一种灾难现场探测机器人系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种灾难现场探测机器人系统，该机器人包括机器人本体、远程监控单元以及设在机器人本体上的微控制器、环境监测单元、自主巡逻单元和无线通信单元；微控制器分别与环境监测单元、自主巡逻单元和无线通信单元电性连接；微控制器与远程监控单元信号连接。本实用新型专利技术公开的灾难现场探测机器人系统，其体积小，灵活性强，便于进入灾后现场；其能获取灾后现场的环境信息，及存活者生理信息，帮助救援人员制定救援计划，大幅度降低救援人员的生命危险，提高救援效率。

A disastrous field detection robot system

【技术实现步骤摘要】
一种灾难现场探测机器人系统
本技术涉及一种灾难现场探测机器人系统。
技术介绍
近年来，国内外地震、核泄漏、矿难、火灾等灾难事故频发，造成了严重的人员伤亡和财产损失，例如，2015年8月15日，在震惊中外的天津滨海新区塘沽危险品仓库大爆炸中，165人死亡，8人失联，334人受伤，在165名遇难者中，大部分为参与救援的工作人员，其中包括参与救援处置的公安现役消防人员24人、天津港消防人员75人、公安民警11人，据惠誉国际信用评级有限公司评估该次事故直接损失高达15亿美元。可以看出，在这种灾后状况和事故原因不明的灾难性事故中，采用人力救援行动实施难度大，搜救人员承担的风险极高。当灾难发生后，首要的任务是现场状况探测和被困人员的搜救工作，然而这些探测行动都需要面对一个难题：灾害过后现场情况复杂(如：有害物质泄露、现场高温、灾后空间狭小、随时爆发二次事故等)，致使救援人员无法直接进入现场了解情况，搜救工作难以展开，强制搜救又容易导致大量人员伤亡。因此，针对类似情况，研制出一款可以进入灾后现场，采集灾后现场环境数据、探查存活者生理信号、无线视频传输、实时定位和辅助救援等功能的探测机器人系统是本专利的主要目标。目前，在这种灾后状况和事故原因不明的灾难性事故中，一般采用人力救援方式。在灾后状况和事故原因不明的灾难性事故中，灾后首要任务是灾难现场状况和被困人员的探测工作，然而人力救援在初期探测过程中会遇到以下难题：(1)因灾后现场情况复杂，如：有害物质泄露、现场高温、灾后空间狭小，致使救援人员无法进入现场了解情况，搜救人员承担的风险极高，救援工作难以展开；(2)由于人类身体本身的感知局限，救援人员无法准确地检查灾后现场环境数据，预估二次事故发生率，从而影响后续救援计划的正确制定。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本技术的目的是提供一种灾难现场探测机器人系统系统，其体积小，灵活性强，便于进入灾后现场；其能获取灾后现场的环境信息，及存活者生理信息，帮助救援人员制定救援计划，大幅度降低救援人员的生命危险，提高救援效率。为了实现上述目的，本技术提供了一种灾难现场探测机器人系统系统，所述机器人系统包括机器人本体、远程监控单元以及设在所述机器人本体上的微控制器、环境监测单元、自主巡逻单元和无线通信单元；所述微控制器分别与所述环境监测单元、所述自主巡逻单元和所述无线通信单元电性连接；所述微控制器与所述远程监控单元信号连接。与现有技术相比，本技术提供的灾难现场探测机器人系统系统，通过环境监测单元监测灾难现场的实时环境参数，并将该实时环境参数传输至微控制器，微控制器将该实时环境参数融合，得到融合值，微控制器一方面将该融合值与预设阈值比较，根据比较结果评估当前环境的危险程度和二次事故发生率；另一方面通过无线通信模块将该融合值发送至远程监控单元，以使救援人员通过该远程监控单元实施救援方案；通过自主巡逻单元检测到三轴加速度值和周围环境的障碍物信息，并传输至微控制器，微控制器计算并规划出机器人当前最有行走路线，使机器人平稳行走探测。本技术提供的灾难现场探测机器人系统系统，其体积小，灵活性强，便于进入灾后现场；其能获取灾后现场的环境信息，及存活者生理信息，帮助救援人员制定救援计划，大幅度降低救援人员的生命危险，提高救援效率。根据本技术另一具体实施方式，所述环境监测单元包括第一传感器模块和GSM语音模块，所述第一传感器模块和所述GSM语音模块分别与所述微控制器电性连接。本技术中，第一传感器模块用于检测灾后现场的环境信息；在通过第一传感器模块检测到周围环境中有被困人员时，通过GSM语音模块实现被困人员与救援人员的语音通信。根据本技术另一具体实施方式，所述自主巡逻单元包括第二传感器模块、电机驱动模块、定位模块和电源模块，所述第二传感器模块、所述电机驱动模块、所述定位模块和所述电源模块分别与所述微控制器电性连接。本技术中，自主巡逻单元用于对机器人系统进行路径规划和导航。根据本技术另一具体实施方式，所述远程监控单元包括网关、服务器和移动终端。本技术中，远程监控单元用于接收环境监测单元检测到的灾难现场的环境参数信息，便于救援人员选择救援方案。根据本技术另一具体实施方式，所述第一传感器模块包括火焰及烟雾传感器、温湿度传感器、人体红外传感器和易燃易爆气体检测传感器。本技术中，火焰及烟雾传感器用于检测灾后现场环境中的火焰和烟雾；温、湿度传感器用于检测灾后现场环境中的温度和湿度；人体红外传感器用于检测灾后现场环境中的被困人员；易燃易爆气体检测传感器用于检测灾后现场环境中的甲烷等易燃易爆气体。根据本技术另一具体实施方式，所述第二传感器模块包括红外测距传感器、三轴加速度传感器、红外测距传感器和超声波传感器。本技术中，三轴加速度传感器用于检测机器人主体三维空间的x轴、y轴和z轴加速度；红外传感器和超声波传感器用于检测机器人周边的障碍物距离。根据本技术另一具体实施方式，所述无线通信单元包括无线收发器芯片，所述无线收发器芯片为nRF24L01+。根据本技术另一具体实施方式，所述微控制器为STM32F103。根据本技术另一具体实施方式，所述移动终端包括pc端和移动端监控平台。根据本技术另一具体实施方式，所述定位模块包括GPS模块。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。附图说明图1是实施例1中灾难现场探测机器人系统的结构示意图。具体实施方式实施例1参见图1，是本实施例提供的一种灾难现场探测机器人系统的结构示意图。其包括机器人本体(未示出)、远程监控单元1、微控制器2、环境监测单元3、自主巡逻单元4和无线通信单元5；微控制器2、环境监测单元3、自主巡逻单元4和无线通信单元5设置于机器人本体上；微控制器2分别与环境监测单元3、自主巡逻单元4和无线通信单元5电性连接；微控制器2与远程监控单元1信号连接。远程监控单元1包括网关11、服务器12和移动终端；其中，移动终端包括pc端13和移动端监控平台14。环境监测单元3包括GSM语音模块31、火焰及烟雾传感器32、温湿度传感器33、人体红外传感器34和易燃易爆气体检测传感器35。自主巡逻单元4包括电机驱动模块41、三轴加速度传感器42、、红外测距传感器43、超声波传感器44、定位模块45和电源模块46。定位模块45包括GPS模块。无线通信单元5包括无线收发器芯片，无线收发器芯片为nRF24L01+。微控制器2为STM32F103。本实施例提供的灾难现场探测机器人系统的工作过程如下：1、通过加速度传感器检测机器人主体三维空间的x轴、y轴和z轴加速度；通过红外传感器和超声波传感器检测机器人周边的障碍物距离信息，并发送给微控制器和远程监控单元；微控制器根据接收到的三轴加速度值和障碍物距离信息规划出机器人当前最优行走路线，并配合PID巡逻算法驱动电机进行移动；或接受远程监控单元发出的控制信号驱动电机进行移动；从而实现机器人平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灾难现场探测机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括机器人本体、远程监控单元以及设在所述机器人本体上的微控制器、环境监测单元、自主巡逻单元和无线通信单元；所述微控制器分别与所述环境监测单元、所述自主巡逻单元和所述无线通信单元电性连接；所述微控制器与所述远程监控单元信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种灾难现场探测机器人系统，其特征在于，所述机器人系统包括机器人本体、远程监控单元以及设在所述机器人本体上的微控制器、环境监测单元、自主巡逻单元和无线通信单元；所述微控制器分别与所述环境监测单元、所述自主巡逻单元和所述无线通信单元电性连接；所述微控制器与所述远程监控单元信号连接。2.如权利要求1所述的灾难现场探测机器人系统，其特征在于，所述环境监测单元包括第一传感器模块和GSM语音模块，所述第一传感器模块和所述GSM语音模块分别与所述微控制器电性连接。3.如权利要求2所述的灾难现场探测机器人系统，其特征在于，所述自主巡逻单元包括第二传感器模块、电机驱动模块、定位模块和电源模块，所述第二传感器模块、所述电机驱动模块、所述定位模块和所述电源模块分别与所述微控制器电性连接。4.如权利要求3所述的灾难现场探测机器人系统，其特征在于，所述远程监控单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄衍标，康家杰，陈彦宏，戴伟东，沈家华，高剑兴，
申请(专利权)人：广州大学华软软件学院，
类型：新型
国别省市：广东,44