一种多模态智能灭火机器人及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种多模态智能灭火机器人及其使用方法，包括壳体、飞行机构及行走机构，壳体的表面安装有雷达、天线及高清耐高温摄像头，壳体的内部设有烟雾浓度传感器、温度传感器、mini主机及电池；飞行机构包括对称设置在壳体左右两侧的机翼组件，机翼组件通过旋转关节与壳体连接，行走机构包括与壳体底部相连的底盘以及对称设置在底盘左右两侧的左履带组件及右履带组件，灭火器的喷射口悬伸于底盘的前部。由上述技术方案可知，本发明专利技术利用设计灭火机器人高机动性、多参数实时监测、反应迅速的特性，不仅可以代替消防人员更高效地完成消防工作，还能在火情刚出现时迅速动作，将火灾扼杀在初期状态，避免产生进一步的损失。避免产生进一步的损失。避免产生进一步的损失。

【技术实现步骤摘要】
一种多模态智能灭火机器人及其使用方法


[0001]本专利技术涉及消防救援领域，具体涉及一种多模态智能灭火机器人及其使用方法。

技术介绍

[0002]我国每年因为火灾事故造成大量的人员伤亡和财产损失，在这种危险环境下，实施人员和财产抢救是一件十分危险且困难的事。随着机器人技术日渐成熟，通过结合智能网联技术和自动控制技术研发适应性广、可靠性强的灭火机器人，可以有效缓解消防员救援工作压力，减轻消防人员不必要伤亡。此外，利用灭火机器人高机动性，多参数实时监测，反应迅速的特性，不仅可以代替消防人员更高效地完成消防工作，还能在火情刚出现时迅速动作，将火灾扼杀在初期状态，避免产生进一步的损失。
[0003]目前，我国研制的多数灭火机器人尚存在一些缺点：（1）目前已知的灭火机器人中，大部分机器人并未搭载有相关传感器检测灾情现场情况，无法及时为消防人员提供实时、可靠的数据以进行灾情分析；（2）现有的灭火机器人模态单一，难以适应复杂多变的地形与环境，不能针对不同的环境情况采取灵活多变的抢险救灾方式和运动方式；（3）现有的灭火机器人存在结构复杂，运动速度慢的缺点；（4）现有的灭火机器人体型一般较大，不利于携带与行动，降低了机器人的适用性；（5）现有的灭火机器人大多数无法在灾情突发的时候自主启动，智能化、自动化程度较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多模态智能灭火机器人，该灭火机器人适用于建筑室内环境、工业园区厂房、高校实验室等多种火灾易发环境。事故发生时，可以监测寻找火灾发生地点，并迅速动作，进行救援抢险工作，防止火势进一步扩大；火势较大时，可以代替消防救援人员深入现场进行消防灭火工作，避免消防人员造成不必要的伤亡。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：包括壳体、飞行机构及行走机构，所述壳体的表面安装有雷达、天线及高清耐高温摄像头，所述壳体的内部设有烟雾浓度传感器、温度传感器、mini主机及电池；所述的飞行机构包括对称设置在壳体左右两侧的机翼组件，所述的机翼组件通过旋转关节与壳体连接，所述的机翼组件包括螺旋桨及驱动螺旋桨转动的第一驱动电机；所述的行走机构包括与壳体底部相连的底盘以及对称设置在底盘左右两侧的左履带组件及右履带组件，所述的左履带组件及右履带组件均分别包括驱动轮、与驱动轮啮合且包裹在驱动轮外部的履带以及驱使驱动轮转动的第二驱动电机，所述底盘的内部还设有灭火器及控制第二驱动电机的底盘电路板，所述灭火器的喷射口悬伸于底盘的前部；所述的电池为天线、雷达、烟雾浓度传感器、温度传感器、高清耐高温摄像头、mini
主机、第一驱动电机、第二驱动电机供电；所述的mini主机包括处理器以及分别与处理器双向通讯的电机驱动模块、传感器信息采集模块、飞行器模块，还包括与处理器单向通讯的灭火器模块，所述的雷达、温度传感器、烟雾浓度传感器、高清耐高温摄像头及天线均分别与传感器信息采集模块双向通讯，所述天线的输入端与遥控器相连，所述电机驱动模块的输出端与底盘电路板相连，底盘电路板与第二驱动电机相连，第二驱动电机驱使驱动轮转动；所述飞行器模块的输出端与第一驱动电机相连，第一驱动电机驱使螺旋桨转动；所述的灭火器模块与灭火器相连。
[0006]所述的壳体为层状结构，包括上层的第一壳体及下层的第二壳体，所述的第一壳体及第二壳体的顶端均为敞口状，且第一壳体的顶端敞口处设有与之密闭的上盖，所述上盖的上表面设有用于安装雷达的雷达底座，所述的上盖上还设有与第一壳体内部连通的第一透风孔及第二透风孔，所述的第一透风孔为弧形孔，第二透风孔为正多边形孔。
[0007]所述第一壳体的头部设有高清耐高温摄像头，所述第一壳体的尾部设有天线，所述第一壳体的底板上设有烟雾浓度传感器及温度传感器，第一壳体的底板上还设有与第二壳体内部连通的第一通孔，所述的上盖与第一壳体通过螺钉连接。
[0008]所述第二壳体的底板上设有mini主机及用于安装电池的电池支架，第二壳体的前端设有电池盖板，第二壳体的底板上还设有与底盘内部连通的第二通孔，所述第二壳体的左右两侧分别对称设有与机翼组件相连的第一支翼，所述的第二壳体与第一壳体通过螺钉连接。
[0009]所述的机翼组件包括机翼外壳、螺旋桨、设置在机翼外壳内的第一驱动电机、与机翼外壳固连的第二支翼，所述的第二支翼与第一支翼通过旋转关节转动连接，所述的第一驱动电机通过齿轮组将动力传递给螺旋桨，所述的齿轮组包括相啮合的主动齿轮与从动齿轮，所述的主动齿轮与第一驱动电机的输出轴连接，所述的从动齿轮上设有六角棱柱，所述的螺旋桨上设有与六角棱柱相配合的内六角孔，所述的机翼组件共设置四组。
[0010]所述的底盘为截面呈梯形的六面体结构，所述底盘的顶板与第二壳体的下表面焊接固定，且底盘的顶板上还设有与第二通孔同心设置的第三通孔。
[0011]所述的灭火器设置在底盘内部的中间位置，灭火器的喷射口贯穿底盘的前板且呈悬伸状设置在底盘外部。
[0012]所述的左履带组件及右履带组件中的驱动轮及第二驱动电机均分别设置三个，所述的第二驱动电机分别通过电机支架固定在底盘左板或底盘右板的内表面，所述的左履带组件及右履带组件还分别包括履带盖板，所述的履带盖板通过卡扣固定安装在左履带组件或右履带组件的外侧。
[0013]由上述技术方案可知，本专利技术的飞行机构可以通过mini主机控制机翼组件的展开与收缩，调整机器人所处的运动模式，内部的温度传感器及烟雾浓度传感器可针对环境温度、烟雾浓度以及现场情况做出监测；本专利技术的行走机构可通过底盘电路板控制第二驱动电机和驱动轮的功率及转速，从而调整机器人前进的方向和速度，底盘内置的灭火器可以有效针对火源点对点灭火。本专利技术利用设计灭火机器人高机动性、多参数实时监测、反应迅速的特性，不仅可以代替消防人员更高效地完成消防工作，还能在火情刚出现时迅速动作，将火灾扼杀在初期状态，避免产生进一步的损失。
[0014]本专利技术的另一目的在于提供一种多模态智能灭火机器人的使用方法，包括如下步
骤：步骤1：智能灭火机器人多模态唤醒；步骤2：选择运动模式；步骤3：运动转向与智能避障；步骤4：火源定位及智能灭火。
[0015]所述的步骤1包括：步骤1.1：利用远程遥控器控制按钮将起动信息给予天线，信息将从导线以电信号的形式传达至mini主机内置处理器，并向电机驱动模块、传感器信息采集模块、飞行器模块、灭火器模块输出信号，对休眠模式的智能灭火机器人完成主动唤醒；步骤1.2：烟雾浓度传感器、温度传感器实时监测环境温度与烟雾浓度，并将数值与mini主机设定的温度、烟雾浓度上限值进行比对，当环境温度或烟雾浓度超过了mini主机设定的温度、烟雾浓度上限值时，信息将从导线以电信号的形式传达至mini主机内置处理器，并向电机驱动模块、传感器信息采集模块、飞行器模块、灭火器模块输出信号，对休眠模式的智能灭火机器人完成被动唤醒；步骤1.3：智能灭火机器人唤醒后，可以激活传感器信息采集模块中的雷达和高清耐高温摄像头，分别对机器人集群的其余智能灭火机器人进行定位与图像检测并发送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态智能灭火机器人，其特征在于：包括壳体（1）、飞行机构（2）及行走机构（3），所述壳体（1）的表面安装有雷达（4）、天线（5）及高清耐高温摄像头（6），所述壳体（1）的内部设有烟雾浓度传感器（7）、温度传感器（8）、mini主机（9）及电池（10）；所述的飞行机构（2）包括对称设置在壳体（1）左右两侧的机翼组件，所述的机翼组件通过旋转关节与壳体（1）连接，所述的机翼组件包括螺旋桨（21）及驱动螺旋桨（21）转动的第一驱动电机（22）；所述的行走机构（3）包括与壳体（1）底部相连的底盘（31）以及对称设置在底盘（31）左右两侧的左履带组件（32）及右履带组件（33），所述的左履带组件（32）及右履带组件（33）均分别包括驱动轮（34）、与驱动轮（34）啮合且包裹在驱动轮（34）外部的履带（35）以及驱使驱动轮（34）转动的第二驱动电机（36），所述底盘（31）的内部还设有灭火器（37）及控制第二驱动电机（36）的底盘电路板（38），所述灭火器（37）的喷射口（371）悬伸于底盘（31）的前部；所述的电池为天线（5）、雷达（4）、烟雾浓度传感器（7）、温度传感器（8）、高清耐高温摄像头（9）、mini主机（9）、第一驱动电机（22）、第二驱动电机（36）供电；所述的mini主机（9）包括处理器（91）以及分别与处理器（91）双向通讯的电机驱动模块（92）、传感器信息采集模块（93）、飞行器模块（94），还包括与处理器（91）单向通讯的灭火器模块（95），所述的雷达（4）、温度传感器（8）、烟雾浓度传感器（7）、高清耐高温摄像头（6）及天线（5）均分别与传感器信息采集模块（93）双向通讯，所述天线（5）的输入端与遥控器相连，所述电机驱动模块（92）的输出端与底盘电路板（38）相连，底盘电路板（38）与第二驱动电机（36）相连，第二驱动电机（36）驱使驱动轮（34）转动；所述飞行器模块（94）的输出端与第一驱动电机（22）相连，第一驱动电机（22）驱使螺旋桨（21）转动；所述的灭火器模块（95）与灭火器（37）相连。2.根据权利要求1所述的多模态智能灭火机器人，其特征在于：所述的壳体（1）为层状结构，包括上层的第一壳体（11）及下层的第二壳体（12），所述的第一壳体（11）及第二壳体（12）的顶端均为敞口状，且第一壳体（11）的顶端敞口处设有与之密闭的上盖（13），所述上盖（13）的上表面设有用于安装雷达（4）的雷达底座（131），所述的上盖（13）上还设有与第一壳体（11）内部连通的第一透风孔（132）及第二透风孔（133），所述的第一透风孔（132）为弧形孔，第二透风孔（133）为正多边形孔。3.根据权利要求2所述的多模态智能灭火机器人，其特征在于：所述第一壳体（11）的头部设有高清耐高温摄像头（6），所述第一壳体（11）的尾部设有天线（5），所述第一壳体（11）的底板上设有烟雾浓度传感器（7）及温度传感器（8），第一壳体（11）的底板上还设有与第二壳体（12）内部连通的第一通孔（14），所述的上盖（13）与第一壳体（11）通过螺钉连接。4.根据权利要求2所述的多模态智能灭火机器人，其特征在于：所述第二壳体（12）的底板上设有mini主机（9）及用于安装电池（10）的电池支架（15），第二壳体（12）的前端设有电池盖板（16），第二壳体（12）的底板上还设有与底盘（31）内部连通的第二通孔（17），所述第二壳体（12）的左右两侧分别对称设有与机翼组件相连的第一支翼（18），所述的第二壳体（12）与第一壳体（11）通过螺钉连接。5.根据权利要求1所述的多模态智能灭火机器人，其特征在于：所述的机翼组件包括机翼外壳（23）、螺旋桨（21）、设置在机翼外壳（23）内的第一驱动电机（22）、与机翼外壳（23）固连的第二支翼（24），所述的第二支翼（24）与第一支翼（18）通过旋转关节转动连接，所述的第一驱动电机（22）通过齿轮组将动力传递给螺旋桨（21），所述的齿轮组包括相啮合的主动
齿轮（25）与从动齿轮（26），所述的主动齿轮（25）与第一驱动电机（22）的输出轴连接，所述的从动齿轮（26）上设有六角棱柱，所述的螺旋桨（21）上设有与六角棱柱相配合的内六角孔，所述的机翼组件共设置四组。6.根据权利要求1所述的多模态智能灭火机器人，其特征在于：所述的底盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，梁建文，孙协鹏，胡隆华，张晓磊，吕将，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：