申请/专利权人：招商局重庆交通科研设计院有限公司;中国科学院沈阳自动化研究所

申请日：2022-04-27

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN114779698B

主分类号：G05B19/042

分类号：G05B19/042

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.08.09#实质审查的生效;2022.07.22#公开

摘要：本发明涉及一种长大隧道火灾异构模块化机器人控制系统及方法，属于公路隧道领域。该装置包括灾情与人员感知单元、协同联动控制中心、远端控制基站、机器人控制系统和模块化机器人单元；协同联动控制中心与远端控制基站通信连接；远端控制基站信号与机器人控制系统通信连接；机器人控制系统与模块化机器人单元通信连接；灾情人员感知单元为模块化机器人提供灾情场景信息；模块化机器人单元包括灾情源位侦测机器人、交互式疏散引导机器人和指向控火机器人；本发明针对隧道灾中现场难以到达的问题，通过专门的机器人轨道，使异构模块化机器人能够高效快速的抵达事故现场，实现灾情源位快速精准侦测、灾情灵活快速控制。

主权项：1.一种长大隧道火灾异构模块化机器人控制系统，其特征在于：该系统包括灾情与人员感知单元、协同联动控制中心、远端控制基站、机器人控制系统和模块化机器人单元；所述灾情与人员感知单元通过灾情感知和受困人员感知，进行灾情场景重建，为模块化机器人单元提供灾情场景信息；所述模块化机器人单元与机器人控制系统连接；所述机器人控制系统与远端控制基站信号连接；所述远端控制基站与协同联动控制中心信号连接；所述模块化机器人单元包括灾情源位侦测机器人、交互式疏散引导机器人和指向控火机器人；首先，灾情与人员感知单元通过隧道内部安装的固定式传感器对隧道环境进行感知；固定式传感器包括视频监控、热感应传感器、烟雾传感器和定位器；将采集到的图像数据、热感应数据、烟雾数据和位置数据发送到模块化机器人单元；完成灾情场景重建，其获得信息回传至机器人控制系统，由机器人控制系统通过远端控制基站发送指令到协同联动控制中心，完成对模块化机器人单元的控制，实现机器人根据灾情的动态控制；所述灾情源位侦测机器人采用基于PC104总线的嵌入式计算机作为机器人的控制器；根据灾情源位侦测机器人功能需求，搭建独立的控制系统架构；灾情源位侦测机器人包括机器人控制器一、图像处理计算机一、无线客户端一、网络交换机一、动力执行机构一、红外可见光双光摄像机一、轨道定位系统一、温度监测系统一、气体浓度检测系统一、热辐射检测一和电源供电系统一；固定式传感器和机器人控制器实现信息的采集获取，然后经图像处理计算机对采集数据进行分析处理，再反馈控制信号至机器人控制器，进而完成动力执行机构的控制；最终的数据和控制信号通过无线客户端、网络交换机实现对隧道外部的服务器的无线传输；物理连接则是通过线缆实现各模块的数据传输，同时通过机械连接实现各模块的固定；指向控火机器人包括机器人控制器二、图像处理计算机二、无线客户端二、网络交换机二、动力执行机构二、红外可见光双光摄像机二、轨道定位系统二、温度监测系统二、气体浓度检测系统二、热辐射检测二和电源供电系统二；指向控火机器人还设置有二维云台，结合消防接口的电磁阀控制进行指向性灭火；交互式疏散引导机器人包括机器人控制器三、图像处理计算机三、无线客户端三、网络交换机三、动力执行机构三、红外可见光双光摄像机三、轨道定位系统三、语音引导单元、影像引导单元、生命探测仪、红外传感器和电源供电系统三；通过传感器感知数据、机器人控制器完成数据采集，再由图像处理计算机完成信息的分析处理，并作出决策与控制，控制机器人的语音引导、影像引导模块，实现引导人员逃生的声光提示；所述系统在发生火灾后，由隧道内固定式传感器监测到火灾发生位置，通过协同联动控制中心发出指令给机器人控制系统，机器人控制系统发送指令给模块化机器人单元，让机器人以一个整体运动到火灾发生附近位置，然后开始执行拆分程序：首先，到达合适的位置后，指向控火机器人的卡口会被释放，然后通过对准控制顶部的消防接口，并控制升降装置，实现指向控火机器人的整体抬升，并与消防接口对接和锁紧；其次，整体机器人到达侦测点位位置时，控制其主动式卡口释放，使灾情源位侦测机器人脱离开交互式疏散引导机器人，而后按规定动作开始工作；交互式疏散引导机器人则根据协同联动控制中心的指令，开始进行人员感知、疏散和引导作业；在灾情结束后，交互式疏散引导机器人则根据协同联动控制中心的指令，返回初始位置；灾情源位侦测机器人回到交互式疏散引导机器人，在到达侦测点位位置时，控制其主动式卡口锁紧；指向控火机器人与消防接口脱离，整体降下，然后回到交互式疏散引导机器人上，与卡扣对接；实现模块化机器人单元的返回和整合；当机器人处于正常工作状态时，机器人会周期性的检查链路通信状态，当机器人检测到通信链路断开时，判断为机器人通信链路遭到毁坏，将机器人的工作模式由遥控操作模式切换到自治工作模式，针对灾情源位侦测机器人、指向控火机器人及交互式疏散引导机器人的作业任务需求，分别进行自治控制；灾情源位侦测机器人的对受灾现场数据进行移动式侦测采集，包括甲烷在内的有害气体检测、热辐射迁移量的大小、温度测量及可见光图像信息，检测完成后将数据实时上传，并用于灾情分析及态势预测，但当通信链路断开后数据无法上传，自治过程将所有有效的数据保存到黑匣子中，灾情过后应用于对灾情的分析及判断；指向控火机器人识别灾情火源中心，并对其进行定位，控制二维云台调姿瞄准火源中心进行指向性灭火，同时上传火源中心视频图像信息，当通信链路断开后，保存视频图像信息，继续保持指向性灭火工作，直到火源被扑灭；交互式疏散引导机器人寻找处于危险环境中的人员，并通过声光电信号引导人员进行疏散，当通信链路断开后，进入自治模式，交互式疏散引导机器人沿轨道进行双向周期性的行走，行走过程中通过视觉信号、雷达信号寻找停留在车内以及危险区域的人员信号，结合人员位置及火源位置信息，自动引导受困人员离开危险区域。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 招商局重庆交通科研设计院有限公司;中国科学院沈阳自动化研究所 一种长大隧道火灾异构模块化机器人控制系统及方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD