[发明专利]复杂环境下全自主消防机器人作业系统及工作方法

说明书

本发明涉及一种复杂环境下全自主消防机器人作业系统及其工作方法，至少包括一台消防机器人，所述消防机器人包括：用于带动消防机器人行走的移动平台，安装于移动平台上的作业模块、传感模块、控制模块、通讯模块、能源模块。当单台消防机器人独立作业时，实现全自主地图构建、侦察和灭火功能；当多台消防机器人协同作业时，第一台消防机器人将自身构建的地图通过无线分享至剩余消防机器人，剩余消防机器人根据自身部分地图构建匹配识别技术实现自身位置的定位，同时实现协同侦察和灭火功能，大大提高了机器人协同作战能力，有利于提高灾害现场救援效率。且不需要人工近距离操控，提高消防灭火的安全性。

技术领域

本发明属于消防机器人技术领域，具体涉及一种复杂环境下全自主消防机器人作业系统及工作方法。

背景技术

消防机器人作为特种机器人的一种，在侦察、灭火和抢险救援中愈加发挥举足轻重的作用。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。

目前国内外投入使用的消防机器人一般由带动力的全地形底盘作为行驶与载重基体，在其之上装载灭火设备、洗消设备、排烟设备、照明设备、侦查设备等进行各种特种救援作业，以及装载数据采集、处理、反馈设备进行现场数据反馈，所有设备的控制及传输均通过无线传输进行，消防机器人的应用显著提高了处理恶性事故的能力并大大减少了人员的伤亡。

现有消防机器人多处于半自动化状态，需要依赖人工远程遥控。多台机器人进入灾害现场侦察灭火和救援时需要不同工作人员分别控制作业。

例如申请号为CN201821656812.1的专利公开了适用于地铁援救的模块化消防灭火机器人，包括机器人本体和远程控制终端，使用机器人本体和远程控制终端实现无线通信，最终实现消防官兵在远距离外进行消防侦查和灭火工作。

申请号为CN201721504560.6的专利公开了一种消防排烟灭火机器人控制系统，机器人本体采用柴油内燃机作为动力源，机器人本体控制箱通过无线方式接收远程控制箱发出的控制命令来控制机器人的各种动作，接收各种传感器信号传送至远程控制箱显示，实时监控设备运行状态。

对于协同侦察灭火的机器人方法，目前主要为室外GPS定位法或室内通过信标基站定位方法，典型的方案有申请号为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”。旋翼无人机利用GPS、激光测距传感器、航姿传感器、机载云台和图像处理技术对火点和射流落点依次进行精确定位，智能消防机器人根据定位信息不断调整消防水炮的航向角和俯仰角，从而使射流落点精确覆盖火点区域，形成闭环精确灭火。相类似的案例还有申请号为201910485359.5的复杂环境下消防机器人协同定位与自主作业方法，申请号为201910485349.1的一种无人机与消防机器人协同侦察灭火作业方法等。

一方面，火灾现场的环境和地形都比较复杂，需越过或躲避较多地面甚至空中的障碍物，目前现在有的机器人多采用半自动化的无线遥控方式，需要人工通过控制台在距离百米外，配合前端摄像机或避障传感器对机器人车体前方障碍物进行观测并操纵机器人，当前方出现浓雾时，该方法极易因机器人碰撞至前端障碍物造成机器人损伤。由于需要近距离人工遥控，当机器人面临爆炸性或有毒气体环境时会威胁到操作人员，采用半自动化人工遥控的灭火机器人方案并不适用。

另一方面，当现场需求多台消防机器人同时作业时，需工作人员分别遥控机器人各自独立作业，机器人与机器人之间、机器人与现场环境之间易产生耦合干扰，即对于某台机器人来讲，另外的机器人和周围障碍物均为干扰该台机器人正常作业的因素。

而采用GPS定位的方法仅适用于室外开阔环境，室内环境并不适用。采用无人机辅助定位的方法同样存在对现场环境要求高的问题。

发明内容