一种用于长大隧道火灾应急疏控的异构模块化机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种用于长大隧道火灾应急疏控的异构模块化机器人，属于智能机器人领域。该机器人包括灾情源位侦测机器人搭载在机器人移动载体上或独立停止在轨道的预定工作点位，到达火源附近处；交互式疏散引导机器人安装在机器人移动载体上或独立集成在移动导轨上完成受困人员的识别定位和交互式引导疏散；指向控火机器人搭载在机器人移动载体上，通过消防管道接口安装在消防管线上，识别火源目标，通过二维转台调节消防喷嘴指向性控灾；机器人移动载体作为各装置的承担载体，在隧道拱顶或侧面的移动导轨上高速移动，到达灾源点或人员密集点。本发明专利技术能够实现长大隧道的灾情源位快速精准侦测、灾情灵活快速控制、人车交互式主动引导疏散。式主动引导疏散。式主动引导疏散。

A heterogeneous modular robot for fire emergency control in long tunnels

【技术实现步骤摘要】
一种用于长大隧道火灾应急疏控的异构模块化机器人


[0001]本专利技术属于智能机器人领域，涉及隧道应急消防处置领域，具体涉及一种用于长大隧道火灾应急疏控的异构模块化机器人。

技术介绍

[0002]传统的公路隧道灭火设施有消防栓、灭火器和固定式水成膜泡沫灭火装置，面对突发性事故，传统的灭火方式具有灭火设备不完善、发现火情不及时、灭火效率低、自动化程度低、无法针对火源有效灭火等缺点，而且隧道空间相对封闭、车流量与人流量较大，对人员的逃生和工作人员的救援造成了相当大的困难，一旦火灾不能及时得到控制和处理，必将造成人员与财产的双重损失，同时产生非常恶劣的社会影响。
[0003]目前，针对长大公路隧道灾中应急疏控存在的问题，国内外已经有多个国家展开了相关研究，国外瑞士ABB跨国公司提出了AC500 PLC隧道自动化解决方案，用于隧道通风排烟，保护人员和设备安全；意大利联合服务集团(GSA)、国际机械科学中心(CISM)和帕多瓦大学工程学院联合开发了智能消防机器人iTunnel，用于控制和扑灭火灾；意大利埃米控制公司研发了移动消防涡轮机器人，用于地面消防灭火；国内招商局重庆交通科研设计院研发了智能通风排烟系统及装备；西南交通大学研发长大隧道通风系统风量的分配控制装置，自动调节控制通风量；中国科学技术大学设计了一种隧道内移动式射流风机组合排烟装置，操作灵活，机动性强；中铁第一勘察设计院集团有限公司提出保证安全疏散的多种排烟方案；清华大学提出的基于颗粒汇效应的除尘除霾消烟消雾技术，可快速净化空气中有毒气体；同济大学提出了侧向排烟城市道路隧道的水幕阻烟隔热性能研究；山西省工业设备安装公司研发水成膜泡沫灭火系统，用于隧道灭火；北京新松融通机器人科技有限公司研发了智能消防机器人、巡检机器人，用于火源探测与识别、投掷灭火弹等；招商局重庆交通科研设计院有限公司、南京迈世、中科信同等多家单位研制了各自的隧道巡检机器人。综合国内外研究现状，现有的研究大多集中在隧道通风排烟系统的智能控制、消防灭火系统的改进和增添移动式机器人进行巡检灭火，多针对单一系统，整体应急疏控效率不佳，对隧道突发事故灾中应急疏控智能综合解决方案的研究较少。
[0004]因此，针对长大公路隧道空间狭长、烟气蔓延阻碍人员疏导等问题，设计出一种针对长大公路隧道灾中应急疏控的智能化机器人系统对公路隧道建设的发展、进步具有重要意义。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于长大隧道火灾应急疏控的异构模块化机器人，针对长大公路隧道灾中现场难以到达、人员疏散目标性差等问题，基于模块化理论与互换性设计方法，设计一种面向“测
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寻
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疏
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控”多任务的异构模块化机器人，实现长大公路隧道的灾情源位快速精准侦测、灾情灵活快速控制、人车交互式主动引导疏散。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种用于长大隧道火灾应急疏控的异构模块化机器人，包括灾情源位侦测机器人1、交互式疏散引导机器人2、指向控火机器人3、机器人移动载体4和移动导轨；
[0008]所述灾情源位侦测机器人1搭载在机器人移动载体4上或独立停在轨道的预定工作点位，到达火源附近处，实现灾情源位快速精准侦测；
[0009]所述交互式疏散引导机器人2安装在机器人移动载体4上或独立集成在移动导轨上完成受困人员的识别定位和交互式引导疏散；
[0010]所述指向控火机器人3搭载在机器人移动载体4上，通过消防管道接口307安装在消防管线上，识别火源目标，调节消防工具指向性控灾；
[0011]所述机器人移动载体4作为各装置的承担载体，在隧道拱顶或侧面的移动导轨上高速移动，到达灾源点或人员密集点等位置。
[0012]进一步，所述灾情源位侦测机器人1包括灾源主动感知控制系统，以及分别与灾源主动感知控制系统连接的伺服控制器Ⅰ、红外传感器Ⅰ、图像传感器Ⅰ104、温湿度传感器105、多点位气体传感器108、位置传感器Ⅰ和通信模块Ⅰ；
[0013]所述灾源主动感知控制系统根据各传感器采集的信息来控制伺服控制器Ⅰ；
[0014]所述伺服控制器Ⅰ与驱动电机Ⅰ102和驱动轮Ⅰ依次连接，根据灾源主动感知控制系统给出的指令控制驱动轮Ⅰ运动；
[0015]所述红外传感器Ⅰ、图像传感器Ⅰ104、温湿度传感器105和多点位气体传感器108分别用于采集火源附近的图像信息、现场空气的温湿度以及有害气体组成成分；所述位置传感器Ⅰ用于定位灾情源位侦测机器人1所在位置，并由此位置定位灾情源位侦测机器人所有检测信息的所属位置；所述通信模块Ⅰ用于将灾情源位侦测机器人1中各传感器采集的信息传输给指向控火机器人3和协同联动控制平台。
[0016]进一步，所述交互式疏散引导机器人2包括疏散引导控制系统，以及分别与疏散引导控制系统连接的伺服控制器Ⅱ、生命探测仪、红外传感器Ⅱ、图像传感器Ⅱ203、位置传感器Ⅱ、声音引导装置202、灯光引导装置204和通信模块Ⅱ；
[0017]所述疏散引导控制系统根据各传感器采集的信息来控制伺服控制器Ⅱ、声音引导装置202和灯光引导装置204；所述伺服控制器Ⅱ依次与驱动电机Ⅱ和驱动轮Ⅱ依次连接，根据疏散引导控制系统给出的指令控制驱动轮Ⅱ运动；
[0018]所述生命探测仪、红外传感器Ⅱ和图像传感器Ⅱ203分别用于探测隧道内火灾附近的生命体信息和图像信息；所述位置传感器Ⅱ用于定位定位交互式疏散引导机器人2所在位置，并由此位置定位交互式疏散引导机器人所有检测信息的所属位置；
[0019]所述声音引导装置202和灯光引导装置204根据疏散引导控制系统给出的指令发出相应的声音引导和灯光引导，给受困人员提供逃生通道指引信息；
[0020]所述通信模块Ⅱ用于将交互式疏散引导机器人2中各传感器采集的信息传输给协同联动控制平台。
[0021]进一步，所述交互式疏散引导机器人2还包括固定接口207，用于将交互式疏散引导机器人2固定在机器人移动载体4上。
[0022]进一步，所述指向控火机器人3包括指向控火控制系统，以及分别与指向控火控制系统连接的伺服控制器Ⅲ、图像传感器Ⅲ306、温度传感器、位置传感器Ⅲ、通信模块Ⅲ、驱动器、二维转台304、消防喷嘴305和消防管道接口307；
[0023]所述指向控火控制系统根据各传感器采集的信息来控制伺服控制器Ⅲ和驱动器；
[0024]所述伺服控制器Ⅲ依次与驱动电机Ⅲ和驱动轮Ⅲ连接，根据指向控火控制系统给出的指令控制驱动轮Ⅲ运动；
[0025]所述图像传感器Ⅲ306、温度传感器分别与指向控火控制系统连接，用于获取隧道内火源附近的图像和温度；所述位置传感器Ⅲ用于定位指向控火机器人3所在位置，并由此位置定位灾情源位侦测机器人所有检测信息的所属位置；
[0026]所述消防喷嘴305通过二维转台304与指向控火机器人3的电气箱体连接；
[0027]所述驱动器根据位置传感器Ⅲ获取的火源位置来控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于长大隧道火灾应急疏控的异构模块化机器人，其特征在于，该机器人包括灾情源位侦测机器人(1)、交互式疏散引导机器人(2)、指向控火机器人(3)、机器人移动载体(4)和移动导轨；所述灾情源位侦测机器人(1)搭载在机器人移动载体(4)上或独立停在轨道的预定工作点位，到达火源附近处，实现灾情源位快速精准侦测；所述交互式疏散引导机器人(2)安装在机器人移动载体(4)上或独立集成在移动导轨上完成受困人员的识别定位和交互式引导疏散；所述指向控火机器人(3)搭载在机器人移动载体(4)上，通过消防管道接口(307)安装在消防管线上，识别火源目标，调节消防工具指向性控灾；所述机器人移动载体(4)作为各装置的承担载体，在隧道拱顶或侧面的移动导轨上高速移动，到达灾源点或人员密集点。2.根据权利要求1所述的异构模块化机器人，其特征在于，所述灾情源位侦测机器人(1)包括灾源主动感知控制系统，以及分别与灾源主动感知控制系统连接的伺服控制器Ⅰ、红外传感器Ⅰ、图像传感器Ⅰ(104)、温湿度传感器(105)、多点位气体传感器(108)、位置传感器Ⅰ和通信模块Ⅰ；所述灾源主动感知控制系统根据各传感器采集的信息来控制伺服控制器Ⅰ；所述伺服控制器Ⅰ与驱动电机Ⅰ(102)和驱动轮Ⅰ依次连接，根据灾源主动感知控制系统给出的指令控制驱动轮Ⅰ运动；所述红外传感器Ⅰ、图像传感器Ⅰ(104)、温湿度传感器(105)和多点位气体传感器(108)分别用于采集火源附近的图像信息、现场空气的温湿度以及有害气体组成成分；所述位置传感器Ⅰ用于定位灾情源位侦测机器人(1)所在位置，并由此位置定位灾情源位侦测机器人所有检测信息的所属位置；所述通信模块Ⅰ用于将灾情源位侦测机器人(1)中各传感器采集的信息传输给指向控火机器人(3)和协同联动控制平台。3.根据权利要求1所述的异构模块化机器人，其特征在于，所述交互式疏散引导机器人(2)包括疏散引导控制系统，以及分别与疏散引导控制系统连接的伺服控制器Ⅱ、生命探测仪、红外传感器Ⅱ、图像传感器Ⅱ(203)、位置传感器Ⅱ、声音引导装置(202)、灯光引导装置(204)和通信模块Ⅱ；所述疏散引导控制系统根据各传感器采集的信息来控制伺服控制器Ⅱ、声音引导装置(202)和灯光引导装置(204)；所述伺服控制器Ⅱ依次与驱动电机Ⅱ和驱动轮Ⅱ依次连接，根据疏散引导控制系统给出的指令控制驱动轮Ⅱ运动；所述生命探测仪、红外传感器Ⅱ和图像传感器Ⅱ(203)分别用于探测隧道内火灾附近的生命体信息和图像信息；所述位置传感器Ⅱ用于定位交互式疏散引导机器人(2)所在位置，并由此位置定位交互式疏散引导机器人所有检测信息的所属位置；所述声音引导装置(202)和灯光引导装置(204)根据疏散引导控制系统给出的指令发出相应的声音引导和灯光引导，给受困人员提供逃生通道指引信息；所述通信模块Ⅱ用于将交互式疏散引导机器人(2)中各传感器采集的信息传输给协同联动控制平台。4.根据权利要求3所述的异构模块化机器人，其特征在于，所述交互式疏散引导机器人(2)还包括固定接口(207)，用于将交互式疏散引导机器人(2)固定在机器人移动载体(4)
上。5.根据权利要求1所述的异构...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁浩，宋屹峰，李文锋，王洪光，周云腾，吕鹏，须民健，吴清潇，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：