一种用于火场救援的自动化机器人及其控制方法与流程

本发明涉及消防探测设备技术领域，具体涉及一种用于火场救援的自动化机器人及其控制方法。

背景技术：

随着科学技术的发展，机器人技术愈来愈成熟，各种各样的机器人被运用到各种领域，由于消防工作的危险性，消防机器人也逐渐开始参与火灾救援工作。

现有技术运用于火场救援的机器人一般有灭火探测功能，协助消防员在火灾现场的灭火工作，但是简单的灭火与探测功能无法协助消防员将火场中的被困人员救出，在探测出火场中的被困人员时仅能够发送信息无法为被困人员立即提供帮助。

技术实现要素：

发明目的：针对背景技术中提到的问题，本发明提供一种用于火场救援的自动化机器人及其控制方法。

技术方案：一种用于火场救援的自动化机器人，包括车体、行走装置、控制装置、通信装置、遥控装置以及生命探测仪，所述控制装置分别与所述通信装置、行走装置以及生命探测仪连接，所述通信装置与所述遥控装置无线连接，还包括储人腔、氧气罐、烟气过滤装置以及电动盖板，所述生命探测仪设置在所述电动盖板上，所述储人腔设置在所述车体内部，所述氧气罐通过输氧管与所述储人腔连通，所述输氧管上设置有与所述控制装置连接的可调节进气量的进气阀，所述烟气过滤装置由抽烟管、过滤器以及排烟管组成，所述抽烟管的一端与所述储人腔连通，另一端与所述过滤器连通，所述排烟管的一端与所述过滤器连通，另一端与外界空气连通，所述抽烟管上设置有与所述控制装置连接的抽气泵，所述电动盖板与所述控制装置连接且设置在所述储人腔的腔口上，所述控制装置分别与所述氧气罐以及过滤器连接。

作为本发明的一种优选方式，所述储人腔内设置有照明灯以及监控探头，所述监控探头与所述通信装置连接。

作为本发明的一种优选方式，所述储人腔的内壁上覆盖有纳米微孔隔热材料。

作为本发明的一种优选方式，还包括上端固定在所述腔口下方的爬梯，所述爬梯的下端临近地面。

作为本发明的一种优选方式，还包括设置在所述车体内的工作腔，所述工作腔位于所述储人腔上方，所述氧气罐以及烟气过滤装置均设置在所述工作腔内。

作为本发明的一种优选方式，还包括水箱、水管、水泵以及喷洒头，所述水箱设置在所述车体上方，所述水管的一端与所述水箱连通，另一端与所述喷洒头连通，所述水泵设置在所述水管上且与所述控制装置连接，所述喷洒头的洒水面朝下。

作为本发明的一种优选方式，还包括设置在所述电动盖板上且分别与所述控制装置连接的火焰传感器以及温度传感器。

一种用于火场救援的自动化机器人的控制方法，包括以下工作步骤：

a、操作人员通过遥控装置控制自动化机器人进入火场；

b、控制装置控制进气阀开启到预设开度，氧气罐内的氧气通过输氧管向储人腔内输入；

c、生命探测仪进行被困人员的探测，在探测到被困人员时获取被困人员所处的位置并将其反馈给控制装置，控制装置控制行走装置向被困人员所处的位置进行行走，同时向生命探测仪询问至被困人员的实时距离，并在判断出该实时距离达到设定值时，控制电动盖板打开，以使被困人员通过腔口进入储人腔内，同时，控制装置控制过滤器以及抽气泵开启，在被困人员进入储人腔内后，控制装置控制电动盖板关闭；

d、在生命探测仪探测到无被困人员或者在储人腔内的储人空间不足时，控制装置控制行走装置返回至安全场所。

作为本发明的一种优选方式，在步骤c中，还包括：

控制装置在控制行走装置向被困人员所处的位置进行行走时，控制火焰传感器以及温度传感器开启以分别对前方进行火焰与温度探测，在火焰传感器探测出火焰和/或温度传感器探测出高于预设温度的温度值时，控制装置控制水泵开启以将水箱内的水通过水管流至喷洒头，通过喷洒头对下方进行洒水。

本发明实现以下有益效果：

1.在火场中寻找被困人员并打开内部的储人腔让被困人员进入；

2.为储人腔内部的被困人员提供氧气；

3.过滤火场中的空气；

4.扑灭储人腔出入口附近的火源。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种用于火场救援的自动化机器人示意图；

图2为本发明提供的一种用于火场救援的自动化机器人车体及车体内部剖面示意图；

图3为本发明提供的一种用于火场救援的自动化机器人框图；

图4为本发明提供的另一种用于火场救援的自动化机器人示意图；

图5为本发明提供的另一种用于火场救援的自动化机器人车体及车体内部剖面示意图；

图6为本发明提供的另一种用于火场救援的自动化机器人框图；

其中：1.车体、2.行走装置、3.控制装置、4.通信装置、5.遥控装置、6.生命探测仪、7.储人腔、8.氧气罐、9.烟气过滤装置、91.抽烟管、911.抽气泵、92.过滤器、93.排烟管、10.电动盖板、11.输氧管、12.进气阀、13.照明灯、14.监控探头、15.爬梯、16.工作腔、17.水箱、18.水管、19.水泵、20.喷洒头、21.火焰传感器、22.温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参考图1-3，图1为本发明提供的一种用于火场救援的自动化机器人示意图；图2为本发明提供的一种用于火场救援的自动化机器人车体及车体内部剖面示意图；图3为本发明提供的一种用于火场救援的自动化机器人框图。

一种用于火场救援的自动化机器人，包括车体1、行走装置2、控制装置3、通信装置4、遥控装置5以及生命探测仪6，所述控制装置3分别与所述通信装置4、行走装置2以及生命探测仪6连接，所述通信装置4与所述遥控装置5无线连接，还包括储人腔7、氧气罐8、烟气过滤装置9以及电动盖板10，所述生命探测仪6设置在所述电动盖板10上，所述储人腔7设置在所述车体1内部，所述氧气罐8通过输氧管11与所述储人腔7连通，所述输氧管11上设置有与所述控制装置3连接的可调节进气量的进气阀12，所述烟气过滤装置9由抽烟管91、过滤器92以及排烟管93组成，所述抽烟管91的一端与所述储人腔7连通，另一端与所述过滤器92连通，所述排烟管93的一端与所述过滤器92连通，另一端与外界空气连通，所述抽烟管91上设置有与所述控制装置3连接的抽气泵911，所述电动盖板10与所述控制装置3连接且设置在所述储人腔7的腔口上，所述控制装置3分别与所述氧气罐8以及过滤器92连接。

作为本发明的一种优选方式，所述储人腔7内设置有照明灯13以及监控探头14，所述监控探头14与所述通信装置4连接。

作为本发明的一种优选方式，所述储人腔7的内壁上覆盖有纳米微孔隔热材料。

作为本发明的一种优选方式，还包括上端固定在所述腔口下方的爬梯15，所述爬梯15的下端临近地面。

作为本发明的一种优选方式，还包括设置在所述车体1内的工作腔16，所述工作腔16位于所述储人腔7上方，所述氧气罐8以及烟气过滤装置9均设置在所述工作腔16内。

其中，所述行走装置2可以为履带，保证自动化机机器人可以应对火场复杂的地形情况。所述控制装置3可以为cpu处理器、单片机等。所述通信装置4为无线通信装置4，所述无线通信包括无线个人局域网、无线局域网、蜂窝网络等。所述控制装置3可为控制器，所述控制装置3与通信装置4、行走装置2以及生命探测仪6连接。所述遥控装置5与通信装置4无线连接，通过通信装置4遥控装置5可控制机器人的行动，自动化机器人也可将火场内部的情况通过通信装置4反馈给遥控装置5。

所述车体1表面覆盖有一定厚度的防火隔热涂层，保证车体1内部不会因火场内的温度而有大幅上升。所述储人腔7设置于车体1内部，由车体1保护储人腔7的不会直接接触火源。所述电动盖板10覆盖于储人腔7的腔口，所述电动盖板10与腔口密合，保证储人腔7的腔口在被电动盖板10覆盖的时候不会有烟气进入。所述生命探测仪6设置于电动盖板10上，寻找火场中的被困人员。所述氧气罐8通过输氧管11与储人腔7连通，所述氧气罐8上还设置有进气阀12，进气阀12与控制装置3连接，进气阀12可调节氧气的进气量的大小，所述进气阀12设置有预设开度，其开度可受控制装置3控制调节以提供不同数量的被困人员所需要的氧气。所述抽烟管91一端与储人腔7连通，另一端与过滤器92连通，所述过滤器92可过滤火场空气中对人体有害的成分，包括粉尘、一氧化碳、过量的二氧化碳、硫氧化物等，过滤器92将火场中的浓烟过滤为安全的空气，所述排烟管93一端与过滤器92连通，排烟管93的另一端与外界空气连通，所述抽烟管91上还设置有抽气泵911，所述抽气泵911通过抽烟管91将烟气抽出，经过过滤器92过滤再通过排烟管93排除。所述控制装置3设置于电动盖板10上，所述控制装置3还与氧气罐8、进气阀12、过滤器92连接。

进一步的，储人腔7内设置有照明灯13与监控探头14，所述照明灯13为储人腔7内提供照明，所述监控探头14与通信装置4连接，监控探头14监控储人腔7内的情况，包括被困人员的数量、被困人员的生理状态等。

进一步的，储人腔7内壁覆盖有纳米微孔隔热材料，纳米微孔隔热材料能够有效隔热，在高温加热后不会产生烟雾和气味。

进一步的，所述腔口下方还固定有爬梯15，所述爬梯15的下端临近地面，所述爬梯15上端固定于腔口下方，所述爬梯15用于被困人员爬到储人腔7腔口。

进一步的，所述车体1内部还设置有工作腔16，所述工作腔16位于储人腔7上方，所述氧气罐8、烟气过滤装置9均设置与工作腔16内，不占用储人腔7空间。

具体的，操作人员通过遥控装置5控制自动化机器人进入火场，控制装置3控制氧气罐8开启，控制进气阀12开启到预设开度，生命探测仪6对火场内的被困人员进行检测，在检测到被困人员后将其位置反馈予控制装置3，控制装置3控制行走装置2向被困人员的位置靠近，当到达被困人员位置后，控制装置3控制电动盖板10打开，照明灯13开启，被困人员可从爬梯15爬至储人腔7从储人腔7腔口进入内部，在电动盖板10打开的同时控制装置3控制过滤器92及抽气泵911开启，腔体内的气体从抽烟管91经过过滤器92过滤从排烟管93排出，在被困人员进入储人腔7后，控制装置3控制电动盖板10关闭，监控探头14实时监控储人腔7内被困人员的状态，操作人员可根据被困人员的状态控制自动化机器人进行下一步操作，生命探测仪6在探测到火场内部无被困人员或储人腔7内空间不足时，控制装置3控制自动化机器人离开火场进入安全位置。其中储人腔7可安置的被困人员数量受储人腔7的空间大小限制，设置生命探测仪6在储人腔7达到安置被困人员的上限后向控制装置3输出返回信号，控制装置3根据返回信号控制自动化机器人返回。

实施例二

参考图4-6，图4为本发明提供的另一种用于火场救援的自动化机器人示意图；图5为本发明提供的另一种用于火场救援的自动化机器人车体及车体内部剖面示意图；图6为本发明提供的另一种用于火场救援的自动化机器人框图。

本实施例与上述实施例基本相同，不同之处在于还包括水箱17、水管18、水泵19以及喷洒头20，所述水箱17设置在所述车体1上方，所述水管18的一端与所述水箱17连通，另一端与所述喷洒头20连通，所述水泵19设置在所述水管18上且与所述控制装置3连接，所述喷洒头20的洒水面朝下。

作为本发明的一种优选方式，还包括设置在所述电动盖板10上且分别与所述控制装置3连接的火焰传感器21以及温度传感器22。

其中，所述喷洒头20将水箱17中的水喷洒出去，喷洒头20的喷洒范围为喷洒头20正下方区域，将位于自动化机器人前方的火源熄灭，以及为爬梯15与车体1降温，便于被困人员安全靠近自动化机器人并进入储人腔7。

进一步的，所述电动盖板10上还设置有火焰传感器21与温度传感器22，所述火焰传感器21检测车体1前方的火焰，当存在火焰时向控制装置3输出信号，所述温度传感器22检测车体1附近的温度，当温度超过一定阈值时向控制装置3输出信号，所述阈值可根据人体适宜温度阈值设置，在本实施例中可设置为40摄氏度。

具体的，当自动化机器人向被困人员所处的位置进行行走时，火焰传感器21与温度传感器22工作，当监测出车体1前方存在火焰或车体1附近的温度高于40摄氏度时，火焰传感器21或温度传感器22向控制装置3输出信号，控制装置3控制水泵19打开，水泵19通过水管18抽出水箱17中的水，水通过喷洒头20喷出，熄灭车体1前方火源或降温。

实施例三

一种用于火场救援的自动化机器人的控制方法，包括以下工作步骤：

a、操作人员通过遥控装置5控制自动化机器人进入火场；

b、控制装置3控制进气阀12开启到预设开度，氧气罐8内的氧气通过输氧管11向储人腔7内输入；

c、生命探测仪6进行被困人员的探测，在探测到被困人员时获取被困人员所处的位置并将其反馈给控制装置3，控制装置3控制行走装置2向被困人员所处的位置进行行走，同时向生命探测仪6询问至被困人员的实时距离，并在判断出该实时距离达到设定值时，控制电动盖板10打开，以使被困人员通过腔口进入储人腔7内，同时，控制装置3控制过滤器92以及抽气泵911开启，在被困人员进入储人腔7内后，控制装置3控制电动盖板10关闭；

d、在生命探测仪6探测到无被困人员或者在储人腔7内的储人空间不足时，控制装置3控制行走装置2返回至安全场所。

作为本发明的一种优选方式，在步骤c中，还包括：

控制装置3在控制行走装置2向被困人员所处的位置进行行走时，控制火焰传感器21以及温度传感器22开启以分别对前方进行火焰与温度探测，在火焰传感器21探测出火焰和/或温度传感器22探测出高于预设温度的温度值时，控制装置3控制水泵19开启以将水箱17内的水通过水管18流至喷洒头20，通过喷洒头20对下方进行洒水。

具体的,步骤a，操作人员通过遥控装置5控制自动化机器人进入火场，其中，操作人员可通过遥控装置5向通信装置4发送相关信号，通信装置4将接收到的信号输出予控制装置3，控制装置3根据接收到的相关信号控制行走装置2行走，将自动化机器人送入火场。

步骤b，控制装置3控制进气阀12开启到预设开度，氧气罐8内的氧气通过输氧管11向储人腔7内输入，其中进气阀12的预设开度在进入火场前预先设定，控制装置3控制进气阀12开启预设开度，同时控制装置3控制氧气罐8开启，氧气罐8内的氧气通过输氧管11向储人腔7内输入。

步骤c，生命探测仪6进行被困人员的探测，在探测到被困人员时获取被困人员所处的位置并将其反馈给控制装置3，控制装置3控制行走装置2向被困人员所处的位置进行行走，同时向生命探测仪6询问至被困人员的实时距离，并在判断出该实时距离达到设定值时，控制电动盖板10打开，以使被困人员通过腔口进入储人腔7内，同时，控制装置3控制过滤器92以及抽气泵911开启，在被困人员进入储人腔7内后，控制装置3控制电动盖板10关闭，其中，生命探测仪6在探测到被困人员时获取被困人员所处的位置并将其反馈给控制装置3，控制装置3根据反馈信息确认行走路线，控制装置3根据行走路线向行走装置2输出信号，行走装置2根据信号向被困人员位置靠近，生命探测仪6实时探测被困人员的位置，确定被困人员与自动化机器人的距离，控制装置3在自动化机器人未到达被困人员位置前，持续向生命探测仪6发出询问信号，生命探测仪6向控制装置3反馈与被困人员的实时距离，当控制装置3判断实施距离达到预设的设定值时，控制装置3向电动盖板10输出开启信号，控制电动盖板10开启，同时，控制装置3向过滤器92以及抽气泵911输出开启信号，控制两者开启，在被困人员进入储人腔7内后，控制装置3向电动盖板10输出关闭信号，控制电动盖板10关闭。

步骤d，在生命探测仪6探测到无被困人员或者在储人腔7内的储人空间不足时，控制装置3控制行走装置2返回至安全场所，其中，生命探测仪6还探测储人腔7内的人数，并将信息反馈给控制装置3，当火场内无被困人员或储人腔7内被困人员人数达到上限时，生命探测仪6向控制装置3输出返回信号，控制装置3向行走装置2输出返回信号，行走装置2根据返回信号离开火场回到安全区域。

进一步的，控制装置3在控制行走装置2向被困人员所处的位置进行行走时，控制装置3向火焰传感器21以及温度传感器22输出开启信号，火焰传感器21以及温度传感器22开启以分别对前方进行火焰与温度探测，在火焰传感器21探测出火焰和/或温度传感器22探测出高于预设温度的温度值时，火焰传感器21和/或温度传感器22向控制装置3输出信号，控制装置3根据反馈的信号向水泵19输出开启信号，控制水泵19开启以将水箱17内的水通过水管18流至喷洒头20，通过喷洒头20对下方进行洒水。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。