專利名稱：具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于消防偵察機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)80年代初開始，我國國民經(jīng)濟(jì)迅速而穩(wěn)步增長，石油化工企業(yè)得到了迅速發(fā)展，但油罐、液化石油氣罐、石化裝置等火災(zāi)以及由火災(zāi)引發(fā)的爆炸傷人事故也隨之不斷發(fā)生，已成為現(xiàn)代火災(zāi)撲救的一大難題。另外，化學(xué)危險(xiǎn)品泄漏伴隨的毒性、腐蝕性等給消防人員的自身安全帶來了嚴(yán)重的威脅。由消防偵察機(jī)器人代替消防人員對現(xiàn)場進(jìn)行充分偵檢和分析，以有效保障消防人員的生命安全是目前人們所研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安全有效的具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人。
本發(fā)明提出的具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人，由移動載體1、外殼2、傳感器裝置3、正壓防爆設(shè)備4、防爆部件5、無線數(shù)據(jù)傳輸裝置6組成，其中，外殼2位于移動載體1上部，移動載體1與外殼2組成一個(gè)封閉箱體；傳感器裝置3和無線數(shù)據(jù)傳輸裝置6位于外殼2和移動載體1組成的的封閉箱體內(nèi)，傳感器裝置3由本體傾角傳感器QX1、本體傾角傳感器QX2、控制箱內(nèi)部溫度傳感器WD1、環(huán)境溫度傳感器WD2、障礙物探測傳感器JL1、障礙物探測傳感器JL2、熱輻射強(qiáng)度傳感器FS、可燃、有毒氣體傳感器QT組成；正壓防爆設(shè)備4位于外殼2上部，防爆部件5固定于外殼2上部；無線數(shù)據(jù)傳輸裝置6通過數(shù)據(jù)總線連接傳感器裝置3，由車載裝置和后方指揮裝置組成，車載裝置位于外殼2上部，車載裝置由嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)601、嵌入式裝置DSP602、GPRS通信模塊603、高速無線數(shù)據(jù)模塊604、GPS定位裝置和傾角傳感器外部設(shè)備605、圖像采集裝置606、MPEG4圖像采集裝置607、模擬圖像及語音無線傳輸裝置608組成；后方指揮裝置由主控計(jì)算機(jī)裝置611、GPRS通信模塊609、模擬圖像及語音無線傳輸裝置614、高速無線數(shù)據(jù)模塊610、監(jiān)視器613、圖像卡612、顯示器615組成。
本發(fā)明中，輻射強(qiáng)度傳感器FS連接DSP模擬量AD輸入3-1腳，控制箱內(nèi)部溫度傳感器WD1連接DSP模擬量AD輸入3-3腳，環(huán)境溫度傳感器WD2連接DSP模擬量AD輸入3-2腳，本體傾角傳感器QX1、QX2分別連接DSP模擬量AD輸入3-5、3-4腳，障礙物探測傳感器JL1、JL2分別連接DSP模擬量AD輸入3-7、3-6，可燃、有毒氣體傳感器QT連接MODEM。
本發(fā)明中本發(fā)明，移動載體為關(guān)節(jié)式四輪移動載體，由擺輪101、擺桿102、車輪103、車體104組成。車輪前后各一對，位于車體兩側(cè)，兩個(gè)擺輪101位于兩個(gè)車輪103的內(nèi)側(cè)，擺輪101與車輪103間通過擺桿102連接。當(dāng)在平地行走時(shí)，擺輪不接觸地面，當(dāng)跨越障礙時(shí)，通過擺桿的移動，使擺輪位于不同的位姿穩(wěn)定機(jī)器人的重心，不使其傾翻，實(shí)現(xiàn)跨越動作，該移動載體具有較強(qiáng)的越野能力和一定的自適應(yīng)能力，能夠完成攀爬一定角度的樓梯和跨越障礙等復(fù)雜功能。
本發(fā)明中，本發(fā)明嵌入式裝置602通過COM1接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)601，GPRS通信模塊603通過COM2接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)601，高速無線數(shù)據(jù)模塊604通過COM3接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)601，MPEG4圖像采集裝置607通過COM4接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)601，GPS定位裝置和傾角傳感器外部設(shè)備605通過COM5接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)601；圖像采集裝置606一路連接模擬圖像及語音無線傳輸裝置608的輸入端，另一路連接MPEG4圖像采集裝置607的輸入端；GPRS通信模塊609連接主控計(jì)算機(jī)裝置611，高速無線數(shù)據(jù)通道610連接主控計(jì)算機(jī)裝置611，主控計(jì)算機(jī)611通過圖像卡612的數(shù)字視頻信號輸出口連接監(jiān)視器613，模擬圖像及語音無線傳輸裝置614連接監(jiān)視器613；GPRS通信模塊603與GPRS通信模塊609之間通過無線公網(wǎng)相連，高速無線數(shù)據(jù)模塊604與高速無線數(shù)據(jù)模塊610之間通過射頻信號相連，模擬圖像及語音無線傳輸裝置608與模擬圖像及語音無線傳輸裝置614之間通過射頻信號相連。
本發(fā)明中，移動載體1與外殼2組成一個(gè)封閉箱體、傳感器裝置3和無線數(shù)據(jù)傳輸裝置6放置在封閉箱體內(nèi)，封閉箱體結(jié)合正壓防爆設(shè)備使得機(jī)器人本體具備正壓防爆功能，加上本身外部所配備的防爆部件，實(shí)現(xiàn)整臺消防偵察機(jī)器人整體防爆。
本發(fā)明外殼2位于移動載體1上，組成了機(jī)器人本體，這個(gè)本體類似于一個(gè)近似的密封箱體，不能防爆的傳感器裝置3就放在本體中，正壓防爆設(shè)備4連接本體，一旦本體中的空氣壓力小于大氣壓力時(shí)，正壓防爆設(shè)備4充入壓力空氣到本體中，實(shí)現(xiàn)正壓防爆，同時(shí)在本體外部放置了防爆部件5，整臺消防偵察機(jī)器人實(shí)現(xiàn)整體防爆，可以進(jìn)入爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域，在爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域機(jī)器人通過傳感器裝置3進(jìn)行現(xiàn)場有關(guān)數(shù)據(jù)的探測、偵察，通過無線數(shù)據(jù)傳輸裝置6對采集的信息(圖像、語音、數(shù)據(jù))進(jìn)行即時(shí)處理和實(shí)時(shí)傳輸。
工作過程為傳感器裝置3放置在由關(guān)節(jié)式四輪移動載體1和外殼2組成的機(jī)器人本體中，結(jié)合正壓防爆設(shè)備4使得機(jī)器人本體具備防爆功能，加上本身防爆的防爆部件5，實(shí)現(xiàn)整臺消防偵察機(jī)器人整體防爆，消防偵察機(jī)器人能替代消防救援人員遙控進(jìn)入易燃、易爆、有毒、有害、易坍塌建筑物、大型倉庫堆垛、缺氧、濃煙等室內(nèi)外危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場，進(jìn)行現(xiàn)場探測、偵察，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸裝置6進(jìn)行采集信息(圖象、語音、數(shù)據(jù))的即時(shí)處理和實(shí)時(shí)傳輸。有效地解決消防人員在上述場所所面臨的人身安全、持續(xù)偵察時(shí)間短、數(shù)據(jù)采集量不足和不能實(shí)時(shí)反饋信息等問題。


圖1為具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為移動載體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為傳感器裝置電路接線圖。
圖4是無線數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是無線數(shù)據(jù)傳輸裝置嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)601的接口。
圖中標(biāo)號1為移動載體，101為擺輪，102為擺桿，103為車輪103，104為車體104，2為殼體，3為傳感器裝置，QX1、QX2為本體傾角傳感器，WD1為控制箱內(nèi)部溫度傳感器，JL1、JL2為障礙物探測傳感器，WD2為環(huán)境溫度傳感器，F(xiàn)S為熱輻射強(qiáng)度傳感器，QT為可燃、有毒氣體傳感器，4為正壓防爆設(shè)備，5為防爆部件，6為無線數(shù)據(jù)傳輸裝置，601為嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)，602為嵌入式裝置DSP，603為GPRS通信模塊，604為高速無線數(shù)據(jù)通道，605為GPS定位裝置和傾角傳感器外部設(shè)備，606為圖像采集裝置，607為MPEG4圖像采集裝置，608為模擬圖像及語音無線傳輸裝置，609為GPRS通信模塊，610為高速無線數(shù)據(jù)通道，611為主控計(jì)算機(jī)，612為顯示器，613為圖像卡，614為監(jiān)視器，615為模擬圖像及語音無線傳輸裝置，COM1、COM2、COM3、COM4、COM5分別指嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)上的接口。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但不限于本實(shí)施例。
實(shí)施例1，移動載體為關(guān)節(jié)式四輪移動載體，主要由機(jī)器人擺輪(直徑215)、擺桿(長度420)、車輪(直徑360)、車體(860×500×320)組成。車輪前后各一對，前后擺輪與前后車輪間依靠擺桿連接。在平地行走時(shí)，擺輪不接觸地面，在跨越障礙時(shí)，通過擺桿移動，使擺輪位于不同的位姿實(shí)現(xiàn)跨越動作。
機(jī)器人殼體采用不銹鋼材質(zhì)，主要是與移動載體組成，形成密封空間。
正壓防爆設(shè)備(THU850S)是將潛在的爆炸性混合氣體與電氣設(shè)備分離的設(shè)備。它在密封腔內(nèi)通入空氣或惰性氣體，使密封腔的壓力大于外部大氣壓力，形成正壓，使外部的爆炸性混合氣體不能進(jìn)入。
防爆部件是一些目前常用的防爆產(chǎn)品，主要有防爆超聲波傳感器、防爆攝像頭、防爆有毒有害氣體探測儀等。
傳感器裝置3采用輻射熱傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器、GPS、可燃、有毒氣體探測儀等一系列傳感器，消防機(jī)器人的爬坡能力≤45°，側(cè)翻能力≤30°，車體內(nèi)必須配置傾角傳感器。采用2WDD-35角度(擺角)傳感器檢測消防機(jī)器人本體傾斜度；采用0--100℃的溫度變送器監(jiān)控電氣控制箱溫度，當(dāng)內(nèi)部溫度＞50℃時(shí)，即向后方控制臺發(fā)出報(bào)警信息；采用超聲波測距傳感器作為障礙物探測傳感器JK來探測消防機(jī)器人其前進(jìn)或后退的方向上有否障礙物。超聲波測距傳感器可判斷出消防機(jī)器人與障礙物之間的距離，消防機(jī)器人將根據(jù)距離自動做出減速、停車或后退等相應(yīng)的動作；采用0--300℃的溫度傳感器和0--15KW/m2的熱輻射傳感器連續(xù)的采集和處理災(zāi)害現(xiàn)場環(huán)境溫度和熱輻射強(qiáng)度；可燃、有毒氣體的探測傳感器QT采用兩套華瑞公司的AraeRAE可移動無線傳輸復(fù)合式五合一氣體探測儀(PGM-5040)。這樣既避免了傳感器的相互干擾，有可以進(jìn)行多種可燃、有毒氣體的探測。
無線數(shù)據(jù)傳輸裝置由車載裝置和后方指揮裝置組成，車載裝置由嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)801、嵌入式裝置DSP802、GPRS通信模塊803、高速無線數(shù)據(jù)模塊804、GPS定位裝置和電子陀螺儀外部設(shè)備805、圖像采集裝置806、MPEG4圖像采集裝置807、模擬圖像及語音無線傳輸裝置808組成；后方指揮裝置由主控計(jì)算機(jī)裝置811、GPRS通信模塊809、模擬圖像及語音無線傳輸裝置814、高速無線數(shù)據(jù)模塊810、監(jiān)視器813、圖像卡812、顯示器815組成。嵌入式裝置DSP可采用SEED-DEC2407作為底層控制的下位機(jī)；MPEG4圖像采集裝置采用MPEG4壓縮芯片(IME6400)進(jìn)行數(shù)字圖像采集壓縮；GPRS通信模塊采用西門子TC35；高速無線數(shù)據(jù)通道模塊采用AS WipLL全雙工電臺；主控計(jì)算機(jī)11采用聯(lián)想開天A4000型臺式計(jì)算機(jī)；顯示器12采用飛利浦107T型；圖像卡13采用ADS Instant DVD 2.0；監(jiān)視器14采用ADT1614型彩色視頻監(jiān)視器。
將各器件按圖1-圖5所示方式連接，該領(lǐng)域技術(shù)人員均能順利完成本發(fā)明裝置的實(shí)施。將傳感器裝置3放置在由移動載體1和外殼2組成的機(jī)器人本體中，結(jié)合正壓防爆設(shè)備4使得機(jī)器人本體具備防爆功能，加上本身防爆的防爆部件5，如防爆云臺、防爆有毒氣體探測儀等設(shè)備，整體消防偵察機(jī)器人具備防爆功能，通過遙控進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場后，傳感器裝置3得到消防機(jī)器人的本體及周邊環(huán)境的信息，通過多通道無線信息傳輸裝置無線數(shù)據(jù)傳輸裝置6傳遞到后方，使操作人員能夠及時(shí)了解災(zāi)害現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息參數(shù)，監(jiān)控機(jī)器人狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人，由移動載體(1)、外殼(2)、傳感器裝置(3)、正壓防爆設(shè)備(4)、防爆部件(5)、無線數(shù)據(jù)傳輸裝置(6)組成，其特征在于外殼(2)位于移動載體(1)上部，移動載體(1)與外殼(2)組成一個(gè)封閉箱體；傳感器裝置(3)和無線數(shù)據(jù)傳輸裝置(6)位于外殼(2)和移動載體(1)組成的封閉箱體內(nèi)，傳感器裝置(3)由本體傾角傳感器(QX1)、本體傾角傳感器(QX2)、控制箱內(nèi)部溫度傳感器(WD1)、環(huán)境溫度傳感器(WD2)、障礙物探測傳感器(JL1)、障礙物探測傳感器(JL2)、熱輻射強(qiáng)度傳感器(FS)、可燃、有毒氣體傳感器(QT)組成；正壓防爆設(shè)備(4)位于外殼(2)上部，防爆部件(5)固定于外殼(2)上部；無線數(shù)據(jù)傳輸裝置(6)分為車載裝置和后方指揮裝置，車載裝置通過數(shù)據(jù)總線連接傳感器裝置(3)，位于外殼(2)和移動載體(1)組成的封閉箱體內(nèi)，車載裝置由嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)(601)、嵌入式裝置DSP(602)、GPRS通信模塊(603)、高速無線數(shù)據(jù)模塊(604)、GPS定位裝置和電子陀螺儀外部設(shè)備(605)、圖像采集裝置(606)、MPEG4圖像采集裝置(607)、模擬圖像及語音無線傳輸裝置(608)組成；后方指揮裝置由主控計(jì)算機(jī)裝置(611)、GPRS通信模塊(609)、模擬圖像及語音無線傳輸裝置(614)、高速無線數(shù)據(jù)模塊(610)、監(jiān)視器(613)、圖像卡(612)、顯示器(615)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人，其特征在于輻射強(qiáng)度傳感器(FS)連接DSP模擬量AD輸入3-1腳，控制箱內(nèi)部溫度傳感器(WD1)連接DSP模擬量AD輸入3-3腳，環(huán)境溫度傳感器(WD2)連接DSP模擬量AD輸入3-2腳，本體傾角傳感器(QX1)、(QX2)分別連接DSP模擬量AD輸入3-5、3-4腳，障礙物探測傳感器(JL1、JL2)分別連接DSP模擬量AD輸入3-7、3-6，可燃、有毒氣體傳感器(QT)連接MODEM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人，其特征在于移動載體為關(guān)節(jié)式四輪移動載體，由擺輪(101)、擺桿(102)、車輪(103)、車體(104)組成，車輪(103)前后各一對，分別位于車體(104)兩側(cè)，兩個(gè)擺輪(101)位于兩個(gè)車輪(103)的內(nèi)側(cè)，擺輪(101)與車輪(103)間通過擺桿(102)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人，其特征在于嵌入式裝置DSP(602)通過COM1接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)(601)，GPRS通信模塊(603)通過COM2接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)(601)，高速無線數(shù)據(jù)模塊(604)通過COM3接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)(601)，MPEG4圖像采集裝置(607)通過COM4接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)(601)，GPS定位裝置和電子陀螺儀外部設(shè)備(605)通過COM5接口連接嵌入式控制器及協(xié)議網(wǎng)關(guān)(601)；圖像采集裝置(606)一路連接模擬圖像及語音無線傳輸裝置(608)的輸入端，另一路連接MPEG4圖像采集裝置(607)的輸入端；GPRS通信模塊(609)連接主控計(jì)算機(jī)裝置(611)，高速無線數(shù)據(jù)通道(610)連接主控計(jì)算機(jī)裝置(611)，主控計(jì)算機(jī)(611)通過圖像卡(612)的數(shù)字視頻信號輸出口連接監(jiān)視器(613)，模擬圖像及語音無線傳輸裝置(614)連接監(jiān)視器(613)；GPRS通信模塊(603)與GPRS通信模塊(609)之間通過無線公網(wǎng)相連，高速無線數(shù)據(jù)模塊(604)與高速無線數(shù)據(jù)模塊(610)之間通過射頻信號相連，模擬圖像及語音無線傳輸裝置(608)與模擬圖像及語音無線傳輸裝置(614)之間通過射頻信號相連。
全文摘要
本發(fā)明屬于消防機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種具有防爆特征的消防偵察機(jī)器人，機(jī)器人由移動載體、外殼、傳感器裝置、正壓防爆設(shè)備、防爆部件、無線數(shù)據(jù)傳輸裝置組成，無線數(shù)據(jù)傳輸裝置由車載裝置和后方指揮裝置組成。傳感器裝置位于由移動載體和外殼組成的機(jī)器人本體中，結(jié)合正壓防爆設(shè)備使得機(jī)器人本體具備正壓防爆功能，加上本身所配備的防爆部件，實(shí)現(xiàn)消防偵察機(jī)器人整體防爆，以替代消防救援人員遙控進(jìn)入易燃、易爆、有毒、有害等室內(nèi)外危險(xiǎn)災(zāi)害現(xiàn)場，進(jìn)行現(xiàn)場探測、偵察，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行采集信息的即時(shí)處理和實(shí)時(shí)傳輸，為后方消防指揮人員提供技術(shù)支持，并且有效地解決了消防偵察人員在上述場所所面臨的人身安全、持續(xù)偵察時(shí)間短、數(shù)據(jù)采集量不足及信息無法實(shí)時(shí)反饋等問題。
文檔編號B25J5/00GK1923465SQ200610107958
公開日2007年3月7日 申請日期2006年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者胡傳平, 薛林, 李建中, 陳引初, 胡斌, 徐琰 申請人:公安部上海消防研究所