專利名稱：基于無線網(wǎng)絡的礦井自主智能探測多機器人無線通訊系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種由多個具有防爆能力的礦井自主移動智能機器人組成的無 線移動通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)，特別是公開一種基于無線網(wǎng)絡的礦井自主智能探測多機器人無線通 訊系統(tǒng)，解決煤礦災難發(fā)生后，礦井探測機器人的長距離通訊問題，屬于礦井探測機器人技 術領域。
背景技術：
煤礦作為高危行業(yè)之一，安全生產(chǎn)始終是頭等大事，歷來是國家關注的重點，據(jù)不 完全統(tǒng)計2006年初至2009年底，國內(nèi)煤礦發(fā)生近千起礦難，導致大量礦工死亡。在煤礦事 故救援工作中，礦井自主智能探測機器人用于掌握事故現(xiàn)場第一手信息和資料，提高救援 效率，最大限度的減少傷亡和損失。當?shù)V井自主智能探測機器人為探測環(huán)境信息超過某種 極限時，救援隊員就不能進入此環(huán)境中實施救援，以免引起二次爆炸，避免導致救援隊員的 傷亡。但是礦井巷道是一個特殊的環(huán)境，無線通訊信號容易被礦井巷道吸收。目前在礦井 正常工作情況下，主要安裝固定的無線通訊基站，拓展無線通訊的距離。但是煤礦出現(xiàn)瓦斯 或煤塵爆炸等災難之后，井下的電源全部切斷，無線基站無法正常工作。而當?shù)V難發(fā)生時， 救援隊員無法進入巷道布置應急的無線通訊基站，因為環(huán)境信息不清楚，有很多大的危險， 需要礦井機器人先進入巷道進行探測，而礦井探測機器人要長距離深入礦井巷道探測，如 果采用無線通訊方式，必須要有無線基站。為了解決這個問題，目前已有專利CN201179899，CN101643096,CN201305046, CN201516604U都采用有線通訊方式，拓展機器人的通訊距離，但是在煤礦災難后，環(huán)境地 形非常復雜，拖線的礦井探測機器人無法在爆炸巷道下使用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決煤礦災難發(fā)生后，礦井探測機器人的長距離通訊問題， 公開一種基于無線網(wǎng)絡的礦井自主智能探測多機器人無線通訊系統(tǒng)，是一組由移動礦井探 測機器人組成的智能移動無線通訊網(wǎng)絡，為礦難救援提供有效保障。本實用新型是這樣實現(xiàn)的無線通訊系統(tǒng)由多個機器人和無線遙控智能終端組 成，系統(tǒng)最大擁有255個機器人，各機器人具有無線通訊模塊、智能通訊協(xié)調(diào)模塊、運動機 構(gòu)和自主導航模塊，各機器人通過無線網(wǎng)絡進行通訊連接，組成自主移動的、柔性的通訊 網(wǎng)，幫助救援隊員探測到礦井巷道遠距離的環(huán)境信息；無線通訊模塊既作為路由器，也作 為通訊終端；礦井探測機器人通過自主導航模塊在礦井巷道中自主運行；無線通訊模塊接 收來自無線通訊系統(tǒng)的環(huán)境信息和圖像信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探測機器人的無線通訊模 塊，無線通訊模塊將接收的運動信息轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊；相鄰的兩個礦井探測機器 人之間的距離通過智能通訊協(xié)調(diào)模塊來確定，智能通訊協(xié)調(diào)模塊解析運動信息，發(fā)送給自 主導航模塊，作為自主導航模塊的期望速度，確保礦井探測機器人之間的距離保證同步協(xié) 調(diào)，保證相鄰的兩個礦井探測機器人的通信可靠、有效；自主導航模塊根據(jù)巷道情況，自主規(guī)劃在巷道中的行走路徑，最后將規(guī)劃的運動信息傳遞給運動機構(gòu)。所述的各個機器人之間的距離是動態(tài)的，通過自主移動，保證各個礦井探測機器 人之間的距離在一個合理的范圍，以保證通訊的有效性，其調(diào)節(jié)是按照下面方式進行的第 2個礦井探測機器人根據(jù)收到的第1個礦井探測機器人的運動信息自主運行，并檢測與第 1個礦井探測機器人的通訊距離，當通訊距離太大時，第2個礦井探測機器人將以加速的方 式自主運行，縮短與第1個礦井探測機器人之間的距離；第3個礦井探測機器人根據(jù)收到的 第2個礦井探測機器人的運動信息自主運行，并檢測與第2個礦井探測機器人的通訊距離， 當通訊距離太大時，第3個礦井探測機器人將以加速的方式自主運行，縮短與第2個礦井探 測機器人之間的距離；其他的機器人也是以此類推。所述的智能通訊協(xié)調(diào)模塊是這樣工作的第1個礦井探測機器人進入巷道，將自 己的運動信息發(fā)送給第2個礦井探測機器人，第2個礦井探測機器人收到第1個礦井探測 機器人的運動信息，然后將運動信息發(fā)送給自主導航模塊，檢測與第1個礦井探測機器人 的通訊距離，當通訊距離大于某一設定值時，將發(fā)送加速信息給第2個礦井探測機器人；其 它的機器人都以同樣的方式進行相互間距離的協(xié)調(diào)。在礦井井下本實用新型無線通訊系統(tǒng)是一個自主智能移動的無線通訊網(wǎng)絡，對于 遠程無線遙控智能終端來說，就像操作一臺礦井探測機器人。無線通訊網(wǎng)絡中，礦井探測機器人之間的距離是通過下面的方式進行協(xié)調(diào)的在 開始情況下，救援隊員讓其中的第1個礦井探測機器人(即1號機器人)進入礦井巷道，通 過無線遙控智能終端可以實時監(jiān)測到礦井巷道的環(huán)境信息如瓦斯、溫度等。當進入巷道的 距離增加時，智能通訊協(xié)調(diào)模塊監(jiān)測到通訊距離太大，導致通訊帶寬降低，通訊不可靠時， 救援隊員將派第2個礦井探測機器人(即2號機器人)進入巷道。第2個礦井探測機器人 作為第1個礦井探測機器人的路由器，當?shù)?個礦井探測機器人繼續(xù)進入巷道時，它將運動 信息發(fā)送給第2個礦井探測機器人，第2個礦井探測機器人根據(jù)收到的第1個礦井探測機 器人的運動信息自主運行。其它的礦井探測機器人也以同樣的方式進行工作。在礦井探測 機器人中，無需救援隊員的實時遙控，是自主實現(xiàn)的。對于遠程的救援隊員來說，通過無線 遙控智能終端能監(jiān)控到遠距離巷道的環(huán)境信息，以判斷人員能否進入巷道實施救援。本實用新型的有益效果是本實用新型無線通訊系統(tǒng)是動態(tài)移動的，是一個實時、 遠距離、自主移動的智能無線網(wǎng)絡，能自主根據(jù)巷道的實際情況，自動調(diào)節(jié)各個路由器之間 的距離，無需救援隊員事先布網(wǎng)，也無需外部的電源供電。本實用新型系統(tǒng)主要用于礦井災 難的應急場合，可應用于任何復雜的礦井巷道的無線通訊。

圖1是本實用新型系統(tǒng)示意圖；圖2是本實用新型系統(tǒng)的自主智能礦井探測機器人框架示意圖；圖3是本實用新型系統(tǒng)的智能通訊協(xié)調(diào)模塊的流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖用實施例來對本實用新型的具體實施方式
作出進一步的詳細說明。根據(jù)附圖1，本實用新型基于無線網(wǎng)絡的礦井自主智能探測多機器人無線通訊系統(tǒng)示意圖，無線通訊系統(tǒng)由第1個礦井探測機器人1、第2個礦井探測機器人2、第3個礦井 探測機器人3、第4個礦井探測機器人4……以及無線遙控智能終端9等組成，移動智能無 線網(wǎng)絡系統(tǒng)最大可以達到255個礦井探測機器人。在本無線通訊系統(tǒng)中，每個礦井探測機 器人都是自主移動的，第1個礦井探測機器人1與第2個礦井探測機器人2之間的距離S1 5 ；第2個礦井探測機器人2與第3個礦井探測機器人3之間的距離& 6 ；第3個礦井探測 機器人3與第4個礦井探測機器人4之間的距離& 7……第2M個礦井探測機器人2M與 第255個礦井探測機器人255之間的距離8，通過礦井探測機器人的自主移動，保證各 個礦井探測機器人之間的距離S1 5, S2 6, S3 7……8在一個合理的范圍，以保證通訊 的有效性。例如第1個礦井探測機器人1將運動信息發(fā)送給第2個礦井探測機器人2，當 第1個礦井探測機器人1與第2個礦井探測機器人2之間的距離S1 5大于某一個距離，通 訊不可靠、不穩(wěn)定時，第2個礦井探測機器人2將以大于第1個礦井探測機器人1的速度運 行，縮短第1個礦井探測機器人1與第2個礦井探測機器人2之間的距離S1 5，以保證可靠 的通訊。無線通訊系統(tǒng)的其它礦井探測機器人也以同樣的方式工作。根據(jù)附圖2，是本實用新型系統(tǒng)的自主智能礦井探測機器人框架示意圖，機器人主 要包括無線通訊模塊11，智能通訊協(xié)調(diào)模塊12，運動機構(gòu)13，自主導航模塊14。無線通訊 模塊11既可以作為路由器，也可以作為通訊終端。礦井探測機器人通過自主導航模塊14 在礦井巷道中自主運行。智能通訊協(xié)調(diào)模塊12，確保礦井探測機器人之間的距離保證同步 協(xié)調(diào)，即相鄰的兩個礦井探測機器人之間的距離是通過智能通訊協(xié)調(diào)模塊12來確定的，其 目的是保證相鄰的兩個礦井探測機器人的通信可靠、有效。無線通訊模塊11接收來自無線 通訊系統(tǒng)的信息，如果是環(huán)境信息和圖像信息，無線通訊模塊11將轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探測機 器人的無線通訊模塊11 ；如果是運動信息，無線通訊模塊將轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊12。 智能通訊協(xié)調(diào)模塊解析運動信息，發(fā)送給自主導航模塊14，最為自主導航模塊14的期望速 度。自主導航模塊根據(jù)巷道情況，自主規(guī)劃在巷道中的行走路徑，最后將規(guī)劃的運動信息給 運動機構(gòu)13。根據(jù)附圖3，本實用新型系統(tǒng)的智能通訊協(xié)調(diào)模塊的流程圖，第1個礦井探測機器 人1進入巷道，發(fā)送自己的運動信息給第2個礦井探測機器人2，延遲一定時間，再發(fā)送自己 的運動信息給第2個礦井探測機器人，如此循環(huán)。也就是說，第1個礦井探測機器人1以一 定的頻率發(fā)送運動信息給第2個礦井探測機器人。第2個礦井探測機器人收到第1個礦井 探測機器人的運動信息，然后將運動信息發(fā)送給自主導航模塊，檢測與第1個礦井探測機 器人的通訊距離，當通訊距離大于某一設定值時，將發(fā)送加速信息給自主導航模塊。其它的 礦井探測機器人都以同樣的方式進行協(xié)調(diào)。礦井自主智能探測機器人無線通訊系統(tǒng)實際的工作流程是1、第1個礦井探測機器人進入礦井巷道實施探測任務，并將環(huán)境信息發(fā)送到無線 遙控智能終端。當無線遙控智能終端顯示通訊距離不可靠時，救援隊員讓第2個礦井探測 機器人進入巷道工作。2、第2個礦井探測機器人根據(jù)收到的第1個礦井探測機器人的運動信息自主運 行，并檢測與第1個礦井探測機器人的通訊距離，當通訊距離太大時，第2個礦井探測機器 人將以加速的方式自主運行。3、當無線遙控智能終端顯示通訊距離不可靠時，救援隊員將第3個礦井探測機器
5人進入巷道工作。第3個礦井探測機器人根據(jù)收到的第2個礦井探測機器人的運動信息自 主運行，并檢測與第2個礦井探測機器人的通訊距離，當通訊距離太大時，第3個礦井探測 機器人將以加速的方式自主運行。4、根據(jù)實際要探測的巷道情況，救援隊員派出數(shù)量不同的機器人進入巷道，組成 無線通訊系統(tǒng)。5、由這些礦井探測機器人組成的無線通訊系統(tǒng)，救援隊員能夠探測到巷道遠距離 的環(huán)境信息。本實用新型無線通訊系統(tǒng)是智能移動通訊系統(tǒng)，能適應不同的巷道情況。當環(huán)境 通訊質(zhì)量比較差時，礦井探測機器人將自動調(diào)整各個機器人之間的距離，以保證通訊的可 靠性，因此本無線通訊系統(tǒng)也是柔性的。
權利要求1. 一種基于無線網(wǎng)絡的礦井自主智能探測多機器人無線通訊系統(tǒng)，其特征在于無線 通訊系統(tǒng)由多個機器人和無線遙控智能終端組成，系統(tǒng)最大擁有255個機器人，各機器人 具有無線通訊模塊、智能通訊協(xié)調(diào)模塊、運動機構(gòu)和自主導航模塊，各機器人通過無線網(wǎng)絡 進行通訊連接，組成自主移動的、柔性的通訊網(wǎng)；無線通訊模塊既作為路由器，也作為通訊 終端；無線通訊模塊接收來自無線通訊系統(tǒng)的環(huán)境信息和圖像信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探 測機器人的無線通訊模塊，無線通訊模塊將接收的運動信息轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊；智 能通訊協(xié)調(diào)模塊將解析的運動信息發(fā)送給自主導航模塊；自主導航模塊將規(guī)劃的運動信息 傳遞給運動機構(gòu)。
專利摘要本實用新型為一種基于無線網(wǎng)絡的礦井自主智能探測多機器人無線通訊系統(tǒng)，其特征在于無線通訊系統(tǒng)由多個機器人和無線遙控智能終端組成，系統(tǒng)最大擁有255個機器人，各機器人具有無線通訊模塊、智能通訊協(xié)調(diào)模塊、運動機構(gòu)和自主導航模塊，通過無線網(wǎng)絡進行通訊連接，組成自主移動的、柔性的通訊網(wǎng)。無線通訊模塊既作為路由器，也作為通訊終端；無線通訊模塊接收來自無線通訊系統(tǒng)的環(huán)境信息和圖像信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探測機器人的無線通訊模塊，無線通訊模塊還將接收的運動信息轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊；智能通訊協(xié)調(diào)模塊解析運動信息，發(fā)送給自主導航模塊；自主導航模塊根據(jù)巷道情況，規(guī)劃行走路徑，并將規(guī)劃的運動信息傳遞給運動機構(gòu)。
文檔編號H04W84/18GK201821509SQ20102027197
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權日2010年7月27日
發(fā)明者周勇, 楊伯群, 王宣, 蔣金鵬, 邱平平, 陳琳 申請人:上海中為智能機器人有限公司