一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人制造技術(shù)

一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人。面對與日俱增的應(yīng)急需求,特別是面對日趨復(fù)雜的安全生產(chǎn)指揮調(diào)度應(yīng)用，還都不能滿足安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀。本實用新型專利技術(shù)組成包括：微控制器、電源模塊，微控制器分別與傳感器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、支撐單元、無線通訊模塊、動力模塊連接，無線通訊模塊與上位機連接，無線通訊模塊與上位機連接，動力模塊與機器人機身連接，傳感器模塊包括攝像頭（1）、壓力傳感器（2）、溫度傳感器（3）、飛行控制板（4）、讀寫器（5）、激光傳感器（6）、風(fēng)力傳感器（7）、氣體傳感器（8）、生命探測器（9）、超聲波傳感器（10），動力模塊包括無刷電機，機器人機身包括旋翼。本實用新型專利技術(shù)用于煤礦信息勘探的八旋翼飛行機器人。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

：本技術(shù)涉及一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)實時檢測煤礦里的各種數(shù)據(jù)信息，分析傳感器傳回的數(shù)據(jù)判斷，然后做出相應(yīng)的動作；基于場景-拓撲的自主定位方法的飛行機器人飛行導(dǎo)航環(huán)境重建，為礦上人員提供各類信息集合，并使報警裝置發(fā)出聲音等信號提醒，從而實現(xiàn)了對礦下信息進行的有效監(jiān)控和報警以及信息采集。
技術(shù)介紹
：中國是礦藏豐富，隨著礦藏的大量開發(fā)，礦難事故也時有發(fā)生。面對與日俱增的應(yīng)急需求，特別是面對日趨復(fù)雜的安全生產(chǎn)指揮調(diào)度應(yīng)用,還都不能滿足安全生產(chǎn)的現(xiàn)狀。近年來，采礦安全生產(chǎn)問題引起了社會的廣泛關(guān)注。在災(zāi)害發(fā)生前如何對隱患進行準確及時的檢測與預(yù)防，災(zāi)后如何盡最大可能的進行施救。同時，有關(guān)礦難預(yù)防工作主要體現(xiàn)在安全規(guī)范的落實，礦洞環(huán)境變化的監(jiān)測，安全區(qū)域的檢測，重要信息的報警。近年來，隨著嵌入式處理器，微傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,機器人逐步向高效,準確，多功能化方向發(fā)展。采用機器人進行監(jiān)控可以實現(xiàn)二十四小時的不間斷檢測，能擴大檢測的區(qū)域和發(fā)現(xiàn)人工無法發(fā)現(xiàn)的危險信息，并且能及時自動報警，降低災(zāi)害發(fā)生的機率，為人民生命財產(chǎn)安全提供有利的保障。礦難發(fā)生后，探測機器人可以第一時間獲得井下受災(zāi)情況，進行信息的反饋，為制定救援方案提供有效依據(jù)，通常需要大量的巡邏人員不時地檢查該環(huán)境的各個角落，以保障整個大的環(huán)境中人員及財產(chǎn)安全，需要進行救援時有會面臨井下環(huán)境不明的情況，這個時候派出機器人對井內(nèi)情況進行探查，確定環(huán)境無危險后，派出救護人員進行救援。在各種控制理論和控制方案日益成熟的情況下，飛行機器人的控制問題由傳統(tǒng)的手動無線電遙控飛行逐漸轉(zhuǎn)化為自主控制飛行。目前，飛行機器人憑借結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，高度靈活性和適應(yīng)性等特點，使其在無人機學(xué)術(shù)研宄領(lǐng)域成為新的前沿和熱點。但現(xiàn)今，對煤礦信息探測的研發(fā)，我國基本主要專注于陸地機器人的研究。由于煤礦環(huán)境復(fù)雜，地面常有積水、石頭以及凸凹不平等地面狀況，發(fā)生事故的煤礦環(huán)境非常復(fù)雜，地面有積水、存在大量可燃易爆和有毒氣體。同時對防爆還有很高的要求，地面探測機器人，對于越過障礙和防爆裝置都提出了較高的要求。而兩者之間，又存在相互制約和矛盾的狀態(tài)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
：本技術(shù)的目的是提供一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，其組成包括：微控制器、電源模塊，所述的微控制器分別與傳感器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、支撐單元、無線通訊模塊、動力模塊連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的動力模塊與機器人機身連接，所述的傳感器模塊包括攝像頭、壓力傳感器、溫度傳感器、飛行控制板、讀寫器、激光傳感器、風(fēng)力傳感器、氣體傳感器、生命探測器、超聲波傳感器，所述的動力模塊包括無刷電機，所述的機器人機身包括旋翼。所述的基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，所述的微控制器為16位CPU處理芯片擴展板。本技術(shù)的有益效果：本技術(shù)與普通的固定翼飛行器、單旋翼飛行器相比,八旋翼無人飛行器擁有許多獨特應(yīng)用優(yōu)勢:（1）機動性強：八旋翼飛行器可控性強,能在非常狹小的空間中直接起飛,也能很方便實現(xiàn)定點懸停、低速飛行、側(cè)飛、倒飛及定點旋轉(zhuǎn)等,機動靈活。（2）能源利用率高：八旋翼飛行器組件都是電動設(shè)備,直接采用電能供電,比油動型直升機及固定翼飛行器能源利用率要高很多,且更為環(huán)保。（3）安全性高：八旋翼飛行器由八個旋翼同時旋轉(zhuǎn)提供升力,較普通直升機而言,有效降低了每個旋翼的最高轉(zhuǎn)速。（4）通過飛機攜帶的讀寫器，實現(xiàn)自定位和人員定位的功能。（5）通過自身攜帶的傳感器獲得各類數(shù)據(jù)信息，通過無線通信的發(fā)式傳送給礦上人員。（6）代替陸地機器人，具有自巡航和導(dǎo)航能力。本技術(shù)的八旋翼飛行機器人的指標如下：（1）整機輕量化：含供電電池在內(nèi)，整機重量在?5kg?以內(nèi)；（2）提高有效載荷：有效載荷達到10kg；（3）飛行時間在?30?分鐘左右；（4）飛行高度穩(wěn)定控制：能夠保持離地?3m?內(nèi)可靠懸停；（5）姿態(tài)角度精準控制：俯仰與橫滾角度控制范圍在±30°，偏航角控制范圍?0～360°；（6）在穩(wěn)定懸停時，受某一軸向干擾能夠自動調(diào)節(jié)，迅速恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)；（7）由于防爆無刷直流電機采用隔爆的防爆形式，行星自動變速器內(nèi)的電磁離合器和電磁制動器電氣參數(shù)滿足本質(zhì)安全防爆形式的要求。本技術(shù)提出了煤礦搜救八旋翼飛行機器人，可以裝載不同的設(shè)備，應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，大大擴展了其實用性，在各種工作中，承擔(dān)各種信息采集和勘探的任務(wù)，提高工作效率、替代人工作業(yè)，對于國民經(jīng)濟可產(chǎn)生具大經(jīng)濟效益、社會效益。煤礦搜救八旋翼飛行機器人如果能夠合理利用無人飛行器的自主飛行及視頻監(jiān)控功能，不僅可大量減少巡邏人員在大環(huán)境中的工作量，同時利用無人飛行器對場地的小要求，可以使無人飛行器到達該環(huán)境的各個角落，提高監(jiān)控力度，擴大監(jiān)控范圍。附圖說明：附圖1是技術(shù)的八旋翼飛行機器人的結(jié)構(gòu)圖。附圖2是技術(shù)的控制系統(tǒng)圖。具體實施方式：實施例1：一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，其組成包括：微控制器、電源模塊，其特征是：所述的微控制器分別與傳感器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、支撐單元、無線通訊模塊、動力模塊連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的動力模塊與機器人機身連接，所述的傳感器模塊包括攝像頭1、壓力傳感器2、溫度傳感器3、飛行控制板4、讀寫器5、激光傳感器6、風(fēng)力傳感器7、氣體傳感器8、生命探測器9、超聲波傳感器10，所述的動力模塊包括無刷電機，所述的機器人機身包括旋翼。實施例2：根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，所述的微控制器為16位CPU處理芯片擴展板。實施例3：根據(jù)實施例1或2所述的基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，所述的各類傳感器為分別與16位CPU處理芯片擴展板連接。實施例4：根據(jù)實施例1或2所述的基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，由于防爆無刷直流電機采用隔爆的防爆形式，自動變速器內(nèi)的電磁離合器和電磁制動器電氣參數(shù)滿足本質(zhì)安全防爆形式的要求。實施例5：根據(jù)實施例1或2所述的基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，八旋翼飛行器通過控制八個旋翼的旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)垂直起降、定點懸停、旋轉(zhuǎn)、側(cè)飛、倒飛等功能。其簡單的結(jié)構(gòu)、低廉的成本、靈活的機動性以及特殊的控制方式等優(yōu)勢。實施例6：根據(jù)實施例1或2所述的基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，基于場景-拓撲的自主定位方法的飛行機器人飛行導(dǎo)航環(huán)境重建，飛行機器人利用場景-拓撲的時空不變特征對圖像的比例縮放、旋轉(zhuǎn)、三維視角、噪聲、光強的變化具有較好的不變性，飛行機器人的自主定位問題可以簡化為特征匹配問題。即通過當(dāng)前節(jié)點的場景與地圖庫中的場景匹配，可以實現(xiàn)飛行機器人在拓撲地圖中的定位。能夠代替操作人員執(zhí)行定時巡檢任務(wù)，在遇到設(shè)備運行異常時能及時報警，并能在技術(shù)人員的遠程操控下與調(diào)控中心現(xiàn)有固定方位監(jiān)控系統(tǒng)組成全方位移動感知系統(tǒng)，能夠使技術(shù)人員根據(jù)需求獲取想要的現(xiàn)場信息，做出合理、科學(xué)的應(yīng)急決策，為調(diào)控中心飛行機器人的推廣應(yīng)用提供重要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。以上所述僅為本技術(shù)的較佳實施例而已，并不用以限制本技術(shù)，凡在本技術(shù)的精神和原則之內(nèi)所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，其組成包括：微控制器、電源模塊，其特征是：所述的微控制器分別與傳感器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、支撐單元、無線通訊模塊、動力模塊連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的動力模塊與機器人機身連接，所述的傳感器模塊包括攝像頭、壓力傳感器、溫度傳感器、飛行控制板、讀寫器、激光傳感器、風(fēng)力傳感器、氣體傳感器、生命探測器、超聲波傳感器，所述的動力模塊包括無刷電機，所述的機器人機身包括旋翼。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于煤礦、隧道信息采集的飛行機器人，其組成包括：微控制器、電源模塊，其特征是：所述的微控制器分別與傳感器模塊、電源模塊、驅(qū)動模塊、支撐單元、無線通訊模塊、動力模塊連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的無線通訊模塊與上位機連接，所述的動力模塊與機器人機身連接，所述的傳感器模...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王燕清，石朝俠，王一璞，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱理工大學(xué)，
類型：新型
國別省市：黑龍江;23