空中无人灭火机器人系统的制作方法

本发明涉及自动控制技术领域，是一种空中无人灭火机器人系统。

背景技术：

在我国近些年森林火灾频发的背景下，针对如何更有效在森林火灾发生初期就对火灾迅速及时扑灭的问题给出解决办法。在森林灭火的过程中，由于复杂地形的限制，人工不可能完成对所有火灾点进行有效扑灭。而且通常人力携带灭火设备抵达与准备需要大量时间，这在灭火前期是非常重要的时间段。一但在初期不能有效扑灭，将会导致范围扩大，造成重大经济影响。而我们的空中无人灭火机器人，可以在面对复杂地形时，能以高机动性，携带自身已经搭载好的灭火弹，能够完成有效扑灭，而且通过服务器终端的路径控制，和其自身的姿态调节控制，可以以最快时间到达火灾点，同时采用空中投放方式，可以避免飞行带来的安全隐患。为此结合自动控制技术和计算机技术，设计空中无人灭火机器人系统，有效提升对森林火灾处理能力。

技术实现要素：

本发明针对现有森林火灾初期灭火难，多台的同时使用成本高的问题,提供了一种空中无人灭火机器人系统，本发明提供了以下技术方案：

一种空中无人灭火机器人系统，包括中央处理器1、传感器模块2、能源系统3、稳压模块4、避障模块5、pwm模块6、驱动模块7、多旋翼电机8、移动通信模块9、无线视频发射模块10、摄像头11、和灭火系统12；

所述传感器模块2信号输出端与中央处理器1信号输入端连接，避障模块5的信号输出端与中央处理器1的信号输入端连接；所述中央处理器1与移动通信模块9数据交互式连接；

所述中央处理器1的控制信号输出端连接pwm模块6的控制信号输入端，中央处理器1的控制信号输出端连接无线视频发射模块10的控制信号输入端，无线视频发射模块10的数据信号输出端连接中央处理器1的数据信号输入端，所述中央处理器1的控制信号输出端连接灭火系统12的控制信号输入端；

所述pwm模块6的控制信号输出端连接驱动模块7的控制信号输入端，所述驱动模块7的控制信号输出端连接多旋翼电机8控制信号输入端；

所述能源系统3能源输出端分别连接中央处理器1和稳压模块4的能源输入端，稳压模块4的稳压信号输出端连接驱动模块7的稳压信号输入端；

所述传感器模块2包括三轴加速度计2-1、三轴陀螺仪2-2、气压高度计2-3和北斗定位系统2-4。

优选地，所述灭火系统12采用灭火弹进行精准投弹。

优选地，所述中央处理器1选用stm32f407，所述中央处理器1采用iic总线连接接收传感器模块2的位置信息，使用串口获得位置导航信息。

优选地，通过中央处理器1控制pwm模块6产生控制信号至驱动模块7，驱动模块7控制多旋翼电机8的转速。

优选地，通过所述摄像头11采集视频图像信息传输至无线视频发射模块10，无线视频发射模块10将视频图像信息发送至中央处理器1。

优选地，采用通信模块9接收灭火路径控制命令传输至中央处理器1，中央处理器1根据传感器模块2传输的位置信息，判断是否到达灭火地点，当到达灭火地点后，通过通信模块9发出到达灭火地点的信号，再通过通信模块9接收灭火弹的投放命令，当没有到达灭火地点时，驱动多旋翼电机8进行位置调整。

优选地，通过避障模块5对森林中障碍物进行躲避。

优选地，所述三轴加速度计2-1和三轴陀螺仪2-2选用mpu6050，气压高度计2-3选用ms5611。

本发明具有以下有益效果：

本发明解决森林火灾初期灭火难问题，同时其较低的成本可以进行多台的同时使用。与目前一些传统的遥控式空中消防器机器人相比，到达速度明显更快，同时降低了人为操控的错误。

附图说明

图1是空中无人灭火机器人系统结构图。

图中，1-中央处理器，2-传感器模块，3-能源系统，4-稳压模块，5-避障模块，6-pwm模块，7-驱动模块，8-多旋翼电机，9-移动通信模块，10-无线视频发射模块，11-摄像头，12-灭火系统，2-1-三轴加速度计，2-2-三轴陀螺仪，2-3-气压高度计，2-4-北斗定位系统。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。

具体实施例一：

根据图1所示，本发明提供一种空中无人灭火机器人系统，包括中央处理器1、传感器模块2、能源系统3、稳压模块4、避障模块5、pwm模块6、驱动模块7、多旋翼电机8、移动通信模块9、无线视频发射模块10、摄像头11、和灭火系统12。

所述传感器模块2信号输出端与中央处理器1信号输入端连接，避障模块5的信号输出端与中央处理器1的信号输入端连接；所述中央处理器1与移动通信模块9数据交互式连接；

所述中央处理器1的控制信号输出端连接pwm模块6的控制信号输入端，中央处理器1的控制信号输出端连接无线视频发射模块10的控制信号输入端，无线视频发射模块10的数据信号输出端连接中央处理器1的数据信号输入端，所述中央处理器1的控制信号输出端连接灭火系统12的控制信号输入端；

所述pwm模块6的控制信号输出端连接驱动模块7的控制信号输入端，所述驱动模块7的控制信号输出端连接多旋翼电机8控制信号输入端；

所述能源系统3能源输出端分别连接中央处理器1和稳压模块4的能源输入端，稳压模块4的稳压信号输出端连接驱动模块7的稳压信号输入端。

所述传感器模块2包括三轴加速度计2-1、三轴陀螺仪2-2、气压高度计2-3和北斗定位系统2-4。

中央处理器1选用stm32f407，其工作频率可以满足运算，采用iic总线接收惯性传感器模块2的信息，使用串口获得位置导航信息，通过定时器产生pwm模块6控制信号到驱动模块7对电机转速进行控制。其中三轴加速度计2-1和三轴陀螺仪2-2选用mpu6050，气压高度计2-3选用ms5611。在工作时，移动通信模块9接受来自于服务器终端的路径控制命令，也通过其发送自身物理状态在达到指定位置后，再接受灭火弹的投放命令。

通信模块9接收灭火路径控制命令传输至中央处理器1，中央处理器1根据传感器模块2传输的位置信息，判断是否到达灭火地点，当到达灭火地点后，通过通信模块9发出到达灭火地点的信号，再通过通信模块9接收灭火弹的投放命令，当没有到达灭火地点时，驱动多旋翼电机8进行位置调整。空中无人灭火机器人在整个机器人综合系统中担当者着重要的灭火作用。它依托于终端服务器给出的最优的飞行路径，结合精确投弹能力，完成最快速最高效的灭火任务，与目前一些传统的遥控式空中消防器机器人相比，到达速度明显更快，同时降低了人为操控的错误。

多台机器的同时投放可以更好对森林火灾进行扑灭，在整个森林覆盖范围内，我们提前布放一定数量的巡防机器人和空中灭火机器人，一是这样能够有效的在森林范围内构建通信网络，而是为多机联合工作。在实际空中灭火机器人的灭火过程中，如果最先执行飞行任务的机器发现无法完成有效灭火，会给终端服务器发送消息，终端服务器接受命令时，会通过监控系统调取火灾点周边的其他空中灭火机器人的状态信息，再通过服务器的任务调配机制，调集附近的其他空中灭火机器人参与灭火工作，分别给其相应机动路径使机器人快速到达。整个系统更能有效对前期火灾进行快速处理。

以上所述仅是空中无人灭火机器人系统的优选实施方式，空中无人灭火机器人系统的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于思路下的此技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。