本發(fā)明涉及人工智能技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種智能應(yīng)急救援機(jī)器人及其智能控制方法。廣泛應(yīng)用于地震、臺風(fēng)、洪澇水災(zāi)、火災(zāi)以及有毒氣體、倉庫爆炸等極端惡劣的災(zāi)害環(huán)境,是隧道、地鐵、橋梁、倉庫等應(yīng)急救援搶險及消防安全工程作業(yè)領(lǐng)域不可或缺的智能應(yīng)急救援裝備。
背景技術(shù):
我國目前應(yīng)急救援搶險裝備的現(xiàn)狀及存在的不足:1)、品種少、產(chǎn)量低:目前國內(nèi)的應(yīng)急搶險裝備,大多數(shù)是通用挖掘機(jī)、消防車、救生艇之類的普通裝備,品種少,且產(chǎn)量低。2)、裝備性能指標(biāo)較低,滿足不了搶險救援的功能要求:目前國內(nèi)大多數(shù)的搶險裝備,不能滿足全地面或全地形的要求,遇到復(fù)雜的地形變化,很多裝備自身就不能通過,更談不上及時救援。3)、安全裝置不齊全或根本沒有,操作不方便:目前大多數(shù)的應(yīng)急救援裝備,都是人工操作,在火災(zāi)或有毒氣體泄漏的環(huán)境中,救援人員很難進(jìn)入或根本就不能進(jìn)入。4)、功能單一、重復(fù)浪費(fèi)能源:我國目前大多數(shù)的救援搶險裝備,只是單一功能,如常見的挖掘機(jī)、消防車、鏟車、沖鋒艇、高空作業(yè)車等。5)、自動化程度低、智能化裝備少:目前國內(nèi)大部分的救援裝備大都是非智能化、自動化程度低的裝備,不能滿足較多復(fù)雜地形的通過要求,有的甚至根本就達(dá)不到災(zāi)害現(xiàn)場,根本就無法救援。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,而提供一種智能應(yīng)急救援機(jī)器人及其智能控制方法,采用先進(jìn)的人工智能技術(shù),實(shí)現(xiàn)多項應(yīng)急救援任務(wù),極大提升應(yīng)急救援裝備的技術(shù)性能,拓展應(yīng)急救援的一機(jī)多用功能,以及為應(yīng)急救援指揮中心適時地提供準(zhǔn)確的災(zāi)害現(xiàn)場數(shù)據(jù),為順利及時展開救援行動提供重要的依據(jù)和幫助,節(jié)省救援時間,使生命財產(chǎn)的損失降到最低。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種智能應(yīng)急救援機(jī)器人,包括:人機(jī)交互系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)、運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)、可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)、熱防護(hù)控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和應(yīng)急照明控制系統(tǒng)。
上述技術(shù)方案中,所述的人機(jī)交互系統(tǒng)是包括程序控制器/計算機(jī)平臺、視頻采集卡、顯示器、vr視鏡、圖像數(shù)據(jù)保存識別模塊、遙控裝置,視頻采集卡、顯示器、vr視鏡和圖像數(shù)據(jù)保存識別模塊分別以can12、can13、can14、can15、canbus總線與程序控制器/計算機(jī)平臺連接,其中視頻采集卡通過can1與無線通信系統(tǒng)中的視頻接收模塊連接,程序控制器/計算機(jī)平臺通過can2與無線通信系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)接收模塊連接,程序控制器/計算機(jī)平臺通過can3與無線通信系統(tǒng)中的無線指令發(fā)射模塊連接,遙控裝置與無線指令發(fā)射模塊的指令數(shù)據(jù)傳輸是通過紅外線電磁波的發(fā)射與接收而實(shí)現(xiàn)的。
上述技術(shù)方案中,無線通信系統(tǒng)包括視頻發(fā)射模塊、視頻接收模塊、無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、無線數(shù)據(jù)接收模塊、無線指令發(fā)射模塊和無線指令接收模塊,其中視頻發(fā)射模塊與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的3d高清攝像儀、熱分布成像儀連接,視頻接收模塊與人機(jī)交互系統(tǒng)中的視頻采集卡連接,無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的生命探測儀、毒氣檢測儀、雷達(dá)測障儀、激光測距儀、gps定位模塊連接,無線數(shù)據(jù)接收模塊與程序控制器/計算機(jī)平臺連接,無線指令發(fā)射模塊通過紅外線電磁波與遙控裝置連接,無線指令接收模塊通過can4與dsp主程序控制器cpu連接。
上述技術(shù)方案中,所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括3d高清攝像儀、熱分布成像儀、生命探測儀、毒氣檢測儀、雷達(dá)測障儀、激光測距儀、gps定位模塊,且它們分別與視頻發(fā)射模塊和無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊連接。
上述技術(shù)方案中,所述故障自診斷系統(tǒng)/黑匣子包括dsp主程序控制器cpu及其外輔控制電路,它通過can4與無線指令接收模塊連接,通過can9與液壓系統(tǒng)連接,通過can10與動力系統(tǒng)連接,通過can11與熱防護(hù)控制系統(tǒng)連接,通過can5與運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)連接,通過can6與救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)連接,通過can7、can8與可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)連接。
上述技術(shù)方案中,所述運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)包括中間繼電器組zj/n=28、比例電磁鐵、液壓多路閥、油缸/馬達(dá)和行駛執(zhí)行器a,其中中間繼電器組a:zj/n=28與dsp主程序控制器cpu通過can5連接,行駛執(zhí)行器a分別通過油缸/馬達(dá)連接控制各種行駛狀態(tài)。
上述技術(shù)方案中,所述可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、油壓傳感器、角度傳感器、位移傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器、熱敏傳感器、紅外傳感器、長度傳感器,上述這些傳感器分別經(jīng)過cable/c和cable/d、canbus總線與dsp主程序控制器cpu連接,將各種工況參數(shù)的數(shù)據(jù)信息反饋給dsp主程序控制器cpu。
上述技術(shù)方案中,所述救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)包括由中間繼電器組zj/n=40、比例電磁鐵、液壓多路閥、油缸/馬達(dá)、行駛執(zhí)行器b,其中中間繼電器組b:zj/n=40與dsp主程序控制器cpu通過can6連接,救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)分別通過油缸/馬達(dá)連接控制各項救援執(zhí)行動作。
上述技術(shù)方案中,所述熱防護(hù)控制系統(tǒng)包括中間繼電器組zj/n=2、水泵/泡沫倉、水槍/泡沫槍和電磁閥,熱防護(hù)控制系統(tǒng)并通過can11與dsp主程序控制器cpu連接,熱防護(hù)口罩系統(tǒng)通過熱敏傳感器的信號反饋實(shí)現(xiàn)熱防護(hù)系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉。
上述技術(shù)方案中,所述動力系統(tǒng)包括柴油發(fā)動機(jī)及其發(fā)電設(shè)備,柴油發(fā)動機(jī)控制器通過can10與dsp主程序控制器cpu連接,柴油發(fā)動機(jī)的動力輸出裝置與液壓系統(tǒng)中的油泵連接,實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與油泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
上述技術(shù)方案中,所述液壓系統(tǒng)包括油泵、油箱、油管、液壓閥組、油缸和馬達(dá),其中油泵控制模塊通過can9與dsp主程序控制器cpu連接,實(shí)現(xiàn)油泵的啟動與停止。
上述技術(shù)方案中,所述應(yīng)急照明控制系統(tǒng)包括中間繼電器dzj/n=1與led照明燈電路模塊,應(yīng)急照明控制系統(tǒng)通過can16與dsp主程序控制器cpu連接,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急照明的開啟或關(guān)閉。
一種采用上述技術(shù)方案的智能應(yīng)急救援機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括:
1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理控制盒k001安裝在機(jī)器人背部,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的視像盒bs001、生命探測儀s002、毒氣檢測儀s003、熱分布成像儀s004、gps定位儀s005安裝在機(jī)器人胸部,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的視像盒as000、3d攝像儀s006、雷達(dá)測障儀s007、激光測距儀s008、應(yīng)急照明燈s009安裝在機(jī)器人頭部;
2)控制系統(tǒng)的通信處理控制盒k002、可變穩(wěn)定性控制盒k003、dps主程序控制器cpu處理控制盒k004、救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制盒k005、行駛運(yùn)載控制盒k006、應(yīng)急照明控制盒k007、故障自診斷系統(tǒng)控制盒k008、熱防護(hù)系統(tǒng)控制盒k009都分別安裝于機(jī)器人的背部;
3)動力系統(tǒng)d000安裝在機(jī)器人的臀部,即上機(jī)架sj000上;
4)液壓系統(tǒng)y000安裝在機(jī)器人的臀部,即上機(jī)架sj000上;液壓管路則分別安裝于其對應(yīng)的機(jī)器人全身各個部位;
5)運(yùn)載行駛系統(tǒng)安裝在下機(jī)架xj000及其以下部位的,它包括前腳小腿總成x001、前腳大腿總成x004、前腳小腿與前腳大腿由銷軸x003聯(lián)接,前腳大腿與下機(jī)架xj000,由銷軸x006聯(lián)接,并通過安裝在其上的小腿上、下油缸x002與大腿上、下油缸x005伸縮實(shí)現(xiàn)前腳小腿、大腿的上、下動作,通過安裝在機(jī)架xj000上的前腳擺動油缸x011及前腳總成擺動銷軸x010,從而實(shí)現(xiàn)前腳的左、右擺動;同時通過安裝在前腳大腿上的前輪旋轉(zhuǎn)減速機(jī)總成x008、前輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成x009及前輪胎x007以及安裝在后輪安裝支架x022上的后輪旋轉(zhuǎn)減速機(jī)總成x024、后輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成x025、后輪胎x026、安裝在后腳總成x018與后輪安裝支架x022之間的后輪擺動油缸x019、后輪擺動機(jī)構(gòu)連桿1:x020、后輪擺動機(jī)構(gòu)連桿2:x021從而實(shí)現(xiàn)前、后輪的旋轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)動作,實(shí)現(xiàn)本機(jī)器人的向前或向后行駛以及行駛轉(zhuǎn)向的調(diào)整;
后腳總成x018通過安裝在機(jī)架xj000上的銷軸x013、后腳擺動機(jī)構(gòu)連桿1:x014、后腳擺動機(jī)構(gòu)連桿2:x015、后腳擺動油缸x016、后腳擺動銷軸x017、后腳上、下油缸x012,從而實(shí)現(xiàn)后腳總成x018的上、下動作和后腳總成x018的外展和內(nèi)收動作;
以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)本機(jī)器人的站立、行駛、轉(zhuǎn)向、步行及爬行;
6)救援執(zhí)行工作機(jī)構(gòu)包括本機(jī)器人手臂、手指、手腕、腰部以及托板機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu),包括大臂總成w001、大臂舉升機(jī)構(gòu)總成w002、大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總成w003,大臂的舉升及伸展都是通過油缸動作實(shí)現(xiàn)的;
中臂總成w008是通過銷軸w004與大臂總成w001聯(lián)接的,中臂的舉升動作是通過安裝在中臂總成w008與大臂總成w001上的中臂舉升機(jī)構(gòu)連桿1:w006和中臂舉升機(jī)構(gòu)連桿2:w007以及中臂舉升油缸w005的相互動作而實(shí)現(xiàn)的;
小臂總成w013是通過銷軸w011與中臂總成w008聯(lián)接的,小臂總成的舉升動作是通過安裝在小臂總成w013與中臂總成w008上的小臂舉升機(jī)構(gòu)連桿1:w009、小臂舉升機(jī)構(gòu)連桿2:w012以及小臂舉升油缸w010的相互動作而實(shí)現(xiàn)的;
手腕旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總w014安裝在小臂總成w013上,并通過銷軸(w018)與手指總成1w021和手指總成2:w022聯(lián)接,從而可實(shí)現(xiàn)手指總成1與手指總成2的整體轉(zhuǎn)動,通過手指緊松機(jī)構(gòu)連桿1:w015、手指緊松機(jī)構(gòu)連桿2:w016與手指緊松油缸w017以及銷軸w018的相互聯(lián)動,可實(shí)現(xiàn)手掌的上、下擺動,通過手指緊松回轉(zhuǎn)銷軸w019、手指緊松機(jī)構(gòu)連桿3:w020、手指總成1w021、手指總成2:w022的相互聯(lián)動,可實(shí)現(xiàn)手指的抓緊或放松;
頭部的抬舉與降低是通過頭部抬舉機(jī)構(gòu)w023實(shí)現(xiàn)的,抬舉機(jī)構(gòu)同樣是包括銷軸、連桿、油缸;
腰部主臥動作是通過安裝在上機(jī)架sj000上的腰部主臥機(jī)構(gòu)連桿總成1:w025、腰部主臥機(jī)構(gòu)連桿總成2:w027,腰部與上機(jī)架sj000的聯(lián)接銷軸w026以及腰部立臥油缸w024的相互聯(lián)動而實(shí)現(xiàn)的;
托板機(jī)構(gòu)是由托板總成w028、托板總成w028與下機(jī)架xj000、聯(lián)接銷軸w030以及托板舉升油缸總成w031,托板的舉升動作是通過它們相互聯(lián)動而實(shí)現(xiàn)的;
牽引機(jī)構(gòu)的牽引啟閉動作是通過牽引機(jī)構(gòu)總成w029實(shí)現(xiàn)的,牽引機(jī)構(gòu)同樣是包括銷軸、連桿、油缸,牽引機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)是通過回轉(zhuǎn)減速機(jī)及液壓馬達(dá)而實(shí)現(xiàn)的。
一種采用上述技術(shù)方案的智能應(yīng)急救援機(jī)器人的智能控制方法,包括:
(一)、電氣系統(tǒng)的啟動:
1)、閉合機(jī)器人電源開關(guān),確認(rèn)正常工作指示燈綠燈亮起,此時dsp主程序控制器(cpu)以及可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的電源已接通;
2)、啟動遠(yuǎn)程控制臺電源開關(guān),確認(rèn)正常工作指示燈綠燈常亮,開啟顯示器開關(guān);
3)、啟動遙控操縱盒開關(guān),確認(rèn)正常工作指示燈綠燈閃爍;
4)、遙控開啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開關(guān);
(二)、發(fā)動機(jī)及液壓系統(tǒng)的啟動:
1)、先啟動電氣系統(tǒng);
2)、遙控開啟發(fā)動機(jī);
3)、遙控開啟取力器開關(guān),啟動液壓油泵,供給液壓系統(tǒng)壓力油。
(三)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作:
1)、3d高清攝像儀將本智能應(yīng)急救援機(jī)器人周圍及災(zāi)害現(xiàn)場的實(shí)景狀況全方位無死角地攝像,并通過視頻發(fā)射模塊,經(jīng)由無線通信系統(tǒng)傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng),并在顯示器中直觀地顯示出來,同時也保存在圖像數(shù)據(jù)保存識別模塊當(dāng)中,救援指揮人員根據(jù)災(zāi)害現(xiàn)場實(shí)況,靈活指揮機(jī)器人的救援行動;
2)、熱分布成像儀可將災(zāi)害現(xiàn)場的環(huán)境溫度或火災(zāi)火勢實(shí)際情況合成相素圖并通過視頻發(fā)射模塊傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng),并在顯示器中直觀地顯示出來,同時也保存在圖像數(shù)據(jù)保存與識別模塊當(dāng)中,給現(xiàn)場指揮人員提供可靠的救援行動依據(jù);
3)、生命探測儀在災(zāi)害現(xiàn)場可以探測和發(fā)現(xiàn)有無生命跡象的存在,并將數(shù)據(jù)信息通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊傳輸給人機(jī)交互系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)接收模塊,再傳輸?shù)匠绦蚩刂破?計算機(jī)平臺,并在顯示器或vr視鏡中顯示生命跡象位置,救援指揮人員可以通過遙控裝置發(fā)出救援指令,通過無線指令傳輸模塊,經(jīng)由can4傳輸?shù)絛sp主程序控制器cpu,再通過can5、can6分別控制機(jī)器人的行駛和控制機(jī)器人的救援機(jī)構(gòu),實(shí)行相應(yīng)的救援動作,將受困或受傷的生命救出;
4)、毒氣檢測儀將災(zāi)害現(xiàn)場有無毒氣或毒氣濃度的數(shù)據(jù)信息,通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊,傳輸給無線數(shù)據(jù)接收模塊,再傳輸?shù)匠绦蚩刂破?計算機(jī)平臺,并保存在圖像數(shù)據(jù)保存識別模塊當(dāng)中,給應(yīng)急救援指揮中心提供依據(jù)和信息,及時阻止人員進(jìn)入或切斷毒氣源;
5)、雷達(dá)測障儀將機(jī)器人救援現(xiàn)場周圍的障礙物信息數(shù)據(jù),通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊傳輸給無線數(shù)據(jù)接收模塊,再傳輸給程序控制器/計算機(jī)平臺,并在顯示器或vr視鏡中顯示障礙物,程序控制器計算機(jī)平臺根據(jù)預(yù)先設(shè)置的機(jī)器人與障礙物的安全距離進(jìn)行比較,從而發(fā)出指令,并通過無線指令傳輸模塊以及can4、canbus總線傳送到dsp主程序控制器cpu,同時指揮人員根據(jù)障礙物的實(shí)際情況,運(yùn)用遙控裝置發(fā)出指令,通過無線指令傳輸模塊和can4將指令傳送給dsp主程序控制器cpu,通過can6停止或運(yùn)行救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作,通過can5停止或運(yùn)行運(yùn)載行駛系統(tǒng)的前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、拐彎、后退、站立、步行、彎腰、旋轉(zhuǎn)動作,實(shí)現(xiàn)安全的無人駕駛,安全避障;
6)、激光測距儀將機(jī)器人探測到的生命跡象的距離數(shù)據(jù),通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊傳輸?shù)綗o線數(shù)據(jù)接收模塊,再傳送到人機(jī)交互系統(tǒng)中的程序控制器/計算機(jī)平臺,并保存在圖像數(shù)據(jù)保存與識別模塊當(dāng)中,并在顯示器或vr視鏡中顯示,同時程序控制器/計算機(jī)平臺根據(jù)預(yù)先設(shè)置的機(jī)器人與生命跡象的最小安全距離進(jìn)行比較、運(yùn)算,并發(fā)出指令,通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和can4、canbus總線傳送到dsp主程序控制器cpu,同時指揮人員也可根據(jù)救援機(jī)器人與生命跡象的實(shí)際距離,通過遙控裝置發(fā)出指令,通過無線指令傳輸模塊和can4傳送到dsp主程序控制器cpu,通過can5控制運(yùn)載行駛系統(tǒng)的前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、拐彎、后退、停止、站立、步行、彎腰、旋轉(zhuǎn)動作,通過can6停止或運(yùn)行相應(yīng)救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作,安全施救被困或受傷人員;
7)、gps定位模塊將應(yīng)急救援機(jī)器人和災(zāi)害現(xiàn)場所處的位置信息數(shù)據(jù),通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊傳輸給無線數(shù)據(jù)接收模塊,再傳輸?shù)饺藱C(jī)交互系統(tǒng)的程序控制器/計算機(jī)平臺,并在顯示器或vr視鏡中顯示,指揮人員可適時掌握機(jī)器人所處的災(zāi)害現(xiàn)場準(zhǔn)確位置,同時程序控制器/計算機(jī)平臺將位置信息數(shù)據(jù)通過無線指令傳輸模塊和can4傳送到dsp主程序控制器cpu,通過can5傳送到運(yùn)載行駛系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自行導(dǎo)航向被救援對象行駛;
(四)、人機(jī)交互系統(tǒng)工作:
人機(jī)交互系統(tǒng)是把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸進(jìn)來的數(shù)據(jù)信息、參數(shù)信號,通過程序控制器/計算機(jī)平臺的運(yùn)算處理,通過can15圖像數(shù)據(jù)保存識別模塊的保存與識別分別通過can13或can14、can17與顯示器或vr視鏡、遙控裝置連接,通過can3與無線指令傳輸模塊連接,遙控裝置通過紅外無線電磁波將指令傳輸給無線指令傳輸模塊發(fā)射,通過無線通信系統(tǒng)傳送到無線指令傳輸模塊接收,通過can4與dsp主程序控制器cpu連接,救援指揮人員根據(jù)顯示器上顯示數(shù)據(jù)或圖像,通過遙控裝置發(fā)出相應(yīng)的救援或行駛指令,實(shí)施相應(yīng)的救援動作;
(五)、通信系統(tǒng)工作:
通信系統(tǒng)是基于gprs/4g模塊的遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng),包含視頻發(fā)射模塊、視頻接收模塊、無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、無線數(shù)據(jù)接收模塊、無線指令發(fā)射模塊、無線指令接收模塊,其中,視頻發(fā)射與接收模塊,將采集的圖像信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭曨l采集卡,無線數(shù)據(jù)發(fā)射與接收模塊,把采集到的數(shù)據(jù)信息,傳輸?shù)饺藱C(jī)交互系統(tǒng)的程序控制器/計算機(jī)平臺,無線指令發(fā)射與接收傳輸模塊,將計算機(jī)平臺發(fā)出的指令和遙控裝置發(fā)出的指令傳輸給dsp主程序控制器cpu,分別控制運(yùn)載行駛,救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)、應(yīng)急照明系統(tǒng)、熱防護(hù)系統(tǒng)的相應(yīng)的執(zhí)行動作;
(六)、dsp主程序控制器cpu故障自診斷系統(tǒng)即黑匣子的工作:
dsp主程序控制器cpu是救援機(jī)器人的大腦,是把接收的指令信息和傳感器反饋的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行集中分類,運(yùn)算處理,然后再發(fā)出相應(yīng)的指令,以控制其他執(zhí)行系統(tǒng)的動作和安全穩(wěn)定;
1)、將can4傳輸?shù)闹噶罨驍?shù)據(jù)進(jìn)行分類、運(yùn)算、處理,然后發(fā)出相應(yīng)的指令,分別通過can5、can6、can9、can10、can11、can16,對運(yùn)載行駛系統(tǒng),救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、熱防護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行控制,并通過can4把相應(yīng)的指令或數(shù)據(jù)反饋到人機(jī)交互系統(tǒng),并在顯示器或vr視鏡中顯示;
2)、將各個傳感器通過can7、can8、can9、can10反饋來的工況數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分類,比較、運(yùn)算處理,然后發(fā)出相應(yīng)的指令,分別通過can5、can6、can9、can10、can11、can16,對運(yùn)載行駛系統(tǒng)、救援執(zhí)行系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、熱防護(hù)系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行控制,并通過can4把相應(yīng)的指令或數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺藱C(jī)交互系統(tǒng),并在顯示器或vr視鏡中顯示,還將相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)保存在圖像數(shù)據(jù)保存識別模塊中;
3)、實(shí)現(xiàn)情景再現(xiàn)功能:能適時地將運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)、救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)、熱防護(hù)控制系統(tǒng)、應(yīng)急照明控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)的所有工況數(shù)據(jù)以及可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的各傳感器反饋的工況參數(shù)與記錄并與預(yù)先設(shè)定的正常安全要求的工況技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對比運(yùn)算,并儲存在dsp主程序控制器cpu中,從而通過can4、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊分別計算出相應(yīng)的比值。通過can3傳輸?shù)饺藱C(jī)交互系統(tǒng),其各個系統(tǒng)的各相應(yīng)的參數(shù)數(shù)據(jù)比值都顯示于顯示器中,同時會有語言或報警提示,明確故障發(fā)生的系統(tǒng)部位,實(shí)現(xiàn)故障自診斷功能;同時可以隨時查詢每一次執(zhí)行救援任務(wù)的時間、系統(tǒng)工作時的壓力、工作時環(huán)境溫度、救援工作量、系統(tǒng)油溫、救援執(zhí)行時的運(yùn)載行駛狀況以及液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)運(yùn)行的工作狀況,給救援指揮人員掌握救援機(jī)器人的使用工作狀況和維修保養(yǎng)和救援工作的分析,提供重要的指揮依據(jù);
(七)、運(yùn)載行駛系統(tǒng)的工作:
運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)是根據(jù)災(zāi)害現(xiàn)場、地形狀況、距離的遠(yuǎn)近進(jìn)行移動的,其控制及運(yùn)行系統(tǒng),包括主程序控制器cpu、中間繼電器組zj/n=28,比例電磁鐵、液壓多路閥、油缸、馬達(dá)、行駛執(zhí)行器,由dsp主程序控制器cpu發(fā)出的各項指令通過can5、canbus總線傳輸?shù)街虚g繼電器組zj/n=28,分別使相對應(yīng)的比例電磁鐵通電或斷電,使相對應(yīng)的液壓多路閥的電路打開或關(guān)閉,并根據(jù)指令的不同,控制相對應(yīng)的液壓多路閥的油液流量的大小,實(shí)現(xiàn)比例調(diào)節(jié),使相對應(yīng)的油缸的伸縮速度或馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也按比例調(diào)節(jié),進(jìn)而使相對應(yīng)的行駛執(zhí)行器按要求完成相對應(yīng)的動作,包括前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、加速、減速、停止、步行、爬行;
(八)、救援執(zhí)行系統(tǒng)的工作:
救援執(zhí)行系統(tǒng)是根據(jù)災(zāi)害現(xiàn)場被救援對象的實(shí)際狀況而實(shí)施的相對應(yīng)救援措施及救援機(jī)構(gòu)的相應(yīng)動作,其控制及運(yùn)行系統(tǒng)包括dsp主程序控制器cpu、中間繼電器組zj/n=40、比例電磁鐵bl29~bl68、液壓多路閥yf15~yf34、油缸、馬達(dá)yg13~yg28、m5~m8,救援執(zhí)行器等,由dsp主程序控制器cpu發(fā)出的各項指令,通過can6、canbus總線傳輸?shù)街虚g繼電器組zj/n=40,分別使相應(yīng)的比例電磁鐵通電或斷電,使相應(yīng)的液壓多路閥的油路打開或關(guān)閉,并根據(jù)指令信息變化的不同,控制相對應(yīng)的液壓多路閥的油路的液壓油流量的大小,從而比例控制相對應(yīng)的油缸的伸縮的速度或相對應(yīng)馬達(dá)的驅(qū)動的速度,進(jìn)而使相對應(yīng)的救援執(zhí)行器按救援要求執(zhí)行相對應(yīng)的動作,如舉臂、伸臂、收臂、抓緊、松開、偏轉(zhuǎn)、擺動、牽引救援動作;
(九)、可變穩(wěn)定性系統(tǒng)的工作:
可變穩(wěn)定性系統(tǒng)其實(shí)是由dsp主程序控制器cpu、運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)、救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、動力系統(tǒng)以及安裝在各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的各類傳感器組共同組成的一個整體閉式循環(huán)內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò),其主要核心是dsp主程序控制器cpu和各類傳感器組,包括壓力傳感器、油壓傳感器、角度傳感器、位移傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器、熱敏傳感器、紅外線傳感器,當(dāng)dsp主程序控制器cpu發(fā)出某指令信息,相應(yīng)的控制系統(tǒng)就會按照該信息指令使相應(yīng)的執(zhí)行器執(zhí)行該命令動作,而安裝在該執(zhí)行器上的傳感器或安裝在驅(qū)動該執(zhí)行器的油缸或馬達(dá)上的傳感器,會適時的將該執(zhí)行器動作時產(chǎn)生的壓力的變化值、油壓的變化值、角度變化值、位移變化值、傾角變化值、溫度變化值等參數(shù),通過can7、can8、can9、can10、canbus總線反饋到dsp主程序控制器cpu,dsp主程序控制器cpu通過運(yùn)算處理,與預(yù)先設(shè)置的各相應(yīng)執(zhí)行系統(tǒng)的相對應(yīng)的工況參數(shù)進(jìn)行比較,且根據(jù)其參數(shù)變化值的大小,重新發(fā)出相應(yīng)的信息指令,通過can5、can6、can9、can10、canbus總線不斷的調(diào)整控制各執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作,使各個相應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)趨于安全穩(wěn)定、動作可靠,從而實(shí)現(xiàn)各相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可變穩(wěn)定性限制,確保救援動作和被救援對象以及救援機(jī)器人自身的可靠性和安全性;
可變穩(wěn)定性的控制變化的數(shù)學(xué)模型為:y=f(x)函數(shù)
設(shè):xo——系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的工況參數(shù)值
xn——系統(tǒng)工作時實(shí)際的工況參數(shù)值
△y——dsp主程序控制器運(yùn)算后的函數(shù)值
ymax——極限最大值
ymin——極限最小值
則:△y=f(xn)-f(xo)
當(dāng)ymin﹤△y﹤ymax時,各相應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)處于正常穩(wěn)定工作狀態(tài);
當(dāng)△y≤ymin或△y≥ymax時,說明各相應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的危險邊界狀態(tài),此時,dsp主程序控制器cpu會發(fā)出相對應(yīng)的指令,調(diào)節(jié)或停止相對應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作;
根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力的變化值△y的變化,dsp主程序控制器cpu發(fā)出指令,通過can10傳輸給動力系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的燃油量,從而調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)油泵的轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)液壓油流量的變化,從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力變化值與執(zhí)行機(jī)構(gòu)承受負(fù)荷相適應(yīng),達(dá)到可變穩(wěn)定性限制的要求;
(十)、液壓系統(tǒng)工作:
1)、液壓系統(tǒng)包括油箱、過濾器、冷卻器、油管、液壓閥、油缸、油泵、液壓馬達(dá),其中油泵與動力系統(tǒng)的取力器相聯(lián)接,液壓控制系統(tǒng)還包括油溫傳感器、油壓傳感器,啟動油泵時,由dsp主程序控制器cpu發(fā)出相應(yīng)的指令信息,通過can9將電流傳輸給中間繼電器,繼電器通電后,氣動電磁閥通電,將氣動閥打開,此時,取力器開啟并旋轉(zhuǎn),從而油泵啟動,供給液壓系統(tǒng)壓力油,反之,關(guān)閉停止油泵時,由dsp主程序控制器cpu發(fā)出相應(yīng)的指令信息,中間繼電器失電,氣動電磁閥失電將氣動閥關(guān)閉,此時取力器與動力系統(tǒng)的變速箱齒輪斷開,油泵停止旋轉(zhuǎn),液壓系統(tǒng)壓力油流回油箱;
2)、液壓系統(tǒng)中的各油溫傳感器,油壓傳感器會適時地將液壓油的溫度變化數(shù)據(jù)信號值與油壓變化數(shù)據(jù)信號值,通過can9反饋到dsp主程序控制器cpu中,并經(jīng)過cpu的運(yùn)算,得出相應(yīng)的油液溫度變化值△y和相應(yīng)的油壓變化值△yp,當(dāng)ytmin﹤△yt﹤ytmax和ypmin﹤△yp﹤ypmax時,液壓系統(tǒng)處于正常穩(wěn)定工作狀態(tài);當(dāng)△yw≤ywmin或△yw≥ywmax時,和△yp≤ypmin或△yp≥ypmax時,cpu給出的命令通過can9傳輸電流給繼電器,此時氣動電磁閥斷電,將氣動閥關(guān)閉,使取力器齒輪與變速箱齒輪分離,油泵停止旋轉(zhuǎn),關(guān)閉液壓系統(tǒng);
(十一)、動力系統(tǒng)的工作:
動力系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、發(fā)動機(jī)控制電路以及發(fā)動機(jī)控制模塊,其中發(fā)動機(jī)控制模塊又包括發(fā)動機(jī)控制器、傳感器、繼電器,發(fā)動機(jī)控制模塊通過can10與dsp主程序控制器cpu連接,dsp主程序控制器cpu發(fā)出信息指令,通過can10傳輸?shù)桨l(fā)動機(jī)控制模塊,控制發(fā)動機(jī)的啟動或停止,轉(zhuǎn)速和功率的增大或減小,同時,發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的傳感器,通過發(fā)動機(jī)控制模塊及can10將發(fā)動機(jī)運(yùn)行當(dāng)中工況參數(shù)及故障信息反饋到dsp主程序控制器,dsp主程序控制器經(jīng)過運(yùn)算處理,適時發(fā)出相應(yīng)命令到各執(zhí)行系統(tǒng),使各相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功耗與發(fā)動機(jī)輸出功率相適配,有效保持動力系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性,同時動力系統(tǒng)的工況參數(shù)及故障信息,通過dsp主程序控制器及can4、can3傳輸?shù)饺藱C(jī)交互系統(tǒng),在顯示器中顯示,并保存在故障自診斷系統(tǒng)即黑匣子中,可隨時在顯示器中查詢。
本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著效果
1)、無人駕駛、自行導(dǎo)航功能;2)、全地形行駛,可站立、爬行、涉水;3)、3d攝像、掃描,全方位災(zāi)害環(huán)境各種數(shù)據(jù)采集包括生命探測;4)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸及遙控控制;5)、故障自診斷功能及維修保養(yǎng)功能即黑匣子功能;6)、可變穩(wěn)定性系統(tǒng),自行調(diào)節(jié)功能;7)、強(qiáng)大的救援功能及輔助功能;8)、熱防護(hù)系統(tǒng)、熱防護(hù)功能;9)、工況技術(shù)參數(shù)的顯示及報警功能,dsp主程序控制器cpu通過安裝在液壓系統(tǒng)或執(zhí)行器上的傳感器反饋過來的數(shù)據(jù)信號并通過轉(zhuǎn)換和運(yùn)算,通過遠(yuǎn)程通信傳輸至人機(jī)交互系統(tǒng)并在顯示器上實(shí)時顯示出當(dāng)前的救援狀態(tài)的各相應(yīng)的工況技術(shù)參數(shù),超限時,危險動作限制及報警,dsp主程序控制器將各傳感器反饋過來的數(shù)據(jù)信號,經(jīng)過轉(zhuǎn)換和運(yùn)算,生成實(shí)適的相對應(yīng)的工況數(shù)據(jù)參數(shù),然后同dsp主程序控制器cpu中已設(shè)定的工況技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比較,當(dāng)達(dá)到已設(shè)定限制值的90%時,輸出相對應(yīng)的預(yù)警信號,當(dāng)達(dá)到已設(shè)定限制值的100%時,輸出相應(yīng)的報警信號,同時輸出相應(yīng)動作的限制信號,限制液壓系統(tǒng)執(zhí)行元器件向危險動作方向動作,保護(hù)了各相應(yīng)的執(zhí)行系統(tǒng)和救援機(jī)器人整體的安全;10)、故障自診斷及故障數(shù)據(jù)參數(shù)的存儲,以及定期維修保養(yǎng)提示功能;11)、低阻力系數(shù)、輕量化機(jī)身及高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)設(shè)計,模壓成型技術(shù),減少焊接應(yīng)力與熱變形,極大地增強(qiáng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)件的剛度與抗彎、抗拉及抗壓強(qiáng)度;
綜合以上特點(diǎn),本發(fā)明具有高智能化可靠的安全性,功能多,采用了先進(jìn)的人工智能技術(shù)與遠(yuǎn)程無線信息傳輸技術(shù),極大地提升了救援機(jī)器人的品質(zhì)與技術(shù)性能,增強(qiáng)了其更多的應(yīng)急救援功能。
附圖說明
圖1為本發(fā)明智能救援機(jī)器人總成站立行走狀態(tài)示意圖;
圖2為本發(fā)明智能救援機(jī)器人總成行駛運(yùn)載狀態(tài)示意圖;
圖3為本發(fā)明智能救援機(jī)器人總成救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明智能救援機(jī)器人總成行駛執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖;
圖5為本發(fā)明智能救援機(jī)器人運(yùn)載行駛機(jī)構(gòu)液壓原理圖;
圖6為本發(fā)明智能救援機(jī)器人救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓原理圖;
圖7為本發(fā)明智能救援機(jī)器人無線發(fā)射和無線接收電氣原理圖;
圖8為本發(fā)明智能救援機(jī)器人運(yùn)載行駛遙控發(fā)射電氣原理圖;
圖9為本發(fā)明智能救援機(jī)器人救援執(zhí)行遙控接收電氣原理圖;
圖10為本發(fā)明智能救援機(jī)器人運(yùn)載行駛機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)原理圖;
圖11為本發(fā)明智能救援機(jī)器人救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)原理圖;
圖12為本發(fā)明智能救援機(jī)器人控制系統(tǒng)電原理框圖。
附圖標(biāo)注說明:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4進(jìn)行說明:
1、視像盒a:s000),2、視像盒:bs001,3、生命探測儀:s002,4、毒氣檢測儀:s003,5、熱分布成像儀:s004,6、gps定位儀:s005,7、3d攝像儀:s006,8、雷達(dá)測障儀:s007,9、激光測距儀:s008,10、應(yīng)急照明燈:s009,11、數(shù)據(jù)采集處理控制盒:k001,12、通信系統(tǒng)控制盒:k002,13、可變穩(wěn)定性控制盒:k003,14、dsp主程序控制器cpu:k004,15、救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制盒:k005,16、行駛運(yùn)載控制盒k006,17、應(yīng)急照明控制盒:k007,18、故障自診斷系統(tǒng)控制盒:k008,19、熱防護(hù)系統(tǒng)控制盒:k009,20、動力系統(tǒng):d000,21、液壓系統(tǒng):y000,22、上機(jī)架:sj000,23、下機(jī)架:xj000,24、大臂總成:w001,25、大臂舉升機(jī)構(gòu)總成:w002,26、大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總成:w003,27、大臂與中臂聯(lián)接銷軸:w004,28、中臂舉升油缸:w005,29、中臂舉升機(jī)構(gòu)連桿1:w006,30、中臂舉升機(jī)構(gòu)連桿2:w007,31、中臂總成:w008,32、小臂舉升機(jī)構(gòu)連桿1:w009,33、小臂舉升油缸:w010,34、中臂與小臂聯(lián)接銷軸:w011,35、小臂舉升機(jī)構(gòu)連桿2:w012,36、小臂總成:w013,37、手腕旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總成:w014,38、手指緊松機(jī)構(gòu)連桿1:w015,39、手指緊松機(jī)構(gòu)連桿2:w016,40、手指緊松油缸:w017,41、手指與手腕聯(lián)接銷軸:w018,42、手指緊松回轉(zhuǎn)銷軸:w019,43、手指緊松機(jī)構(gòu)連桿3:w020,44、手指總成1:w021,45、手指總成2:w022,46、頭部抬舉機(jī)構(gòu):w023,47、腰部立臥油缸:w024,48、腰部立臥機(jī)構(gòu)連桿總成1:w025,49、腰部與上機(jī)架聯(lián)接銷軸:w026,50、腰部立臥機(jī)構(gòu)連桿總成2:w027,51、托板總成:w028,52、牽引機(jī)構(gòu)總成:w029,53、托板與下機(jī)架聯(lián)接銷軸:w030,54、托板舉升油缸總成:w031,55、前腳小腿總成:x001,56、小腿上、下油缸:x002,57、前腳小腿與大腿聯(lián)接銷軸:x003,58、前腳大腿總成:x004,59、大腿上、下油缸:x005,60、前腳大腿與下機(jī)架聯(lián)接銷軸:x006,61、前輪胎:x007,62、前輪旋轉(zhuǎn)減速機(jī)總成:x008,63、前輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成:x009,64、前腳總成擺動銷軸:x010,65、前腳擺動油缸:x011,66、后腳上下油缸:x012,67、后腳總成與下機(jī)架聯(lián)接銷軸總成:x013,68、后腳擺動機(jī)構(gòu)連桿1:x014,69、后腳擺動機(jī)構(gòu)連桿2:x015,70、后腳擺動油缸:x016,71、后腳擺動銷軸:x017,72、后腳總成:x018,73、后輪擺動油缸:x019,74、后輪擺動機(jī)構(gòu)連桿1:x020,75、后輪擺動機(jī)構(gòu)連桿2:x021,76、后輪安裝支架:x022,77、后輪擺動銷軸:x023,78、后輪旋轉(zhuǎn)減速機(jī)總成:x024,79、后輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成:x025,80、后輪胎:x026。
具體實(shí)施方式:
參見附圖,本發(fā)明的一種智能應(yīng)急救援機(jī)器人,包括:人機(jī)交互系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、故障自診斷系統(tǒng)、運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)、可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)、熱防護(hù)控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng);所述的人機(jī)交互系統(tǒng)是包括程序控制器/計算機(jī)平臺、數(shù)據(jù)采集卡、顯示器、vr視鏡、圖像數(shù)據(jù)保存及識別模塊、遙控裝置,數(shù)據(jù)采集卡、顯示器、vr視鏡和圖像數(shù)據(jù)保存及識別模塊分別以can12、can13、can14、can15、canbus總線與程序控制器/計算機(jī)平臺連接,其中數(shù)據(jù)采集卡通過can1與無線通信系統(tǒng)中的視頻接收模塊連接程序控制器/計算機(jī)平臺,通過can2與無線通信系統(tǒng)中的無線數(shù)據(jù)接收模塊連接,通過can3與通信系統(tǒng)中的無線指令傳輸模塊連接,遙控裝置與無線指令傳輸模塊的指令數(shù)據(jù)傳輸是通過紅外線電磁波的發(fā)射與接收而實(shí)現(xiàn)的;無線通信系統(tǒng)包括視頻發(fā)射模塊、視頻接收模塊、無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、無線數(shù)據(jù)接收模塊、無線指令傳輸模塊,其中視頻發(fā)射模塊與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的3d高清攝像儀、熱分布成像儀連接,視頻接收模塊與人機(jī)交互系統(tǒng)中的視頻采集卡連接,無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊與生命探測儀、毒氣檢測儀、雷達(dá)測障儀、激光測距儀、gps定位模塊連接、無線數(shù)據(jù)接收模塊與程序控制器/計算機(jī)平臺連接,兩個無線指令傳輸模塊分別通過紅外電磁波與遙控裝置連接,通過can4與dsp主程序控制器cpu連接;所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括3d高清攝像儀、熱分布成像儀、生命探測儀、毒氣檢測儀、雷達(dá)測障儀、激光測距儀、gps定位模塊,且它們分別與視頻發(fā)射模塊和無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊連接;所述故障自診斷系統(tǒng)/黑匣子包括dsp主程序控制器cpu及其外輔控制電路,它通過can4與無線指令傳輸模塊連接,通過can9與液壓系統(tǒng)連接,通過can10與動力系統(tǒng)連接,通過can11與熱防護(hù)系統(tǒng)控制連接,通過can5與運(yùn)載行駛控制系統(tǒng)連接,通過can6與救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)連接,通過can7、can8與可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)連接;所述運(yùn)載行駛控制系統(tǒng),包括中間繼電器組a:zj/n=28、比例電磁鐵、液壓多路閥、油缸/馬達(dá)行駛執(zhí)行器a,其中中間繼電器組a:zj/n=28與dsp主程序控制器cpu通過can5連接,行駛執(zhí)行器分別通過油缸/馬達(dá)連接,控制各種行駛狀態(tài)的;所述可變穩(wěn)定性控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、油壓傳感器、角度傳感器、位移傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器、熱敏傳感器、紅外傳感器、長度傳感器。這些傳感器分別經(jīng)過cable/c和cable/d、canbus總線與dsp主程序控制器cpu連接,將各種工況參數(shù)的數(shù)據(jù)信息反饋給dsp主程序控制器cpu;所述救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)包括由中間繼電器組b:zj/n=40、比例電磁鐵、液壓多路閥、油缸/馬達(dá)、行駛執(zhí)行器b,其中中間繼電器組b:zj/n=40與dsp主程序控制器cpu通過can6連接,救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)分別通過油缸與馬達(dá)連接,實(shí)現(xiàn)各項救援執(zhí)行動作;所述熱防護(hù)系統(tǒng)是包括中間繼電器組b:zj/n=2、水泵/泡沫倉、水槍/泡沫槍和電磁閥,熱防護(hù)控制系統(tǒng)并通過can11與dsp主程序控制器cpu連接,通過熱敏傳感器的信號反饋實(shí)現(xiàn)熱防護(hù)系統(tǒng)的開啟或關(guān)閉;所述動力系統(tǒng)包括柴油發(fā)動機(jī)及其發(fā)電設(shè)備,其發(fā)動機(jī)控制器通過can10與dsp主程序控制器cpu連接,其動力輸出裝置與液壓系統(tǒng)中的油泵連接,實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與油泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié);所述液壓系統(tǒng)包括油泵、油箱、油管、液壓閥組、油缸、馬達(dá),其中油泵控制模塊是通過can9與dsp主程序控制器cpu連接,實(shí)現(xiàn)油泵的啟動與停止;所述應(yīng)急照明控制系統(tǒng)包括中間繼電器dzj/n=1與led照明燈電路模塊,其通過can16與dsp主程序控制器cpu連接,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急照明的開啟或關(guān)閉。
一種采用上述技術(shù)方案的智能應(yīng)急救援機(jī)器人,其機(jī)械結(jié)構(gòu)包括:1)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理控制盒k001安裝在機(jī)器人背部,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的視像盒bs001、生命探測儀s002、毒氣檢測儀s003、熱分布成像儀s004、gps定位儀s005安裝在機(jī)器人胸部,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的視像盒as000、3d攝像儀s006、雷達(dá)測障儀s007、激光測距儀s008、應(yīng)急照明燈s009安裝在機(jī)器人頭部;
2)控制系統(tǒng)的通信處理控制盒k002、可變穩(wěn)定性控制盒k003、dps主程序控制器cpu處理控制盒k004、救援執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制盒k005、行駛運(yùn)載控制盒k006、應(yīng)急照明控制盒k007、故障自診斷系統(tǒng)控制盒k008、熱防護(hù)系統(tǒng)控制盒k009都分別安裝于機(jī)器人的背部;
3)動力系統(tǒng)d000安裝在機(jī)器人的臀部,即上機(jī)架sj000上。
4)液壓系統(tǒng)y000安裝在機(jī)器人的臀部,即上機(jī)架sj000上;液壓管路則分別安裝于其對應(yīng)的機(jī)器人全身各個部位。
5)運(yùn)載行駛系統(tǒng)安裝在下機(jī)架xj000及其以下部位的,它包括前腳小腿總成x001、前腳大腿總成x004、前腳小腿與前腳大腿由銷軸x003聯(lián)接,前腳大腿與下機(jī)架xj000,由銷軸x006聯(lián)接,并通過安裝在其上的小腿上、下油缸x002與大腿上、下油缸x005伸縮實(shí)現(xiàn)前腳小腿、大腿的上、下動作,通過安裝在機(jī)架xj000上的前腳擺動油缸x011及前腳總成擺動銷軸x010,從而實(shí)現(xiàn)前腳的左、右擺動;同時
通過安裝在前腳大腿上的前輪旋轉(zhuǎn)減速機(jī)總成x008、前輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成x009及前輪胎x007以及安裝在后輪安裝支架x022上的后輪旋轉(zhuǎn)減速機(jī)總成x024、后輪旋轉(zhuǎn)馬達(dá)總成x025、后輪胎x026、安裝在后腳總成x018與后輪安裝支架x022之間的后輪擺動油缸x019、后輪擺動機(jī)構(gòu)連桿1:x020、后輪擺動機(jī)構(gòu)連桿2:x021從而實(shí)現(xiàn)前、后輪的旋轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)動作,實(shí)現(xiàn)本機(jī)器人的向前或向后行駛以及行駛轉(zhuǎn)向的調(diào)整;
后腳總成x018通過安裝在機(jī)架xj000上的銷軸x013、后腳擺動機(jī)構(gòu)連桿1:x014、后腳擺動機(jī)構(gòu)連桿2:x015、后腳擺動油缸x016、后腳擺動銷軸x017、后腳上、下油缸x012,從而實(shí)現(xiàn)后腳總成x018的上、下動作和后腳總成x018的外展和內(nèi)收動作。
以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)本機(jī)器人的站立、行駛、轉(zhuǎn)向、步行及爬行;
6)救援執(zhí)行工作機(jī)構(gòu)包括本機(jī)器人手臂、手指、手腕、腰部以及托板機(jī)構(gòu)、牽引機(jī)構(gòu),包括大臂總成w001、大臂舉升機(jī)構(gòu)總成w002、大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總成w003,大臂的舉升及伸展都是通過油缸動作實(shí)現(xiàn)的;
中臂總成w008是通過銷軸w004與大臂總成w001聯(lián)接的,中臂的舉升動作是通過安裝在中臂總成w008與大臂總成w001上的中臂舉升機(jī)構(gòu)連桿1:w006和中臂舉升機(jī)構(gòu)連桿2:w007以及中臂舉升油缸w005的相互動作而實(shí)現(xiàn)的。
小臂總成w013是通過銷軸w011與中臂總成w008聯(lián)接的,小臂總成的舉升動作是通過安裝在小臂總成w013與中臂總成w008上的小臂舉升機(jī)構(gòu)連桿1:w009、小臂舉升機(jī)構(gòu)連桿2:w012以及小臂舉升油缸w010的相互動作而實(shí)現(xiàn)的;
手腕旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總w014安裝在小臂總成w013上,并通過銷軸(w018)與手指總成1w021和手指總成2:w022聯(lián)接,從而可實(shí)現(xiàn)手指總成1與手指總成2的整體轉(zhuǎn)動,通過手指緊松機(jī)構(gòu)連桿1:w015、手指緊松機(jī)構(gòu)連桿2:w016與手指緊松油缸w017以及銷軸w018的相互聯(lián)動,可實(shí)現(xiàn)手掌的上、下擺動,通過手指緊松回轉(zhuǎn)銷軸w019、手指緊松機(jī)構(gòu)連桿3:w020、手指總成1w021、手指總成2:w022的相互聯(lián)動,可實(shí)現(xiàn)手指的抓緊或放松;
頭部的抬舉與降低是通過頭部抬舉機(jī)構(gòu)w023實(shí)現(xiàn)的,抬舉機(jī)構(gòu)同樣是包括銷軸、連桿、油缸;
腰部主臥動作是通過安裝在上機(jī)架sj000上的腰部主臥機(jī)構(gòu)連桿總成1:w025、腰部主臥機(jī)構(gòu)連桿總成2:w027,腰部與上機(jī)架sj000的聯(lián)接銷軸w026以及腰部立臥油缸w024的相互聯(lián)動而實(shí)現(xiàn)的;
托板機(jī)構(gòu)是由托板總成w028、托板總成w028與下機(jī)架xj000、聯(lián)接銷軸w030以及托板舉升油缸總成w031,托板的舉升動作是通過它們相互聯(lián)動而實(shí)現(xiàn)的;
牽引機(jī)構(gòu)的牽引啟閉動作是通過牽引機(jī)構(gòu)總成w029實(shí)現(xiàn)的,牽引機(jī)構(gòu)同樣是包括銷軸、連桿、油缸,牽引機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)是通過回轉(zhuǎn)減速機(jī)及液壓馬達(dá)而實(shí)現(xiàn)的。
采用上述智能應(yīng)急救援機(jī)器人的智能控制方法,如本發(fā)明說明書技術(shù)方案所述,不再贅述。