[发明专利]一种基于手机客户端多功能矿井搜救机器人

说明书

技术领域

本发明主要涉及机器人技术领域，特别是一种基于手机客户端多功能矿井搜救机器人。

背景技术

我国煤炭矿藏丰富，是世界上最大的煤炭生产和消费国，但是我国又是煤矿事故发生率、矿难造成伤亡人数最高的国家。据统计，我国露天煤田只占总储量不到5%的份额，绝大部分煤田属于地质结构复杂，含大量瓦斯气体的地下煤田。在这种特定的条件下，如果发生矿难事故，大型救援设备无法及时到达井下，救援人员无法迅速获取井下信息，如瓦斯和O₂等气体浓度、是否发生火灾或透水、现场温湿度及被困人员位置等，故不能够第一时间到达现场营救，致使错过最佳救援时间，造成更大的人员伤亡。

目前，现有的矿井搜救机器人功能较单一，不能准确探测矿井环境和被困人员信息。而且，大多轮式机器人体积、重量大，在事故后较差道路状况下行走困难。另外，地面信号接收装置体积普遍较大，不便移动，不利于现场操作。随着无线网络的广泛覆盖以及智能手机功能日趋强大，本发明通过开发手机应用和借助无线通信网络，通过对履带式车身的升级和改造，搭载低照度摄像装置、矿井环境信息采集装置和通信设备等，能够顺利地进入矿井并采集环境及被困人员信息，从而便于开展搜救工作。

发明内容

本发明的目的则是为了克服现有技术的不足，设计一种基于手机客户端多功能矿井搜救机器人。为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种基于手机客户端多功能矿井搜救机器人，由机器人下位机检测系统和上位机移动控制系统构成。所述机器人下位机检测系统包括STM32控制器，所述STM32控制器通过电源线和矿井环境信息采集系统、SIM908模块、S5PV210处理器、电源模块、SD卡、OpenWrt路由器和时钟模块连接。所述S5PV210处理器通过电源线和机器人姿态监测系统和车身驱动系统相连。

进一步，所述矿井环境信息采集系统包括O₂浓度传感器、烟雾浓度传感器、瓦斯浓度传感器、温湿度传感器和信号调理模块。所述O₂浓度传感器、烟雾浓度传感器、瓦斯浓度传感器、温湿度传感器和信号调理模块输入端相连，传感器分别将采集到的井下O₂浓度参数、烟雾浓度参数、瓦斯浓度参数、温湿度参数发送给信号调理模块，所述信号调理模块将传送来的模拟信号进行滤波、放大和偏置处理。所述信号调理模块输出端与STM32控制器的A/D模数转换器对应的GPIO口相连，STM32控制器的A/D模数转换器能够将采集到的模拟信号转换为数字信号。所述STM32控制器采用ADC（模/数转换）校正算法对采样过程进行校正，以提高ADC（模/数转换）的采样精度。所述STM32控制器将数据进行分析处理后转存到SD卡，完成矿井环境信息的采集工作。

进一步，所述机器人姿态监测系统包括三轴加速度计、指南针模块和超声波传感器。所述三轴加速度计、指南针模块、超声波传感器和S5PV210处理器输入端相连，分别将传感器监测到的机器人三轴加速度参数、方向信息和前方有无障碍物信息发送给S5PV210处理器，所述S5PV210处理器利用姿态控制算法对数据进行分析处理，从而通过控制电机驱动模块，以PWM（脉冲宽度调制）控制方式调节相应直流无刷电机的转速进而调整机器人姿态。

进一步，所述STM32控制器和S5PV210处理器为整个系统的核心。所述STM32控制器为整个系统的控制中心，选用高性能的Cotex-M3内核处理器STM32F103ZET6，控制各模块之间的运行和通信。所述三星公司的S5PV210处理器为系统控制算法运算中心，该处理器采用Cotex-A8内核，可实现2000DMIPS的高性能运算能力。