井下救援机器人系统及井下救援方法与流程

本发明涉及井下救援技术领域，具体而言，涉及一种井下救援机器人系统及井下救援方法。

背景技术：

安全生产一直都是煤矿企业可持续发展的首要前提，我国矿山安全生产形势严峻，重特大事故多发且尚未得到有效遏制。在煤矿生产中，会因瓦斯爆炸、透水事故、地下空洞等原因出现塌方，将工作人员困于井下。由于井下状况复杂未知，在不清楚救援环境和救援目标位置的情况下，救援工作往往难以及时有效实施，这时需要救援机器人来代替人对井下的真实环境进行探测，并对救援目标进行搜寻和定位，获取井下搜救信息为实施有效救援方案提供技术支撑。

随着智慧矿山理念的不断发展，越来越多的机器人被应用于煤矿环境中。在煤矿井下救援方面，现有的煤矿井下搜救机器人在实际应用时存在一定的弊端：第一，部分搜救机器人需要在人的遥控和配合下才能工作，由于井下复杂的环境和地理因素，所以数据传输会存在延迟，操纵者获取到的实时信息受到限制，对突发情况不能及时做出反应；第二，现有的搜救机器人无法为井上人员提供准确的搜救信息，导致救援人员无法制定高效的救援计划，很难满足智慧矿山的建设需求。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种井下救援机器人系统，旨在解决现有技术中搜救机器人在操作者的操控下运动易导致无法准确及时地作出反应且搜救信息不准确的问题。本发明还提出了一种井下救援方法。

一个方面，本发明提出了一种井下救援机器人系统，该系统包括：用于置于地面的外部处理器和用于置于井下的井下救援机器人；其中，井下救援机器人与外部处理器电性连接，井下救援机器人用于获取井下的生态地理信息，并根据井下的生态地理信息运动至待救援位置，以及将井下的生态地理信息和自身的运动信息发送至外部处理器；外部处理器还用于向井下救援机器人发送对井下任一位置进行检测的信号；井下救援机器人还用于根据检测信号运动至对应位置，并将该位置处检测到的生态地理信息发送给外部处理器。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，外部处理器还用于向井下救援机器人发送恢复运动指示信号；井下救援机器人还用于根据恢复运动指示信号和生态地理信息运动至待救援位置。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，井下救援机器人包括：主体；至少三个行动肢，沿主体的周向均匀设置，并且，每个行动肢均可相对于主体转动；第一检测装置，设置于主体，用于检测井下的生态地理信息；第二检测装置，用于检测主体的运动信息；控制装置，设置于主体且与第一检测装置、第二检测装置、各行动肢和外部处理器均电性连接，用于根据接收到的生态地理信息和运动信息控制各行动肢运动至待救援位置，以及将生态地理信息和运动信息发送给外部处理器。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，第一检测装置包括：环境检测机构，设置于主体，用于检测井下的环境信息；环境信息包括：井下各种气体的浓度和井下的温度、湿度；位置检测机构，设置于主体，用于检测待救援人员的位置信息；地图检测机构，设置于主体，用于检测井下的地理信息；控制装置与环境检测机构、位置检测机构和地图检测机构均电性连接，用于根据接收到的环境信息、位置信息和地理信息确定救援信息图，并根据救援信息图控制各行动肢运动，以及将救援信息图发送给外部处理器。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，位置检测机构包括：生命探测器，可相对于主体转动地设置于主体的顶部且与控制装置电性连接，用于检测待救援人员的位置信息，并将待救援人员的位置信息发送给控制装置。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，第二检测装置包括：形态检测器，设置于主体，用于检测主体的形态；里程检测器，设置于主体，用于检测主体的运动里程；控制装置还与形态检测器和里程检测器均电性连接，用于接收主体的形态和运动里程，并根据救援信息图以及主体的形态和运动里程控制各行动肢运动。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，第二检测装置还包括：至少三个第一运动检测器，各第一运动检测器一一对应地设置于各行动肢，每个第一运动检测器均用于检测对应的行动肢在垂直方向上的运动信息；至少三个第二运动检测器，各第二运动检测器一一对应地设置于各行动肢，每个第二运动检测器均用于检测对应的行动肢在水平方向上的运动信息；控制装置还与各第一运动检测器和各第二运动检测器均电性连接，用于接收各行动肢在垂直方向和水平方向的运动信息，并根据救援信息图和各行动肢的运动信息控制各行动肢的运动。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，每个行动肢均包括：三个行动节机构，三个行动节机构依次串联连接且均与控制装置相连接，其中一个行动节机构与主体相连接，并且，与主体相连接的行动节机构可沿主体的横向转动，另两个行动节机构均可沿主体的竖向转动；接触体，设置于最外侧的行动节机构且与地面相接触；缓冲机构，设置于接触体，用于在接触体与地面相接触时对各行动节机构进行缓冲。

进一步地，上述井下救援机器人系统中，接触体包括：接触部和内部中空的连接部；连接部与最外侧的行动节机构相连接，接触部可滑动地穿设于连接部且第一端置于连接部内，接触部的第二端与地面相接触；缓冲机构包括：减震弹簧；减震弹簧设置于连接部的内部，并且，减震弹簧与接触部的第一端相连接。

本发明中，井下救援机器人根据获取的井下生态地理信息运动至待救援位置，无需操控者人工操控，能够自动控制自身运动，实现了实时自动控制，并能对突发情况准确、及时地作出反应，还能准确提供井下的信息和运动信息，提高了救援位置和救援信息的准确度，井下救援机器人可以根据外部处理器的指令进行相应的操作，能够从自动导航控制的运动状态切换为手动控制状态，方便救援人员根据实际需求切换井下救援机器人的工作模式，尤其是在需要对某一位置的环境进行实时检测时，井下救援机器人能够运动至对应位置进行实时检测，持续汇报当前位置的搜救信息，从而保证救援工作的顺利进行，解决了现有技术中搜救机器人在操作者的操控下运动易导致无法准确及时地作出反应且搜救信息不准确的问题。

另一方面，本发明还提出了一种井下救援方法，该方法包括如下步骤：置于井下的井下救援机器人获取井下的生态地理信息，并根据井下的生态地理信息确定出救援信息图；井下救援机器人根据救援信息图控制自身运动至待救援位置，并将救援信息图与自身运动信息发送至外部处理器；在井下救援机器人运动至待救援位置的过程中，井下救援机器人接收外部处理器对井下任一位置进行检测的指令，根据检测指令控制自身运动至对应位置并获取相应的信息，以及将获取到的信息发送给外部处理器。

本发明中，本实施例中，井下救援机器人无需操控者人工操控，能够自动控制各行动肢运动，实现了实时控制，并能对突发情况准确、及时地作出反应，井下救援机器人是根据检测到井下的信息和运动信息作出的判断，无需进行地形适应，大大缩短了救援时间，提高了救援位置和救援信息的准确度，外部处理器能够准确获知井下的地理环境、各行动肢的运动情况和救援情况，并能够控制井下救援机器人进行相应的操作，能够从自动导航控制的运动状态切换为手动控制状态，方便救援人员根据实际需求切换井下救援机器人的工作模式，从而能够保证了救援工作的顺利进行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的井下救援机器人系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的井下救援机器人系统中，井下救援机器人的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的井下救援机器人系统中，井下救援机器人的主视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的井下救援机器人系统中，接触体的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的井下救援机器人系统的又一结构框图；

图6为本发明实施例提供的井下救援机器人系统的又一结构框图；

图7为本发明实施例提供的井下救援机器人方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

井下救援机器人系统实施例：

参见图1，图1为本发明实施例提供的井下救援机器人系统的结构框图。如图所示，井下救援机器人8置于井下，根据待救援人员的位置运动至待救援位置，以便于搜救人员对待救援人员进行救助。外部处理器6置于地面上，井下救援机器人8与外部处理器6电性连接，井下救援机器人8用于获取井下的生态地理信息，其中，该生态地理信息可以包括：井下的环境信息、井下地理情况的信息和待救援人员的位置信息等。井下救援机器人8根据井下的生态地理信息控制自身运动至待救援位置，以及将井下的生态地理信息和自身的运动信息发送至所述外部处理器6。具体地，井下救援机器人8与外部处理器6通过无线通信连接，更为具体地，井下救援机器人8与外部处理器6之间通过通信协议进行通信。井下救援机器人8根据井下的生态地理信息确定出井下的救援信息图，并根据救援信息图控制自身运动，以及在自身运动过程中根据救援信息图和自身的运行信息进一步控制和调整自身运动的轨迹和方向等，以准确地运动至待救援位置。

具体实施时，井下救援机器人8实时检测井下的生态地理信息，进而根据实时的井下的生态地理信息来确定出实时的救援信息图，以便于对突发情况及时作出反应，并使得外部处理器6能够实时获知井下的情况和状态。井下救援机器人8还实时检测自身的运动信息，并根据实时的救援信息图和自身的运动信息来准确地控制其运动，以避开危险区域、准确快速地到达待救援位置。

外部处理器6还用于向井下救援机器人8发送对井下任意一个位置进行检测的信号，则当外部处理器6想要获知井下某一位置处的相关信息时，外部处理器6可以发送检测信号。井下救援机器人8还用于接收该检测信号，并根据检测信号运动至对应位置，该对应位置指的是外部处理器6想要检测的位置，以及将该位置处检测到的生态地理信息和运动信息等发送给外部处理器6。

外部处理器6还用于接收该位置处的生态地理信息和运动信息，并在检测预设时间或者在接收到所需要的信息后，再向井下救援机器人8发送恢复运动指示信号，井下救援机器人8还用于接收恢复运动指示信号，并根据该恢复状态信号继续控制自身运动，以及根据救援信息图控制自身运动至待救援位置。

具体实施时，任一位置的检测信号也可以为井下救援机器人8当前位置的检测信号，则井下机器人根据该检测信号控制自身停止运动，并检测该位置的生态地理信息和运动信息。

具体实施时，外部处理器6与井下救援机器人8可以通过自动中继数传电台7进行通信，自动中继数传电台7能够高效地将每一帧搜救信息图回传至外部处理器6，并实时接收来自外部处理器6的指令，方便救援人员根据需求及时切换井下救援机器人8的工作模式，人机交互性强。

可以看出，本实施例中，井下救援机器人8根据获取的井下生态地理信息运动至待救援位置，无需操控者人工操控，能够自动控制自身运动，实现了实时自动控制，并能对突发情况准确、及时地作出反应，还能准确提供井下的信息和运动信息，提高了救援位置和救援信息的准确度，井下救援机器人8可以根据外部处理器6的指令进行相应的操作，能够从自动导航控制的运动状态切换为手动控制状态，方便救援人员根据实际需求切换井下救援机器人8的工作模式，尤其是在需要对某一位置的环境进行实时检测时，井下救援机器人8能够运动至对应位置进行实时检测，持续汇报当前位置的搜救信息，从而保证救援工作的顺利进行，解决了现有技术中搜救机器人在操作者的操控下运动易导致无法准确及时地作出反应且搜救信息不准确的问题。

参见图2、图3和图5，图中示出了本发明实施例提供的井下救援机器人的优选结构。如图所示，井下救援机器人8可以包括：主体1、至少三个行动肢2、第一检测装置3、第二检测装置4和控制装置5。其中，主体1的形状可以呈立方体状，或者圆柱状等，本实施例对此不做任何限制。本实施例中，主体1呈立方体状。

各行动肢2沿主体1的周向均匀设置，以保证主体1在与地面相接触时的稳定性。每个行动肢2均可相对于主体1转动，具体地，每个行动肢2可以设置于主体1的侧壁，每个行动肢2均可沿主体1的横向转动，并且，也可沿主体1的竖向转动，其中，主体1的横向与竖向相垂直，主体1的横向是与主体1的顶面相平行的方向。具体实施时，行动肢2的数量可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。在本实施例中，行动肢2为六个。

第一检测装置3设置于主体1，第一检测装置3用于检测井下的生态地理信息，第二检测装置4用于检测主体1的运动信息，该运动信息可以包括：主体1在运动时的倾斜信息、里程信息、各个方向的位置信息等。

控制装置5设置于主体1，优选的，主体1的内部中空，控制装置5置于主体1的内部。控制装置5与第一检测装置3、第二检测装置4和各行动肢2均电性连接，控制装置5用于接收井下的生态地理信息和主体1的运动信息，并根据该井下的生态地理信息和主体1的运动信息控制各行动肢2运动至待救援位置。具体地，控制装置5根据井下的生态地理信息确定出井下的救援信息图，并根据救援信息图控制各行动肢2的运动，以及在各行动肢2的运动过程中根据救援信息图和各行动肢2的运行信息进一步控制各行动肢2运动，以使各行动肢2准确地运动至待救援位置。

具体实施时，第一检测装置3和第二检测装置4均实时进行检测，控制装置5实时接收生态地理信息和主体1的运动信息，进而根据实时的救援信息图和主体1的运动信息来准确地控制各行动肢2的运动。

控制装置5还与外部处理器6电性连接，具体地，控制装置5与外部处理器6之间通过通信协议进行通信，控制装置5还用于将井下的生态地理信息和主体1的运动信息实时发送给外部处理器6。

可以看出，本实施例中，控制装置5根据检测到的井下生态地理信息和主体1的运动信息来控制各行动肢2运动至待救援位置，无需操控者人工操控，控制装置5能够自动控制各行动肢2运动，实现了实时自动控制，并能对突发情况准确、及时地作出反应，而且，第一检测装置3和第二检测装置4能够自动检测，控制装置5根据检测到的信息即可作出判断，无需进行地形适应，大大缩短了救援时间，同时，第一检测装置3和第二检测装置4能够准确提供井下的信息和运动信息，便于控制装置5准确地对各行动肢2进行控制，提高了救援位置和救援信息的准确度。

参见图2、图3和图6，上述各实施例中，第一检测装置3可以包括：环境检测机构31、位置检测机构32和地图检测机构33。其中，环境检测机构31设置于主体1，环境检测机构31用于检测井下的环境信息，该环境信息可以包括：井下各种气体的浓度和井下的温度、湿度。具体地，环境检测机构31可以包括：气体传感器311和温湿度传感器312。气体传感器311检测井下的气体浓度，该气体可以包括：甲烷、氨气、氢气、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氧气等气体。气体传感器311可以为多功能气体传感器，这样能够同时检测多种气体的浓度。具体实施时，气体传感器311可以设置多个，各气体传感器311均匀地设置于主体1相对的两个侧壁。在本实施例中，各气体传感器311可设置于主体1长度方向的两侧。温湿度传感器312用于检测井下的温度和湿度，可以设置于主体1宽度方向的一侧。

位置检测机构32设置于主体1，位置检测机构32用于检测待救援人员的位置信息。具体地，位置检测机构32可以包括：生命探测器321。生命探测器321设置于主体1的顶部(图1所示的上部)，并且，生命探测器321可相对于主体1转动，其转动可以为沿主体1的横向转动，并且还可以相对于主体沿俯仰方向转动，生命探测器321用于探测待救援人员，并检测待救援人员的位置信息，以便于获知待救援人员的位置。

具体实施时，生命探测器321能够实现180°水平方向转动扫描和俯仰角度90°内转动扫描，生命探测器321以4s为一个周期，完成横向180°、俯仰90°的周期性摆动扫描，探测可能存在的生命信息，保证了扫描的宽度和广度。

地图检测机构33设置于主体1，地图检测机构33用于检测井下的地理信息。具体地，地图检测机构33可以包括：激光雷达331，激光雷达331设置于主体1的顶部，激光雷达331利用激光slam(simultaneouslocalizationandmapping)技术，对井下进行扫描以得到点云，进而构建井下地图。具体实施时，激光雷达331可以为煤矿井下防爆型激光雷达。

控制装置5与环境检测机构31、位置检测机构32和地图检测机构33均电性连接，控制装置5用于接收井下的环境信息、待救援人员的位置信息和井下的地理信息，并根据这些信息确定出救援信息图，以及根据救援信息图控制各行动肢2运动，同时将救援信息图发送给外部处理器6。

具体地，控制装置5与气体传感器311和温湿度传感器312均电性连接，用于接收各气体的浓度和温湿度，并根据各气体浓度和井下的温度、湿度，来对井下的环境可能发生爆炸的危险等级进行评估和对有害气体的风险等级进行评估。更为具体地，控制装置5结合甲烷、氨气、氢气等易燃易爆气体浓度及温度和湿度，对周围环境可能发生爆炸的危险等级做出评估；控制装置5还可以根据一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等有害气体浓度和周围环境含氧量，对井下有害气体的风险等级进行评估。具体实施时，控制装置5内可以设置有爆炸危险等级评估系统和有害气体风险等级评估系统。

控制装置5还与生命探测器321电性连接，控制装置5还用于接收生命探测器321发送的待救援人员的位置信息，并根据待救援人员的位置信息转化为地图坐标信息，以确定待救援人员的位置。

控制装置5还与激光雷达331电性连接，控制装置5还用于接收激光雷达331发送的点云，并利用点云构建井下地图。并且，控制装置5还用于对不同时刻两片点云进行匹配对比，以得到不同时刻的地理信息的对比结果，进而确定主体1位置的相对变化情况。

搜救信息图可以包括：实时定位与地图检测机构33检测到井下周围环境的三维地图信息；生命探测器321检测到的待救援人员的位置坐标信息；根据井下各气体浓度、环境温湿度获得的周围环境爆炸危险等级和有害气体风险等级。在搜救信息图中，爆炸危险等级、有害气体风险等级可以以红、橙、黄等不同颜色标注，并配有相应文字说明，提高了可读性。

具体实施时，环境检测机构31、位置检测机构32和地图检测机构33均是实时进行检测，相应的，搜救信息图是实时确定的，尤其是井下的地理信息，不仅能够实时获取到不同时刻的地理信息，还能对不同时刻的地理信息进行对比，进而便于确定主体1的位置和准确地调整各行动肢2的运动方向。

可以看出，本实施例中，通过井下的环境信息、待救援人员的位置信息和井下的地理信息确定出救援信息图，从而能够将井下的结构、地理情况和环境情况准确显示，无需进行地形适应，大大缩短了救援时间，提高了救援位置和救援信息的准确度，便于控制装置5准确地、实时地对各行动肢2进行控制。

参见图2和图3，上述实施例中，位置检测机构32还可以包括：第一舵机322、u型支架323和第二舵机324。其中，第一舵机322设置于主体1的顶部，具体地，第一舵机322的转轴与主体1的横向相平行，则第一舵机322的转轴沿主体1的横向转动，而主体1的横向与主体1的顶面相平行，则第一舵机322的转轴能够沿与主体1的顶部相平行的方向转动。

u型支架323包括：底板和两个并列的侧板，底板夹设于两个侧板之间，并且，底板的两端分别与两个侧板一一对应连接。u型支架323的底板与第一舵机322的转轴相连接，则第一舵机322转轴的转动能够带动u型支架323整体一起沿主体1的横向转动。此时，u型支架323的开口端向远离主体1的顶部处延伸。

第二舵机324的转轴与u型支架323的其中一个侧板相连接，则第二舵机324的转轴与u型支架323相对固定，第二舵机324的机体可相对于主体1沿俯仰方向转动。具体地，第二舵机324可以设置有两个轴，其中一个为转轴，另一个为从动轴，转轴和从动轴分别可转动地设置于第二舵机324机体的两侧，转轴与u型支架323的其中一个侧板相连接，从动轴与u型支架323的另一个侧板固定连接。转轴用于驱动与第二舵机324机体之间的相对转动，从动轴起到了将第二舵机324与u型支架323相对固定的作用，以对第二舵机324进行支撑，保证第二舵机324的稳定性。

生命探测器321设置于第二舵机324，则第一舵机322驱动u型支架323沿主体1的横向转动，进而通过第二舵机324带动生命探测器321沿主体1的横向转动，并且，第二舵机324在其转轴的作用下可驱动自身沿俯仰方向转动，进而带动生命探测器321可相对于主体1沿俯仰方向转动，即实现了生命探测器321沿主体1的横向和俯仰方向的转动。

具体实施时，控制装置5可以预先设置生命探测器321在主体1的横向和俯仰方向转动的角度，并向生命探测器321发送转动指令，则生命探测器321根据该转动指令在预先设置的转动范围内进行转动并进行扫描。在本实施例中，生命探测器321沿主体1的横向可转动180°和俯仰方向可转动90°。

可以看出，本实施例中，通过两个舵机和一个u型支架即可带动生命探测器321沿主体1的横向和俯仰方向的转动，结构简单，便于实施，并能够准确获知待救援人员的位置信息。

参见图2、图3和图6，上述各实施例中，第二检测装置4可以包括：形态检测器41和里程检测器42。其中，形态检测器41设置于主体1，以检测主体1的形态。具体地，形态检测器41可以为陀螺仪，陀螺仪设置于主体1的内部。形态检测器41检测主体1的倾斜角度、倾斜方向等信息。

里程检测器42设置于主体1，以检测主体1的运动里程。具体地，里程检测器42可以为里程计。控制装置5还与形态检测器41和里程检测器42均电性连接，控制装置5用于接收主体1的形态和运动里程，并根据救援信息图以及主体1的形态和运动里程控制行动肢2运动。具体地，控制装置5根据主体1的形态可以获知主体1的倾斜状态、倾斜角度等信息，根据运动里程可以获知主体1的运动位置。并且，由于救援信息图是实时提供的，救援信息图中包括了不同时刻地理信息的比对结果，则控制装置5根据救援信息图中待救援人员位置、环境信息和不同时刻地理信息的比对结果来确定各行动肢2所需要运动的方向、与待救援位置之间的距离等信息，进而控制各行动肢2的运动。

可以看出，本实施例中，通过检测主体1的形态和运动里程，能够准确获知主体1的运动位置和运动情况，便于控制装置5对各行动肢2的运动进行准确判断和进一步控制，实现了井下的实时自动控制和自主导航，无需操控者人工操控，并能对突发情况准确、及时地作出反应。

参见图2、图3和图6，上述实施例中，第二检测装置4还可以包括：至少两个第一运动检测器43和至少三个第二运动检测器44。其中，第一运动检测器43的数量和第二运动检测器44的数量均与行动肢2的数量相同，各第一运动检测器43和各第二运动检测器44均与各行动肢2一一对应。每个第一运动检测器43均设置于对应的行动肢2，每个第一运动检测器43均用于检测对应的行动肢2在垂直方向上的运动信息，例如各行动肢2是否接触到地面、接触的地面是否有凸起或者凹陷等。每个第二运动检测器44均设置于对应的行动肢2，每个第二运动检测器44均用于检测对应的行动肢2在水平方向上的运动信息，例如各行动肢2的周围是否有障碍物阻挡等。

控制装置5还与各第一运动检测器43和各第二运动检测器44均电性连接，控制装置4还用于接收各行动肢2在垂直方向和水平方向上的运动信息，以获知各行动肢2在运动过程中的运动情况，并根据救援信息图以及各行动肢2在垂直方向和水平方向上的运动信息来控制各行动肢2的运动。具体地，控制装置5根据救援信息图中待救援人员位置、环境信息和不同时刻地理信息的比对结果以及各行动肢2在垂直方向和水平方向上的运动信息来确定各行动肢2的运动。

优选的，每个第一运动检测器43均为压力传感器431，该压力传感器431设置于行动肢2与地面相接触的端部，以检测行动肢2与地面相接触的端部所承受的压力大小，进而根据该压力值来确定垂直方向上的运动信息。

优选的，每个第二运动检测器44均为电流监测芯片，具体地可以为霍尔电流监测芯片。每个电流监测芯片对对应的行动肢2的电流负载进行实时检测，以形成行动肢2与地面相接触的端部的接触反馈，进而确定水平方向上的运动信息。

具体实施时，各行动肢2在运动过程中，每个压力传感器431均实时向控制装置5反馈检测到的压力值，每个电流监测芯片实时向控制装置5反馈检测到的电流值。控制装置5预先设定压力阈值和电流阈值，将检测到的压力值和电流值与预先设定的压力阈值和电流阈值进行对比，以判断各行动肢2的运动状态，并根据该运动状态以及救援信息图、不同时刻地理信息的比对结果调整各行动肢2的运动情况，如运动步态、运动方向等。

可以看出，本实施例中，通过检测各行动肢2在垂直方向上和水平方向上的运动信息，便于控制装置5调整各行动肢2的运动，不仅可以保证各行动肢2准确到达待救援位置，实现了自主导航，提高了机动性，还能预防各行动肢2出现过载故障，提高整机运动过程的稳定性、灵活性，适用于井下复杂路况。

上述各实施例中，控制装置5可以包括：控制主板和运算处理平台，控制主板与运算处理平台之间通过usb通信协议通信。控制主板上设置有单片机和电流监测芯片，单片机在光耦隔离的作用下控制各行动肢2的运动，电流监测芯片通过控制主板上设计的电流回路检测每个行动肢2的电流负载情况，进而形成行动肢2与地面相接触的端部的接触反馈。具体地，单片机可以为stm32单片机。

具体实施时，气体传感器311、温湿度传感器312、第一运动检测器43和第二运动检测器44均与控制主板电性连接，则气体传感器311、温湿度传感器312、第一运动检测器43和第二运动检测器44均将检测到的信息通过控制主板发送给运算处理平台，并且，运算处理平台向控制主板发送运动控制指令，控制主板接收该运动控制指令，并根据运动控制指令控制各行动肢2的运动。

生命探测器321、激光雷达331、形态检测器41、里程检测器42均与运算处理平台电性连接，生命探测器321、激光雷达331、形态检测器41、里程检测器42与运算处理平台之间通过usb通信协议进行通信。

具体实施时，主体1设置有通讯模块，通讯模块包括自动中继数传电台7，自动中继数传电台7用于控制装置5与外部处理器6之间的通信。

参见图2至图4，上述各实施例中，每个行动肢2均可以包括：接触体22和三个行动节机构21。其中，三个行动节机构21依次串联连接，并且，三个行动节机构21均与控制装置5相连接，其中一个行动节机构21与主体1相连接，并且与主体1相连接的行动节机构21可沿主体1的横向转动。另两个行动节机构21均可沿主体1的竖向转动，其中，主体1的横向与竖向相垂直。另两个行动节机构21中的其中一个行动节机构21处于中间位置，另一个行动节机构21置于最外侧。接触体22设置于最外侧的行动节机构21，并且，接触体22与地面相接触，即形成了行动肢2与地面相接触的足端。

具体地，每个行动节机构21均可以包括：第三舵机211和两个支撑板212。两个支撑板212并列设置，并且，两个支撑板212分别一一对应地置于第三舵机211相对的两侧。第三舵机211相对的两侧分别可转动地设置有转轴和从动轴，两个支撑板212分别与第三舵机211的转轴和从动轴一一对应固定连接，第三舵机211转轴的转动能够同时带动两个支撑板212转动。第三舵机211与控制装置5电性连接，具体地，第三舵机211与控制主板中的单片机电性连接。

与主体1相连接的行动节机构21中的第三舵机211与主体1相连接，并且，该第三舵机211的转轴沿主体1的横向转动。具体地，与主体1相连接的行动节机构21中的第三舵机211的转轴的轴向与主体1的顶面相垂直，转轴的转动带动了两个支撑板212沿主体1的横向转动。

另两个行动节机构21中的第三舵机211均夹设于前一个行动节机构21中的两个支撑板212之间，并且，另两个行动节机构21中的第三舵机211的转轴均沿主体1的竖向转动。具体地，中间行动节机构中的第三舵机211夹设于与主体1相连接的行动节机构中的两个支撑板212之间，最外侧行动节机构中的第三舵机211夹设于中间行动节机构中的两个支撑板212之间。中间和最外侧的行动节机构中的第三舵机211的转轴的轴向均与主体1的顶部相平行，转轴的转动带动了支撑板212沿主体1的竖向转动。

具体实施时，与主体1相连接的行动节机构中的两个支撑板212和中间行动节机构的两个支撑板212之间均可设置一个底板，即与主体1相连接的行动节机构的两个支撑板212和底板构成u型支架，中间行动节机构的两个支撑板212和底板也可构成u型支架。与主体1相连接的行动节机构的u型支架的底板与中间行动节机构的第三舵机211相连接，最外侧行动节机构的第三舵机211与中间行动节机构的u型支架的底板相连接。最外侧行动节机构中的两个支撑板212之间无需设置底板，以便于最外侧行动节机构的运动。

接触体22夹设于最外侧的行动节机构中的两个支撑板212之间，并且，接触体22与两个支撑板212均连接。

可以看出，本实施例中，每个行动肢2均通过三个行动节机构21沿主体1横向和竖向转动，使得各行动肢2能够更好地运动，提高了灵活度，保证主体1的稳定，并且，每个行动节机构21均通过第三舵机211和两个支撑板212来实现自身的转动，结构简单，便于实施。

参见图2至图4，上述实施例中，每个行动肢2均可以包括：缓冲机构。其中，缓冲机构设置于接触体22，缓冲机构用于在接触体22与地面相接触时对各行动节机构21进行缓冲，以减缓地面对各行动节机构21的冲击。

接触体22可以包括：接触部221和连接部222。连接部222与最外侧的行动节机构21相连接，即连接部222夹设于最外侧的行动节机构中的两个支撑板212之间，连接部222可以呈长方体状，则连接部222的两个相对的侧壁与两个支撑板212一一对应连接。连接部222的内部中空，接触部221可滑动地穿设于连接部222，并且，接触部221的第一端置于连接部222内，接触部221的第二端为自由端，接触部221的第二端置于连接部222外且与地面相接触。具体地，连接部222的内部形成滑道，接触部221的第一端与接触部221的主体部分可以呈t字形，则接触部221的第一端在连接部222内可沿连接部222的长度方向滑动，但是，接触部221的第一端不会脱离连接部222。

缓冲机构可以包括：减震弹簧23，减震弹簧23设置于连接部222的内部，并且，减震弹簧23与接触部221的第一端相连接。具体地，减震弹簧23的长度方向与连接部222的长度方向一致，减震弹簧23的第一端与连接部222远离接触部221的内壁相连接，减震弹簧23的第二端与接触部221的第一端相连接。

具体实施时，接触部221可以包括：主体段和足端段，主体段的第一端呈t字形，主体段的第一端可滑动地置于连接部222内且与减震弹簧23相连接，主体段的第二端与足端段相连接。足端段与地面相接触，具体实施时，压力传感器431可以设置于主体段的第二端与足端段之间。

可以看出，本实施例中，当接触部221与地面相接触时，接触部221可以在连接部222内进行滑动，从而压缩减震弹簧，起到了缓冲减震的作用，减缓了地面对各行动节机构21的冲击。

具体实施时，井下救援机器人8还可以包括：设置于主体1内的电池、电池电量计和电源管理系统。其中，电池用于为各部件进行供电，电池电量计与电池相连接，以检测电池的电量。电源管理系统与电池电量计相连接，电源管理系统检测电池的剩余电量，并持续计算主体1运动过程中的电量消耗速率，根据剩余电量决策继续执行搜救任务还是返航，提高了自主性。

综上所述，本实施例中，井下救援机器人8根据获取的井下生态地理信息运动至待救援位置，无需操控者人工操控，能够自动控制自身运动，实现了实时自动控制，并能对突发情况准确、及时地作出反应，还能准确提供井下的信息和运动信息，提高了救援位置和救援信息的准确度，井下救援机器人8可以根据外部处理器6的指令进行相应的操作，能够从自动导航控制的运动状态切换为手动控制状态，方便救援人员根据实际需求切换井下救援机器人8的工作模式，尤其是在需要对某一位置的环境进行实时检测时，井下救援机器人8能够运动至对应位置进行实时检测，持续汇报当前位置的搜救信息，从而保证救援工作的顺利进行。

井下救援方法实施例：

本实施例还提出了一种井下救援方法，参见图7，该井下救援方法包括如下步骤：

步骤s1，置于井下的井下救援机器人获取井下的生态地理信息，并根据所述井下的生态地理信息确定出救援信息图。

具体地，井下救援机器人8获取的井下生态地理信息可以包括：井下的环境信息、井下地理情况的信息和待救援人员的位置信息等。

更为具体地，参见图2和图3，井下救援机器人8可以包括：主体1、至少三个行动肢2、第一检测装置3和控制装置5。各行动肢2均沿主体1的周向均匀设置，以保证主体1在与地面相接触时的稳定性。每个行动肢2均可相对于主体1转动，每个行动肢2均可沿主体1的横向转动，并且，也可沿主体1的竖向转动，其中，主体1的横向与竖向相垂直，主体1的横向是与主体1的顶面相平行的方向。第一检测装置3设置于主体1，第一检测装置3可以包括：环境检测机构31、位置检测机构32和地图检测机构33。其中，环境检测机构31用于检测井下的环境信息，该环境信息可以包括：井下各种气体的浓度和井下的温度、湿度。位置检测机构32用于检测待救援人员的位置信息，具体地，位置检测机构32可以包括：生命探测器321。生命探测器321可相对于主体1转动地设置于主体1的顶部，生命探测器321的转动可以为沿主体1的横向转动，并且还可以相对于主体1沿俯仰方向转动，生命探测器321用于探测待救援人员，并检测待救援人员的位置信息，以便于获知待救援人员的位置。地图检测机构33用于检测井下的地理信息。

控制装置5与环境检测机构31、位置检测机构32和地图检测机构33均电性连接，控制装置5接收井下的环境信息、待救援人员的位置信息和井下的地理信息，并根据这些信息确定出救援信息图。

关于井下救援机器人的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

具体实施时，井下救援机器人8实时获取井下的生态地理信息，进而实时确定出救援信息图，以便于对突发情况及时作出反应。

步骤s2，井下救援机器人根据所述救援信息图控制自身运动至待救援位置，并将救援信息图与自身运动信息发送至外部处理器。

具体地，控制装置5根据救援信息图控制主体1运动，并在主体1运动后获取主体1的运动信息，并根据主体1的运动信息和救援信息图控制各行动肢2运动至待救援位置，以及将主体1的运动信息发送至外部处理器6。外部处理器6接收救援信息图，并根据救援信息图获知井下的情况。

更为具体地，井下救援机器人8还可以包括：第二检测装置4，该第二检测装置4检测主体1的运动信息，该运动信息可以包括：主体1在运动时的倾斜信息、里程信息、各个方向的位置信息等。

更为具体地，第二检测装置4可以包括：均设置于主体1的形态检测器41和里程检测器42。其中，形态检测器41检测主体1的形态，里程检测器42检测主体1的运动里程。控制装置5还与形态检测器41和里程检测器42均电性连接，控制装置5接收主体1的形态和运动里程，以获知主体1的倾斜状态、倾斜角度等信息和运动位置，并根据救援信息图和主体1的形态、运动位置来确定各行动肢2所需要运动的方向和距离待救援位置的距离，进而控制各行动肢2运动至待救援位置。控制装置5还将主体1的运动信息发送给外部处理器6，以使外部处理器6可以获知主体1的运动位置和各行动肢2的运动情况。

优选的，地图检测机构33可以包括：激光雷达331，激光雷达331对井下进行扫描以得到点云，进而构建井下地图。控制装置5接收激光雷达331发送的点云，并利用点云构建井下地图。并且，控制装置5还可以对不同时刻两片点云进行匹配对比，以得到不同时刻地理信息的对比结果，进而确定主体1位置的相对变化情况。这样，控制装置5可以根据救援信息图中的不同时刻地理信息的比对结果以及主体1的形态和运动里程来控制各行动肢2运动。

步骤s3，在井下救援机器人运动至待救援位置的过程中，井下救援机器人接收外部处理器对井下任一位置进行检测的指令，根据检测指令控制自身运动至对应位置并获取相应的信息，以及将获取到的信息发送给外部处理器。

具体地，外部处理器6还可以向控制装置5发送检测指令，该检测指令可以为固定位置检测信号，以使各行动肢停止运动进而检测相关的信息；该指令还可以为其他位置的控制指令，如控制各行动肢2向某一位置运动以进一步检测该位置处的相关信息等，本实施例对于指令并不做任何限制。这样一来，能够实现井下救援机器人8的自主导航和人工手动控制的自由切换。

例如，外部处理器6可以向控制装置5发送固定位置检测信号，控制装置5接收该固定位置检测信号，并根据该固定位置检测信号控制各行动肢2停止运动，以及将在停止位置处检测到的生态地理信息和运动信息发送给外部处理器6。

具体实施时，当井下救援机器人8在某一位置检测预设时间或者在外部处理器6接收到所需要的信息后，外部处理器6向控制装置5发送恢复运动指示信号，控制装置5还接收该恢复运动指示信号，并根据该恢复运动指示信号继续控制各行动肢2运动，以及根据救援信息图控制各行动肢2运动至待救援位置。具体实施时，预设时间可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。

可以看出，本实施例中，井下救援机器人无需操控者人工操控，能够自动控制各行动肢运动，实现了实时控制，并能对突发情况准确、及时地作出反应，井下救援机器人是根据检测到井下的信息和运动信息作出的判断，无需进行地形适应，大大缩短了救援时间，提高了救援位置和救援信息的准确度，外部处理器能够准确获知井下的地理环境、各行动肢的运动情况和救援情况，并能够控制井下救援机器人进行相应的操作，能够从自动导航控制的运动状态切换为手动控制状态，方便救援人员根据实际需求切换井下救援机器人的工作模式，从而能够保证了救援工作的顺利进行。

需要说明的是，本发明中的井下救援机器人系统及井下救援方法的原理相同，相关之处可以相互参照。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。