本發(fā)明涉及消防機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于zigbee的遠(yuǎn)程控制智能消防機(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)?、毒氣泄漏爆炸、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國(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。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種大型石油化工企業(yè)、隧道、地鐵等不斷增多，相應(yīng)地，油品燃?xì)?、毒氣泄漏爆炸、隧道、地鐵坍塌等災(zāi)害隱患也就不斷增加。這些災(zāi)害的特點(diǎn)恰恰在于突發(fā)性強(qiáng)、處置過(guò)程復(fù)雜、危害巨大、防治困難。而一旦此類災(zāi)害事故發(fā)生，消防員在面對(duì)高溫、黑暗、劇毒和濃煙等各類極度危險(xiǎn)的環(huán)境時(shí)，若沒(méi)有配備相應(yīng)的設(shè)備便貿(mào)然沖進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)，不僅難以完成任務(wù)，人員傷亡的幾率亦會(huì)大大增加。在專利號(hào)為cn201610969499的專利文件中，公開了消防機(jī)器人系統(tǒng)，包括消防機(jī)器人本體硬件控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)，消防機(jī)器人本體硬件系統(tǒng)包括圖像視頻系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)、傳感器組、電源、無(wú)線傳輸設(shè)備、定位系統(tǒng)、信號(hào)處理模塊；遠(yuǎn)程控制平臺(tái)包括圖像信號(hào)接收端、數(shù)據(jù)通信模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)終端。本發(fā)明具有網(wǎng)絡(luò)化、自主化、深度人機(jī)交互等特點(diǎn)。

上述專利文件能部分代替人在災(zāi)害發(fā)生的最前沿探測(cè)救災(zāi)救援，融合了物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、通信等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，具有科技含量高、資金投入大的特點(diǎn)，市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻較高，軟硬結(jié)合和服務(wù)定制的模式不容易復(fù)制和模仿。但是對(duì)于如何提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，功能齊全，局域傳輸更安全，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的基于zigbee的遠(yuǎn)程控制智能消防機(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)明提供了一種基于zigbee的遠(yuǎn)程控制智能消防機(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，功能齊全，局域傳輸更安全，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的基于zigbee的遠(yuǎn)程控制智能消防機(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)：

一種基于zigbee的遠(yuǎn)程控制智能消防機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：包括火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)、zigbee模塊、通信系統(tǒng)、gps定位模塊和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；所述火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)采用co氣敏傳感器采樣外界co的氣體濃度，經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換后送到微控器；采用煙霧傳感器探測(cè)外界的煙霧濃度，并經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后由微控器處理；外界的溫度檢測(cè)則由所選用的zig.bee模塊內(nèi)置的溫度傳感器完成，當(dāng)需要時(shí)由微控器經(jīng)串口發(fā)送命令來(lái)讀取溫度采樣值，微控器用于向中央處理器傳輸信號(hào)，所述zigbee模塊用作局域數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)過(guò)程中模塊之間的無(wú)線連接，所述中央處理器通過(guò)所述通信系統(tǒng)連接遠(yuǎn)程控制端，所述gps定位模塊用作機(jī)器人系統(tǒng)的定位。

優(yōu)選的，所述zigbee模塊集成有符合zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器和微處理器，其數(shù)據(jù)接口包括：ttl電平收發(fā)接口、標(biāo)準(zhǔn)串口rs2-32數(shù)據(jù)接口，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣播方式發(fā)送和目標(biāo)地址發(fā)送模式，除可實(shí)現(xiàn)一般的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信功能外，還可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通訊，data、run、net、alarm為sz05-adv無(wú)線通信模塊的4個(gè)工作狀態(tài)指示端口，分別是數(shù)據(jù)收發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和告警，sleep引腳用來(lái)控制系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，低電平進(jìn)入低功耗，高電平或懸空正常運(yùn)行。

優(yōu)選的，所述zigbee模塊485ctl引腳是485收發(fā)控制，模塊485接收時(shí)低電平輸出，發(fā)送時(shí)高電平輸出，center、device引腳是節(jié)點(diǎn)功能配置接口，均為低電平有效，或分別與引腳tiao7、tiao8接跳線帽實(shí)現(xiàn)，如這2個(gè)引腳都為高電平或懸空則為路由節(jié)點(diǎn)，config引腳是配置接口，低電平有效，或加跳線帽，可在超級(jí)終端中進(jìn)入系統(tǒng)配置狀態(tài)，模塊標(biāo)準(zhǔn)工作電壓為dc-5v，正常工作電壓范圍為5～12v，數(shù)據(jù)接口有rs-232和ttl收發(fā)2種接口模式，rs-232串口為tx2、rx2、sgnd三線工作模式，ttl為tx1、rxl兩線工作模式，ttl電平為3.3v，reset進(jìn)入低電平狀態(tài)3s，系統(tǒng)進(jìn)入配置狀態(tài)，高電平或懸空狀態(tài)則進(jìn)入工作狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)器人本體、地面卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)和控制臺(tái)三部分組成，機(jī)器人本體由機(jī)體、載物箱、平衡作業(yè)臂、攀爬裝置、吸附引導(dǎo)裝置、探測(cè)傳感系統(tǒng)、機(jī)載可編程控制器等部分構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述機(jī)器人系統(tǒng)各部分均采用24v直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)力由自身攜帶的蓄電池提供，地面卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)變頻器控制電機(jī)帶動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)再通過(guò)鋼纜用動(dòng)力遠(yuǎn)傳的方式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人上的攀爬裝置，使機(jī)器人在樓面預(yù)設(shè)的兩根鋼纜上進(jìn)行二維運(yùn)動(dòng)，攀爬裝置的纏繞輪帶有剎車和排線器，剎車開動(dòng)時(shí)可使機(jī)器人懸停于鋼纜上，穩(wěn)定的定位便于各執(zhí)行端作業(yè)，排線器可使鋼纜有序的排列于纏繞輪上，保證攀爬裝置的正常工作，控制臺(tái)電腦和機(jī)器人上的機(jī)載控制器采用無(wú)線通訊方式，通過(guò)電腦控制界面對(duì)機(jī)器人發(fā)出指令并接受回饋信號(hào)，指揮機(jī)器人在定位后完成各項(xiàng)功能作業(yè)。

優(yōu)選的，所述gps定位模塊主要由at89c52單片機(jī)、max3100通用異步收發(fā)器、gps-oem板、oled顯示屏等組成，at89c52單片機(jī)通過(guò)max3100接收gps-oem板發(fā)出的nema語(yǔ)句，經(jīng)過(guò)軟件編程計(jì)算出定位信息后，通過(guò)max3100將這些定位信息以rs232標(biāo)準(zhǔn)串口數(shù)據(jù)輸出。

優(yōu)選的，所述max3100的din引腳為串行數(shù)據(jù)輸入端，dout為串行數(shù)據(jù)輸出端，串行時(shí)鐘的上升沿鎖存din數(shù)據(jù)，dout數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的下降沿同步輸出，max3100的din和dout引腳的串行數(shù)據(jù)序列都是16位數(shù)據(jù)，其中din數(shù)據(jù)序列的前兩位表征串的數(shù)據(jù)類型，當(dāng)前兩位是“1，1”時(shí)，表示寫命令，當(dāng)前兩位是“0，0”時(shí)，表示讀數(shù)據(jù)，當(dāng)前兩位是“1，0”時(shí)，表示寫數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由at89c51，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302，鍵盤與顯示電路，rs485通信電路，max813l組成的看門狗電路，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。

(三)有益效果

本發(fā)明火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)采用co氣敏傳感器采樣外界co的氣體濃度，采用煙霧傳感器探測(cè)外界的煙霧濃度，外界的溫度檢測(cè)則由所選用的zig.bee模塊內(nèi)置的溫度傳感器完成，當(dāng)需要時(shí)由微控器經(jīng)串口發(fā)送命令來(lái)讀取溫度采樣值，微控器用于向中央處理器傳輸信號(hào)zigbee模塊用作局域數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)過(guò)程中模塊之間的無(wú)線連接，中央處理器通過(guò)所述通信系統(tǒng)連接遠(yuǎn)程控制端，gps定位模塊用作機(jī)器人系統(tǒng)的定位，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，功能齊全，局域傳輸更安全，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制具有很強(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)明的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)硬件電路原理圖；

圖2是本發(fā)明的gps定位模塊與微控器的連接圖；

圖3是本發(fā)明的zigbee模塊節(jié)點(diǎn)電路圖；

圖4是本發(fā)明的火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖。

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。

一種基于zigbee的遠(yuǎn)程控制智能消防機(jī)器人系統(tǒng)，包括機(jī)器人系統(tǒng)，其特征在于：包括火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)、zigbee模塊、通信系統(tǒng)、gps定位模塊和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)采用co氣敏傳感器采樣外界co的氣體濃度，經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換后送到微控器；采用煙霧傳感器探測(cè)外界的煙霧濃度，并經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后由微控器處理；外界的溫度檢測(cè)則由所選用的zig.bee模塊內(nèi)置的溫度傳感器完成，當(dāng)需要時(shí)由微控器經(jīng)串口發(fā)送命令來(lái)讀取溫度采樣值，微控器用于向中央處理器傳輸信號(hào)，zigbee模塊用作局域數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)過(guò)程中模塊之間的無(wú)線連接，中央處理器通過(guò)通信系統(tǒng)連接遠(yuǎn)程控制端，gps定位模塊用作機(jī)器人系統(tǒng)的定位。

如圖3所示的zigbee模塊集成有符合zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器和微處理器，其數(shù)據(jù)接口包括：ttl電平收發(fā)接口、標(biāo)準(zhǔn)串口rs2-32數(shù)據(jù)接口，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣播方式發(fā)送和目標(biāo)地址發(fā)送模式，除可實(shí)現(xiàn)一般的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信功能外，還可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通訊，data、run、net、alarm為sz05-adv無(wú)線通信模塊的4個(gè)工作狀態(tài)指示端口，分別是數(shù)據(jù)收發(fā)、系統(tǒng)運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和告警，sleep引腳用來(lái)控制系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，低電平進(jìn)入低功耗，高電平或懸空正常運(yùn)行。

zigbee模塊485ctl引腳是485收發(fā)控制，模塊485接收時(shí)低電平輸出，發(fā)送時(shí)高電平輸出，center、device引腳是節(jié)點(diǎn)功能配置接口，均為低電平有效，或分別與引腳tiao7、tiao8接跳線帽實(shí)現(xiàn)，如這2個(gè)引腳都為高電平或懸空則為路由節(jié)點(diǎn)，config引腳是配置接口，低電平有效，或加跳線帽，可在超級(jí)終端中進(jìn)入系統(tǒng)配置狀態(tài)，模塊標(biāo)準(zhǔn)工作電壓為dc-5v，正常工作電壓范圍為5～12v，數(shù)據(jù)接口有rs-232和ttl收發(fā)2種接口模式，rs-232串口為tx2、rx2、sgnd三線工作模式，ttl為tx1、rxl兩線工作模式，ttl電平為3.3v，reset進(jìn)入低電平狀態(tài)3s，系統(tǒng)進(jìn)入配置狀態(tài)，高電平或懸空狀態(tài)則進(jìn)入工作狀態(tài)。

機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)器人本體、地面卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)和控制臺(tái)三部分組成，機(jī)器人本體由機(jī)體、載物箱、平衡作業(yè)臂、攀爬裝置、吸附引導(dǎo)裝置、探測(cè)傳感系統(tǒng)、機(jī)載可編程控制器等部分構(gòu)成。

機(jī)器人系統(tǒng)各部分均采用24v直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其動(dòng)力由自身攜帶的蓄電池提供，地面卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)由兩臺(tái)變頻器控制電機(jī)帶動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)再通過(guò)鋼纜用動(dòng)力遠(yuǎn)傳的方式驅(qū)動(dòng)機(jī)器人上的攀爬裝置，使機(jī)器人在樓面預(yù)設(shè)的兩根鋼纜上進(jìn)行二維運(yùn)動(dòng)，攀爬裝置的纏繞輪帶有剎車和排線器，剎車開動(dòng)時(shí)可使機(jī)器人懸停于鋼纜上，穩(wěn)定的定位便于各執(zhí)行端作業(yè)，排線器可使鋼纜有序的排列于纏繞輪上，保證攀爬裝置的正常工作，控制臺(tái)電腦和機(jī)器人上的機(jī)載控制器采用無(wú)線通訊方式，通過(guò)電腦控制界面對(duì)機(jī)器人發(fā)出指令并接受回饋信號(hào)，指揮機(jī)器人在定位后完成各項(xiàng)功能作業(yè)。

如圖2所示的gps定位模塊主要由at89c52單片機(jī)、max3100通用異步收發(fā)器、gps-oem板、oled顯示屏等組成，at89c52單片機(jī)通過(guò)max3100接收gps-oem板發(fā)出的nema語(yǔ)句，經(jīng)過(guò)軟件編程計(jì)算出定位信息后，通過(guò)max3100將這些定位信息以rs232標(biāo)準(zhǔn)串口數(shù)據(jù)輸出。

max3100的din引腳為串行數(shù)據(jù)輸入端，dout為串行數(shù)據(jù)輸出端，串行時(shí)鐘的上升沿鎖存din數(shù)據(jù)，dout數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的下降沿同步輸出，max3100的din和dout引腳的串行數(shù)據(jù)序列都是16位數(shù)據(jù)，其中din數(shù)據(jù)序列的前兩位表征串的數(shù)據(jù)類型，當(dāng)前兩位是“1，1”時(shí)，表示寫命令，當(dāng)前兩位是“0，0”時(shí)，表示讀數(shù)據(jù)，當(dāng)前兩位是“1，0”時(shí)，表示寫數(shù)據(jù)。

如圖1所示的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由at89c51，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds1302，鍵盤與顯示電路，rs485通信電路，max813l組成的看門狗電路，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。

需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(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。