[发明专利]基于无线传感器网络的矿井搜索探测多机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿井及井下事故现场的搜索探测领域，更具体地说是一种以移动机器人为节点，采用无线传感器网络技术进行多机器人协调控制的矿井搜索探测多机器人系统。

背景技术

目前国内外矿井事故搜救工作还是以人工搜救为主，只有美国和日本研制了单体井下救援机器人的原型，但上述机器人结构上的抗倾覆能力和越障能力非常差。公开号为CN1931653A的《一种适用于煤矿矿井搜索探测的履带式多关节铰接机器人》专利公开了一种不易倾覆，而且具有较好的越障能力且可以非常容易地穿越狭小长缝的蛇形履带式多关节机器人，但该专利没有公开井下搜救中多点传感和远距离通讯这两大关键问题，不能解决现场环境信息和被困人员信息的快速传递问题。无线传感器网络作为一种全新的信息获取与处理技术，其特有的多节点协作与动态拓扑控制技术、无线多跳通讯技术将为井下多机器人协作采集信息和远距离通讯提供了很好的解决方案，为多机器人系统完成矿井搜索探测任务提供了有力支持。

发明内容

本发明目的是提供一种基于无线传感器网络的矿井搜索探测多机器人系统，以克服现有技术不能解决现场环境信息和被困人员信息的快速传递问题。它由以下装置组成：

多关节体机器人，它具有蛇形细长结构并采用履带行走方式，能够满足矿井井下复杂障碍对机器人地形附着能力和较小的体积的要求；多关节体机器人具有搭载仓，可携带多个小型侦查机器人；多关节体机器人具有信息感知系统，通过携带的多种传感器能够确定受困矿工的位置、检测出有害气体的种类、有害气体的含量和环境温度，确定是否存在明火以及明火的位置；

小型侦查机器人，通过沿途的被释放，成为有害气体的种类、有害气体的含量和环境温度的监控节点和无线网络的信息传递节点，实现多点信息采集和远距离通讯；

远程操控终端，设置在地面上，与多关节体机器人和多个小型侦查机器人组成无线传感器网络，搭建起操作者和机器人间的通讯链路；在此链路基础上，采用远程操控模式进行人机交互，救援人员在远端通过人机接口可以实时操控机器人各部分的运动，并获取现场环境信息和被困人员信息。

本发明解决了矿井井下复杂环境中环境监测、人员搜索定位和远程通信等问题，本发明通过多机协作有效穿越障碍，到达危险和灾害现场，采集(气、火、水等)多种信息；该系统还通过沿途释放的小型机器人做为监控、通讯节点构成无线传感器网络，接收和传递操作者的指令并将现场信息发送给操作者，辅助生产和救护人员进行紧急决策或实施快速、有效的救助。本发明的优点是能实现动态自组织、通讯可靠性高和环境感知能力强，能够在井下复杂地形中运动并配置多机器人节点，搭建无线传感器网络，通过远程操控模式进行人机交互，实现井下信息获取和多机器人控制。克服了现有技术不能解决现场环境信息和被困人员信息的快速传递问题。

附图说明

图1是本发明多关节体机器人1的结构示意图，图2是本发明的系统构成示意图，图3是多关节体机器人1的电路结构示意图，图4是小型侦查机器人2的电路结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图2具体说明本实施方式。本实施方式由以下装置组成：多关节体机器人1，它具有蛇形细长结构并采用履带行走方式，能够满足矿井井下复杂障碍对机器人地形附着能力和较小的体积的要求；多关节体机器人1具有搭载仓，可携带多个小型侦查机器人2；多关节体机器人1具有信息感知系统，通过携带的多种传感器能够确定受困矿工的位置、检测出有害气体的种类、有害气体的含量和环境温度，确定是否存在明火以及明火的位置；

小型侦查机器人2，小型两轮侦查机器人具有结构简单、便于搭载的特点，通过沿途的被释放，成为有害气体的种类、有害气体的含量和环境温度的监控节点和无线网络的信息传递节点，实现多点信息采集和远距离通讯；给每个小型侦查机器人2安装不同的传感元件，可以动态监控整个巷道内的各种气体、温度变化情况。

远程操控终端3，设置在地面上，与多关节体机器人1和多个小型侦查机器人2组成无线传感器网络，搭建起操作者和机器人间的通讯链路。在此链路基础上，采用远程操控模式进行人机交互，救援人员在远端通过友好的人机接口(PDA、Monitor和控制按钮)就可以实时操控机器人各部分的运动，并获取现场环境信息和被困人员信息；