一種基于互聯(lián)網(wǎng)的高層救援機器人系統(tǒng)及其快速救援方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是高層消防救援機器人，尤其涉及一種基于互聯(lián)網(wǎng)的高層救援機器人系統(tǒng)及其快速救援方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的騰飛，城市化進程加快，高層、地下及石化建筑大量涌現(xiàn)。建筑的高層化，結構的復雜化，給建筑消防帶來了新的挑戰(zhàn)。如何快速地應對火災，減少二次災害，保證財產(chǎn)和生命安全是消防工作的重要課題。目前國內(nèi)外研究用于高層消防救援的機器人，主要有基于攀爬型，飛行型和吊艙型等。在攀爬型高層消防救援機器人方面如日本光榮公司研制了一種多吸盤爬壁機器人，該機器人利用兩組真空吸盤進行攀爬，保證機器人能夠到達火災現(xiàn)場，并可通過遙控控制，實現(xiàn)遠距離的指揮控制。但是這種機器人的行走速度是很大的限制因素。哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所研制成功了 5種采用磁吸附和真空吸附爬行機器人。其中的真空吸附機器人采用負壓吸附，可以全方位移動;而采用永磁吸附結構的機器人，可以靠兩條履帶的正反轉來實現(xiàn)機器人的轉彎。但是該機器人移動速度較慢，同時吸附力也會隨著材料的不同和高度而受到限制。在飛行型高層消防救援機器人方面如University of Miyazaki的Nishi，A提出了一種螺旋槳式爬行機器人，機器人上下兩端裝有螺旋槳，周圍裝有輕型輪子，螺旋槳尾流處各裝有一塊葉片。通過控制葉片的姿態(tài)一方面可以提供推力使機器人上的輪子與墻身緊密接觸，另一方面可以躲避障礙物。通過該機器人運載設備可以實現(xiàn)火災消防和救援的目的。但是這種做法很容易受到空氣流的影響，而且要攜帶一定重量的消防設備會增加上升的難度。西北工業(yè)大學楊建元設計了新型高層建筑攀爬型救援消防機器人。該機器人系統(tǒng)由機器人本體、地面卷揚機構和控制臺三部分組成，利用鋼纜攀爬建筑物外壁，能用于火情偵測、破拆工作和救援滅火。但是該機器人在空中運動易受到空氣流的影響，隨著樓層的增加現(xiàn)象愈加明顯，同時上升的速度不夠快速。在吊艙型高層消防救援機器人方面如國際機器人FA技術中心和日本產(chǎn)業(yè)用機器人工業(yè)會、小松公司等多家日本企業(yè)共同合作，研制了支援高層建筑消防活動用的復合型機器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)以目前高層建筑擦拭玻璃窗吊艙為基礎，增加了消防功能的機器人系統(tǒng)，平時用作大樓外部的保養(yǎng)和警備工作，發(fā)生火災時支援消防活動。這種機器人可以滿足高層消防的要求，但是其自身的結構過于復雜不易操作，而且需要時常維護，造價太高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對上述問題，本發(fā)明一方面提出了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的高層救援機器人系統(tǒng)，包括通訊及控制組件、監(jiān)控中心、移動組件、救生艙組件，
所述移動組件包括設置在高層建筑頂部的電動滑軌、沿所述電動滑軌移動的電動升降臺、設置在所述電動升降臺上的機架；
所述救生艙組件包括救生艙、連接所述機架及救生艙的繩驅(qū)動裝置；
所述通訊及控制組件包括接入互聯(lián)網(wǎng)的呼叫終端、用于通過互聯(lián)網(wǎng)接收呼叫終端發(fā)出的救援信號的嵌入式通訊模塊、生成救援指令并根據(jù)救援指令控制移動組件及救生艙組件將救生艙移動到相應的救援地點的控制器；
所述監(jiān)控中心用于收集嵌入式通訊模塊獲取的救援信號及向控制器發(fā)送由人工設定的救援指令。
[0004]進一步地，所述的呼叫終端包括移動呼叫終端、固定在相應位置的固定呼叫終端。
[0005]進一步地，所述移動呼叫終端包括手機、平板電腦、PDA，所述固定呼叫終端包括應急技鈕。
[0006]進一步地，所述機架包括中間機架、對稱設置在所述中間機架左右側的左機架和右機架，所述繩驅(qū)動裝置包括:設置在中間機架后端的第一電動卷揚機和第二電動卷揚機、設置在中間機架前端的第一導向輪和第二導向輪、設置在左機架后端的第三電動卷揚機、設在左機架前端的第三導向輪和第四導向輪、設置在右機架后端的第四電動卷揚機、設置在右機架前端的第五導向輪和第六導向輪，所述第三電動卷揚機上的第三救生繩依次繞過第三導向輪和第四導向輪后連接救生艙，第四電動卷揚機上的第四救生繩依次繞過第五導向輪和第六導向輪后連接救生艙，所述第一電動卷揚機上的第一救生繩繞過第一導向輪后連接所述救生艙，所述第二電動卷揚機上的第二救生繩繞過第二導向輪后連接所述救生艙;所述控制器與第一電動卷揚機、第二電動卷揚機、第三電動卷揚機、第四電動卷揚機電路連接。
[0007]進一步地，所述救生艙上設置有吸盤及呼叫終端，被困者在獲救之后可以通過救生艙中設置的呼叫終端發(fā)送更加準確的救援信息，監(jiān)控中心和機器人根據(jù)該救援信息制定救援效率更高的移動策略;吸盤便于被困人員進入救生艙。
[0008]本發(fā)明另一方面還提供了一種基于所述高層救援機器人系統(tǒng)的快速救援方法，包括步驟:
1)嵌入式通訊模塊及監(jiān)控中心通過互聯(lián)網(wǎng)接收呼叫終端的呼叫信號，所述呼叫信號包括呼叫者姓名、工號等信息；
2)所述控制器匯集手機等移動呼叫終端設備和應急按鈕等固定呼叫終端設備的信息，通過比對已知的數(shù)據(jù)庫信息，確定被困人員的位置，以此為根據(jù)確定機器人移動方法和策略，并將營救方案通過呼叫終端或高音喇叭等反饋給被困者，同時自動生成救援指令，或者由監(jiān)控中心接收操作者自主設置的救援指令；
3)所述控制器根據(jù)所述救援指令控制一個或者幾個機器人的移動組件和救生艙組件并將救生艙移動到相應的救援地點；
進一步地，還包括步驟:4)當救生艙移動到達的救援地點無法與呼叫信號所指定的位置相一致時，嵌入式通訊模塊根據(jù)呼叫信號，確定呼叫者的集中地，控制器以此為根據(jù)確定救生艙的移動方案，并將移動方案通過呼叫終端或高音喇叭等反饋給呼叫者。
[0009]進一步地，步驟3)中，所述控制器根據(jù)所述救援指令控制一個或者幾個機器人的移動組件和救生艙組件并將救生艙移動到相應的救援地點具體包括:
31)所述控制器根據(jù)所述救援指令控制電動升降臺升起并沿電動滑軌快速橫向移動至指定位置；
32)所述控制器產(chǎn)生電機驅(qū)動脈沖驅(qū)動第一電動卷揚機、第二電動卷揚機、第三電動卷揚機、第四電動卷揚機同步轉動，協(xié)調(diào)繩驅(qū)動裝置，控制四個電動卷揚機，采用四根救生繩牽引救生艙先做自由落體運動后做減速運動，控制所述救生艙以最快的速度穩(wěn)定到達救援地點，實現(xiàn)高層消防救援機器人快速救援，最大限度為被困人員爭取逃生時間。
[0010]進一步地，還包括步驟:5)救生艙到達救援地點之后通過吸盤固定在消防通道或窗戶上，便于被困人員進入救生艙。
[0011 ]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有顯著的優(yōu)點，具體如下:
(1)可以快速抵達救援地點，營救火場被困人員，減少傷亡，降低損失。
[0012](2)能夠保證高層消防救援機器人在高空下落過程中的穩(wěn)定性，不受地形、風向的限制。
[0013](3)結構簡單易操作且控制方法簡單。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例的高層消防救援機器人系統(tǒng)整裝示意圖。
[0015]圖2為圖1的俯視圖。
[0016]圖3為高層消防救援機器人系統(tǒng)快速救援方法示意圖。
[0017]圖中所示為:1_高層建筑;2-電動滑軌;3-電動升降臺；4-控制器;5-左機架;6-中間機架;7-右機架;8-第四救生繩;9-第二救生繩；10-第一救生繩；11-第三救生繩;12-救生艙；13-監(jiān)控中心；51-第三電動卷揚機;52-左加強筋；53-第三導向輪;54-第四導向輪;61-第一電動卷揚機;62-第二電動卷揚機;63-第一導向輪;64-第二導向輪;71-第四電動卷揚機;72-右加強筋;73-第五導向輪;74-第六導向輪。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0019]實施例一
如圖1及圖2所示，一種基于互聯(lián)網(wǎng)的高層救援機器人系統(tǒng)，包括通訊及控制組件、監(jiān)控中心13、移動組件、救生艙組件，
所述移動組件包括設置在高層建筑1頂部的電動滑軌2、四組沿所述電動滑軌2移動的電動升降臺3、設置在各個電動升降臺3上的機架，所述電動滑軌2根據(jù)樓房的形狀特征而定，本實施例設置為圓角矩形，也可以根據(jù)樓房形狀需要設置為圓形、正方形、橢圓形或多邊形。
[0020]所述救生艙組件包括救生艙12、連接所述機架及救生艙12的繩驅(qū)動裝置，本實施例共四套救生艙組件，分別連接在各個機架上；
所述通訊及控制組件包括接入互聯(lián)網(wǎng)的呼叫終端、用于通過互聯(lián)網(wǎng)接收呼叫終端發(fā)出的救援信號的嵌入式通訊模塊、生成救援指令并根據(jù)救援指令控制移動組件及救生艙組件將救生艙12移動到相應的救援地點的控制器4 ；
所述監(jiān)控中心13用于收集嵌入式通訊模塊獲取的救援信號及向控制器4發(fā)送由人工設定的救援指令。
[0021]具體而言，所述的呼叫終端包括移動呼叫終端、固定在相應位置的固定呼叫終端。
[0022]具體而言，所述移動呼叫終端包括手機、平板電腦、PDA，所述固定呼叫終端包括應急