消防機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)及其定位導(dǎo)航方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種消防設(shè)備，特別是涉及一種消防機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)及其定位導(dǎo)航方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國發(fā)明的消防救援機器人主要實現(xiàn)人工遙控操作在現(xiàn)場滅火操作。機器人不能自動識別區(qū)域環(huán)和行進路線進入火災(zāi)現(xiàn)場，也就無法勘察火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境。同時這類消防救援機器人只能用于火災(zāi)時的滅火工作，而不利于平時的消防安全管理巡查。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的進步和無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其無需布線，組網(wǎng)容易以及拓展方便，越來越受到人們的重視?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位導(dǎo)航技術(shù)也成為部分開發(fā)人員的焦點所在。人們已經(jīng)開發(fā)出了井下礦工救援系統(tǒng)、小區(qū)倉庫停車系統(tǒng)、機場大廳導(dǎo)航系統(tǒng)和圖書館書籍跟蹤系統(tǒng)等智能定位導(dǎo)航系統(tǒng)。這些系統(tǒng)均存在移動目標、物體或者終端，需要實時的反饋其空間位置坐標信息，并指導(dǎo)其下一步的具體動作。目前這些定位導(dǎo)航系統(tǒng)的實現(xiàn)，存在成本上較高、響應(yīng)時間較長、交互不夠智能化、定位精度不夠高等不利因素。因此設(shè)計并開發(fā)出了一套低成本的移動機器人定位導(dǎo)航技術(shù)勢在必行。
[0004]中國專利申請?zhí)?CN201420384884.0，公開日2014年12月3日，公開了具有記錄儀的消防機器人，包括消防機器人本體，在本體上具有攝像裝置和控制裝置，還有消防液噴射管組成的噴射裝置，它還具有消防液溫度測試裝置、消防液壓力測試裝置、周圍溫度探測裝置、氧氣濃度測試裝置、二氧化碳濃度測試裝置和記錄儀；消防液溫度測試裝置、消防液壓力測試裝置安裝在消防液噴射管里面并連接記錄儀；周圍溫度探測裝置、氧氣濃度測試裝置、二氧化碳濃度測試裝置安裝在本體上連接記錄儀；所述的攝像裝置連接記錄儀，所述的記錄儀還連接發(fā)射裝置，它還包括一個和發(fā)射裝置相匹配的接收裝置，這樣的消防機器人可以記錄多種數(shù)據(jù)、為以后分析事故原因提供依據(jù)的優(yōu)點。但是，此機器人的定位導(dǎo)航系統(tǒng)的實現(xiàn)，存在成本上較高、響應(yīng)時間較長、交互不夠智能化、定位精度不夠高等不利因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為解決目前的技術(shù)方案中存在成本上較高、響應(yīng)時間較長、交互不夠智能化、定位精度不夠高等問題，提供一種消防機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)及其定位導(dǎo)航方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種消防機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，由電源供電，用于目標地點的消防工作，其特征在于:包括消防救援機器人、局域網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)和實地標簽定位系統(tǒng)、遠程控制服務(wù)端，所述消防救援機器人配設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)、視頻采集定位構(gòu)件、傳感信息采集模塊、實地標簽傳感接收器、機器人控制中心、信號指令接收模塊、驅(qū)動控制中心模塊和運動定位反饋模塊，所述實地標簽定位系統(tǒng)包括若干個配設(shè)在目標地點的定位標簽，所述傳感信息采集模塊、視頻采集定位構(gòu)件和實地標簽傳感接收器均與所述的機器人控制中心電連接，所述視頻采集定位構(gòu)件和傳感信息采集模塊還通過通信網(wǎng)絡(luò)與遠程控制服務(wù)端通信連接，所述遠程控制服務(wù)端內(nèi)存儲有云端區(qū)域消防地圖和消防救援機器人進行路線圖，所述實地標簽傳感接收器與所述定位標簽為通信連接，所述遠程控制服務(wù)端通過信號指令接收模塊與所述機器人控制中心電連接，機器人控制中心通過驅(qū)動控制中心模塊與所述的執(zhí)行機構(gòu)電連接，所述運動定位反饋模塊配設(shè)在執(zhí)行機構(gòu)上，所述運動定位反饋模塊與遠程控制服務(wù)端通信連接，局域網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)包括配設(shè)在目的地點的無線定位節(jié)點和配設(shè)在消防救援機器人上的無線定位接收器，所述無線定位接收器與所述機器人控制中心電連接。本發(fā)明通過區(qū)域地圖和區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)和云端服務(wù)控制系統(tǒng)實現(xiàn)消防救援機器人可以在指定的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)自動巡邏、通過消防工程系統(tǒng)反饋出現(xiàn)消防隱患和起火源時能自動通過導(dǎo)航系統(tǒng)到達目的地，進行現(xiàn)場滅火操作。讓消防救援機器人真正實現(xiàn)“消” “防”兩大功能。技術(shù)優(yōu)點:1、具有自主導(dǎo)航、自主建立三維地圖、傳送現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)功能。2、自主導(dǎo)航和遠程控制相結(jié)合，完成一些特定任務(wù)。3、基于WLAN和基于GPRS兩套無線通信方法相結(jié)合，有效解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。4、通過立體顯示外設(shè)，實現(xiàn)了具有沉浸感的場景再現(xiàn)功能。采用OBB的碰撞檢測算法提高了機器人的安全性，實現(xiàn)了地圖中的虛擬機器人和真實機器人的同步運動。本發(fā)明通過區(qū)域地圖和區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)和云端服務(wù)控制系統(tǒng)實現(xiàn)消防救援機器人可以在指定的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)自動巡邏、通過消防工程系統(tǒng)反饋出現(xiàn)消防隱患和起火源時能自動通過導(dǎo)航系統(tǒng)到達目的地，進行現(xiàn)場滅火操作。讓消防救援機器人真正實現(xiàn)“消” “防”兩大功能。
[0007]作為優(yōu)選，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括WLAN無線網(wǎng)絡(luò)和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，所述WLAN無線網(wǎng)絡(luò)和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)互為冗余備份。
[0008]作為優(yōu)選，所述遠程控制服務(wù)端配設(shè)有立體顯示外設(shè)。
[0009]作為優(yōu)選，所述傳感信息采集模塊包括溫度濕度傳感器、可燃氣體傳感器和人體感應(yīng)傳感器，所述溫度濕度傳感器、可燃氣體傳感器和人體感應(yīng)傳感器均與所述機器人控制中心電連接。
[0010]作為優(yōu)選，所述消防救援機器人還包括車體和消防存儲箱，所述執(zhí)行機構(gòu)包括機械臂、驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪和消防存儲箱電磁閥，所述驅(qū)動控制中心模塊包括機車驅(qū)動控制模塊、電磁閥控制模塊和機械臂控制模塊，所述機械臂通過機械臂控制模塊與所述的機器人控制中心電連接，所述機械臂配設(shè)在所述車體的前端，所述機械臂的前端固定有噴頭，所述噴頭通過滅火劑傳輸管與所述的消防存儲箱電磁閥連接，所述消防存儲箱電磁閥配設(shè)在所述的消防存儲箱上，所述存儲箱電磁閥通過所述電磁閥控制模塊與所述的機器人控制中心電連接，所述消防存儲箱固定在所述車體的后部上表面，所述車體的下部為所述的驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪，所述驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪均由所述的機車驅(qū)動控制模塊驅(qū)動，所述機車驅(qū)動控制模塊與所述的機器人控制中心電連接。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述驅(qū)動輪為后輪，所述導(dǎo)向輪為前輪，所述車體的前部上表面固定有設(shè)備安裝部，所述傳感信息采集模塊固定在所述的設(shè)備安裝部內(nèi)，視頻采集定位構(gòu)件包括固定在所述設(shè)備安裝部上表面的紅外熱像儀和固定在機械臂上的視頻探頭，所述設(shè)備安裝部內(nèi)還固定有朝向前方的照明燈。
[0012]作為優(yōu)選，所述車體上還配設(shè)有聲音語音采集模塊和聲音語音廣播模塊，所述聲音語音采集模塊和聲音語音廣播模塊均與所述的機器人控制中心電連接。
[0013]作為優(yōu)選，所述定位標簽為RFID定位標簽，所述實地標簽傳感接收器為RF讀卡器。
[0014]一種消防機器人定位導(dǎo)航方法，適用于如權(quán)利要求8所述的消防機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟:
[0015]步驟一:消防機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)初始化，
[0016]消防救援機器人根據(jù)控制命令選擇局域網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位或?qū)嵉貥撕灦ㄎ幌到y(tǒng)，若選擇局域網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位則執(zhí)行子步驟一，若選擇實地標簽定位系統(tǒng)則執(zhí)行子步驟二，
[0017]子步驟一:遠程控制服務(wù)端導(dǎo)入云端區(qū)域消防地圖和消防救援機器人進行路線圖，使用者在遠程控制服務(wù)端根據(jù)消防救援機器人拍攝的實際影像發(fā)送控制命令至消防救援機器人，消防救援機器人根據(jù)控制命令自動巡邏，當消防救援機器人感應(yīng)到消防隱患或起火源時，中斷自動巡邏執(zhí)行步驟二，
[0018]子步驟二:消防救援機器人根據(jù)定位標簽定位，消防救援機器人根據(jù)定位結(jié)果采用OBB算法自動尋路，實現(xiàn)自動巡邏，當消防救援機器人感應(yīng)到消防隱患或起火源時，中斷自動巡邏執(zhí)行步驟二，
[0019]步驟二，消防救援機器人對消防隱患或起火源進行目標定位，然后自動按照目標定位結(jié)果或根據(jù)遠程命令進行消防和滅火，滅火完成后重新跳轉(zhuǎn)執(zhí)行自動巡邏。
[0020]作為優(yōu)選，在子步驟一中，若遠程控制服務(wù)端與消防救援機器人通訊中斷則執(zhí)行設(shè)定次數(shù)的網(wǎng)絡(luò)重連，若設(shè)定次數(shù)的網(wǎng)絡(luò)重連均失敗則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行子步驟二 ；在子步驟二中，若消防救援機器人在設(shè)定時間未能尋找到內(nèi)定位標簽則執(zhí)行子步驟一。
[0021]本發(fā)明的實質(zhì)性效果是:1、具有自主導(dǎo)航、自主建立三維地圖、傳送現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)功能。2、自主導(dǎo)航和遠程控制相結(jié)合，完成一些特定任務(wù)。3、基于WLAN和基于GPRS兩套無線通信方法相結(jié)合，有效解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。4、通過立體顯示外設(shè)，實現(xiàn)了具有沉浸感的場景再現(xiàn)功能。采用OBB的碰撞檢測算法提高了機器人的安全性，實現(xiàn)了地圖中的虛擬機器人和真實機器人的同步運動。本發(fā)明通過區(qū)域地圖和區(qū)域定位導(dǎo)航系統(tǒng)和云端服務(wù)控制系統(tǒng)實現(xiàn)消防救援機器人可以在指定的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)自動巡邏、通過消防工程系統(tǒng)反饋出現(xiàn)消防隱患和起火源時能自動通過導(dǎo)航系統(tǒng)到達目的地，進行現(xiàn)場滅火操作。讓消防救援機器人真正實現(xiàn)“消” “防”兩大功能。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明中消防救援機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1、車體；2、消防存儲箱；3、消防存儲箱電磁閥，4、傳輸管，5、傳輸軟管，6、機械臂，7、噴頭，8、視頻探頭，9、紅外熱像儀，10、照明燈，11、傳感信息采集模塊，12、聲音語音廣播模塊，13、RF讀卡器，14、電源，15、驅(qū)動輪，16、導(dǎo)向輪，17、電源控制箱，18、機器人控制中心。
[0024]
【具體實施方式】
[0025]下面通過具體實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的具體說明。實施例:
[0026]一種消防機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)(參見附圖1)，由蓄電池作為電源14通過電源控制箱17輸出合適的電壓進行供電，用于目標地點的消防工作，包括消防救援機器人、局域網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)和實地標簽定位系統(tǒng)、遠程控制服務(wù)端，所述消防救援機器人配設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)、視頻采集定位構(gòu)件、傳感信息采集模塊、實地標簽傳感接收器、機器人控制中心18、信號指令接收模塊、驅(qū)動控制中心模塊和運動定位反饋模塊，所述實地標簽定位系統(tǒng)包括若干個配設(shè)在目標地點的定位標簽，所述傳感信息采集模塊、視頻采集定位構(gòu)件和實地標簽傳感接收器均與所述的機器人控制中心電連接，所述視頻采集