[发明专利]一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人

说明书

本发明涉及机器人技术领域，具体说的是一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，包括载物单元、腿部单元、控制单元和外围器件，载物单元作为本装置的主体与腿部单元直接相连，控制单元安装在载物单元内部，外围器件安装在载物单元表面，本发明可以进入灾后矿井中进行自主探测，搜寻遇难人员以及提供急救物资，且在过程中建立矿井三维结构地图并标记矿下受难人员的坐标位置信息，同时机器人可以检测矿内瓦斯等气体含量信息，机器人可将信息通过无线传输模块传给矿井外的PC机，可有效辅助救援人员了解受难人员的位置以及矿井内部的具体情况，降低矿井救援中人员伤亡率。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体说的是一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人。

背景技术

矿难发生后，矿井环境中充满危险性，人类不能够贸然进入并搜救。如果贸然派人进去搜救或者摸排矿井环境，极其容易发生二次事故，导致更多生命财产的损失，经调查了解，目前矿井灾难发生后大都采用两种方式进行处理。

第一种方式，矿井环境中都安装有各种传感器来检测矿井环境，灾难发生后通过查看传感器数据来判断灾后的矿井环境，再制定搜救方案。这种方式往往有很多缺点，在实际灾难发生后不能有效的完成任务。缺点一是传感器不足以遍布所有矿井环境，会带来很多检测盲区，灾难发生的地点很容易出现检测盲区，导致不能够采集矿井下数据，缺点二是矿井灾难发生时，传感器设备和传感器数据传输系统往往会被破坏，无法有效检测灾难区域的环境，缺点三是目前矿井中传感器种类有限且放置位置固定，灾难发生后的环境极其复杂，原本针对灾前矿井环境布置的传感器往往不能发挥有效作用。

第二种方式，利用机器人进入灾后的矿井环境进行探索，大都采用履带式机器人或轮式机器人进行搜救，履带式机器人和轮式机器人通过地形的能力相对于足式还是很低，对于受灾矿井内部的复杂环境就很难顺利通过。

然而，灾后矿井中的地形是非常复杂的，有碎石、狭缝、台阶、沟壑、陡坡等多种地形，六足式机器人的结构特性使它可以轻松通过这些复杂的路段。所以由足式机器人进入灾后矿井进行搜救，可以很大程度的提高搜救效率，还能够减少搜救人员的伤亡风险，非常适合执行矿井事故后的搜救工作。

现有报道的足式煤矿井下救援机器人有：华北科技学院胡兴志设计的一种煤矿井下六足蜘蛛搜救机器人专利申请号：201410828955.6。上述足式煤矿井下救援机器人不足是：活体检测的能力不够完善，不具有对煤矿井下结构进行实时三维建模的能力，不具有足端反馈调整步态的功能。鉴于此，本发明提供了一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其具体有益效果如下：

1.本发明所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其支撑腿是基于黑色尼龙材料3D打印的网状支撑结构，具有良好的硬度和韧性，可以适应于矿井内的各种复杂地形。

2.本发明所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其支撑腿内部的光电传感器、足尖和弹簧的配合设计，当机器人足尖着地时压缩弹簧上升，使得足尖末端伸入光电传感器的光电门中，从而形成挡光使光电传感器的输出信号改变并传输给舵机控制板，从而实时判断机器人每只腿的着地状态，在通过舵机控制板调整舵机的位置来调整腿部的动作。

3.本发明所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其矿用瓦斯传感器的设计可以使机器人在进行救援探测时实时监测周围瓦斯气体的浓度。

4.本发明所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，其照明灯、RGB-D深度摄像头和激光雷达的配合设计可以实时采集环境的色彩和深度信息并将信息输入JestonNano控制板对矿井内部结构进行实时建模并将建模的结果通过无线传输模块远程传输给PC机，使得矿井外的人可以了解矿井内部的情况。

5.本发明所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，人体红外检测模块和RGB-D深度摄像头的配合设计可以对矿井下的遇难人员进行活体检测和视觉追踪。

6.本发明所述的一种足式煤矿井下智能巡航搜救机器人，储药仓的内部装有急救物资，当机器人靠近遇难者时可以为其提供急救物资。