[发明专利]一种马蹄型远程遥控智能救生装置

说明书

本发明披露一种马蹄型远程遥控智能救生装置，包括螺旋桨、遥控器、锂电池、直流电机、无线信号接收器、电机驱动器、单片机、电压转换器，与无人机组成救生系统，无人机负责定位被救者同时传输救援画面，本智能救生装置默认自动模式，总是执行单片机路径规划程序，无人机侦查的地图采用图论法建模用Dijkstra算法解得初始路径，再采用蚁群算法建模并求解优化初始路径得最优路径，以最短距离救援，按下遥控器手动模式按钮，则切换至手动模式，不执行单片机路径规划程序，救援人员依靠遥控器对智能救生装置运动进行控制，并且在救援过程中无人机始终跟随本智能救生装置实时拍摄水面情形。

技术领域

本发明涉及救生领域，特别是涉及一种马蹄形状的可以远程遥控定位的智能救生装置。

背景技术

目前，救生装置是作为在紧急情况下营救溺水人员的必要的救生工具。在事故中，等待救援的人们可能会因为时间太长，体力消耗过大，累得无法撑在救生装置上，特别是在海洋事故需要比较长的救援时间，但是现有救生装置基本上都需抛洒至落水者附近，这就意味着只能救援很近的距离且救援缓慢，同时因为海面环境的复杂性，比如风力及水流流速等外界因素影响抛投的准确性也难以控制，有时即使抛投到了恰当的位置而被救者不一定能及时抓住救生装置，同样会导致救援失败。目前市面上的救生装置大部分结构简单、功能单一，使用十分有限。一些智能救生装置，如中国专利中CN206125373U采用GPS来进行定位，GPS的优点在于无辐射，但是穿透力很弱，民用定位精度约为10米，而且当信号被遮挡或者削减时，GPS定位还会出现漂移；又如中国专利中CN205440813U采用红外感应来定位，传输距离短，易被障碍物干扰，定位精度存在很大局限性；在海况不同时也未考虑装置速度的调节，并且采用单圈体设计，套装麻烦，使用者舒适度不高，结构不够人性化，这些都是要解决的问题。还有一些智能装置，如中国专利中CN206125373U等，监控器只能发送位置信息而无法实时传输救援画面，若是在救援时发生一些紧急情况，救援人员则无法在第一时间做出处理，并且此类装置都依赖于遥控器直接控制，无法进行自动路径规划，实现最短距离救援，这就会造成装置能耗不必要浪费，使得装置的续航能力降低。为此有必要发明出一种马蹄型可精确定位的装置，传输救援画面，可进行运动模式选择，自动模式路径规划，实现最短距离的救援，降低能耗，增强装置的续航能力，这样就可以大大提高海上救援的效率，更好的进行救援工作，保障人员安全。

发明内容

为了克服现有技术在远程遥控智能救生装置的困难，本发明的目的是以现有标准的救生装置为基础，提出一种可准确定位的，进行自动路径规划且可实时传输救援画面的水上救生装置。由于它的形状是马蹄型，而且可以通过远程控制它来进行救援工作，我们称之为马蹄型远程遥控智能救生装置。

本发明解决问题所采取的技术方案是：在救生装置中设置动力模块，控制模块，通信模块，电源模块以及控制救生装置的遥控器，进行定位和传输救援画面的无人机。具体来说，动力模块是由涡轮螺旋桨、联轴器以及直流电机组成的，它为救生圈提供动力，遥控器通过对动力模块的作用可使得救生圈前进、后退和拐弯。控制模块为单片机，它体积小且功能强，它从自身输入接口接收来自通信模块提供的信息并存入存储器，单片机中的CPU会根据固化在存储器中已设计好的程序对输入的数据进行高速运转，再将运算处理的结果通过输出接口送去控制执行机构也就是直流电机驱动器，以此达到控制救生装置的运动的目的，无人机负责侦查水上环境并反馈地图，再采用MAKLINK图论法对该地图进行环境建模，MAKLINK法是自由空间建模的一种较好方法，它先把空间内的障碍物抽象成各种平面凸边形，再利用图论知识在该空间建立一个全局连通图，最后在这个连通图上实现路径规划，这样就得到水上救生机器人的行驶环境网络拓扑图，其建模过程如下：

1)用直线即链接线L1、L2、L3……将水上环境地图划分为凸边形区域；

2)将各链接线的中点M1、M2、M3……设置成可能经过的路径点；

3)将环境地图中标出起始点S和目标点T以及障碍点Z1、Z2、Z3……链接到所在凸边形区域的各路径点上；