自组网煤矿救灾机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种自组网煤矿救灾机器人，本发明采用可变结构多段履带设计，四段履带摆臂机器人可通过旋转臂的运动调整高度和姿态，在复杂环境下具备优异的通过能力；具备无线自组网功能，采用了IEEE802.11n无线网络技术，以WDS方式自组网，实现井下长距离、高速数据通信；本发明具有功能完善的环境监测器，包含了大部分井下常用传感器，预留8路传感器输入接口，8路接口可实现全时功能复用；具有功能完善的手持终端，手持终端轻便小巧、功能完善。不但可以控制机器人在井下作业，还能获取井下环境监测数据、音频和视频信息。
【专利说明】自组网煤矿救灾机器人
【技术领域】
[0001]本发明涉及信息【技术领域】，特别涉及一种自组网煤矿救灾机器人。
【背景技术】
[0002]井下煤矿作业环境复杂，在生产过程中往往受到瓦斯、矿尘、火、水、顶板等灾害的威胁。由于我国矿井自然条件差，加上技术和管理等诸多方位的不到位，以及近年来国家对煤炭资源需求量的不断增长，使得我国煤矿矿井灾难事故频繁发生，人员伤亡十分惨重。煤矿事故发生后，环境的复杂性和危险性使得救援人员无法接近现场进行侦查或施救。因此，研发矿井救灾机器人对煤矿安全生产，减少国家和人民生命财产的损失具有十分钟更要的意义。
[0003]在专利CN 101643096A中公开了一种煤矿井下救援探测机器人。包括箱体、主动轮及光纤收放机构，主动轮对称设置在箱体的两侧，与箱体内的驱动装置相连接；光纤收放机构安装在箱体内，光纤收入机构及驱动装置中的驱动电机分别与控制系统电连接。大直径轮具有良好的爬坡和越障性能；在主动轮与箱体之间安装了减震装置，在不影响机器人工作的同时，延长了机器人的使用寿命；本发明与控制平台实现数据传输的光纤可通过光纤收入机构控制收放，有效地控制了光纤回收时的缠绕位置；车体采取整体隔爆的设计形式，可以在煤矿井下矿难现场的含有爆炸性气体环境工作，同时具有防尘、防水的性能。但是该机器人适用大直径轮，在复杂地形条件下的通过能力较差，使用矿用电缆进行供电和数据传输，运动能力和通信距离收到电缆的严重制约。
【发明内容】
[0004]本发明采用可变结构多段履带设计，四段履带摆臂机器人可通过旋转臂的运动调整高度和姿态，在复杂环境下具备优异的通过能力；具备无线自组网功能，采用了IEEE802.1 In无线网络技术，以WDS方式自组网，实现井下长距离、高速数据通信；本发明具有功能完善的环境监测器，包含了大部分井下常用传感器，预留8路传感器输入接口，8路接口可实现全时功能复用；具有功能完善的手持终端，手持终端轻便小巧、功能完善。不但可以控制机器人在井下作业，还能获取井下环境监测数据、音频和视频信息。
[0005]多段履带可变结构的设计，可以在复杂地形环境下具备优秀的通过能力，可深入井下通过自组网方式建立通信链路，以解决远距离通信的难题。机器人带有功能完备的环境监测器、生命探测器和音视频采集装置，实现事故现场环境的远程监测评估，为救援活动提供决策依据，有效地提高灾难救援的效率。自组网煤矿救灾机器人系统稳定可靠，对井下复杂环境适应能力强，弥补了现有煤矿救灾机器人的多种不足，能够帮助救援人员迅速、准确地开展救灾活动，为救灾工作提供决策依据，有效地提高灾难救援的效率。在矿难救援中应用本系统，对救灾工作的高效开展和保障救援人员自身安全都具有重要的意义，能够极大地提高煤矿事故应急处理和救灾能力。该自组网救灾机器人系统运行有效可靠，
【具体实施方式】: 本发明从煤矿事故现场的实际环境出发，设计了带有翻转臂机构的可变结构履带机器人，研发了机器人底层驱动和运动控制系统，采用可变结构多段履带设计，在道路、斜坡、台阶、岩石、沙地、铁轨、泥泞、凹陷、沟渠等复杂环境下具备优异的通过能力，可以翻越高度大于或深度小于自身两倍的障碍物或深度，增强了机器人在复杂地形条件下的通过能力。
[0006]救灾机器人以PC104工控计算机为控制核心，搭载了环境监测系统、音频和视频采集系统。制作了功能完善的环境监测器，环境监测器以ARM处理器为核心，该监测器包含了矿用温度、湿度、氧气浓度、一氧化碳浓度、甲烷浓度、粉尘等大部分井下常用传感器，为便于系统扩展，并预留8路全时功能复用，增强扩展能力；
具备生命探测功能，机器人搭载了自主研发的生命探测器，可以对井下被困人员实现360度探测，探测距离最大可达6m，对静止目标识别率高，误报率低，可及时发现并定位井下被困人员；
采用了 IEEE802.1 In无线网络技术，以WDS方式自组网，井下通信距离最高可达2000m。采用IEEE 802.1ln标准组建无线通信网络作为数据传输通道，设计制作了网络中继节点，在此基础上以WDS组网方式建立高速、稳定可靠的数据链路。
[0007]基于ARM嵌入式平台和Android操作系统设计了救灾机器人的手持终端，该手持终端通过C/S网络模型与救灾机器人之间进行数据交换。
[0008]视频信号以H.264压缩编码格式通过RTP实时传输控制协议发送到手持终端，救灾人员可通过功能完备的手持终端查看事故现场的环境监测数据和音频视频信息，并可对机器人进行远程控制，提高了救援工作的效率和安全性。
[0009]本发明的主要技术指标:
(1)尺寸:300*450*100mm
(2)重量:20kg
(3)最大速度:40米/分钟
(4)执行结构:多段履带
(5)能源动力:24V动力锂电池
(6)超声波测距:20cm至4m
(7)图像清晰度:420线
(8)照明系统:5ffLED
(9)拾音距离:5m
(10)通信距离:2km
(11)通信速率:5-142Mbps
(12)生命探测范围:2-6米，360。
(13)环境监测:温度、湿度、氧气浓度、一氧化碳浓度、甲烷浓度、粉尘等
(14)工作环境:道路、斜坡、台阶、岩石、沙地、铁轨、泥泞、凹陷、沟渠
(15)工作温度:-l(TC?80?。
【权利要求】
1.一种自组网煤矿救灾机器人，其特征在于:设计了带有翻转臂机构的可变结构履带机器人，研发了机器人底层驱动和运动控制系统，采用可变结构多段履带设计。
2.根据权利要求1所述的自组网煤矿救灾机器人，其特征在于:救灾机器人以？0104工控计算机为控制核心，搭载了环境监测系统、音频和视频采集系统。
3.根据权利要求1所述的自组网煤矿救灾机器人，其特征在于:制作了功能完善的环境监测器，环境监测器以仙1处理器为核心，该监测器包含了矿用温度、湿度、氧气浓度、一氧化碳浓度、甲烷浓度、粉尘等大部分井下常用传感器，为便于系统扩展，并预留8路全时功能复用。
4.根据权利要求1所述的自组网煤矿救灾机器人，其特征在于:机器人搭载了自主研发的生命探测器，可以对井下被困人员实现360度探测，探测距离最大可达60。
【文档编号】E21F17/18GK104343464SQ201310327894
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】沈红旗 申请人:沈红旗