基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统技术方案

本发明专利技术为一种基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统，其特征在于：无线通讯系统由多个机器人和无线遥控智能终端组成，系统最大拥有２５５个机器人，各机器人具有无线通讯模块、智能通讯协调模块、运动机构和自主导航模块，通过无线网络进行通讯连接，组成自主移动的、柔性的通讯网。无线通讯模块既作为路由器，也作为通讯终端；无线通讯模块接收来自无线通讯系统的环境信息和图像信息，并转发给下个矿井探测机器人的无线通讯模块，无线通讯模块还将接收的运动信息转发给智能通讯协调模块；智能通讯协调模块解析运动信息，发送给自主导航模块；自主导航模块根据巷道情况，规划行走路径，并将规划的运动信息传递给运动机构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由多个具有防爆能力的矿井自主移动智能机器人组成的无线移动通讯网络系统，特别是公开一种基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统，解决煤矿灾难发生后，矿井探测机器人的长距离通讯问题，属于矿井探测机器人

技术介绍
煤矿作为高危行业之一，安全生产始终是头等大事，历来是国家关注的重点，据不完全统计2006年初至2009年底，国内煤矿发生近千起矿难，导致大量矿工死亡。在煤矿事故救援工作中，矿井自主智能探测机器人用于掌握事故现场第一手信息和资料，提高救援效率，最大限度的减少伤亡和损失。当矿井自主智能探测机器人为探测环境信息超过某种极限时，救援队员就不能进入此环境中实施救援，以免引起二次爆炸，避免导致救援队员的伤亡。但是矿井巷道是一个特殊的环境，无线通讯信号容易被矿井巷道吸收。目前在矿井正常工作情况下，主要安装固定的无线通讯基站，拓展无线通讯的距离。但是煤矿出现瓦斯或煤尘爆炸等灾难之后，井下的电源全部切断，无线基站无法正常工作。而当矿难发生时，救援队员无法进入巷道布置应急的无线通讯基站，因为环境信息不清楚，有很多大的危险，需要矿井机器人先进入巷道进行探测，而矿井探测机器人要长距离深入矿井巷道探测，如果采用无线通讯方式，必须要有无线基站。为了解决这个问题，目前已有专利【CN201179899，CN101643096，CN201305046，CN201516604U】都采用有线通讯方式，拓展机器人的通讯距离，但是在煤矿灾难后，环境地形非常复杂，拖线的矿井探测机器人无法在爆炸巷道下使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决煤矿灾难发生后，矿井探测机器人的长距离通讯问题，公开一种基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统，是一组由移动矿井探测机器人组成的智能移动无线通讯网络，为矿难救援提供有效保障。本专利技术是这样实现的：无线通讯系统由多个机器人和无线遥控智能终端组成，系统最大拥有255个机器人，各机器人具有无线通讯模块、智能通讯协调模块、运动机构和自主导航模块，各机器人通过无线网络进行通讯连接，组成自主移动的、柔性的通讯网，帮助救援队员探测到矿井巷道远距离的环境信息；无线通讯模块既作为路由器，也作为通讯终端；矿井探测机器人通过自主导航模块在矿井巷道中自主运行；无线通讯模块接收来自无线通讯系统的环境信息和图像信息，并转发给下个矿井探测机器人的无线通讯模块，无线通讯模块将接收的运动信息转发给智能通讯协调模块；相邻的两个矿井探测机器人之间的距离通过智能通讯协调模块来确定，智能通讯协调模块解析运动信息，发送给自主导航模块，作为自主导航模块的期望速度，确保矿井探测机器人之间的距离保证同步协调，保证相邻的两个矿井探测机器人的通信可靠、有效；自主导航模块根据巷道情况，自主规划在巷道-->中的行走路径，最后将规划的运动信息传递给运动机构。所述的各个机器人之间的距离是动态的，通过自主移动，保证各个矿井探测机器人之间的距离在一个合理的范围，以保证通讯的有效性，其调节是按照下面方式进行的：第2个矿井探测机器人根据收到的第1个矿井探测机器人的运动信息自主运行，并检测与第1个矿井探测机器人的通讯距离，当通讯距离太大时，第2个矿井探测机器人将以加速的方式自主运行，缩短与第1个矿井探测机器人之间的距离；第3个矿井探测机器人根据收到的第2个矿井探测机器人的运动信息自主运行，并检测与第2个矿井探测机器人的通讯距离，当通讯距离太大时，第3个矿井探测机器人将以加速的方式自主运行，缩短与第2个矿井探测机器人之间的距离；其他的机器人也是以此类推。所述的智能通讯协调模块是这样工作的：第1个矿井探测机器人进入巷道，将自己的运动信息发送给第2个矿井探测机器人，第2个矿井探测机器人收到第1个矿井探测机器人的运动信息，然后将运动信息发送给自主导航模块，检测与第1个矿井探测机器人的通讯距离，当通讯距离大于某一设定值时，将发送加速信息给第2个矿井探测机器人；其它的机器人都以同样的方式进行相互间距离的协调。在矿井井下本专利技术无线通讯系统是一个自主智能移动的无线通讯网络，对于远程无线遥控智能终端来说，就像操作一台矿井探测机器人。无线通讯网络中，矿井探测机器人之间的距离是通过下面的方式进行协调的：在开始情况下，救援队员让其中的第1个矿井探测机器人(即1号机器人)进入矿井巷道，通过无线遥控智能终端可以实时监测到矿井巷道的环境信息：如瓦斯、温度等。当进入巷道的距离增加时，智能通讯协调模块监测到通讯距离太大，导致通讯带宽降低，通讯不可靠时，救援队员将派第2个矿井探测机器人(即2号机器人)进入巷道。第2个矿井探测机器人作为第1个矿井探测机器人的路由器，当第1个矿井探测机器人继续进入巷道时，它将运动信息发送给第2个矿井探测机器人，第2个矿井探测机器人根据收到的第1个矿井探测机器人的运动信息自主运行。其它的矿井探测机器人也以同样的方式进行工作。在矿井探测机器人中，无需救援队员的实时遥控，是自主实现的。对于远程的救援队员来说，通过无线遥控智能终端能监控到远距离巷道的环境信息，以判断人员能否进入巷道实施救援。本专利技术的有益效果是：本专利技术无线通讯系统是动态移动的，是一个实时、远距离、自主移动的智能无线网络，能自主根据巷道的实际情况，自动调节各个路由器之间的距离，无需救援队员事先布网，也无需外部的电源供电。本专利技术系统主要用于矿井灾难的应急场合，可应用于任何复杂的矿井巷道的无线通讯。附图说明图1是本专利技术系统示意图；图2是本专利技术系统的自主智能矿井探测机器人框架示意图；图3是本专利技术系统的智能通讯协调模块的流程图。具体实施方式下面结合附图用实施例来对本专利技术的具体实施方式作出进一步的详细说明。根据附图1，本专利技术基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统示-->意图，无线通讯系统由第1个矿井探测机器人1、第2个矿井探测机器人2、第3个矿井探测机器人3、第4个矿井探测机器人4……以及无线遥控智能终端9等组成，移动智能无线网络系统最大可以达到255个矿井探测机器人。在本无线通讯系统中，每个矿井探测机器人都是自主移动的，第1个矿井探测机器人1与第2个矿井探测机器人2之间的距离S1 5；第2个矿井探测机器人2与第3个矿井探测机器人3之间的距离S26；第3个矿井探测机器人3与第4个矿井探测机器人4之间的距离S3 7……第254个矿井探测机器人254与第255个矿井探测机器人255之间的距离S254 8，通过矿井探测机器人的自主移动，保证各个矿井探测机器人之间的距离S1 5、S2 6、S3 7……S254 8在一个合理的范围，以保证通讯的有效性。例如：第1个矿井探测机器人1将运动信息发送给第2个矿井探测机器人2，当第1个矿井探测机器人1与第2个矿井探测机器人2之间的距离S1 5大于某一个距离，通讯不可靠、不稳定时，第2个矿井探测机器人2将以大于第1个矿井探测机器人1的速度运行，缩短第1个矿井探测机器人1与第2个矿井探测机器人2之间的距离S1 5，以保证可靠的通讯。无线通讯系统的其它矿井探测机器人也以同样的方式工作。根据附图2，是本专利技术系统的自主智能矿井探测机器人框架示意图，机器人主要包括无线通讯模块11，智能通讯协调模块12，运动机构13，自主导航模块14。无线通讯模块11既本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统，其特征在于：无线通讯系统由多个机器人和无线遥控智能终端组成，系统最大拥有２５５个机器人，各机器人具有无线通讯模块、智能通讯协调模块、运动机构和自主导航模块，各机器人通过无线网络进行通讯连接，组成自主移动的、柔性的通讯网，帮助救援队员探测到矿井巷道远距离的环境信息；无线通讯模块既作为路由器，也作为通讯终端；矿井探测机器人通过自主导航模块在矿井巷道中自主运行；无线通讯模块接收来自无线通讯系统的环境信息和图像信息，并转发给下个矿井探测机器人的无线通讯模块，无线通讯模块将接收的运动信息转发给智能通讯协调模块；相邻的两个矿井探测机器人之间的距离通过智能通讯协调模块来确定，智能通讯协调模块解析运动信息，发送给自主导航模块，作为自主导航模块的期望速度，确保矿井探测机器人之间的距离保证同步协调，保证相邻的两个矿井探测机器人的通信可靠、有效；自主导航模块根据巷道情况，自主规划在巷道中的行走路径，最后将规划的运动信息传递给运动机构。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统，其特征在于：无线通讯系统由多个机器人和无线遥控智能终端组成，系统最大拥有255个机器人，各机器人具有无线通讯模块、智能通讯协调模块、运动机构和自主导航模块，各机器人通过无线网络进行通讯连接，组成自主移动的、柔性的通讯网，帮助救援队员探测到矿井巷道远距离的环境信息；无线通讯模块既作为路由器，也作为通讯终端；矿井探测机器人通过自主导航模块在矿井巷道中自主运行；无线通讯模块接收来自无线通讯系统的环境信息和图像信息，并转发给下个矿井探测机器人的无线通讯模块，无线通讯模块将接收的运动信息转发给智能通讯协调模块；相邻的两个矿井探测机器人之间的距离通过智能通讯协调模块来确定，智能通讯协调模块解析运动信息，发送给自主导航模块，作为自主导航模块的期望速度，确保矿井探测机器人之间的距离保证同步协调，保证相邻的两个矿井探测机器人的通信可靠、有效；自主导航模块根据巷道情况，自主规划在巷道中的行走路径，最后将规划的运动信息传递给运动机构。2.根据权利要求1所述的基于无线网络的矿井自主智能探测多机器人无线通讯系统，其特征在于所述的各个机器人之间的距离是动...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋金鹏，邱平平，周勇，杨伯群，王宣，陈琳，
申请(专利权)人：上海中为智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]