[发明专利]人工智能灭火机器人

权利要求书

1.人工智能灭火机器人，包括机身（5）和机体（21），其特征在于，所述机身（5）上安装有第二LED灯（40），所述机身（5）下侧安装有驱动电机装置（2），所述驱动电机装置（2）的两侧对称安装有两组驱动轮（28），两组所述驱动轮（28）下侧均安装有链条盒板（33），所述链条盒板（33）下侧安装有承重轮（34），承重轮（34）内侧设置有行走驱动机构（41），所述承重轮（34）的一侧安装有导向轮（1），所述承重轮（34）外侧包裹安装有履带（35），所述履带（35）两侧安装有遮挡防护板（36），所述履带（35）上侧且位于机身（5）的一侧安装有履带遮挡板（37），所述机身（5）的一侧装配有红外温度传感器（3）和避震传感器（4），所述机身（5）上侧安装有底座（7），所述底座（7）的一侧安装有升降支撑柱（27），所述升降支撑柱（27）上侧安装有驱动电机（10），所述升降支撑柱（27）的一侧安装有放置板（30），所述放置板（30）上安装有一组警示灯（31）和两组照射灯（32），所述放置板（30）前侧安装有进水管（25），所述进水管（25）的一端安装有快插接头（29），所述底座（7）的另一侧安装有云台（6），所述云台（6）上侧安装有支架（8），所述支架（8）上侧装配有第一摄像头（9），所述机身（5）上侧安装有三台固定座（47），所述机身（5）内部安装有控制器，所述控制器通信连接有用户移动终端，所述用户移动终端用于录入控制指令，并将控制指令发送至控制器，控制指令包括机器人指令和无人机指令，机器人指令包括火灾监测指令和智能灭火指令，无人机指令包括预设飞行速度、预设飞行高度、预设飞行轨迹和预设飞行时间；

所述控制器内部安装有任务分配模块、警报模块、飞行调节模块、定位模块、计时模块、飞行扫描模块、数据分析模块、数据采集模块和信号接发模块；

所述信号接发模块具体为机身（5）和机体（21）上的信号接发器，信号接发模块用于机器人和无人机接收和发送信号；所述定位模块具体为机身（5）和机体（21）上的GPS定位仪，定位模块用于定位无人机的位置信息；所述计时模块具体为机体（21）和机身（5）上的计时器，计时模块用于对机器人和无人机的工作时间进行记录，并将工作时间反馈至控制器；所述飞行扫描模块用于对无人机的飞行前方进行不间断扫描，飞行扫描模块具体为机体（21）上的超声波扫描仪；

所述数据库用于存储机器人和无人机的数据；所述数据采集模块用于外部的环境信息，并将环境信息发送至数据分析模块，环境信息包括外部温度值、外部湿度值、外部烟雾值、外部光亮值和外部图像；

所述警报模块用于对火灾信息进行警报；所述数据分析模块用于对外部的环境信息进行分析；所述任务分配模块用于对灭火任务进行分配；

所述数据采集模块还用于采集机器人的运行信息和无人机的飞行信息；所述数据分析模块还用于对无人机的飞行信息进行分析,具体分析步骤如下：

S1：获取无人机的预设飞行时间YT、预设飞行速度YS、预设飞行高度YG和预设飞行轨迹YJ；

S2：设定若干个时间节点将无人机飞行路程等分为若干个小片段a，a=1，……，n；

S3：获取每个小片段a中起始时的无人机飞行速度和停止时的无人机飞行速度，取平均值计算得到每个小片段中的无人机飞行速度Sa；

S31：获取所有小片段a中无人机飞行速度Sa超过预设飞行速度YS的数量b，得到所有小片段a中无人机飞行速度Sa未超过预设飞行速度YS的数量a-b；

S32：将超过预设飞行速度YS的数量b与未超过预设飞行速度YS的数量a-b进行比对；

S33：若b≥a-b，则生成飞行调节信号；

S34：若b＜a-b，则进入下一步骤；

S4：获取每个小片段a中起始时的无人机飞行高度和停止时的无人机飞行高度，取平均值计算得到每个小片段中的无人机飞行高度Ga；

S41：获取所有小片段a中无人机飞行高度Ga超过预设飞行速度YS的数量c，得到所有小片段a中无人机飞行高度Ga未超过预设飞行高度YG的数量a-c；

S42：将超过预设飞行速度YS的数量b与未超过预设飞行高度YG的数量a-c进行比对；

S43：若c≥a-c，则生成飞行调节信号；

S44：若c＜a-c，则进入下一步骤；

S5：若干个小片段a均设置有固定时间段t，利用公式TM=a×t得到无人机的实际飞行时间，若实际飞行时间TM与预设飞行时间YT的时间差在设定阈值范围内，则进入下一步骤，若实际飞行时间TM与预设飞行时间YT的时间差不在设定阈值范围内，则生成飞行调节信号；

S6：以火灾地点为原点建立三维坐标，若干个小片段a点化呈现在三维坐标中，利用方程计算得到无人机的飞行轨迹，方程具体如下：

，式中α、β和γ均为预设比例系数，η为自变量；

S7：利用定位模块得到当前时间无人机在三维坐标中所处的位置，与预设的当前时间无人机在三维坐标中所处的位置进行比对，若存在偏差，则生成飞行调节信号，反之无人机继续运行；

S8：生成的飞行调节信号发送至飞行调节模块，飞行调节模块用于接收飞行调节信号，并依据飞行调节信号对无人机的飞行速度、飞行高度、飞行轨迹和飞行时间进行调节；

控制器内部还安装有障碍分析模块，所述障碍分析模块用于接收飞行扫描模块发送的障碍信息，并对障碍信息进行分析，具体分析过程如下：

P1：当飞行扫描模块扫描到无人机飞行前方存在障碍信息时，飞行扫描模块扫描获取到障碍信息，并将障碍信息发送至控制器，对应的障碍物标记为Z；

P2：获取得到障碍物Z与无人机之间的直线距离L1；

P3：获取无人机的飞行实时速度F1，经过时间T1后，再次获取障碍物Z与无人机之间的直线距离L2，此时重新获取无人机飞行实时速度F2；

P4：将获取到的直线距离L1、直线距离L2、时间T1、两次无人机飞行速度F1和F2进行分析：

P41：将直线距离L1减去直线距离L2，得到无人机的飞行距离Lc，当Lc小于等于0时，无人机按照预设的飞行数据正常飞行；

P42：当Lc大于0时，则进入下一步骤；

P43：利用公式计算预期差值Y，具体计算公式为：

Y=T1×F1+F2÷2-Lc；

P44：当Y＜X1时，障碍分析模块产生迫近信号，其中X1为预设值且取值小于0；

当X1≤Y≤X2时，障碍分析模块产生非迫近信号，其中X2为预设值且取值大于X1；

P5：迫近信号传输到控制器，控制器控制无人机进行躲避分析，具体躲避分析的过程如下：

P51：当控制器接收到迫近信号时，控制器控制无人机悬停；

P52：以无人机悬停的位置为原点，任意建立三维坐标系；

P53：预测障碍物的运动轨迹，预测方法为将障碍物Z视为无动力惯性飞行，每连续经过时间T2获取一次障碍物Z的坐标，根据障碍物Z的飞行方向，获取到障碍物Z的飞行轨迹；此处为现有技术，即做初速度为指定值的抛物运动，飞行轨迹为抛物线；

P54：当障碍物Z的飞行轨迹与无人机不相交时，产生正确信号，否则产生错误信号；在此过程中通过飞行调节模块对无人机进行分型调整，调整方式如下：

P541：将无人机的飞行高度拔高，在此过程中不断检测到无人机与障碍物Z之间的距离，将该距离标记为拉隔距离；若拉隔距离增大到X3时，X3为预设值；则保持高度不变；否则进入下一步骤；

P542：将无人机飞行轨迹往障碍物飞行的反方向飞行，持续获取拉隔距离，直到拉隔距离不再减小；

P543：控制器无人机的飞行速度小于障碍物Z的移动速度，使障碍物Z依据飞行轨迹快速通过无人机的飞机轨迹；

P6：无人机安全通过障碍物后按照预设的飞行数据正常飞行。