消防機(jī)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(jī)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(guó)發(fā)明的消防救援機(jī)器人主要實(shí)現(xiàn)人工遙控操作在現(xiàn)場(chǎng)滅火操作。機(jī)器人不能自動(dòng)識(shí)別區(qū)域環(huán)和行進(jìn)路線進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，也就無(wú)法勘察火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。同時(shí)這類消防救援機(jī)器人只能用于火災(zāi)時(shí)的滅火工作，而不利于平時(shí)的消防安全管理巡查。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其無(wú)需布線，組網(wǎng)容易以及拓展方便，越來(lái)越受到人們的重視?；跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位導(dǎo)航技術(shù)也成為部分開(kāi)發(fā)人員的焦點(diǎn)所在。人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了井下礦工救援系統(tǒng)、小區(qū)倉(cāng)庫(kù)停車系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)大廳導(dǎo)航系統(tǒng)和圖書(shū)館書(shū)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(dòng)目標(biāo)、物體或者終端，需要實(shí)時(shí)的反饋其空間位置坐標(biāo)信息，并指導(dǎo)其下一步的具體動(dòng)作。目前這些定位導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，存在成本上較高、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、交互不夠智能化、定位精度不夠高等不利因素。因此設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出了一套低成本的移動(dòng)機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)勢(shì)在必行。
[0004]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?CN201420384884.0，公開(kāi)日2014年12月3日，公開(kāi)了具有記錄儀的消防機(jī)器人，包括消防機(jī)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(cè)試裝置、消防液壓力測(cè)試裝置、周圍溫度探測(cè)裝置、氧氣濃度測(cè)試裝置、二氧化碳濃度測(cè)試裝置和記錄儀；消防液溫度測(cè)試裝置、消防液壓力測(cè)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(cè)裝置、氧氣濃度測(cè)試裝置、二氧化碳濃度測(cè)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(gè)和發(fā)射裝置相匹配的接收裝置，這樣的消防機(jī)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(diǎn)。但是，此機(jī)器人的定位導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，存在成本上較高、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、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(shí)間較長(zhǎng)、交互不夠智能化、定位精度不夠高等問(wèn)題，提供一種消防機(jī)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(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種消防機(jī)器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，由電源供電，用于目標(biāo)地點(diǎn)的消防工作，其特征在于:包括消防救援機(jī)器人、局域網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)和實(shí)地標(biāo)簽定位系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制服務(wù)端，所述消防救援機(jī)器人配設(shè)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、視頻采集定位構(gòu)件、傳感信息采集模塊、實(shí)地標(biāo)簽傳感接收器、機(jī)器人控制中心、信號(hào)指令接收模塊、驅(qū)動(dòng)控制中心模塊和運(yùn)動(dòng)定位反饋模塊，所述實(shí)地標(biāo)簽定位系統(tǒng)包括若干個(gè)配設(shè)在目標(biāo)地點(diǎn)的定位標(biāo)簽，所述傳感信息采集模塊、視頻采集定位構(gòu)件和實(shí)地標(biāo)簽傳感接收器均與所述的機(jī)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(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制服務(wù)端通信連接，所述遠(yuǎn)程控制服務(wù)端內(nèi)存儲(chǔ)有云端區(qū)域消防地圖和消防救援機(jī)器人進(jìn)行路線圖，所述實(shí)地標(biāo)簽傳感接收器與所述定位標(biāo)簽為通信連接，所述遠(yuǎn)程控制服務(wù)端通過(guò)信號(hào)指令接收模塊與所述機(jī)器人控制中心電連接，機(jī)器人控制中心通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制中心模塊與所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)電連接，所述運(yùn)動(dòng)定位反饋模塊配設(shè)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，所述運(yùn)動(dòng)定位反饋模塊與遠(yuǎn)程控制服務(wù)端通信連接，局域網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)包括配設(shè)在目的地點(diǎn)的無(wú)線定位節(jié)點(diǎn)和配設(shè)在消防救援機(jī)器人上的無(wú)線定位接收器，所述無(wú)線定位接收器與所述機(jī)器人控制中心電連接。本發(fā)明通過(guò)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(shí)現(xiàn)消防救援機(jī)器人可以在指定的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡邏、通過(guò)消防工程系統(tǒng)反饋出現(xiàn)消防隱患和起火源時(shí)能自動(dòng)通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)到達(dá)目的地，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)滅火操作。讓消防救援機(jī)器人真正實(shí)現(xiàn)“消” “防”兩大功能。技術(shù)優(yōu)點(diǎn):1、具有自主導(dǎo)航、自主建立三維地圖、傳送現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)功能。2、自主導(dǎo)航和遠(yuǎn)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(wú)線通信方法相結(jié)合，有效解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。4、通過(guò)立體顯示外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了具有沉浸感的場(chǎng)景再現(xiàn)功能。采用OBB的碰撞檢測(cè)算法提高了機(jī)器人的安全性，實(shí)現(xiàn)了地圖中的虛擬機(jī)器人和真實(shí)機(jī)器人的同步運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)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(shí)現(xiàn)消防救援機(jī)器人可以在指定的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡邏、通過(guò)消防工程系統(tǒng)反饋出現(xiàn)消防隱患和起火源時(shí)能自動(dòng)通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)到達(dá)目的地，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)滅火操作。讓消防救援機(jī)器人真正實(shí)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)和GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，所述WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互為冗余備份。
[0008]作為優(yōu)選，所述遠(yuǎn)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?xì)怏w傳感器和人體感應(yīng)傳感器，所述溫度濕度傳感器、可燃?xì)怏w傳感器和人體感應(yīng)傳感器均與所述機(jī)器人控制中心電連接。
[0010]作為優(yōu)選，所述消防救援機(jī)器人還包括車體和消防存儲(chǔ)箱，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括機(jī)械臂、驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪和消防存儲(chǔ)箱電磁閥，所述驅(qū)動(dòng)控制中心模塊包括機(jī)車驅(qū)動(dòng)控制模塊、電磁閥控制模塊和機(jī)械臂控制模塊，所述機(jī)械臂通過(guò)機(jī)械臂控制模塊與所述的機(jī)器人控制中心電連接，所述機(jī)械臂配設(shè)在所述車體的前端，所述機(jī)械臂的前端固定有噴頭，所述噴頭通過(guò)滅火劑傳輸管與所述的消防存儲(chǔ)箱電磁閥連接，所述消防存儲(chǔ)箱電磁閥配設(shè)在所述的消防存儲(chǔ)箱上，所述存儲(chǔ)箱電磁閥通過(guò)所述電磁閥控制模塊與所述的機(jī)器人控制中心電連接，所述消防存儲(chǔ)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(dòng)輪和導(dǎo)向輪，所述驅(qū)動(dòng)輪和導(dǎo)向輪均由所述的機(jī)車驅(qū)動(dòng)控制模塊驅(qū)動(dòng)，所述機(jī)車驅(qū)動(dòng)控制模塊與所述的機(jī)器人控制中心電連接。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)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?jī)?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(jī)械臂上的視頻探頭，所述設(shè)備安裝部?jī)?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(yǔ)音采集模塊和聲音語(yǔ)音廣播模塊，所述聲音語(yǔ)音采集模塊和聲音語(yǔ)音廣播模塊均與所述的機(jī)器人控制中心電連接。
[0013]作為優(yōu)選，所述定位標(biāo)簽為RFID定位標(biāo)簽，所述實(shí)地標(biāo)簽傳感接收器為RF讀卡器。
[0014]一種消防機(jī)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(jī)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(jī)器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)初始化，
[0016]消防救援機(jī)器人根據(jù)控制命令選擇局域網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位或?qū)嵉貥?biāo)簽定位系統(tǒng)，若選擇局域網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)定位則執(zhí)行子步驟一，若選擇實(shí)地標(biāo)簽定位系統(tǒng)則執(zhí)行子步驟二，
[0017]子步驟一:遠(yuǎn)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(jī)器人進(jìn)行路線圖，使用者在遠(yuǎn)程控制服務(wù)端根據(jù)消防救援機(jī)器人拍攝的實(shí)際影像發(fā)送控制命令至消防救援機(jī)器人，消防救援機(jī)器人根據(jù)控制命令自動(dòng)巡邏，當(dāng)消防救援機(jī)器人感應(yīng)到消防隱患或起火源時(shí)，中斷自動(dòng)巡邏執(zhí)行步驟二，
[0018]子步驟二:消防救援機(jī)器人根據(jù)定位標(biāo)簽定位，消防救援機(jī)器人根據(jù)定位結(jié)果采用OBB算法自動(dòng)尋路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡邏，當(dāng)消防救援機(jī)器人感應(yīng)到消防隱患或起火源時(shí)，中斷自動(dòng)巡邏執(zhí)行步驟二，
[0019]步驟二，消防救援機(jī)器人對(duì)消防隱患或起火源進(jìn)行目標(biāo)定位，然后自動(dòng)按照目標(biāo)定位結(jié)果或根據(jù)遠(yuǎn)程命令進(jìn)行消防和滅火，滅火完成后重新跳轉(zhuǎn)執(zhí)行自動(dòng)巡邏。
[0020]作為優(yōu)選，在子步驟一中，若遠(yuǎn)程控制服務(wù)端與消防救援機(jī)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(jī)器人在設(shè)定時(shí)間未能尋找到內(nèi)定位標(biāo)簽則執(zhí)行子步驟一。
[0021]本發(fā)明的實(shí)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(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)功能。2、自主導(dǎo)航和遠(yuǎn)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(wú)線通信方法相結(jié)合，有效解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題。4、通過(guò)立體顯示外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了具有沉浸感的場(chǎng)景再現(xiàn)功能。采用OBB的碰撞檢測(cè)算法提高了機(jī)器人的安全性，實(shí)現(xiàn)了地圖中的虛擬機(jī)器人和真實(shí)機(jī)器人的同步運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)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(shí)現(xiàn)消防救援機(jī)器人可以在指定的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡邏、通過(guò)消防工程系統(tǒng)反饋出現(xiàn)消防隱患和起火源時(shí)能自動(dòng)通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)到達(dá)目的地，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)滅火操作。讓消防救援機(jī)器人真正實(shí)現(xiàn)“消” “防”兩大功能。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明中消防救援機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1、車體；2、消防存儲(chǔ)箱；3、消防存儲(chǔ)箱電磁閥，4、傳輸管，5、傳輸軟管，6、機(jī)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(yǔ)音廣播模塊，13、RF讀卡器，14、電源，15、驅(qū)動(dòng)輪，16、導(dǎo)向輪，17、電源控制箱，18、機(jī)器人控制中心。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過(guò)具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。實(shí)施例:
[0026]一種消防機(jī)器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)(參見(jiàn)附圖1)，由蓄電池作為電源14通過(guò)電源控制箱17輸出合適的電壓進(jìn)行供電，用于目標(biāo)地點(diǎn)的消防工作，包括消防救援機(jī)器人、局域網(wǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)和實(shí)地標(biāo)簽定位系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制服務(wù)端，所述消防救援機(jī)器人配設(shè)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)、視頻采集定位構(gòu)件、傳感信息采集模塊、實(shí)地標(biāo)簽傳感接收器、機(jī)器人控制中心18、信號(hào)指令接收模塊、驅(qū)動(dòng)控制中心模塊和運(yùn)動(dòng)定位反饋模塊，所述實(shí)地標(biāo)簽定位系統(tǒng)包括若干個(gè)配設(shè)在目標(biāo)地點(diǎn)的定位標(biāo)簽，所述傳感信息采集模塊、視頻采集定位構(gòu)件和實(shí)地標(biāo)簽傳感接收器均與所述的機(jī)器人控制中心電連接，所述視頻采集