控制器连接。作为另一种改进，还包括风速传感器，所述风速传感器设于地面运动平台或偏转伸缩机构上；所述风速传感器与控制器连接。有益效果：该智能机器人结构简单、成本低廉、使用灵活方便，可实现全方位、主动式救援，同时有效解决坠落人员二次伤害的问题。附图说明图1为智能机器人的结构示意图。图2为智能机器人的俯视图。图3为人员捕捉器的结构示意图。图4为最初定位位置确定方法图。图5为图坠落曲线预测轨迹方法图。具体实施方式为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合一典型施救过程说明本专利技术的具体实施方式。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的优选实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，也可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。具有人工智能的坠落人员救援机器人，包括地面运动平台1、支撑旋转机构2、偏转伸缩机构3、人员捕捉器4、控制器5、自动追踪高清摄像头6、测距仪7、风速传感器8。地面运动平台1为移动小车或轻型卡车；移动小车包括小车车身、前轮转向装置、后轮转向装置、驱动装置、设于小车车身上的活动支撑立柱，前轮转向装置与前轮连接用于使前轮转向，后轮转向装置与后轮连接用于使后轮转向，驱动装置分别与前轮和后轮连接用于驱动前轮和后轮前进和后退；轻型卡车为普通卡车，智能机器人由卡车进行供电，智能机器人采用通用标准车辆电气接口。支撑旋转机构2设于地面运动平台1上，包括支撑旋转立柱21和设于支撑旋转立柱21内的减速电机22；偏转伸缩机构3设置于支撑旋转立柱21顶部；偏转伸缩机构3包括底座31和支撑臂组32；支撑臂组32包括一组端部依次连接的支撑臂33以及一组伸缩装置34，伸缩装置34两端分别与相邻支撑臂33中部连接；底座31与减速电机22连接；支撑臂组32一端与底座31连接，另一端与人员捕捉器4连接；伸缩装置34为液压伸缩装置、气压伸缩装置、机电传动装置或机电滑动装置。人员捕捉器4由柔性材料编织成的、顶部开口的捕捉器，开口处设有传感器，捕捉器4中部设有自动收缩锁扣组41。控制器5与减速电机22、伸缩装置34、自动追踪高清摄像头6、测距仪7、风速传感器8、传感器连接。自动追踪高清摄像头6通过云台设于地面运动平台1或偏转伸缩机构3上。测距仪7设于地面运动平台1或偏转伸缩机构3上。风速传感器8设于地面运动平台1或偏转伸缩机构3上。该智能机器人的工作原理：(1)准备救援坠落人员前，由操作人员通过控制器(例如遥控操作终端或智能终端)控制智能机器人运动到将坠落人员下方并打开活动支撑立柱以增强稳定性；(2)操作人员录入将坠落人员身高、体重等人体参数以及气象参数，控制追踪摄像头和测距仪完成坠落人员图像捕捉锁定，根据摄像头俯仰、偏转角及测距仪测得的距离等参数确定人员捕捉器最初定位位置，进入救援响应状态；最初定位位置确定方法，见图4，救援机器人空间坐标系原点为A点，坠落人员位置为B点；A点和B点之间距离为L，B点高度为H，坠落人员所处高度H由、测距L和摄像头仰角θ确定，H＝Lcosθ；为了保证偏转伸缩机构最大承载，救援机器人就位时，尽量位于坠落人员正前下方，摄像头水平偏转角尽量为0°。(3)一旦坠落人员坠离初始位置，机器人自动进行实时追踪，高清摄像头通过图像比对识别锁定坠落人员，在其坠离初始位置的同时计算坠落人员坠落曲线并实时计算、追踪、修正，控制偏转伸缩机构带动人员捕捉器从初始位置运动至坠落人员坠落曲线预测轨迹下方并保持，以确保坠落人员准确落入人员捕捉器4，实现主动救援；坠落曲线预测轨迹方法，见图5，坠落人员坠落轨迹可看作初速V0很低的平抛运动；以垂直平面为坐标系，x为水平坐标，y为垂直坐标，轨迹方程为：其中，K1和K2分别为体重影响因子和风力影响因子，在高度低于30米时，近似为1；在高度超过30米时，通过实验得到；在实际工作中，设备投入使用前，通过实验得到K1和K2。该智能机器人可实现全方面救援：通过设置于支撑旋转立柱内的减速电机实现结构360°旋转，通过设置于偏转伸缩机构内的伸缩装置，例如液压伸缩装置、气压伸缩装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有人工智能的坠落人员救援机器人，其特征在于：包括地面运动平台(1)、支撑旋转机构(2)、偏转伸缩机构(3)、人员捕捉器(4)、控制器(5)；所述支撑旋转机构(2)设于地面运动平台(1)上，包括支撑旋转立柱(21)和设于支撑旋转立柱(21)内的减速电机(22)；所述偏转伸缩机构(3)设置于支撑旋转立柱(21)顶部；所述偏转伸缩机构(3)包括底座(31)和支撑臂组(32)；所述支撑臂组(32)包括一组端部依次连接的支撑臂(33)以及一组伸缩装置(34)，伸缩装置(34)两端分别与相邻支撑臂(33)中部连接；所述底座(31)与减速电机(22)连接；所述支撑臂组(32)一端与底座(31)连接，另一端与人员捕捉器(4)连接；所述控制器(5)与减速电机(22)、伸缩装置(34)连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有人工智能的坠落人员救援机器人，其特征在于：包括地面运动平台(1)、支撑旋转机构(2)、偏转伸缩机构(3)、人员捕捉器(4)、控制器(5)；所述支撑旋转机构(2)设于地面运动平台(1)上，包括支撑旋转立柱(21)和设于支撑旋转立柱(21)内的减速电机(22)；所述偏转伸缩机构(3)设置于支撑旋转立柱(21)顶部；所述偏转伸缩机构(3)包括底座(31)和支撑臂组(32)；所述支撑臂组(32)包括一组端部依次连接的支撑臂(33)以及一组伸缩装置(34)，伸缩装置(34)两端分别与相邻支撑臂(33)中部连接；所述底座(31)与减速电机(22)连接；所述支撑臂组(32)一端与底座(31)连接，另一端与人员捕捉器(4)连接；所述控制器(5)与减速电机(22)、伸缩装置(34)连接。2.根据权利要求1所述的一种具有人工智能的坠落人员救援机器人，其特征在于：所述地面运动平台(1)为移动小车或轻型卡车。3.根据权利要求1所述的一种具有人工智能的坠落人员救援机器人，其特征在于：所述伸缩装置(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵华华，袁鸿，
申请(专利权)人：江苏沃德渥机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32