主动式自调整遥控救生机器人及自调整控制方法与流程

本发明属于水面救援技术领域，涉及一种遥控动力救生机器人，尤其涉及一种遥控救生机器人的自调整识别系统。

背景技术：

目前现有的电动救援设备，当救援设备到达落水人员附近时，主要依靠落水人员自身攀爬上动力救生器。由于落水人员在水中挣扎体力消耗较大，或者由于紧张、复杂天气状况等因素，导致落水人员无法顺利地获得动力救生器而陷入生命危险。因此，这种遥控救援方式存在着一定的随机性，不利于救援工作的开展。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明采用一种主动式自调整识别技术，遥控救生机器人能够根据落水人员的位置和姿态，自动调整方位将落水人员固定在其u型圈内，为落水人员攀爬上救生机器人创造良好条件，从而提高救援工作的成功率。

为实现上述发明目的，本发明具体采用以下技术方案。

一种主动式自调整遥控救生机器人，包括手持终端、遥控救生机器人；其特征在于：

所述遥控救生机器人采集落水人员的位置信息和姿态信息，并将位置信息和姿态信息传输至手持终端；

救援人员根据位置信息和姿态信息向遥控救生机器人下发控制命令，调整遥控救生机器人的转向和角度，将落水人员固定在遥控救生机器人的救生圈内，在遥控救生机器人的带动下返回安全地带。

本发明进一步包括以下优选方案。

所述遥控救生机器人呈“u”型结构，在遥控救生机器人的u形两翼安装1个或以上红外摄像头，用于采集落水人员的姿态信息。

在所述遥控救生机器人内部设置图像采集处理模块和机器人无线发送/接收模块，落水人员的姿态信息由安装在救生机器人两翼的红外摄像头采集后经图像采集处理模块进行压缩后由机器人无线发送/接收模块传输手持终端。

所述遥控救生机器人内部还设置有卫星定位通信模块将位置信息实时上传至手持终端。

所述手持终端包括卫星定位信息接收模块、显示控制模块和终端无线接收/发送模块；其中，所述终端无线接收/发送模块接收遥控救生机器人发送的落水人员的姿态信息，所述卫星定位信息接收模块接收遥控救生机器人卫星定位通信模块上传的遥控救生机器人的位置信息；位置信息和姿态信息经显示控制模块处理后在手持终端的显示屏上显示，位置信息以动态点状图标显示，姿态信息以视频形式显示。

救援人员结合落水人员位置信息和姿态信息，在手持终端上进行手动操作，将遥控信号经手持终端的终端无线接收/发送模块、机器人无线发送/接收模块传输至所述遥控救生机器人。

所述遥控救生机器人还包括内置的中心控制器，所述中心控制器接收机器人无线发送/接收模块上传的手持终端遥控信号，通过对安装在救生机器人两翼的电机转速的控制遥控救生机器人，将落水人员固定在其u型圈内，在救生机器人的带动下返回安全地带。

所述电机为叶轮电机，通过控制两翼叶轮电机的转速能够实现遥控救生机器人的转向和前进。

所述遥控救生机器人内部的卫星定位通信模块为北斗或gps发送模块；

所述卫星定位信息接收模块为北斗或gps接收模块。

本发明还进一步公开了一种基于前述主动式自调整遥控救生机器人的自调整控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：救援人员通过手持终端向遥控救生机器人下发控制命令，控制遥控救生机器人驶向落水人员位置；

步骤2：在遥控救生机器人到达落水人员的设定距离时，自启动红外摄像头，并将所采集的落水人员的姿态信息上传至图像采集处理模块，所述图像采集处理模块进行压缩后由机器人无线发送/接收模块传输手持终端；

步骤3：遥控救生机器人卫星定位通信模块将位置信息实时上传至手持终端；

步骤4：手持终端通过无线接收/发送模块接收遥控救生机器人发送的落水人员姿态信息，通过卫星定位信息接收模块接收遥控救生机器人的位置信息；

步骤5：在手持终端显示屏上以动态点状图标显示位置信息，以视频形式显示姿态信息；救援人员结合落水人员位置信息和姿态信息向遥控救生机器人下发控制命令；

步骤6：遥控救生机器人接收到控制命令后，控制安装在救生机器人两翼的电机转速以控制遥控救生机器人转向和前进速度，将落水人员固定在其u型圈内，在救生机器人的带动下返回安全地带。

进一步优选的，在步骤2中，所述设定距离为5米。

本发明具有以下有益的技术效果：

本方案采用的主动式自调整识别技术，不像传统的电动救生圈被动的依赖于落水人员的主观行为进行救援工作，而是主动的根据落水人员的位置和姿态将落水人员固定在救生圈的u型区域内，使得落水人员非常容易的攀浮在救生圈上，能够有效避免由于恶劣天气、人员体力等因素导致的不确定性，增加了救援工作的成功率。而且由于采用了专用水下红外摄像头进行视频信号的采集，救生机器人在夜间也能进行自调整识别救援工作，增加了救援工作的时间跨度。

附图说明：

图1为本发明主动式自调整遥控救生机器人自调整识别系统结构框图；

图2为遥控救生机器人外观示意图；

图3为主动式自调整遥控救生机器人的自调整控制方法流程示意图。

具体实施方式：

下面结合说明书附图和具体实施例进一步对本发明的技术方案做进一步详细介绍。

如附图1所示为本发明公开的主动式自调整遥控救生机器人自调整识别系统结构框图，遥控救生机器人从功能上主要包括电子系统、动力系统和结构系统。其中动力系统主要包括了叶轮电机，旋转电机、中心控制器和喷水推进器、电池及其管理系统；电子系统主要包括了水下红外摄像头、图像采集模块、无线接收/发送模块、卫星定位通信模块、流量传感器、定位装置，结构主要包括了船体、旋转瓣、支撑机构、传动机构。识别系统隶属于电子系统。

本发明主动式自调整遥控救生机器人，包括手持终端、遥控救生机器人。如附图2所示，所述遥控救生机器人呈“u”型结构，在遥控救生机器人的u形两翼安装1个或以上红外摄像头，在所述遥控救生机器人内部设置图像采集处理模块、机器人无线发送/接收模块(即图1中的无线发送模块)、中心控制器、叶轮电机、北斗发送模块。所述手持式终端包括卫星定位信息接收模块(即图1中的北斗接收模块)、显示控制模块和终端无线接收/发送模块(图1中的无线接收模块)。

遥控救生机器人中的北斗发送模块将遥控救生机器人的位置信息实时上传至手持终端中的北斗接收模块，由北斗接收模块转发至显示控制模块，实时显示遥控救生机器人的位置信息。手持终端根据遥控救生机器人的位置信息，通过无线接收模块向遥控救生机器人中的无线发送模块下发控制命令，无线发送模块将接收的控制命令转发至中心控制器，由中心控制器驱动叶轮电机，遥控救生机器人驶向落水人员区域。

在申请的优选实施例中，当遥控救生机器人距离落水人员设定距离(优选5米)时，自启动红外摄像头拍摄落水人员，落水人员的姿态信息由安装在救生机器人两翼的红外摄像头采集后经图像采集处理模块进行压缩后由机器人无线发送/接收模块传输手持终端。所述手持终端中的终端无线接收/发送模块接收遥控救生机器人发送的落水人员的姿态信息，姿态信息经显示控制模块处理后在手持终端的显示屏上显示，位置信息以动态点状图标显示，姿态信息以视频形式显示。

救援人员结合落水人员位置信息和姿态信息，在手持终端上进行手动操作，将遥控信号经手持终端的终端无线接收/发送模块、机器人无线发送/接收模块传输至所述遥控救生机器人。中心控制器接收机器人无线发送/接收模块上传的手持终端遥控信号，通过对安装在救生机器人两翼的电机转速的控制遥控救生机器人，将落水人员固定在其u型圈内，在救生机器人的带动下返回安全地带。

中心控制器分布在船体前部，将遥控信号解码后，转换为控制叶轮电机的控制信号，从而实现整个叶轮电机转速的控制，实现叶轮电机在功率允许的范围的无极调速。船体包括了前部和尾部，其中两个尾部结构是对称结构腔体，在两个尾部有两个进水流道。叶轮在叶轮电机的带动下产生推力，根据作用力和反作用的原理，船体在反作用力的推动下向前运动，当遥控信号给到中心控制器后，中心控制器会给叶轮电机发送控制信号控制电机转动，带动喷泵中的螺旋桨转动产生推力。遥控器通过中心控制器分别控制两个叶轮电机的转速，当两台叶轮电机的转速一致时，整个船体向前运动，当两个叶轮电机之间存在转差时，船体实现左右转弯，此外通过调节叶轮两个电机的转速可以实现调节船体速度。

如附图3所示，本发明还公开了一种主动式自调整遥控救生机器人的自调整控制方法，包括以下步骤:步骤1：救生机器人卫星通过定位通信模块将位置信息实时传输到手持终端，救援人员通过手持终端向遥控救生机器人下发控制命令，控制遥控救生机器人驶向落水人员位置；

步骤2：在遥控救生机器人到达落水人员的设定距离时，按动手持终端上的“自识别”按钮启动自调整识别模式进行救援。遥控开启水下红外摄像头，将所采集的落水人员的姿态信息经过图像采集处理模块进行采集、压缩，将采集到的模拟视频信号转换成数字信号后，进行压缩处理转换成压缩码流，由无线发送/接收模块实时传输到无线接收模块。

步骤3：遥控救生机器人卫星定位通信模块将救生机器人位置信息实时上传至手持终端；

步骤4：手持终端通过无线接收/发送模块接收遥控救生机器人发送的落水人员姿态信息，通过卫星定位信息接收模块接收遥控救生机器人的位置信息；

步骤5：位置信息和姿态信息经显示控制模块处理后在手持终端的显示屏上显示，以动态点状图标显示位置信息，以视频形式显示姿态信息；救援人员结合落水人员位置信息和姿态信息，在手持终端上进行手动操作，将遥控信号经手持终端的终端无线接收/发送模块、机器人无线发送/接收模块传输至救生机器人内置的中心控制器，向遥控救生机器人下发控制命令；

步骤6：遥控救生机器人接收到控制命令后，控制安装在救生机器人两翼的电机转速以控制遥控救生机器人转向和前进速度，将落水人员固定在其u型圈内，在救生机器人的带动下返回安全地带。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。