[实用新型]复杂环境下消防机器人协同定位与自主作业系统

说明书

本实用新型涉及一种复杂环境下消防机器人协同定位与自主作业系统，包括灭火机器人、侦察机器人、机器人操控台，侦察机器人数量为两台，两侦察机器人之间通过各自的定位基站进行通讯连接，机器人操控台包括主操控台和辅操控台；灭火机器人、侦察机器人、主操控台和辅操控台之间相互无线连接。本实用新型的消防机器人协同定位与自主作业系统实现了在高低地面起伏的复杂环境中，对灾害现场火源等危险源的全自动识别、定位、侦察和灭火机器人自动瞄准、扑救等功能，从而提高现场处置速度，提高危险源处置效率，降低人员和财产损伤。

技术领域

本实用新型涉及消防机器人领域，具体涉及一种复杂环境下消防机器人协同定位与自主作业系统。

背景技术

火灾是人类社会最严重的灾害之一，给人类带来巨大损失和伤亡。随着科学研究和科学技术的发展，当前自动灭火技术有了一定发展。消防机器人作为特种机器人的一种，在灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。作为一种消防装备，消防机器人可替代消防人员进入高温、易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行灭火、洗消、排烟、照明、侦查以及数据采集、处理、反馈等，可有效解决消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。现场指挥人员可以利用其进行先期压制，并根据其反馈结果，及时对灾情做出科学判断，从而对灾害事故现场工作做出正确、合理地决策。

目前携带消防水炮的机器人绝大多数需依赖后台消防人员远程操作，实现对水炮三维角度的调整，从而实现对着火点的灭火功能。采用定位系统的消防机器人精度无法保证而难以实现对火源精准灭火，且机器人自身的定位方法或设备应用场景非常有限。

现场环境恶劣，浓烟密布，消防人员由于自身视野或环境影响，极可能出现无法瞄准的问题；即使消防人员发现并定位着火点，需遥控消防水炮进行打水定位，这中间需要较长的调试和定位耗时，对危及的恶劣环境和抢险现场来说非常不利。故如何实现在现场高危环境下对火源的快速寻找并定位是决定能否降低灾害现场人员伤亡和财产损失的关键。

当前针对灾害现场进行灭火的机器人对火源寻找或定位的方案主要分为两类：

1)无人机高空协助检测法

该方式下，消防机器人工作前需将无人机飞至火焰上空测定高度，后将无人机自身GPS位置信息发送至消防机器人，从而确定无人机下火焰相对机器人空间位置关系，进而喷射灭火。典型的有专利号为201721688135.7的发明专利公布的“基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统”。

2)机器人本体双目视觉定位法

通过在消防机器人上安装双目视觉设备，实现对火焰空间位置的检测，从而控制水炮进行定点灭火。典型的有专利号为201520997745.X的专利公布的智能消防机器人。还有采用热成像仪在火源不同位置检测到的夹角，间接计算火源位置，例如申请号为201610089608.5的专利公布的“火灾现场火源定位方法、定位系统及消防机器人”等。

目前针对消防机器人现场对火源定位的方式中均存在弊端：

1)对于无人机高空协助检测法，存在如下主要问题：①无人机需飞至火焰上方，实际中这对设备危害性极大；②无人机的定位精度取决于GPS定位精度，传统GPS精度无法满足需求，而差分GPS价格较贵导致系统成本过高；③当室内着火时，GPS定位系统无法工作，该方法失效。

2)对于机器人本体上安装双目视觉设备的方案，由于消防机器人本体高度较低，当发射水柱时，对前方视线遮挡容易导致双目视觉定位失效。

3)采用移动测量方式，当地面环境复杂、起伏多变时，机器人姿态和高度等发生重大变化，这不仅影响机器人观测目标兴趣点的位置参数的精度，而且对于消防机器人上水炮发射角度影响严重。

发明内容