一种自主消防特种防爆机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种自主消防特种防爆机器人，属于消防机器人技术领域。包括传感器单元、运动单元、消防单元、通信单元、处理单元和供电单元；传感器单元包括摄像机、激光雷达、火焰探测器、温湿度传感器、气体探测器和定位天线；运动单元包括底盘和驱动电机；消防单元包括消防炮、供水水管和喷淋装置；通信单元用于和控制终端无线连接；供电单元包括电池箱和锂离子电池。本发明专利技术具有自主构建地图功能、自主导航功能、自主避障功能、火焰探测及标定功能、自主灭火功能；本发明专利技术具备气体和粉尘双重防爆性能，能够在爆炸危险区域内使用；本发明专利技术能够代替人工进行日常巡检，也能够代替消防救援人员进入易燃、易爆等危险灾害事故现场进行探测、救援或灭火。或灭火。或灭火。

【技术实现步骤摘要】
一种自主消防特种防爆机器人


[0001]本专利技术属于消防机器人
，具体涉及一种自主消防特种防爆机器人。

技术介绍

[0002]目前火灾事件频发，救火抢险一线上的消防人员的人身安全受到威胁，消防安全亟需科技武装，消防机器人可以代替消防人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、坍塌、浓烟等危险场所进行灭火救援，有效解决消防人员所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。但消防事故现场既有可能存在爆炸性气体环境，又可能存在爆炸性粉尘环境，各种类型爆炸性气体及爆炸性粉尘均有可能出现，目前具有气体防爆和粉尘防爆性能的消防灭火侦察防爆机器人仍很少，并且已有的防爆机器人自主性很低。
[0003]如专利文献CN105999598A提出一种防爆消防灭火侦察机器人，包括消防机器人本体和远程控制箱两部分，消防机器人本体由箱体组件、独立悬挂减震系统、消防水炮、数据采集多媒体组件和附件组成，消防机器人本体采用防爆设计，并携带有传感器、摄像机、消防水炮，可代替消防人员进入易燃、易爆、有毒气体环境进行探测和侦察，也可进入浓烟、火灾等事故现场，进行消防灭火。该消防机器人本体上的天线负责接收控制箱发来的命令，根据命令驱动消防机器人本体行走。该消防机器人的行走动作和消防动作完全依赖于远程控制，没有自主行动能力。
[0004]又如专利文献CN108686324A提出一种消防灭火侦察防爆机器人，包括机器人终端和遥控操作箱，机器人终端包括防爆底盘，防爆底盘上方设有消防炮、水幕喷头、升降平台、防爆大灯、报警灯、防爆红外热像仪、防爆拾音器、防爆音响、第一数传天线、第一图传天线和防爆激光避障传感器，遥控操作箱包括背负箱和手操箱，该机器人采用履带式底盘、可搭载消防水炮、有毒有害气体探测器、温湿度变送器、摄像机、拾音器等不同上装。虽然该防爆机器人设置有激光避障传感器能够进行避障操作，但其无法进行路径规划等自主操作，自主性较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种具有很强自主性的消防特种防爆机器人。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种自主消防特种防爆机器人，包括传感器单元、运动单元、消防单元、通信单元、处理单元和供电单元；所述传感器单元包括摄像机、激光雷达、火焰探测器、温湿度传感器、气体探测器和定位天线；所述摄像机用于获取周围的环境图像，所述激光雷达用于识别周围障碍物，所述火焰探测器用于识别出火源，所述温湿度传感器用于获取周围环境的温湿度数据，所述气体探测器用于识别出SO2、NO2、NH3等多种气体，所述定位天线用于通过GPS/北斗卫星定位获取位置信息；
所述运动单元包括底盘和驱动电机，用于控制本专利技术的运动；所述消防单元包括消防炮、供水水管和喷淋装置；所述消防炮用于喷射水流或泡沫进行灭火，所述供水水管用于向所述消防炮供水，所述喷淋装置用于向周围喷洒水滴；所述通信单元用于和控制终端无线连接；所述处理单元用于从所述传感器单元获取传感信息，并用于自主构建地图、自主导航、自主避障、火焰探测及标定；所述供电单元包括电池箱和设置在电池箱内部的锂离子电池，用于提供电能；所述摄像机、所述激光雷达、所述火焰探测器、所述温湿度传感器、所述气体探测器、所述定位天线、所述底盘和所述电池箱均为气体和粉尘防爆电气产品。
[0007]进一步的，所述火焰探测器能够同时获取可见光、红外及热成像图像。
[0008]进一步的，所述供水水管为双口结构；所述供水水管上还设置有水带自动脱卸装置，所述水带自动脱卸装置用于自动卸下消防水带，且为气体和粉尘防爆电气产品。
[0009]进一步的，所述底盘为克里斯蒂悬挂式履带底盘，包括履带、支撑轮和驱动轮；所述支撑轮和所述驱动轮的金属镁、钛质量百分比总含量均不超过7.5%，所述履带由橡胶内嵌凯夫拉纤维和芯金制成，且表面绝缘电阻不大于109Ω。
[0010]进一步的，所述传感器单元还包括激光避障传感器，所述激光避障传感器用于识别正前方的障碍物，且为气体和粉尘防爆电气产品。
[0011]进一步的，还包括拾音器和音箱。
[0012]进一步的，所述通信单元还用于实现互联网通讯。
[0013]目前的消防机器人特别是防爆消防机器人仍大多采用遥控方式工作，无论是在行走或火源寻找、灭火过程均依赖于远程遥控人员的操控。如专利文献CN105999598A提出的防爆消防灭火侦察机器人，其本体根据远程控制箱所发出的命令进行前进、后退、左转和右转，当消防机器人本体接近事故或火灾现场时，消防机器人本体摄像头、气体传感器、红外温度传感器和避障传感器将采集到的信息回传给控制箱，操作人员根据现场实际情况，发出各种命令控制消防机器人本体进行灭火、侦察等工作。但消防环境中可能存在地形复杂、通讯不畅通等问题，这种需要人为控制的消防机器人由于缺乏自主灭火能力及移动能力，在复杂环境下难以完全发挥作用，影响消防工作的开展。
[0014]为应对这种情况下，出现了一些具有自主功能的防爆消防机器人。如专利文献CN107875549A提出的防爆消防侦察灭火机器人，其车载主控器通过传感和提示组件中的防爆红外传感器和防爆激光测距传感器组合，实现对前方障碍物的距离检测，并将检测的数据实时发送至车载主控器供其分析，对机器人前方障碍物距离进行判定，做出前进或停止运动策略；又如专利文献CN108686324A提出的消防灭火侦察防爆机器人，设置有激光避障传感器能够进行自动避障操作。虽然上述专利的防爆消防机器人具有自主避障功能，但其运动、寻找火源、灭火等功能仍由人工操控。火灾事故现场可能会出现通信信号不稳定、磁干扰严重、通信效果差的问题，易造成控制系统失效而出现无法远程控制的情况，虽然专利文献CN107875549A、CN108686324A具有一定的自主功能，但其整体自主性仍然不强，部分功能仍会受通信质量的影响。
[0015]在这种情况下，为确保消防机器人与遥控终端之间的通信质量，就要增强消防机器人的信号强度。如专利文献CN205095302U提出的一种智能消防机器人就设置了信号增强
器用于增强传输信号。
[0016]增强信号强度就要增加信号的发射功率，但在具有爆炸性气体的危险区域内，射频电磁波存在点燃爆炸性气体的可能性。特别是在信号不佳的情况下，消防机器人的通信部件均会自动提高功率以实现或维持通信连接。为减少射频能量点燃的危险性，就需要对消防机器人的无线通信部件（射频电磁波发射部件）的发射功率进行限制。但目前的消防机器人大多未采取发射功率限制措施，因为限制发射功率必然会影响通信质量，进而影响与遥控终端的连接，影响人工遥控消防机器人或半自主消防机器人的正常工作。
[0017]即使有部分现有技术的消防机器人对信号发射功率进行了限制，如专利文献CN108686324A限制数传电台和图传电台的功率不大于2W，但仅限制功率而不采取其他信号增强措施，又必然会影响通信质量，影响遥控距离。
[0018]在这种情况下，本专利技术人一方面针对射频点燃能量与无线传输质量之间的矛盾进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自主消防特种防爆机器人，其特征在于：包括传感器单元、运动单元、消防单元、通信单元、处理单元和供电单元；所述传感器单元包括摄像机、激光雷达、火焰探测器、温湿度传感器、气体探测器和定位天线；所述摄像机用于获取周围的环境图像，所述激光雷达用于识别周围障碍物，所述火焰探测器用于识别出火源，所述温湿度传感器用于获取周围环境的温湿度数据，所述气体探测器用于识别出SO2、NO2、NH3等多种气体，所述定位天线用于通过GPS/北斗卫星定位获取位置信息；所述运动单元包括底盘和驱动电机，用于控制本发明的运动；所述消防单元包括消防炮、供水水管和喷淋装置；所述消防炮用于喷射水流或泡沫进行灭火，所述供水水管用于向所述消防炮供水，所述喷淋装置用于向周围喷洒水滴；所述通信单元用于和控制终端无线连接；所述处理单元用于从所述传感器单元获取传感信息，并用于自主构建地图、自主导航、自主避障、火焰探测及标定；所述供电单元包括电池箱和设置在电池箱内部的锂离子电池，用于提供电能；所述摄像机、所述激光雷达、所述火焰探测器、所述温湿度传感器、所述气体探测器、所述定位天线、所述底盘和所述电池箱均为气体和粉尘防爆电气产品。2.根据权利要求1所述自主消...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞，袁文正，孙景富，刘琦，顾保虎，吴楠，张克富，潘强辉，
申请(专利权)人：南阳中天防爆电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：