[发明专利]轮式消防机器人自主瞄准灭火方法

说明书

技术领域

本发明涉及消防设备技术领域，尤其涉及一种轮式消防机器人自主瞄准灭火方法。

背景技术

火灾是人类社会中最常见的严重灾害之一，火灾给人类带来了巨大的经济损失和人员伤亡。随着改革开放和经济的快速发展火灾发生的频率越来越高，对经济的破坏也越来越大。与此同时，虽然随着相关的科学研究和科学技术的进步，使得人类的防火和灭火的水平得到了很大程度的提高，但是现有的灭火方式一般只能在火灾发生到一定程度能够被人或探测器发现，然后由人做出相应的决策进行灭火，这些过程难免贻误灭火的最佳时机和耗费大量的人力物力。综上所述，现有的消防方式不仅不能实现自主灭火，而且在实际使用过程中效果不佳。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种轮式消防机器人自主瞄准灭火方法，以实现消防机器人能自主识别空间火源、控制消防炮落点精准灭火的功能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种轮式消防机器人自主瞄准灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：消防机器人在A点通过CCD相机输入视频提取火源重心位于D点，并测量火源重心与机器人夹角α；S2：消防机器人向靠近火源一侧任意移动，到达终点B点，再次测量火源重心与机器人夹角β，然后通过云台升降机构把云台升高高度为BC=h，再次测量机器人与火源重心夹角γ；S3：通过移动平台的运动学模型和双光电编码器的定位算法，计算出机器人移动距离AB=L和角度变化；S4：通过三角函数计算出消防机器人在终点距离火源的水平距离BD和垂直距离；

S5：根据消防炮的水射流轨迹方程，获得消防机器人的消防水泡的喷水速度，获得车载消防炮的喷水口高度h，设消防机器人沿BD直线行驶的移动距离为s和消防机器人的消防水炮的喷嘴与水平方向之间的消防炮仰角为，根据消防炮水射流轨迹，使得火源重心位于消防炮水射流的轨迹上，即，计算出车体行驶距离s和消防炮仰角；

；S6：根据计算出来的车体行驶距离s、仰角进行发泡灭火。

在本发明一实施例中，所述消防机器人的视频提取火源重心的过程包括：S11：对输入视频采用运动信息和颜色结合的方法提取疑似火焰的运动前景；S12：采用火焰特有的闪烁频率、不稳定性、动态和静态不规则性及其他特征，对多多特征进行加权求和，当结果超过设定的阈值时则认为是火灾，然后进行区域分割求取几何重心。

在本发明一实施例中，S3包括以下步骤：S31：建立轮式移动消防机器人平台的运动学模型，其中B为消防机器人轮距，和分别为编码器反馈的左右轮实时速度，为左右轮实时速度的矢量和，则：、、；S32：把机器人的运动时间分解为若n个时间段，计算出机器人在每个时间段的移动距离，然后对其求和则有：、、、。

在本发明一实施例中，CCD相机通过两轴的云台电机驱动旋转自动寻找火源重心，当检测到火源时记录水平云台电机旋转的角度。

在本发明一实施例中，通过移动平台的运动学模型和双光电编码器的定位算法计算出其沿BD行驶距离s时给左右电机的脉冲数。

在本发明一实施例中，所述消防水炮为伺服电控型消防水炮，具有可实时获取水泡出水口的仰角和消防炮的流量的功能。

在本发明一实施例中，所述云台系统在检测到火源时，通过云台系统的水平和俯仰运动，使得火源重心与CCD相机的中心重合，采用这种对火焰的重心进行标定可以有效的减小重复扫描误差和提高火源定位精度。

在本发明一实施例中，S5中获得消防水炮的水射流初速度的过程包括：测量消防水炮的实时流量Q和管道的横截面积A，根据流量计算公式计算出水射流初速度：。

在本发明一实施例中，S6中包括以下步骤：根据移动平台的运动学模型和双光电编码器的定位算法，计算出使消防机器人原地旋转，使车身正前方与BD重合，然后沿BD向前直线行驶s时左右电机的实时脉冲数；在平面CBDE内通过调整水射流初速度，仰角、移动距离的值，使火源重心在消防炮水射流的轨迹上。