基于SLAM与CV数据融合的自主消防车系统的制作方法

本实用新型涉及消防机器人领域，具体涉及基于slam与cv数据融合的自主消防车系统。

背景技术：

当今，火灾是世界各国人民面临的一个共同的灾难性问题，它给人类社会造成过不少生命、财产的严重损失。随着社会生产力的发展，社会财富日益增加，火灾损失上升及火灾危害范围扩大的总趋势是客观规律。

目前，我国无人消防车的研究进展仍然处于初级阶段，市面上实际应用于消防真实环境中的无人消防车较少，并且大部分应用于消防领域的无人消防车都具有明显弊端，如需要连接外接水管，限制了作业距离，无法深入到火源发生地内部进行消防作业与人员搜救，需要人为操控控制，没有实现真正的无人消防系统，不能替代消防员或是减少路程时间，几乎没有设计及生产成熟的可应用于真实消防环境中的无人消防车成品案例，但是随着slam技术的日渐成熟和基于计算机视觉的无人驾驶技术的探索，远程自主灭火的无人消防车已经后才能为自动化远程控制火灾扑救方法的必然趋势。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供基于slam与cv数据融合的自主消防车系统，它的结构简单，设计合理，代替了消防人员进入高危火源发生地内部进行灭火扑救作业，降低了消防人员在任务中所面临的风险和威胁，以及减少消防员从消防基地赶往火源发生地的时间，作业距离不受限制，真正实现无人消防系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案是：它包含车体1、喷水枪11、履带结构12、高亮大灯13、风扇14、水箱15、远程控制器2、显示屏21、主控制器板卡3、上位机31、摄像头32、图传模块321、激光雷达传感器33、协处理器控制板卡4、火焰热源传感器41、温度传感器42、姿态传感器43、第一驱动模块44、第二驱动模块45，车体1上方固定连接喷水枪11，车体1两侧连接履带结构12，车体1前侧嵌装高亮大灯13与风扇14，车体1内固定设置水箱15，远程控制器2表面嵌装显示屏21，远程控制器2、摄像头32、上位机31与主控制器板卡3信号连接，摄像头32通过图传模块321与远程控制器2信号连接，激光雷达传感器33与主控制器板卡3电性连接，主控制器板卡3与协处理器控制板卡4通过can总线连接，火焰热源传感器41、温度传感器42、姿态传感器43均与协处理器控制板卡4电性连接，协处理器控制板卡4端口与第一驱动模块44、第二驱动模块45电性连接。

所述的车体1的尺寸为50*50*45，车体1表面铺设专用防火碳纤维涂层，车体1内部嵌装散热风扇，且车体1内嵌装气体传感器、水箱水位传感器、电机的编码器、超声波的防撞传感器等基础传感器。

所述的水箱15盖体上设有注水孔151。

所述的远程控制器2集成了2.4ghz控制信号接收机与5.8ghz图传接收端，且远程控制器2左右两侧为手柄22，手柄22上固定设置控制杆221。

所述的显示屏21为七寸液晶显示屏。

所述的第一驱动模块44与水泵/舵机441电性连接。

所述的第二驱动模块45与直流电机451电性连接。

所述的主控制器板卡3为raspberrypi或nvidiatx2型号的板卡。

所述的协处理器控制板卡4为stm32f103zet6型号的控制器。

所述的姿态传感器43为mpu9250型号的姿态传感器。

本实用新型的工作原理：可以通过两种模式进行消防作业：人为远程控制灭火和自主轨迹规划并导航到火源点消防灭火；车体在休眠时可以作为传感器检测周边环境，包括气温和有害气体等；

通过激光雷达传感器采集的地形数据结合ros机器人操作系统通过slam技术及时定位与地图构建使消防车自主运行到火源发生地点进行灭火作业，其工作原理类同目前比较成熟的扫地机器人和汽车自动驾驶技术。

采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：它的结构简单，设计合理，代替了消防人员进入高危火源发生地内部进行灭火扑救作业，降低了消防人员在任务中所面临的风险和威胁，以及减少消防员从消防基地赶往火源发生地的时间，作业距离不受限制，真正实现无人消防系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中远程控制器2的结构示意图；

图3是本实用新型的工作原理示意框图。

附图标记说明：车体1、喷水枪11、履带结构12、高亮大灯13、风扇14、水箱15、注水孔151、远程控制器2、显示屏21、手柄22、控制杆221、主控制器板卡3、上位机31、摄像头32、图传模块321、激光雷达传感器33、协处理器控制板卡4、火焰热源传感器41、温度传感器42、姿态传感器43、第一驱动模块44、水泵/舵机441、第二驱动模块45、直流电机451。

具体实施方式

参看图1-3所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它由车体1、喷水枪11、履带结构12、高亮大灯13、风扇14、水箱15、远程控制器2、显示屏21、主控制器板卡3、上位机31、摄像头32、图传模块321、激光雷达传感器33、协处理器控制板卡4、火焰热源传感器41、温度传感器42、姿态传感器43、第一驱动模块44、第二驱动模块45组成，车体1上方安装喷水枪11，车体1两侧安装履带结构12，车体1前侧嵌装高亮大灯13和风扇14，可吹开火灾现场环境下的烟雾，照亮前方视野，提高周围环境检测的视野，车体1内部安装水箱15，使车体1可以进行更远距离的消防作业，摆脱外界水管对控制距离与速度的束缚，远程控制器2表面镶嵌安装显示屏21，远程控制器2与主控制器板卡3信号连接，上位机31也与主控制器板卡3信号连接，摄像头32、激光雷达传感器33均与主控制器板卡3通过can总线进行数据通信，主控制器板卡3负责上层的激光雷达传感器33和摄像头32数据融合算法计算后发送控制信息给协处理器板卡4，协处理器板卡4接收控制信息进行底层工作，将传感器等数据返还给主控制器板卡3，摄像头32通过图传模块321与远程控制器2信号连接，协处理器控制板卡4与火焰热源传感器41、温度传感器42、姿态传感器43电性连接，协处理器控制板卡4还与第一驱动模块44、第二驱动模块45电性连接。

所述的车体1的尺寸大小为50*50*45，车体1外表面涂覆设置防火碳纤维涂层，车体1内部镶嵌安装散热风扇，可以有效耐高温防烧防火，并且车体1内部镶嵌安装气体传感器、水箱水位传感器、电机的编码器、超声波的防撞传感器等基础传感器，这些传感器均与协处理器控制板卡4电性连接。

所述的水箱15盖体上设有注水孔151。

所述的远程控制器2集成了2.4ghz控制信号接收机与5.8ghz图传接收端，并且且远程控制器2左右两侧为手柄22，手柄22上固定安装控制杆221。2.4ghz控制信号接收机为七通道，可分别用于控制消防车前后左右移动、喷水台水平和垂直方向调整、车灯的开关、水泵的开关、模式的选择等功能。

所述的显示屏21为七寸的液晶显示屏。用于显示消防车摄像头所拍摄的实时环境画面。

所述的第一驱动模块44与水泵/舵机441电性连接。大功率水泵配合喷水枪11可实现将近4-6m的喷水作业距离。车体1通过两个大功率的防水舵进行对喷水控制台的水平和垂直方向的控制，使喷水方向和范围变得灵活可控。

所述的第二驱动模块45与直流电机451电性连接。

所述饿主控制器板卡3可以为raspberrypi或nvidiatx2型号的板卡。

所述的姿态传感器43的型号为mpu9250。

本实用新型的工作原理：可以通过两种模式进行消防作业：人为远程控制灭火和自主轨迹规划并导航到火源点消防灭火；车体在休眠时可以作为传感器检测周边环境，包括气温和有害气体等；

通过激光雷达传感器采集的地形数据结合ros机器人操作系统通过slam技术及时定位与地图构建使消防车自主运行到火源发生地点进行灭火作业，其工作原理类同目前比较成熟的扫地机器人和汽车自动驾驶技术。

采用上述技术方案后，本实用新型有益效果为：它的结构简单，设计合理，代替了消防人员进入高危火源发生地内部进行灭火扑救作业，降低了消防人员在任务中所面临的风险和威胁，以及减少消防员从消防基地赶往火源发生地的时间，作业距离不受限制，真正实现无人消防系统。

以上所述，仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。