一种用于灾后救援的移动机器人装置及进行救援的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于灾后救援的移动机器人装置，它包括可分离式救援系统、导航系统；可分离式系统将移动机器人分离成主四轮机器人、微型独轮机器人两部分，其中微型独轮机器人可进入到狭窄空间，导航系统用于实现在复杂灾害环境下的自主移动；两个系统结合在一起实现对被困人员的信息搜集、灾后环境探索，灾后救援方案的生成及具体实施。本发明专利技术同时公开了一种用于灾后救援的移动机器人装置进行救援的方法。本发明专利技术使得在自然灾害及意外危险发生后实现对灾难发生地尤其是狭窄区域进行实时信息探索和就地展开救援工作，降低救援人员自身风险、迅速保障被困人员生命安全。迅速保障被困人员生命安全。迅速保障被困人员生命安全。

【技术实现步骤摘要】
一种用于灾后救援的移动机器人装置及进行救援的方法


[0001]本专利技术属于移动机器人领域，具体涉及一种用于灾后救援的移动机器人系装置及进行救援的方法。

技术介绍

[0002]随着自然环境、人为活动的各类影响，危险环境的存在是不可避免的，而为了减少危险环境中的人员伤亡，提高救援效率与质量，对救援机器人的研发势在必行。由于时代变革、技术优化，救援机器人的应用范围更加广泛，技术特点也更加鲜明，其参与到危险环境的救援活动中形成了良好的救援效果。而随着移动救援机器人的智能化、自动化的需求和应用不断提升，除了研究机器人本身的结构和算法之外，保证在实际救援过程中的救援人员的安全和可靠性已成为移动救援机器人领域的重中之重。
[0003]中国专利CN113246155A(公开日2021.8.13)公开了一种救援机器人，它设计了移动底盘和夹爪机械手的方案来进行救援，通过对夹爪状态进行切换使使用范围和用途得到扩展，但这个方案没有考虑狭窄地形通过和自主作业情况。中国专利CN112295134A(公开日2021.2.2)公开了一种狭小空间救援装备及使用方法，其可代替救援人员深入到狭小空间之下独立进行救援作业，其缺点是：一、整体装置无法分离行动，整体装置较大；二、它只是简单地将被困人员救出，而没有根据狭窄空间的具体结构做出对救援方法合适的调整。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的问题是提供一种用于灾后救援的移动机器人装置及进行救援的方法，使得在自然灾害及意外危险发生后实现对灾难发生地尤其是狭窄区域进行实时信息探索和就地展开救援工作，降低救援人员自身风险、迅速保障被困人员生命安全。
[0005]本专利技术一种用于灾后救援的移动机器人装置，它包括可分离式救援系统、导航系统；可分离式系统将移动机器人分离成主四轮机器人、微型独轮机器人两部分，其中微型独轮机器人可进入到狭窄空间，导航系统用于实现在复杂灾害环境下的自主移动；两个系统结合在一起实现对被困人员的信息搜集、灾后环境探索，灾后救援方案的生成及具体实施。
[0006]进一步地，主四轮机器人和微型独轮机器人通过电磁触发控制装置连接；电磁触发控制装置包括主动吸合装置、两个被动吸合铁块，主动吸合装置设置在主四轮机器人的前部、两个被动吸合铁块设置在微型独轮机器人的后部。
[0007]进一步地，主四轮机器人包括主机机身、机械臂、主控电脑、主电源、前后两个移动机构，每个移动机构包括减震机构、传动机构、主电机、两个行走轮，机械臂设置在主机机身的顶部，主电机、传动机构、减震机构、四个行走轮设置在主机机身的底部，传动机构分别与主电机、行走轮连接，减震机构设置在行走轮上，主电源设置在主机机身的内部、主控电脑设置在主机机身的侧面；微型独轮机器人包括微型机身、一个行走轮、微型电源、陀螺仪自平衡装置、微型处理器、微型电机、集成装置，集成装置包括红外探测仪、气体传感器，微型电源、陀螺仪自平衡装置、微型处理器、微型电机设置在微型机身的内部，行走轮设置在微
型机身的底部，集成装置设置在微型机身的前面。
[0008]进一步地，导航系统包括高精度组合定位感知模块、导航控制模块、底盘控制模块；高精度组合定位感知模块包括激光雷达装置、GPS模块、视觉里程计相机，激光雷达装置、GPS模块均设置在主机机身的顶部，视觉里程计相机设置微型机身上的集成装置上；主四轮机器人、微型独轮机器人内均设置有导航控制模块、底盘控制模块；高精度组合定位感知模块、导航控制模块、底盘控制模块三者之间电连接；底盘控制模块包括电控转向、电控驱动、电控制动、轮速编码四个功能区。
[0009]进一步地，本专利技术移动机器人装置还包括远程控制系统，远程控制系统包括远程端控制电脑和无线通讯模块；无线通讯模块实现远程端控制电脑与移动机器人之间的通讯；移动机器人的主控电脑将数据实时传输到远程端控制电脑，远程电脑生成简易救援方案并传输到主控电脑。
[0010]本专利技术一种用于灾后救援的移动机器人装置进行救援的方法，其包括：步骤一：灾害发生后，救援队派出移动机器人前往现场参与救助；步骤二：当移动机器人抵达灾情现场，根据已经得到的后方信息系统中所标注的被困人员大致方位，快速到达被困人员附近区域；步骤三：当移动机器人到达被困人员附近区域后，由于被困人员被掩埋在废墟深处，移动机器人体积太大无法进入，故而开始车身分离操作，分离出微型独轮机器人进入狭窄区域；步骤四：微型独轮机器人进入狭窄区域后，通过红外探测仪感知被困人员方位，通过视觉里程计相机沿途扫描废墟结构，数据实时发送回主四轮机器人；步骤五：微型独轮机器人找到被困人员后，开始进行营救：通过红外探测仪扫描被困人员生命体征信息、通过视觉里程计相机扫描被困人员周边环境、通过气体传感器获知有害物质检测数据等，并将数据发送回主四轮机器人；同时充当联络机与外界救援人员开展通信、满足被困人员精神需求；步骤六：外部的主四轮机器人在接收到微型独轮机器人发回的信息报告后，开始作业：生成简易救援方案、开展碎石清理作业，直至完成救援任务；同时，智能判断被困人员急需物资、将物资运送到被困人员附近区域，以满足被困人员的物质需求。
[0011]进一步地，在步骤二中：移动机器人导航的控制流程如下：1)在初始地点(灾情现场)，移动机器人的主控电脑计算处理高精度组合定位感知模块发送的信息，完成初始位置的姿态校准；2)主控电脑根据目标点位置和参考地图信息生成全局运动轨迹；3)依据生成的全局运动轨迹进行自主导航作业，主控电脑输出导航执行控制指令；4)在前往目标点位置的移动过程中，主控电脑根据高精度组合定位定位感知模块所传输的数据进行局部轨迹优化，对障碍物进行代价权重判断，自主规划越障或避障路径。
[0012]进一步地，步骤2)具体为：移动机器人抵达灾情现场后，其先通过GPS模块获取全局地图信息后保存至主控电脑中，通过全局地图信息得知目标地点的具体位置后，规划出由初始地点(灾情现场)向目标地点(被困人员附近区域)移动的路径；步骤4)具体为：在移动机器人的移动过程中，激光雷达通过扫描获取灾害环境地图信息和障碍物信息，视觉里程计相机通过图像信息处理获得移动机器人位移信息，两者融合定位，感知规划路径上的障碍物；主控电脑中的服务器在包括激光雷达、视觉里程计相机在内的传感器和处理器之间收发指令和数据；主控电脑中的处理器对激光雷达和视觉里程计两者输出的位置信息、视觉里程计相机输出的速度信息进行里程计误差补偿，基于多传感器融合SLAM(即时定位与地图构建)利用已探索创建出的地图修正里程计的误差，实现未知环境下移动机器人的
定位；主控电脑中的运算模块对移动机器人在移动过程中所耗费的代价(规划不同路径时所耗费的成本)进行计算；底盘控制模块接收控制模块的优化控制指令，完成自主导航任务。
[0013]进一步地，在步骤三中：机器人可分离装置的分离工作流程如下：电磁触发控制装置接收远程分离信号，主动吸合装置断电，电磁力消失；微型独轮机器人上的被动吸合铁块脱离主动吸合装置，从主四轮机器人上自动脱落，分离过程结束。
[0014]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于灾后救援的移动机器人装置，其特征是：它包括可分离式救援系统、导航系统；可分离式系统将移动机器人分离成主四轮机器人、微型独轮机器人两部分，其中微型独轮机器人可进入到狭窄空间，导航系统用于实现在复杂灾害环境下的自主移动；两个系统结合在一起实现对被困人员的信息搜集、灾后环境探索，灾后救援方案的生成及具体实施。2.根据权利要求1所述的移动机器人装置，其特征是：主四轮机器人和微型独轮机器人通过电磁触发控制装置连接；电磁触发控制装置包括主动吸合装置(7)、两个被动吸合铁块(13)，主动吸合装置(7)设置在主四轮机器人的前部、两个被动吸合铁块(13)设置在微型独轮机器人的后部。3.根据权利要求2所述的移动机器人装置，其特征是：主四轮机器人包括主机机身(1)、机械臂(3)、主控电脑(5)、主电源(11)、前后两个移动机构，每个移动机构包括减震机构(9)、传动机构(10)、主电机(12)、两个行走轮(8)；机械臂(3)设置在主机机身(1)的顶部，主电机(12)、传动机构(10)、减震机构(9)、四个行走轮(8)设置在主机机身(1)的底部，传动机构(10)分别与主电机(12)、行走轮(8)连接，减震机构(9)设置在行走轮(8)上，主电源(11)设置在主机机身(1)的内部、主控电脑(5)设置在主机机身(1)的侧面；微型独轮机器人包括微型机身(2)、一个行走轮(8)、微型电源(14)、陀螺仪自平衡装置(15)、微型处理器(16)、微型电机(20)、集成装置，集成装置包括红外探测仪(18)、气体传感器(19)，微型电源(14)、陀螺仪自平衡装置(15)、微型处理器(16)、微型电机(20)设置在微型机身(2)的内部，行走轮(8)设置在微型机身(2)的底部，集成装置设置在微型机身(2)的前面。4.根据权利要求2所述的移动机器人装置，其特征是：导航系统包括高精度组合定位感知模块、导航控制模块、底盘控制模块；高精度组合定位感知模块包括激光雷达装置(6)、GPS模块(4)、视觉里程计相机(17)，激光雷达装置(6)、GPS模块(4)均设置在主机机身(1)的顶部，视觉里程计相机(17)设置微型机身(3)上的集成装置上；主四轮机器人、微型独轮机器人内均设置有导航控制模块、底盘控制模块；高精度组合定位感知模块、导航控制模块、底盘控制模块三者之间电连接；底盘控制模块包括电控转向、电控驱动、电控制动、轮速编码四个功能区。5.根据权利要求1所述的移动机器人装置，其特征是：它还包括远程控制系统，远程控制系统包括远程端控制电脑和无线通讯模块；无线通讯模块实现远程端控制电脑与移动机器人之间的通讯；移动机器人的主控电脑将数据实时传输到远程端控制电脑，远程电脑生成简易救援方案并传输到主控电脑。6.一种用于灾后救援的移动机器人装置进行救援的方法，其包括：步骤一：灾害发生后，救援队派出移动机器人前往现场参与救助；步骤二：当移动机器人抵达灾情现场，根据已经得到的后方信息系统中所标注的被困人员大致方位，快速到达被困人员附近区域；步骤三：当移动机器人到达被困人员附近区域后，由于被困人员被掩埋在废墟深处，移动机器人体积太大无法进入，故而开始车身分...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂德浴，何皓宇，邓书朝，童宝宏，张晨阳，章恺，沈杰，查安国，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：