本发明专利技术公开了一种塔式多构型的森林消防机器人系统及其操作方法，包括用于进行勘测维护作业的作业机构、与所述作业机构连接且用于带动作业机构运动的传动机构以及与传动机构连接且用于为传动机构提供动力的驱动机构，作业机构、传动机构以及驱动机构分别与控制系统通信连接。该系统结构可靠，使用性能好，塔式多构型结构具有快速搭建，多构型结构等诸多优点，可根据森林山势地形建立不同构型的森林消防机器人系统，更加高效率的进行森林火灾消防、森林资源维护等作业，面对复杂环境、复杂天气与复杂任务，实现整体系统的自适应作业，构建了结构简单、应用高效的消防机器人系统提升消防效率。消防效率。消防效率。
【技术实现步骤摘要】
一种塔式多构型的森林消防机器人系统及其操作方法
[0001]本专利技术涉及森林火灾的防护、灭火
，具体涉及一种塔式多构型的森林消防机器人系统及其操作方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着极端天气的增加，森林火灾频发，给人民生命财产与生态环境带来巨大伤害。森林火灾往往使用人工灭火方式，经常发生人员伤亡情况，针对传统人工防护与灭火存在着极大的风险且效率低下的问题，智能机器人逐步应用于森林防护中。但是现有的陆地机器人更加侧重于在地势平坦的区域进行巡护作业，无法在复杂森林环境中进行有效巡护，而空中机器人的续航时间无法满足长时间的侦察需求，使用性能低，从而导致现有机器人并无法满足森林消防的实际使用需要。
技术实现思路
[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种塔式多构型的森林消防机器人系统及其操作方法。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种塔式多构型的森林消防机器人系统，包括用于进行勘测维护作业的作业机构、与所述作业机构连接且用于带动作业机构运动的传动机构以及与传动机构连接且用于为传动机构提供动力的驱动机构，作业机构、传动机构以及驱动机构分别与控制系统通信连接。
[0005]进一步地，作业机构包括中间箱体、设置在中间箱体内部的伸缩结构、连接在伸缩结构底端且与中间箱体底面相匹配的接口平台以及设置在接口平台底面的机械夹臂，中间箱体上设置有用于环境动态数据监测融合的监测组件，接口平台的内部设置有控制台，所述监测组件、控制台分别与控制系统通信连接。
[0006]进一步地，伸缩结构包括设置在中间箱体内壁上的安装板、设置在安装板上的安装支架、转动设置在安装支架上的转轴以及缠绕在转轴上的拉伸丝，拉伸丝的端部连接在接口平台上，转轴的端部通过轴套连接有驱动电机，驱动电机与控制系统通信连接。
[0007]进一步地，监测组件包括设置在中间箱体上且与控制系统通信连接的摄像头、温湿度传感器、GPS、IMU、激光雷达。
[0008]进一步地，传动机构包括承载支架、设置在承载支架顶端的入线端的绕线轮、设置在承载支架顶端的出线端的驱动轮以及用于驱动驱动轮转动的驱动轮电机，绕线轮、驱动轮上绕设有拉动钢缆，且拉动钢缆的首端连接在驱动机构上，拉动钢缆的尾端连接在作业机构的中间箱体上。驱动轮电机与控制系统通信连接。
[0009]进一步地，承载支架的顶端设置有张紧支架，张紧支架上分别设置有上端张紧轮和下端张紧轮，拉动钢缆经绕线轮绕设后再依次经上端张紧轮、驱动轮再经下端张紧轮。
[0010]进一步地，驱动机构包括绕线轴支架、通过轴承设置在所述绕线轴支架上的绕线轴、设置在绕线轴支架上的电机放置架以及设置在电机放置架上且与绕线轴配合连接的绕
线电机，拉动钢缆的首端绕设在绕线轴上，绕线电机与控制系统通信连接。
[0011]进一步地，控制系统包括主控系统、传感器系统以及通信系统；
[0012]主控系统包括嵌入式核心板、数据采集板和运动控制板；
[0013]传感器系统包括IMU传感器、气压计、拓展传感器接口、红外摄像模块、可见光摄像模块、GPS定位模块和电机驱动模块；
[0014]所通信系统包括无线通信模块、5G通信模块及卫星通信模块；
[0015]GPS定位模块、气压计和IMU传感器均与数据采集板通信连接，温湿度传感器、红外摄像模块、可见光摄像模块均通过拓展传感器接口与数据采集板通信连接，电机驱动模块通过运动控制板和运动控制模块通信连接，各个驱动电机分别与所述电机驱动模块通信连接；
[0016]嵌入式核心板分别与数据采集板、运动控制模块和无线通讯模块通信连接。
[0017]进一步地，中间箱体的侧壁设置有连接扣，拉动钢缆的尾端连接在连接扣上。
[0018]本专利技术还提供了一种塔式多构型的森林消防机器人系统的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0019]S1：启动设备，系统进入初始化加载，作业机构居中，通过各传感器系统监测森林环境信息，并将信息采集传回数据图像至指挥中心；
[0020]S2：通过控制系统进行信息智能研判，确定是否发现存在超出设定的红外或者温度阈值的区域；若未超出，则进行S3；若超出，则进行S4；
[0021]S3：作业机构维持原状或回归至中心位置；
[0022]S4：找出信息峰值区域，进行区域位置信息识别获取；
[0023]S5：根据S4中识别的区域位置信息，驱动作业机构进行运作：具体步骤如下：
[0024]S5.1：绕线电机驱动绕线轴转动，并控制绕线轴上的拉动钢缆进行伸缩，使得伸缩移动部分的拉动钢缆绕过绕线轮、上端张紧轮、驱动轮、下端张紧轮再连接到中间箱体上，使得中间箱体动作；
[0025]S5.2：通过摄像头对环境信息进行获取，判断作业机构的位姿信息，随后通过控制台将传感器信息融合分析传输到控制系统中，当作业机构达到指定位置后，伸缩结构动作，使得接口平台连同机械夹臂下降至目标作业点，通过机械夹臂进行作业；
[0026]S5.3：上述动作完成后，伸缩结构再次工作，收回接口平台和机械夹臂。
[0027]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的一种塔式多构型的森林消防机器人系统及其操作方法，
[0028](1)其结构可靠，使用性能好，塔式多构型结构具有快速搭建，多构型结构等诸多优点，可根据森林山势地形建立不同构型的森林消防机器人系统，更加高效率的进行森林火灾消防、森林资源维护等作业。
[0029](2)末端作业机构搭载多摄像头、多传感器进行环境数据融合，面对复杂环境、复杂天气与复杂任务，实现整体系统的自适应作业。
[0030](3)塔式多构型结构基于现有工程标准零件，具有高效、快速搭建的性能。针对现有森林消防仍以人力为基础的缺陷，构建了结构简单、应用高效的消防机器人系统提升消防效率。
附图说明
[0031]图1为本专利技术中四构型森林消防机器人系统的结构总图；
[0032]图2为本专利技术中二构型森林消防机器人系统的结构总图；
[0033]图3为本专利技术中作业机构结构示意图；
[0034]图4为本专利技术中作业机构内部结构示意图；
[0035]图5为本专利技术中传动机构结构示意图；
[0036]图6为本专利技术中驱动机构结构示意图；
[0037]图7为本专利技术中森林消防机器人系统工作流程图。
具体实施方式
[0038]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0039]如图1至图2所示，一种塔式多构型的森林消防机器人系统，包括用于进行勘测维护作业的作业机构1、与作业机构1连接且用于带动作业机构1运动的传动机构2以及与传动机构2连接且用于为传动机构2提供动力的驱动机构3，作业机构1、传动机构2以及驱动机构3分别与控制系统通信连接。该系统作业环境为复杂山区地域的森林火灾防护，以塔架式机构为基础，结合缆绳、吊舱等多个部件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种塔式多构型的森林消防机器人系统，其特征在于，包括用于进行勘测维护作业的作业机构(1)、与所述作业机构(1)连接且用于带动作业机构(1)运动的传动机构(2)以及与所述传动机构(2)连接且用于为所述传动机构(2)提供动力的驱动机构(3)，所述作业机构(1)、传动机构(2)以及驱动机构(3)分别与控制系统通信连接。2.根据权利要求1所述的塔式多构型的森林消防机器人系统，其特征在于，所述作业机构(1)包括中间箱体(10)、设置在所述中间箱体(10)内部的伸缩结构(11)、连接在所述伸缩结构(11)底端且与所述中间箱体(10)底面相匹配的接口平台(12)以及设置在接口平台(12)底面的机械夹臂(13)，所述中间箱体(10)上设置有用于环境动态数据监测融合的监测组件，所述接口平台(12)的内部设置有控制台(14)，所述监测组件、控制台(14)分别与所述控制系统通信连接。3.根据权利要求2所述的塔式多构型的森林消防机器人系统，其特征在于，所述伸缩结构(11)包括设置在中间箱体(10)内壁上的安装板(110)、设置在所述安装板(110)上的安装支架(111)、转动设置在所述安装支架(111)上的转轴(112)以及缠绕在所述转轴(112)上的拉伸丝(113)，所述拉伸丝(113)的端部连接在所述接口平台(12)上，所述转轴(112)的端部通过轴套连接有驱动电机(114)，所述驱动电机(114)与所述控制系统通信连接。4.根据权利要求2所述的塔式多构型的森林消防机器人系统，其特征在于，所述监测组件包括设置在所述中间箱体(10)上且与控制系统通信连接的摄像头、温湿度传感器、GPS、IMU、激光雷达。5.根据权利要求2所述的塔式多构型的森林消防机器人系统，其特征在于，传动机构(2)包括承载支架(20)、设置在所述承载支架(20)顶端的入线端的绕线轮(21)、设置在所述承载支架(20)顶端的出线端的驱动轮(22)以及用于驱动所述驱动轮(22)转动的驱动轮电机(23)，所述绕线轮(21)、驱动轮(22)上绕设有拉动钢缆(24)，且所述拉动钢缆(24)的首端连接在所述驱动机构(3)上，所述拉动钢缆(24)的尾端连接在作业机构(1)的中间箱体(10)上，所述驱动轮电机(23)与所述控制系统通信连接。6.根据权利要求5所述的塔式多构型的森林消防机器人系统，其特征在于，所述承载支架(20)的顶端设置有张紧支架(25)，所述张紧支架(25)上分别设置有上端张紧轮(26)和下端张紧轮(27)，拉动钢缆(24)经绕线轮(21)绕设后再依次经上端张紧轮(26)、驱动轮(22)再经下端张紧轮(27)。7.根据权利要求6所述的塔式多构型的森林消防机器人系统，其特征在于，所述驱动机构(3)包括绕线轴支架(30)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张华，林锐，霍建文，张予，杨瑞林，王启官，朱梅姿，陈曦，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。