人工智能灭火机器人的制作方法
本发明属于灭火设备应用领域，涉及智能灭火机器人技术，具体是人工智能灭火机器人。
背景技术：
火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。新的标准中，将火灾定义为在时间或空间上失去控制的燃烧。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。在遇到火灾时人们需要安全、尽快的逃生。
现有技术中，对于火灾隐患，我们无法做到提前预警和知晓，导致火灾势头扩大时，再来挽救人民的生命财产为时已晚，火灾发生后，消防队无法做到合理有效地调度，同样也会耽误火灾的救援，无法做到火灾的快速搜索、识别、定位和灭火等一系列救援行动；在火灾发生后，针对一些狭小的救援空间，消防员无法进去内部进行勘察与灭火，风险也就较大，为此，我们提出人工智能灭火机器人。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供人工智能灭火机器人。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
人工智能灭火机器人，包括机身和机体，所述机身上安装有第二led灯，所述机身下侧安装有驱动电机装置，所述驱动电机装置的两侧对称安装有两组驱动轮，两组所述驱动轮下侧均安装有链条盒板，所述链条盒板下侧安装有承重轮，承重轮内侧设置有行走驱动机构，所述承重轮的一侧安装有导向轮，所述承重轮外侧包裹安装有履带，所述履带两侧安装有遮挡防护板，所述履带上侧安装有且位于机身的一侧安装有履带遮挡板，所述机身的一侧装配有红外温度传感器和避震传感器，所述机身上侧安装有底座，所述底座的一侧安装有升降支撑柱，所述升降支撑柱上侧安装有驱动电机，所述升降支撑柱的一侧安装有放置板，所述放置板上安装有一组警示灯和两组照射灯，所述放置板前侧安装有进水管，所述进水管的一端安装有快插接头，所述底座的另一侧安装有云台，所述云台上侧安装有支架，所述支架上侧装配有第一摄像头，所述机身上侧安装有三台固定座，所述机身内部安装有控制器，所述控制器通信连接有用户移动终端，所述用户移动终端用于录入控制指令，并将控制指令发送至控制器，控制指令包括机器人指令和无人机指令，机器人指令包括火灾监测指令和智能灭火指令，无人机指令包括预设飞行速度、预设飞行高度、预设飞行轨迹和预设飞行时间；
所述控制器内部安装有任务分配模块、警报模块、飞行调节模块、定位模块、计时模块、飞行扫描模块、数据分析模块、数据采集模块和信号接发模块；
所述信号接发模块具体为机身和机体上的信号接发器，信号接发模块用于机器人和无人机接收和发送信号；所述定位模块具体为机身和机体上的gps定位仪，定位模块用于定位无人机的位置信息；所述计时模块具体为机体和机身上的计时器，计时模块用于对机器人和无人机的工作时间进行记录，并将工作时间反馈至控制器；所述飞行扫描模块用于对无人机的飞行前方进行不间断扫描，飞行扫描模块具体为机体上的超声波扫描仪；
所述数据库用于存储机器人和无人机的数据；所述数据采集模块用于外部的环境信息，并将环境信息发送至数据分析模块，环境信息包括外部温度值、外部湿度值、外部烟雾值、外部光亮值和外部图像；
所述警报模块用于对火灾信息进行警报；所述数据分析模块用于对外部的环境信息进行分析；所述任务分配模块用于对灭火任务进行分配。
进一步地，所述数据分析模块的具体分析步骤如下：
k1：获取外部环境中的温度值wd、湿度值sd、烟雾值yw和亮度值ld；
k2：利用公式得到外部环境值hj，具体公式如下：
k3：获取外部图像的长度和宽度，计算得到该外部图像的总像素点；
k4：遍历该外部图像得到火焰颜色的像素点，火焰颜色包括暗红色、红色、橙色、黄色、蓝白色和白色，计算得到火焰颜色的像素点占比hz；
k5：结合外部环境值hj和火焰颜色的像素点占比hz，利用公式计算得到外部环境的火灾预警值hy；具体公式如下；
k6：当火灾预警值hy大于设定阈值时，生成火灾预警信号加载至警报模块中。
进一步地，所述任务分配模块的具体分配过程如下：
ss1：获取处于闲置状态的消防队，将处于闲置状态的消防队标记为i，i＝1，……，n；
ss2：获取消防队的消防总量xzi和消防成功量xci，计算得出消防队的消防成功率xi＝xci/xzi；
s3s：获取消防队的当前消防任务量，并将当前消防任务量标记为xri；获取消防队的消防时长，利用求和取平均值公式计算得出消防队的平均消防时长xpti；
ss4：利用公式计算得出消防队的消防推荐值xtj，具体公式如下：
ss5：获取消防推荐值前三的消防队，并将其归类为预选消防队j，j＝1，2，3；
ss6：利用当前时间计算得出消防队的成立时长，并将成立时长标记为etj；
ss7：以火灾地点为原点，建立直角坐标系，利用两点间距离公式计算得出消防队距离火灾地点的直线距离disj；
ss8：利用公式计算得出消防值m，具体计算公式如下：
ss9：获取消防值m最大的消防队，并将归类为选定消防队，同时该消防队的消防量增加一次。
进一步地，所述驱动电机连接有回型管，所述回型管下侧且位于底座上安装有水管尾部支架，所述水管尾部支架下侧安装有固定环，所述水管尾部支架通过固定环与机身上侧相固定，所述回型管远离驱动电机的一端连接有折叠伸缩管，所述折叠伸缩管连接有直水管，所述直水管远离折叠伸缩管的一端安装有喷水炮头，所述喷水炮头上开设有喷水口，所述喷水炮头与直水管连接处安装有消防炮头装换。
进一步地，所述直水管上侧安装有上盖，所述上盖上侧设置有无人机磁吸部，所述无人机磁吸部磁吸有机体，所述机体的一侧面装配有第二摄像头，所述机体上侧安装有三旋翼飞行桨，所述三旋翼飞行桨上端面安装有升降柱，所述三旋翼飞行桨上侧安装有折叠飞翼，所述三旋翼飞行桨通过升降柱与折叠飞翼相连接，所述折叠飞翼上侧安装有外壳，所述外壳上侧安装有红外测距仪、红外探测仪和第一led灯，所述红外测距仪的外侧安装有透明灯罩。
进一步地，所述机身的一侧面粘贴有标识牌，所述机身上且位于标识牌的下侧开设有散热口，所述机身上且位于散热口两侧装配有车尾警示灯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中的无人机能够在地面与高空实施完备的长时间监控，从而实现较低的综合成本对传统手段无法涉足的区域进行实时监控和辅助救援，其智能化和先进性突出体现在巡查路径规划、智能分析、定点持续监控和火情报警等，同时灭火机器人在复杂路况的灾区正常行使，通过水源的连接输送能够对火灾进行快速扑灭，无人机与灭火机器人组合式设计，通过完成快速搜索、识别、定位和灭火一系列救援行动，利用机器人机身和无人机机体狭小等特点，能够轻松进入狭小空间救援，代替消防员去灾区内部进行勘察与灭火；
2、本发明通过数据分析模块对外部环境进行火灾隐患的分析，通过获取外部环境中的温度值、湿度值、烟雾值和亮度值等数据计算外部环境值，并结合外部图像中火焰颜色的像素点占比，计算得到外部环境的火灾预警值，火灾预警值与设定阈值比对，当火灾预警值大于设定阈值时则立即生成火灾预警信号加载至警报模块中，该设计能够对火灾隐患进行快速警报和处理，避免火灾隐患的扩大；
3、本发明通过任务分配模块对火灾任务进行快速分配，获取处于闲置状态的消防队，消防总量、消防成功量、消防成功率、当前消防任务量、消防时长和平均消防时长等数据计算得出消防队的消防推荐值，并通过消防推荐值、消防队成立时长以及消防队距离火灾地点的直线距离计算得出最终的消防值，消防值最大的消防队选定为消防队，从而对火灾进行快速扑灭，该设计通过火灾任务的快速智能分配，有效提高的火灾扑灭效率。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明人工智能灭火机器人的整体结构示意图；
图2为本发明人工智能灭火机器人的爆炸图；
图3为本发明人工智能灭火机器人中遮挡防护板的结构示意图；
图4为本发明人工智能灭火机器人的结构侧视图；
图5为本发明人工智能灭火机器人中直水管的结构示意图；
图6为本发明人工智能灭火机器人中升降支撑柱的结构示意图；
图7为本发明人工智能灭火机器人中机体的结构示意图；
图8为本发明人工智能灭火机器人的整体系统框图；
图9为本发明人工智能灭火机器人中数据采集模块的框图。
图中：1、导向轮；2、驱动电机装置；3、红外温度传感器；4、避震传感器；5、机身；6、云台；7、底座；8、支架；9、第一摄像头；10、驱动电机；11、回型管；12、喷水口；13、喷水炮头；14、上盖；15、第二摄像头；16、透明灯罩；17、红外测距仪；18、外壳；19、折叠飞翼；20、三旋翼飞行桨；21、机体；22、直水管；23、折叠伸缩管；24、水管尾部支架；25、进水管；26、固定环；27、升降支撑柱；28、驱动轮；29、快插接头；30、放置板；31、警示灯；32、照射灯；33、链条盒板；34、承重轮；35、履带；36、遮挡防护板；37、履带遮挡板；38、第一led灯；39、红外探测仪；40、第二led灯；41、行走驱动机构；42、无人机磁吸部；43、标识牌；44、散热口；45、车尾警示灯；46、消防炮头装换；47、三台固定座；48、升降柱。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图9所示，人工智能灭火机器人，包括机身5和机体21，机身5上安装有第二led灯40，机身5下侧安装有驱动电机装置2，驱动电机装置2的两侧对称安装有两组驱动轮28，两组驱动轮28下侧均安装有链条盒板33，链条盒板33下侧安装有承重轮34，承重轮34内侧设置有行走驱动机构41，承重轮34的一侧安装有导向轮1，承重轮34外侧包裹安装有履带35，履带35两侧安装有遮挡防护板36，履带35上侧安装有且位于机身5的一侧安装有履带遮挡板37，机身5的一侧装配有红外温度传感器3和避震传感器4，机身5上侧安装有底座7，底座7的一侧安装有升降支撑柱27，升降支撑柱27上侧安装有驱动电机10，升降支撑柱27的一侧安装有放置板30，放置板30上安装有一组警示灯31和两组照射灯32，放置板30前侧安装有进水管25，进水管25的一端安装有快插接头29，底座7的另一侧安装有云台6，云台6上侧安装有支架8，支架8上侧装配有第一摄像头9，机身5上侧安装有三台固定座47，机身5内部安装有控制器，控制器通信连接有用户移动终端，用户移动终端用于录入控制指令，并将控制指令发送至控制器，控制指令包括机器人指令和无人机指令，机器人指令包括火灾监测指令和智能灭火指令，无人机指令包括预设飞行速度、预设飞行高度、预设飞行轨迹和预设飞行时间；
控制器内部安装有任务分配模块、警报模块、飞行调节模块、定位模块、计时模块、飞行扫描模块、数据分析模块、数据采集模块和信号接发模块；
信号接发模块具体为机身5和机体21上的信号接发器，信号接发模块用于机器人和无人机接收和发送信号；定位模块具体为机身5和机体21上的gps定位仪，定位模块用于定位无人机的位置信息；计时模块具体为机体21和机身5上的计时器，计时模块用于对机器人和无人机的工作时间进行记录，并将工作时间反馈至控制器；飞行扫描模块用于对无人机的飞行前方进行不间断扫描，飞行扫描模块具体为机体21上的超声波扫描仪。
其中，数据库用于存储机器人和无人机的数据；数据采集模块用于外部的环境信息，并将环境信息发送至数据分析模块，环境信息包括外部温度值、外部湿度值、外部烟雾值、外部光亮值和外部图像。
其中，警报模块用于对火灾信息进行警报；数据分析模块用于对外部的环境信息进行分析,具体分析步骤如下：
k1：获取外部环境中的温度值wd、湿度值sd、烟雾值yw和亮度值ld；
k2：利用公式得到外部环境值hj，具体公式如下：
k3：获取外部图像的长度和宽度，计算得到该外部图像的总像素点；
k4：遍历该外部图像得到火焰颜色的像素点，火焰颜色包括暗红色、红色、橙色、黄色、蓝白色和白色，计算得到火焰颜色的像素点占比hz；
k5：结合外部环境值hj和火焰颜色的像素点占比hz，利用公式计算得到外部环境的火灾预警值hy；具体公式如下；
k6：当火灾预警值hy大于设定阈值时，生成火灾预警信号加载至警报模块中。
其中，任务分配模块用于对灭火任务进行分配，具体分配过程如下：
ss1：获取处于闲置状态的消防队，将处于闲置状态的消防队标记为i，i＝1，……，n；
ss2：获取消防队的消防总量xzi和消防成功量xci，计算得出消防队的消防成功率xi＝xci/xzi；
s3s：获取消防队的当前消防任务量，并将当前消防任务量标记为xri；获取消防队的消防时长，利用求和取平均值公式计算得出消防队的平均消防时长xpti；
ss4：利用公式计算得出消防队的消防推荐值xtj，具体公式如下：
ss5：获取消防推荐值前三的消防队，并将其归类为预选消防队j，j＝1，2，3；
ss6：利用当前时间计算得出消防队的成立时长，并将成立时长标记为etj；
ss7：以火灾地点为原点，建立直角坐标系，利用两点间距离公式计算得出消防队距离火灾地点的直线距离disj；
ss8：利用公式计算得出消防值m，具体计算公式如下：
ss9：获取消防值m最大的消防队，并将归类为选定消防队，同时该消防队的消防量增加一次。
其中，驱动电机10连接有回型管11，回型管11下侧且位于底座7上安装有水管尾部支架24，水管尾部支架24下侧安装有固定环26，水管尾部支架24通过固定环26与机身5上侧相固定，回型管11远离驱动电机10的一端连接有折叠伸缩管23，折叠伸缩管23连接有直水管22，直水管22远离折叠伸缩管23的一端安装有喷水炮头13，喷水炮头13上开设有喷水口12，喷水炮头13与直水管22连接处安装有消防炮头装换46。
其中，直水管22上侧安装有上盖14，上盖14上侧设置有无人机磁吸部42，无人机磁吸部42磁吸有机体21，机体21的一侧面装配有第二摄像头15，机体21上侧安装有三旋翼飞行桨20，三旋翼飞行桨20上端面安装有升降柱48，三旋翼飞行桨20上侧安装有折叠飞翼19，三旋翼飞行桨20通过升降柱48与折叠飞翼19相连接，折叠飞翼19上侧安装有外壳18，外壳18上侧安装有红外测距仪17、红外探测仪39和第一led灯38，红外测距仪17的外侧安装有透明灯罩16。
其中，机身5的一侧面粘贴有标识牌43，机身5上且位于标识牌43的下侧开设有散热口44，机身5上且位于散热口44两侧装配有车尾警示灯45。
其中，数据采集模块还用于采集机器人的运行信息和无人机的飞行信息；数据分析模块还用于对无人机的飞行信息进行分析,具体分析步骤如下：
s1：获取无人机的预设飞行时间yt、预设飞行速度ys、预设飞行高度yg和预设飞行轨迹yj；
s2：设定若干个时间节点将无人机飞行路程等分为若干个小片段a，a＝1，……，n；
s3：获取每个小片段a中起始时的无人机飞行速度和停止时的无人机飞行速度，取平均值计算得到每个小片段中的无人机飞行速度sa；
s31：获取所有小片段a中无人机飞行速度sa超过预设飞行速度ys的数量b，得到所有小片段a中无人机飞行速度sa未超过预设飞行速度ys的数量a-b；
s32：将超过预设飞行速度ys的数量b与未超过预设飞行速度ys的数量a-b进行比对；
s33：若b≥a-b，则生成飞行调节信号；
s34：若b＜a-b，则进入下一步骤；
s4：获取每个小片段a中起始时的无人机飞行高度和停止时的无人机飞行高度，取平均值计算得到每个小片段中的无人机飞行高度ga；
s41：获取所有小片段a中无人机飞行高度ga超过预设飞行速度ys的数量c，得到所有小片段a中无人机飞行高度ga未超过预设飞行高度yg的数量a-c；
s42：将超过预设飞行速度ys的数量b与未超过预设飞行高度yg的数量a-c进行比对；
s43：若c≥a-c，则生成飞行调节信号；
s44：若c＜a-c，则进入下一步骤；
s5：若干个小片段a均设置有固定时间段t，利用公式tm＝a×t得到无人机的实际飞行时间，若实际飞行时间tm与预设预设飞行时间yt的时间差在设定阈值范围内，则进入下一步骤，若实际飞行时间tm与预设预设飞行时间yt的时间差不在设定阈值范围内，则生成飞行调节信号；
s6：以火灾地点为原点建立三维坐标，若干个小片段a点化呈现在三维坐标中，利用方程计算得到无人机的飞行轨迹，方程具体如下：
s7：利用定位模块得到当前时间无人机在三维坐标中所处的位置，与预设的当前时间无人机在三维坐标中所处的位置进行比对，若存在偏差，则生成飞行调节信号，反之无人机继续运行；
s8：生成的飞行调节信号发送至飞行调节模块飞行调节模块用于接收飞行调节信号，并依据飞行调节信号对无人机的飞行速度、飞行高度、飞行轨迹和飞行时间进行调节。
其中，控制器内部还安装有障碍分析模块，障碍分析模块用于接收飞行扫描模块发送的障碍信息，并对障碍信息进行分析，具体分析过程如下：
p1：当飞行扫描模块扫描到无人机飞行前方存在障碍信息时，飞行扫描模块扫描获取到障碍信息，并将障碍信息发送至控制器，对应的障碍物标记为z；
p2：获取得到障碍物z与无人机之间的直线距离l1；
p3：获取无人机的飞行实时速度f1，经过时间t1后，再次获取障碍物z与无人机之间的直线距离l2，此时重新获取无人机飞行实时速度f2；
p4：将获取到的直线距离l1、直线距离l2、时间t1、两次无人机飞行速度f1和f2进行分析：
p41：将直线距离l1减去直线距离l2，得到无人机的飞行距离lc，当lc小于等于0时，无人机按照预设的飞行数据正常飞行；
p42：当lc大于0时，则进入下一步骤；
p43：利用公式计算预期差值y，具体计算公式为：
y＝t1×f1+f2÷2-lc；
p44：当y＜x1时，障碍分析模块产生迫近信号，其中x1为预设值且取值小于0；
当x1≤y≤x2时，障碍分析模块产生非迫近信号，其中x2为预设值且取值大于x1；
p5：迫近信号传输到控制器，控制器控制无人机进行躲避分析，具体躲避分析的过程如下：
p51：当控制器接收到迫近信号时，控制器控制无人机悬停；
p52：以无人机悬停的位置为原点，任意建立三维坐标系；
p53：预测障碍物的运动轨迹，预测方法为将障碍物z视为无动力惯性飞行，每连续经过时间t2获取一次障碍物z的坐标，根据障碍物z的飞行方向，获取到障碍物z的飞行轨迹；此处为现有技术，即为做初速度为指定值的抛物运动，飞行轨迹为抛物线；
p54：当障碍物z的飞行轨迹与无人机不相交时，产生正确信号，否则产生错误信号；在此过程中通过飞行调节模块对无人机进行分型调整，调整方式如下：
p541：将无人机的飞行高度拔高，在此过程中不断检测到无人机与障碍物z之间的距离，将该距离标记为拉隔距离；若拉隔距离增大到x3时，x3为预设值；则保持高度不变；否则进入下一步骤；
p542：将无人机飞行轨迹往障碍物飞行的反方向飞行，持续获取拉隔距离，直到拉隔距离不再减小；
p543：控制器无人机的飞行速度小于障碍物z的移动速度，使障碍物z依据飞行轨迹快速通过无人机的飞机轨迹；
p6：无人机安全通过障碍物后按照预设的飞行数据正常飞行。
人工智能灭火机器人，工作时，无人机能够在地面与高空实施完备的长时间监控，从而实现较低的综合成本对传统手段无法涉足的区域进行实时监控和辅助救援，其智能化和先进性突出体现在巡查路径规划、智能分析、定点持续监控和火情报警等，同时灭火机器人在复杂路况的灾区正常行使，通过水源的连接输送能够对火灾进行快速扑灭，无人机与灭火机器人组合式设计，通过完成快速搜索、识别、定位和灭火一系列救援行动，利用机器人机身5和无人机机体21狭小等特点，能够轻松进入狭小空间救援，代替消防员去灾区内部进行勘察与灭火；
通过数据分析模块对外部环境进行火灾隐患的分析，通过获取外部环境中的温度值、湿度值、烟雾值和亮度值等数据计算外部环境值，并结合外部图像中火焰颜色的像素点占比，计算得到外部环境的火灾预警值，火灾预警值与设定阈值比对，当火灾预警值大于设定阈值时则立即生成火灾预警信号加载至警报模块中，该设计能够对火灾隐患进行快速警报和处理，避免火灾隐患的扩大；
通过任务分配模块对火灾任务进行快速分配，获取处于闲置状态的消防队，消防总量、消防成功量、消防成功率、当前消防任务量、消防时长和平均消防时长等数据计算得出消防队的消防推荐值，并通过消防推荐值、消防队成立时长以及消防队距离火灾地点的直线距离计算得出最终的消防值，消防值最大的消防队选定为消防队，从而对火灾进行快速扑灭，该设计通过火灾任务的快速智能分配，有效提高的火灾扑灭效率。
上述公式均是去量化取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！