一种具有消防及生命体征探测功能的装置的制作方法

1.本发明涉及机器人设备领域，尤其涉及到一种具有消防及生命体征探测功能的装置。


背景技术：

2.消防车，又称为救火车，是指根据需要，设计制造成适宜消防队员乘用、装备各类消防器材或灭火剂，供消防部队用于灭火、辅助灭火或消防救援的车辆；
3.为了增加装置的用途，人们会在其上设置各种设备，如可以喷射流体(如液体、气体、气液混合体、含有固态颗粒的液体)的喷射设备，如有监测生命体征(姿态、热量、呼吸)的设备。
4.现有的装置上的喷射设备通常喷射力度小、灭火范围小，使其不能应用于实际救灾中、且现有的生命探测方法在面对火灾这种复杂环境时不起作用。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种具有消防及生命体征探测功能的装置，通过灭火执行单元中的角度调节组件，来调节角度，呈上下扫描式灭火，增加了灭火范围，提高了灭火效率，生命特征探测单元采用频率变异性特征探测方法，人体呼吸特征与环境背景运动相分离，能够在复杂环境下监测灾员位置。
6.技术方案
7.一种具有消防及生命体征探测功能的装置，包括运动单元、数据传输单元、灭火执行单元、控制单元、生命体征探测单元，所述运动单元包括超越轮、电动机，用于使一种具有消防及生命体征探测功能的装置沿着指定的方向运动；所述数据传输单元包括有线网络和无线网络，所述数据传输单元用于发送内部数据信息以及接收外部数据信息，所述控制单元包括控制箱、压力传感器，用于发布控制指令；所述灭火执行单元包括向指定区域发射流体发射组件、角度调节组件、用于承受输出的压力防止倾翻的锁紧装置，用于根据接受到的所述控制单元的控制指令进行指定动作，所述生命体征探测单元包括固定连接于所述支撑板上的支撑架，所述支撑架上固定连接有顶板，所述顶板上固定连接有用于调节三维位置的位置调整组件，所述位置调整组件上固定连接有摄像件和生命探测器，所述摄像件以图像方式纪录所述生命探测器所探测范围的图像。
8.进一步的，所述控制单元还包括设置于所述控制箱内的控制芯片，所述控制芯片包括总控制器与数据总线，所述数据总线与所述压力传感器相连，所述压力传感器测得数据通过所述数据总线传到所述总控制器，所述总控制器通过所述数据总线传输控制命令。
9.进一步的，所述运动单元采用阿克曼转向机构，四个所述超越轮由四个所述电动机单独控制。
10.进一步的，所述发射组件包括底板，所述底板上设置有支撑板，所述支撑板上固定连接有圆形炮管，所述圆形炮管连接有用于减少流体对内部管道冲击的流体缓冲箱，所述
流体缓冲箱的上侧连接有所述角度调节组件，所述角度调节组件上还设置有方形炮口，所述圆形炮管还连接有灭火带，所述灭火带连接消防车或消防栓，所述消防车或消防栓通过所述灭火带发射流体。
11.进一步的，所述角度调节组件包括固定连接于所述流体缓冲箱上的斜板，所述斜板上固定连接有两个侧板，所述侧板之间转动连接有齿轮筒，所述齿轮筒上固定连接有所述方形炮口，所述方形炮口上设置有所述压力传感器，所述角度调节组件用于调节所述方形炮口的角度实现上下扫描式喷射灭火。
12.进一步的，所述锁紧装置包括用于调节所述斜板倾斜角度的齿轮齿条升降器、用于实现锁死功能的超越轮轮芯。
13.进一步的，所述流体缓冲箱与所述圆形炮管的接口部分呈网状，所述圆形炮管流入流体后冲击所述网状接口板实现分流，所述网状接口板可更换。
14.进一步的，所述三维位置调整组件由个所述伸缩杆组成，每根所述伸缩杆中带有控制器，下侧四根所述伸缩杆四边分布，上侧的一根所述伸缩杆位于中间，通过所述总控制器发布位置指令，个所述控制器控制根所述伸缩杆分别运动，通过每根所述伸缩杆移动距离的不同调整位置。
15.进一步的，所述摄像件是图像帧为960
×
540的rgb相机。
16.进一步的，所述生命探测器采用频率变异性探测方法。
17.有益效果
18.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
19.1、通过灭火执行单元中的角度调节组件，来调节角度，呈上下扫描式灭火，增加了灭火范围，提高了灭火效率；
20.2、通过炮管与灭火带直接相连且自带锁紧装置能输出和承受极大压力，提高灭火效率；
21.3、生命特征探测单元采用频率变异性特征探测方法，人体呼吸特征与环境背景运动相分离，能够在复杂环境下监测灾员位置。
附图说明
22.图1是本发明一种具有消防及生命体征探测功能的装置的三维结构示意图；
23.图2是图1另一角度的三维结构示意图；
24.图3是灭火执行单元的三维结构示意图；
25.图4是网状接口板的结构示意图；
26.图5是斜板的受力分析图；
27.图6是超越轮的结构示意图；
28.图7是生命体征探测单元的结构示意图；
29.图8是本发明的工作原理框图；
30.图9是图4的侧视图。
31.附图标号
32.电动机1、方形炮口2、圆形炮管3、流体缓冲箱4、支撑板5、网状接口板6、侧板7、压力感应器8、齿轮筒9、斜板10、齿轮齿条升降器11、超越轮12、超越轮轮芯13、控制箱14、摄像
件15、生命探测器16、伸缩杆17、底板18、支撑架19、顶板20。
具体实施方式
33.为更好地说明阐述本发明内容，下面结合附图和实施实例进行展开说明：
34.有图1
‑
图9所示，本发明公开了一种具有消防及生命体征探测功能的装置，包括运动单元、数据传输单元、灭火执行单元、控制单元、生命体征探测单元，运动单元包括超越轮12、电动机1，用于使一种具有消防及生命体征探测功能的装置沿着指定的方向运动；数据传输单元用于发送内部数据信息以及接收外部数据信息，控制单元包括控制箱14、压力传感器8，用于发布控制指令；灭火执行单元包括向指定区域发射流体发射组件、角度调节组件、用于承受输出的压力防止倾翻的锁紧装置，用于根据接受到的控制单元的控制指令进行指定动作，生命体征探测单元包括固定连接于支撑板5上的支撑架19，支撑架19上固定连接有顶板20，顶板20上固定连接有用于调节三维位置的位置调整组件，位置调整组件上固定连接有摄像件15和生命探测器16，摄像件15以图像方式纪录生命探测器16所探测范围的图像。
35.进一步的，控制单元还包括设置于控制箱14内的控制芯片(未示出)，控制芯片包括总控制器与数据总线，数据总线与压力传感器8相连，压力传感器8测得数据通过数据总线传到总控制器，总控制器通过数据总线传输控制命令。
36.进一步的，运动单元采用阿克曼转向机构，四个超越轮12由四个电动机1单独控制。
37.进一步的，数据传输单元包括有线网络或无线网络。
38.进一步的，发射组件包括底板18，底板18上设置有支撑板5，支撑板5上固定连接有圆形炮管3，圆形炮管3连接有用于减少流体对内部管道冲击的流体缓冲箱4，流体缓冲箱4的上侧连接有角度调节组件，角度调节组件上还设置有方形炮口2，圆形炮管3还连接有灭火带(未示出)，灭火带连接消防车或消防栓，消防车或消防栓通过灭火带发射流体。
39.进一步的，角度调节组件包括固定连接于流体缓冲箱4上的斜板10，斜板10上固定连接有两个侧板7，侧板7之间转动连接有齿轮筒9，齿轮筒9上固定连接有方形炮口2，方形炮口2上设置有压力传感器8，角度调节组件用于调节方形炮口2的角度实现上下扫描式喷射灭火。
40.进一步的，锁紧装置包括用于调节斜板10倾斜角度的齿轮齿条升降器11、用于实现锁死功能的超越轮轮芯13。
41.进一步的，流体缓冲箱4与圆形炮管3的接口部分呈网状，圆形炮管3流入流体后冲击网状接口板6实现分流，网状接口板6可更换。
42.进一步的，三维位置调整组件由5个伸缩杆17组成，每根伸缩杆17中带有控制器，下侧四根伸缩杆17四边分布，上侧的一根伸缩杆17位于中间，通过总控制器发布位置指令，5个控制器控制5根伸缩杆17分别运动，通过每根伸缩杆17移动距离的不同调整位置。
43.进一步的，为了降低成本及稳定的传递火灾时的帧数信号，摄像件15指图像帧为960
×
540的rgb相机，利用双三分插值算法，将图像帧为1960
×
1080的rgb相机原始视频采样降低到960
×
540，比例因子β＝0.5。
44.进一步的，生命探测器16采用频率变异性探测方法，通过辨别人体呼吸时的频率
和背景运动时的频率，可将人体呼吸特征与背景运动相分离，属于人体呼吸时的频率为(0.2，0.33赫兹)，而背景运动总随时间推移变化，具体实施如下：
45.x:给定一维图像位置；
46.t:时间；
47.δ(t):运动信号强度(可表示为δ
(t)
＝f(x+δ
(t)
)；
48.基于光流分析中常见的一阶泰勒级数展开，则t时刻的图像近似表示为；
[0049][0050]
因此微妙的运动信号强度变化可通过时间传达，因此人体的呼吸频率可以通过两个特性判断1、不随时间变化，2、落在人体呼吸频率范围内。
[0051]
本发明还有实施例二，在该实施例中，运动单元采用履带或机械腿代替超越轮12来完成前进的动作，角度调节组件采用丝杆机构或液压机构或蜗轮蜗杆机构代替齿轮筒9的齿轮机构来实现角度的调节，锁紧装置采用蜗轮蜗杆结构或棘轮结构代替超越轮轮芯13的结构来实现锁紧效果。
[0052]
具体地，需要喷水时，消防车或消防栓里的水通过灭火带进入到圆形炮管3内，然后水流进入流体缓冲箱4，进而从方形炮口2处喷出；
[0053]
当压力感应器8监测到有压力作用于方形炮口2时反馈数据给总控制器，总控制器发布运动指令实现方形炮口2的自动摆动；
[0054]
方形炮口2在工作期间上下摆动实现灭火面积大范围覆盖；
[0055]
当流体喷射时的反作用力作用于斜板10时，斜板10通过自身角度分散反作用力，剩余的反作用力传递给超越轮12，超越轮12将力传递给超越轮轮芯13，超越轮轮芯13转动过一定角度后锁死，实现锁紧的效果，防止反作用力过大导致设备倾翻，斜板10的倾斜角度能够通过齿轮齿条升降器12调节；
[0056]
角度调节组件，在工作期间上下摆动实现灭火面积大范围覆盖，的锁紧装置，在工作期间自动锁紧，
[0057]
生命探测器16测得数据通过数据总线传到控制器，生命探测器16用mathwork公开视频进行采样；
[0058]
具体采样步骤如下：获取运动信号在视频中二维像素x处坐标，我们首先取其短时傅里叶变换，然后纪录0.25赫兹时的频率变化，所采集的信号频率反映在二维散点图上，建立特征模型，所采集信号的离散点集形成曲线，频率保持恒定线段表示为红色，不恒定曲线表示为蓝色，其中两个散点之间相距为1范数距离；
[0059]
所采集的图形信息通过数据总线传输到消防员手中的设备中；
[0060]
通过位置调整组件的调整，能够使摄像件15和生命探测器16获得一个清晰的人体探测图像和灾员所在位置环境。
[0061]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明技术方案进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。