本發(fā)明涉及消防機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng)。
背景技術(shù):
消防機(jī)器人作為特種機(jī)器人的一種,在滅火和搶險(xiǎn)救援中愈加發(fā)揮舉足輕重的作用。各種大型石油化工企業(yè)、隧道、地鐵等不斷增多,油品燃?xì)狻⒍練庑孤┍?、隧道、地鐵坍塌等災(zāi)害隱患不斷增加。消防機(jī)器人能代替消防救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、反饋。2012年,弗吉尼亞理工學(xué)院為美國(guó)海軍設(shè)計(jì)了一款charli-2消防機(jī)器人,這種機(jī)器人可以跳當(dāng)時(shí)流行的“江南style”舞蹈,在youtube上走紅.目前,國(guó)內(nèi)一款新開(kāi)發(fā)的“可變頻率可變流量可變功能可變重量的火鳳凰水力型消防滅火機(jī)器人”非常受到消防行業(yè)客戶(hù)關(guān)注。它實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)控制終端,可同時(shí)控制3公里范圍內(nèi)的8臺(tái)機(jī)器人。不僅輕巧方便,適用于各種小型日常危險(xiǎn)的火災(zāi)事故,還特別適合天津大爆炸這類(lèi)大型和特大型火災(zāi)事故,具有很多的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),該常探機(jī)器人公司也是唯一受?chē)?guó)家科技部邀請(qǐng),參加“2015年中國(guó)(綿陽(yáng))國(guó)際軍工展”的消防滅火機(jī)器人公司,也是代表國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局參展“2014年中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果展覽會(huì)”的唯一消防機(jī)器人。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,建筑和企業(yè)生產(chǎn)的特殊性,導(dǎo)致化學(xué)危險(xiǎn)品和放射性物質(zhì)泄漏以及燃燒、爆炸、坍塌的事故隱患增加,事故發(fā)生的概率也相應(yīng)提高。一旦發(fā)生災(zāi)害事故,消防員面對(duì)高溫、黑暗、有毒和濃煙等危害環(huán)境時(shí),若沒(méi)有相應(yīng)的設(shè)備貿(mào)然沖進(jìn)現(xiàn)場(chǎng),不僅不能完成任務(wù),還會(huì)徒增人員傷亡。在專(zhuān)利號(hào)為cn201610970353.3的專(zhuān)利文件中,公開(kāi)了一種消防機(jī)器人系統(tǒng),包括無(wú)刷電機(jī)、銼電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、無(wú)線數(shù)傳系統(tǒng)、電源轉(zhuǎn)換模塊、控制器、無(wú)線圖傳系統(tǒng)、gps定位系統(tǒng)、傳感器、遙控系統(tǒng),所述控制器的輸出端分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、無(wú)線數(shù)傳系統(tǒng)、無(wú)線圖傳系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、傳感器和gps定位系統(tǒng)的輸入端并聯(lián)連接,所述銼電池的輸出端分別連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電源轉(zhuǎn)換模塊的輸入端,所述電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與控制器的輸入端連接,所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的輸出端與無(wú)刷電機(jī)的輸入端連接。本發(fā)明功能多、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易擴(kuò)展、易維修保養(yǎng)。
上述專(zhuān)利文件基于android或pc平臺(tái)的遠(yuǎn)程控制終端,應(yīng)用先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的操控、相互通信及信息處理。本系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化、自主化、深度人機(jī)交互等特點(diǎn)。遠(yuǎn)程控制終端基于pc和android平臺(tái),綜合現(xiàn)有的主流軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)(mvc架構(gòu)、android技術(shù))。但是對(duì)于如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作便捷,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,更安全的遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng)缺少技術(shù)性解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
(一)解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng),用于解決如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作便捷,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,更安全的遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng)的問(wèn)題。
(二)技術(shù)方案
為實(shí)現(xiàn)以上目的,本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng),包括消防機(jī)器人電路,其特征在于:包括中央處理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、電源穩(wěn)壓模塊、遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和以太網(wǎng)模塊,所述驅(qū)動(dòng)電路與所述中央處理系統(tǒng)相連,所述驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)消防機(jī)器人電路,所述電源穩(wěn)壓模塊通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流來(lái)保證輸出端電壓的,其反饋量是電壓,基準(zhǔn)量也是電壓,經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化成反饋電流和基準(zhǔn)旁路電流,其差值減去旁路內(nèi)部電流源,使輸出電流滿(mǎn)足端電壓的穩(wěn)定,所述火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由at89c51,實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302,鍵盤(pán)與顯示電路,rs485通信電路,max813l組成的看門(mén)狗電路,串行e2prom存儲(chǔ)器電路等組成,采用多個(gè)傳感器測(cè)量不同房間內(nèi)的溫度,可以設(shè)置不同房間的報(bào)警上限值,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)房間對(duì)應(yīng)溫度的顯示和報(bào)警,所述遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M用于判斷火焰的位置,以太網(wǎng)模塊用于連接遠(yuǎn)程控制端。
優(yōu)選的,所述驅(qū)動(dòng)電路采用l298n電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片模塊,由單片機(jī)控制其工作,從而控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),此芯片工作電壓高,最高工作電壓可達(dá)46v;輸出電流大,瞬間峰值電流可達(dá)3a,持續(xù)工作電流為2a;額定功率25w,內(nèi)含兩個(gè)h橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載;采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制,控制直流電機(jī)簡(jiǎn)單容易,該驅(qū)動(dòng)模塊使用光耦將電機(jī)電壓與信號(hào)電壓分隔,增強(qiáng)了可靠性。
優(yōu)選的,所述遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng)還包括火焰?zhèn)鞲衅髂K。
優(yōu)選的,所述火焰?zhèn)鞲衅髂K采用寬電壓lm339比較器,感應(yīng)靈敏度可調(diào),數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出形式,可檢測(cè)周?chē)h(huán)境火焰或者波長(zhǎng)在760-1100納米范圍內(nèi)的光源,通過(guò)電位器調(diào)節(jié)閾值,當(dāng)火焰模塊檢測(cè)到環(huán)境火焰超過(guò)此閾值時(shí),out引腳會(huì)輸出低電平,通過(guò)對(duì)對(duì)out引腳的檢測(cè),由此來(lái)檢測(cè)周?chē)h(huán)境的火焰是否存在。
優(yōu)選的,所述遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M由28個(gè)紅外接收管組成的2個(gè)遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M,前后每個(gè)方位各有14個(gè)紅外接收管組成,每2個(gè)并聯(lián)并指相同一個(gè)方向,2個(gè)傳感器組共指向14個(gè)方向,可以覆蓋360°范圍,14個(gè)端口通過(guò)cd4051八路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)連接至atmega8—16pc單片機(jī),其中sck、miso、mosi為位選擇端口,此外,本設(shè)計(jì)還可以通過(guò)對(duì)14路讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從而確定其最大最小值及相應(yīng)端口值,方便火源方位的確定。
優(yōu)選的,所述以太網(wǎng)模塊是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包收發(fā)控制模塊,該模塊與控制器配合,除了可完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包收發(fā)外,還具有4mbit的串行flash存儲(chǔ)器spr4096,為用戶(hù)提供一個(gè)較大容量的存儲(chǔ)空間,在網(wǎng)絡(luò)中可自動(dòng)獲得同設(shè)定mac地址一致的ip包,完成ip包的收發(fā),該設(shè)計(jì)方案中以spce06la單片機(jī)為主控制器,用以控制dm9000完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包收發(fā)以及tcp/ip協(xié)議實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選的,所述遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng)還包括藍(lán)牙識(shí)別模塊,所述藍(lán)牙識(shí)別模塊用于連接智能手機(jī),實(shí)現(xiàn)手機(jī)端的控制。
優(yōu)選的,所述藍(lán)牙識(shí)別模塊設(shè)計(jì)頻段為2.40ghz-2.48ghz,藍(lán)牙協(xié)議為bluetoothv1.2,硬件采用了audio-flash藍(lán)牙芯片,模塊電路板為0.8mm四層板,電路接口包括usb、spi編程口,2路aio模擬量接口,9路數(shù)字pio接口,串口數(shù)據(jù)傳輸,最大波特率1.3mbps,一對(duì)一自動(dòng)建鏈,車(chē)輪上的藍(lán)牙收發(fā)器與lpc2132控制器的連接時(shí)通過(guò)usb實(shí)現(xiàn)的,用usb接口通信時(shí),是將藍(lán)牙模塊作為usb的從設(shè)備與lpc2132控制器通信的,通過(guò)雙向端口d+和d-傳輸數(shù)據(jù)。
(三)有益效果
本發(fā)明火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由at89c51,實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302,鍵盤(pán)與顯示電路,rs485通信電路,max813l組成的看門(mén)狗電路,串行e2prom存儲(chǔ)器電路等組成,采用多個(gè)傳感器測(cè)量不同房間內(nèi)的溫度,可以設(shè)置不同房間的報(bào)警上限值,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)房間對(duì)應(yīng)溫度的顯示和報(bào)警,所述遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M用于判斷火焰的位置,以太網(wǎng)模塊用于連接遠(yuǎn)程控制端,電源文雅模塊通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流來(lái)保證輸出端電壓的,其反饋量是電壓,基準(zhǔn)量也是電壓,經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化成反饋電流和基準(zhǔn)旁路電流,其差值減去旁路內(nèi)部電流源,使輸出電流滿(mǎn)足端電壓的穩(wěn)定,本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作便捷,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,更安全,具有很強(qiáng)的創(chuàng)造性。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路原理圖;
圖2是本發(fā)明的電源穩(wěn)壓模塊原理圖;
圖3是本發(fā)明的火焰?zhèn)鞲衅髂K電路原理圖;
圖4是本發(fā)明的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)硬件組成圖;
圖5是本發(fā)明的藍(lán)牙接口電路圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
本發(fā)明為一種遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng),包括消防機(jī)器人電路,包括中央處理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、電源穩(wěn)壓模塊、遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和以太網(wǎng)模塊,驅(qū)動(dòng)電路與中央處理系統(tǒng)相連,驅(qū)動(dòng)電路用于驅(qū)動(dòng)消防機(jī)器人電路,如圖2所示的電源穩(wěn)壓模塊通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流來(lái)保證輸出端電壓的,其反饋量是電壓,基準(zhǔn)量也是電壓,經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化成反饋電流和基準(zhǔn)旁路電流,其差值減去旁路內(nèi)部電流源,使輸出電流滿(mǎn)足端電壓的穩(wěn)定,如圖4所示的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由at89c51,實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302,鍵盤(pán)與顯示電路,rs485通信電路,max813l組成的看門(mén)狗電路,串行e2prom存儲(chǔ)器電路等組成,采用多個(gè)傳感器測(cè)量不同房間內(nèi)的溫度,可以設(shè)置不同房間的報(bào)警上限值,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)房間對(duì)應(yīng)溫度的顯示和報(bào)警,遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M用于判斷火焰的位置,以太網(wǎng)模塊用于連接遠(yuǎn)程控制端。
如圖1所示的驅(qū)動(dòng)電路采用l298n電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片模塊,由單片機(jī)控制其工作,從而控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),此芯片工作電壓高,最高工作電壓可達(dá)46v;輸出電流大,瞬間峰值電流可達(dá)3a,持續(xù)工作電流為2a;額定功率25w,內(nèi)含兩個(gè)h橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載;采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制,控制直流電機(jī)簡(jiǎn)單容易,該驅(qū)動(dòng)模塊使用光耦將電機(jī)電壓與信號(hào)電壓分隔,增強(qiáng)了可靠性。
遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng)還包括火焰?zhèn)鞲衅髂K。
如圖3所示的火焰?zhèn)鞲衅髂K采用寬電壓lm339比較器,感應(yīng)靈敏度可調(diào),數(shù)字開(kāi)關(guān)量輸出形式,可檢測(cè)周?chē)h(huán)境火焰或者波長(zhǎng)在760-1100納米范圍內(nèi)的光源,通過(guò)電位器調(diào)節(jié)閾值,當(dāng)火焰模塊檢測(cè)到環(huán)境火焰超過(guò)此閾值時(shí),out引腳會(huì)輸出低電平,通過(guò)對(duì)對(duì)out引腳的檢測(cè),由此來(lái)檢測(cè)周?chē)h(huán)境的火焰是否存在。
遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M由28個(gè)紅外接收管組成的2個(gè)遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M,前后每個(gè)方位各有14個(gè)紅外接收管組成,每2個(gè)并聯(lián)并指相同一個(gè)方向,2個(gè)傳感器組共指向14個(gè)方向,可以覆蓋360°范圍,14個(gè)端口通過(guò)cd4051八路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)連接至atmega8—16pc單片機(jī),其中sck、miso、mosi為位選擇端口,此外,本設(shè)計(jì)還可以通過(guò)對(duì)14路讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從而確定其最大最小值及相應(yīng)端口值,方便火源方位的確定。
以太網(wǎng)模塊是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包收發(fā)控制模塊,該模塊與控制器配合,除了可完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包收發(fā)外,還具有4mbit的串行flash存儲(chǔ)器spr4096,為用戶(hù)提供一個(gè)較大容量的存儲(chǔ)空間,在網(wǎng)絡(luò)中可自動(dòng)獲得同設(shè)定mac地址一致的ip包,完成ip包的收發(fā),該設(shè)計(jì)方案中以spce06la單片機(jī)為主控制器,用以控制dm9000完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包收發(fā)以及tcp/ip協(xié)議實(shí)現(xiàn)。
遠(yuǎn)程控制的智能消防機(jī)器人系統(tǒng)還包括藍(lán)牙識(shí)別模塊,藍(lán)牙識(shí)別模塊用于連接智能手機(jī),實(shí)現(xiàn)手機(jī)端的控制。
如圖5所示的藍(lán)牙識(shí)別模塊設(shè)計(jì)頻段為2.40ghz-2.48ghz,藍(lán)牙協(xié)議為bluetoothv1.2,硬件采用了audio-flash藍(lán)牙芯片,模塊電路板為0.8mm四層板,電路接口包括usb、spi編程口,2路aio模擬量接口,9路數(shù)字pio接口,串口數(shù)據(jù)傳輸,最大波特率1.3mbps,一對(duì)一自動(dòng)建鏈,車(chē)輪上的藍(lán)牙收發(fā)器與lpc2132控制器的連接時(shí)通過(guò)usb實(shí)現(xiàn)的,用usb接口通信時(shí),是將藍(lán)牙模塊作為usb的從設(shè)備與lpc2132控制器通信的,通過(guò)雙向端口d+和d-傳輸數(shù)據(jù)。
本發(fā)明火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由at89c51,實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302,鍵盤(pán)與顯示電路,rs485通信電路,max813l組成的看門(mén)狗電路,串行e2prom存儲(chǔ)器電路等組成,采用多個(gè)傳感器測(cè)量不同房間內(nèi)的溫度,可以設(shè)置不同房間的報(bào)警上限值,可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)房間對(duì)應(yīng)溫度的顯示和報(bào)警,所述遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M用于判斷火焰的位置,以太網(wǎng)模塊用于連接遠(yuǎn)程控制端,電源文雅模塊通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流來(lái)保證輸出端電壓的,其反饋量是電壓,基準(zhǔn)量也是電壓,經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化成反饋電流和基準(zhǔn)旁路電流,其差值減去旁路內(nèi)部電流源,使輸出電流滿(mǎn)足端電壓的穩(wěn)定,本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作便捷,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,更安全,具有很強(qiáng)的創(chuàng)造性。
需要說(shuō)明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái),而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下,由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。