自組網煤礦救災機器人的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種自組網煤礦救災機器人，本發明采用可變結構多段履帶設計，四段履帶擺臂機器人可通過旋轉臂的運動調整高度和姿態，在復雜環境下具備優異的通過能力；具備無線自組網功能，采用了IEEE802.11n無線網絡技術，以WDS方式自組網，實現井下長距離、高速數據通信；本發明具有功能完善的環境監測器，包含了大部分井下常用傳感器，預留8路傳感器輸入接口，8路接口可實現全時功能復用；具有功能完善的手持終端，手持終端輕便小巧、功能完善。不但可以控制機器人在井下作業，還能獲取井下環境監測數據、音頻和視頻信息。
【專利說明】自組網煤礦救災機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及信息【技術領域】，特別涉及一種自組網煤礦救災機器人。
【背景技術】
[0002]井下煤礦作業環境復雜，在生產過程中往往受到瓦斯、礦塵、火、水、頂板等災害的威脅。由于我國礦井自然條件差，加上技術和管理等諸多方位的不到位，以及近年來國家對煤炭資源需求量的不斷增長，使得我國煤礦礦井災難事故頻繁發生，人員傷亡十分慘重。煤礦事故發生后，環境的復雜性和危險性使得救援人員無法接近現場進行偵查或施救。因此，研發礦井救災機器人對煤礦安全生產，減少國家和人民生命財產的損失具有十分鐘更要的意義。
[0003]在專利CN 101643096A中公開了一種煤礦井下救援探測機器人。包括箱體、主動輪及光纖收放機構，主動輪對稱設置在箱體的兩側，與箱體內的驅動裝置相連接；光纖收放機構安裝在箱體內，光纖收入機構及驅動裝置中的驅動電機分別與控制系統電連接。大直徑輪具有良好的爬坡和越障性能；在主動輪與箱體之間安裝了減震裝置，在不影響機器人工作的同時，延長了機器人的使用壽命；本發明與控制平臺實現數據傳輸的光纖可通過光纖收入機構控制收放，有效地控制了光纖回收時的纏繞位置；車體采取整體隔爆的設計形式，可以在煤礦井下礦難現場的含有爆炸性氣體環境工作，同時具有防塵、防水的性能。但是該機器人適用大直徑輪，在復雜地形條件下的通過能力較差，使用礦用電纜進行供電和數據傳輸，運動能力和通信距離收到電纜的嚴重制約。
【發明內容】
[0004]本發明采用可變結構多段履帶設計，四段履帶擺臂機器人可通過旋轉臂的運動調整高度和姿態，在復雜環境下具備優異的通過能力；具備無線自組網功能，采用了IEEE802.1 In無線網絡技術，以WDS方式自組網，實現井下長距離、高速數據通信；本發明具有功能完善的環境監測器，包含了大部分井下常用傳感器，預留8路傳感器輸入接口，8路接口可實現全時功能復用；具有功能完善的手持終端，手持終端輕便小巧、功能完善。不但可以控制機器人在井下作業，還能獲取井下環境監測數據、音頻和視頻信息。
[0005]多段履帶可變結構的設計，可以在復雜地形環境下具備優秀的通過能力，可深入井下通過自組網方式建立通信鏈路，以解決遠距離通信的難題。機器人帶有功能完備的環境監測器、生命探測器和音視頻采集裝置，實現事故現場環境的遠程監測評估，為救援活動提供決策依據，有效地提高災難救援的效率。自組網煤礦救災機器人系統穩定可靠，對井下復雜環境適應能力強，彌補了現有煤礦救災機器人的多種不足，能夠幫助救援人員迅速、準確地開展救災活動，為救災工作提供決策依據，有效地提高災難救援的效率。在礦難救援中應用本系統，對救災工作的高效開展和保障救援人員自身安全都具有重要的意義，能夠極大地提高煤礦事故應急處理和救災能力。該自組網救災機器人系統運行有效可靠，
【具體實施方式】: 本發明從煤礦事故現場的實際環境出發，設計了帶有翻轉臂機構的可變結構履帶機器人，研發了機器人底層驅動和運動控制系統，采用可變結構多段履帶設計，在道路、斜坡、臺階、巖石、沙地、鐵軌、泥濘、凹陷、溝渠等復雜環境下具備優異的通過能力，可以翻越高度大于或深度小于自身兩倍的障礙物或深度，增強了機器人在復雜地形條件下的通過能力。
[0006]救災機器人以PC104工控計算機為控制核心，搭載了環境監測系統、音頻和視頻采集系統。制作了功能完善的環境監測器，環境監測器以ARM處理器為核心，該監測器包含了礦用溫度、濕度、氧氣濃度、一氧化碳濃度、甲烷濃度、粉塵等大部分井下常用傳感器，為便于系統擴展，并預留8路全時功能復用，增強擴展能力；
具備生命探測功能，機器人搭載了自主研發的生命探測器，可以對井下被困人員實現360度探測，探測距離最大可達6m，對靜止目標識別率高，誤報率低，可及時發現并定位井下被困人員；
采用了 IEEE802.1 In無線網絡技術，以WDS方式自組網，井下通信距離最高可達2000m。采用IEEE 802.1ln標準組建無線通信網絡作為數據傳輸通道，設計制作了網絡中繼節點，在此基礎上以WDS組網方式建立高速、穩定可靠的數據鏈路。
[0007]基于ARM嵌入式平臺和Android操作系統設計了救災機器人的手持終端，該手持終端通過C/S網絡模型與救災機器人之間進行數據交換。
[0008]視頻信號以H.264壓縮編碼格式通過RTP實時傳輸控制協議發送到手持終端，救災人員可通過功能完備的手持終端查看事故現場的環境監測數據和音頻視頻信息，并可對機器人進行遠程控制，提高了救援工作的效率和安全性。
[0009]本發明的主要技術指標:
(1)尺寸:300*450*100mm
(2)重量:20kg
(3)最大速度:40米/分鐘
(4)執行結構:多段履帶
(5)能源動力:24V動力鋰電池
(6)超聲波測距:20cm至4m
(7)圖像清晰度:420線
(8)照明系統:5ffLED
(9)拾音距離:5m
(10)通信距離:2km
(11)通信速率:5-142Mbps
(12)生命探測范圍:2-6米，360。
(13)環境監測:溫度、濕度、氧氣濃度、一氧化碳濃度、甲烷濃度、粉塵等
(14)工作環境:道路、斜坡、臺階、巖石、沙地、鐵軌、泥濘、凹陷、溝渠
(15)工作溫度:-l(TC?80?。
【權利要求】
1.一種自組網煤礦救災機器人，其特征在于:設計了帶有翻轉臂機構的可變結構履帶機器人，研發了機器人底層驅動和運動控制系統，采用可變結構多段履帶設計。
2.根據權利要求1所述的自組網煤礦救災機器人，其特征在于:救災機器人以？0104工控計算機為控制核心，搭載了環境監測系統、音頻和視頻采集系統。
3.根據權利要求1所述的自組網煤礦救災機器人，其特征在于:制作了功能完善的環境監測器，環境監測器以仙1處理器為核心，該監測器包含了礦用溫度、濕度、氧氣濃度、一氧化碳濃度、甲烷濃度、粉塵等大部分井下常用傳感器，為便于系統擴展，并預留8路全時功能復用。
4.根據權利要求1所述的自組網煤礦救災機器人，其特征在于:機器人搭載了自主研發的生命探測器，可以對井下被困人員實現360度探測，探測距離最大可達60。
【文檔編號】E21F17/18GK104343464SQ201310327894
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】沈紅旗 申請人:沈紅旗