專利名稱：基于無線網(wǎng)絡(luò)的礦井自主智能探測多機(jī)器人無線通訊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由多個具有防爆能力的礦井自主移動智能機(jī)器人組成的無 線移動通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別是公開一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的礦井自主智能探測多機(jī)器人無線通 訊系統(tǒng)，解決煤礦災(zāi)難發(fā)生后，礦井探測機(jī)器人的長距離通訊問題，屬于礦井探測機(jī)器人技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤礦作為高危行業(yè)之一，安全生產(chǎn)始終是頭等大事，歷來是國家關(guān)注的重點(diǎn)，據(jù)不 完全統(tǒng)計(jì)2006年初至2009年底，國內(nèi)煤礦發(fā)生近千起礦難，導(dǎo)致大量礦工死亡。在煤礦事 故救援工作中，礦井自主智能探測機(jī)器人用于掌握事故現(xiàn)場第一手信息和資料，提高救援 效率，最大限度的減少傷亡和損失。當(dāng)?shù)V井自主智能探測機(jī)器人為探測環(huán)境信息超過某種 極限時，救援隊(duì)員就不能進(jìn)入此環(huán)境中實(shí)施救援，以免引起二次爆炸，避免導(dǎo)致救援隊(duì)員的 傷亡。但是礦井巷道是一個特殊的環(huán)境，無線通訊信號容易被礦井巷道吸收。目前在礦井 正常工作情況下，主要安裝固定的無線通訊基站，拓展無線通訊的距離。但是煤礦出現(xiàn)瓦斯 或煤塵爆炸等災(zāi)難之后，井下的電源全部切斷，無線基站無法正常工作。而當(dāng)?shù)V難發(fā)生時， 救援隊(duì)員無法進(jìn)入巷道布置應(yīng)急的無線通訊基站，因?yàn)榄h(huán)境信息不清楚，有很多大的危險， 需要礦井機(jī)器人先進(jìn)入巷道進(jìn)行探測，而礦井探測機(jī)器人要長距離深入礦井巷道探測，如 果采用無線通訊方式，必須要有無線基站。為了解決這個問題，目前已有專利CN201179899，CN101643096,CN201305046, CN201516604U都采用有線通訊方式，拓展機(jī)器人的通訊距離，但是在煤礦災(zāi)難后，環(huán)境地 形非常復(fù)雜，拖線的礦井探測機(jī)器人無法在爆炸巷道下使用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決煤礦災(zāi)難發(fā)生后，礦井探測機(jī)器人的長距離通訊問題， 公開一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的礦井自主智能探測多機(jī)器人無線通訊系統(tǒng)，是一組由移動礦井探 測機(jī)器人組成的智能移動無線通訊網(wǎng)絡(luò)，為礦難救援提供有效保障。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的無線通訊系統(tǒng)由多個機(jī)器人和無線遙控智能終端組 成，系統(tǒng)最大擁有255個機(jī)器人，各機(jī)器人具有無線通訊模塊、智能通訊協(xié)調(diào)模塊、運(yùn)動機(jī) 構(gòu)和自主導(dǎo)航模塊，各機(jī)器人通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊連接，組成自主移動的、柔性的通訊 網(wǎng)，幫助救援隊(duì)員探測到礦井巷道遠(yuǎn)距離的環(huán)境信息；無線通訊模塊既作為路由器，也作 為通訊終端；礦井探測機(jī)器人通過自主導(dǎo)航模塊在礦井巷道中自主運(yùn)行；無線通訊模塊接 收來自無線通訊系統(tǒng)的環(huán)境信息和圖像信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探測機(jī)器人的無線通訊模 塊，無線通訊模塊將接收的運(yùn)動信息轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊；相鄰的兩個礦井探測機(jī)器 人之間的距離通過智能通訊協(xié)調(diào)模塊來確定，智能通訊協(xié)調(diào)模塊解析運(yùn)動信息，發(fā)送給自 主導(dǎo)航模塊，作為自主導(dǎo)航模塊的期望速度，確保礦井探測機(jī)器人之間的距離保證同步協(xié) 調(diào)，保證相鄰的兩個礦井探測機(jī)器人的通信可靠、有效；自主導(dǎo)航模塊根據(jù)巷道情況，自主規(guī)劃在巷道中的行走路徑，最后將規(guī)劃的運(yùn)動信息傳遞給運(yùn)動機(jī)構(gòu)。所述的各個機(jī)器人之間的距離是動態(tài)的，通過自主移動，保證各個礦井探測機(jī)器 人之間的距離在一個合理的范圍，以保證通訊的有效性，其調(diào)節(jié)是按照下面方式進(jìn)行的第 2個礦井探測機(jī)器人根據(jù)收到的第1個礦井探測機(jī)器人的運(yùn)動信息自主運(yùn)行，并檢測與第 1個礦井探測機(jī)器人的通訊距離，當(dāng)通訊距離太大時，第2個礦井探測機(jī)器人將以加速的方 式自主運(yùn)行，縮短與第1個礦井探測機(jī)器人之間的距離；第3個礦井探測機(jī)器人根據(jù)收到的 第2個礦井探測機(jī)器人的運(yùn)動信息自主運(yùn)行，并檢測與第2個礦井探測機(jī)器人的通訊距離， 當(dāng)通訊距離太大時，第3個礦井探測機(jī)器人將以加速的方式自主運(yùn)行，縮短與第2個礦井探 測機(jī)器人之間的距離；其他的機(jī)器人也是以此類推。所述的智能通訊協(xié)調(diào)模塊是這樣工作的第1個礦井探測機(jī)器人進(jìn)入巷道，將自 己的運(yùn)動信息發(fā)送給第2個礦井探測機(jī)器人，第2個礦井探測機(jī)器人收到第1個礦井探測 機(jī)器人的運(yùn)動信息，然后將運(yùn)動信息發(fā)送給自主導(dǎo)航模塊，檢測與第1個礦井探測機(jī)器人 的通訊距離，當(dāng)通訊距離大于某一設(shè)定值時，將發(fā)送加速信息給第2個礦井探測機(jī)器人；其 它的機(jī)器人都以同樣的方式進(jìn)行相互間距離的協(xié)調(diào)。在礦井井下本實(shí)用新型無線通訊系統(tǒng)是一個自主智能移動的無線通訊網(wǎng)絡(luò)，對于 遠(yuǎn)程無線遙控智能終端來說，就像操作一臺礦井探測機(jī)器人。無線通訊網(wǎng)絡(luò)中，礦井探測機(jī)器人之間的距離是通過下面的方式進(jìn)行協(xié)調(diào)的在 開始情況下，救援隊(duì)員讓其中的第1個礦井探測機(jī)器人(即1號機(jī)器人)進(jìn)入礦井巷道，通 過無線遙控智能終端可以實(shí)時監(jiān)測到礦井巷道的環(huán)境信息如瓦斯、溫度等。當(dāng)進(jìn)入巷道的 距離增加時，智能通訊協(xié)調(diào)模塊監(jiān)測到通訊距離太大，導(dǎo)致通訊帶寬降低，通訊不可靠時， 救援隊(duì)員將派第2個礦井探測機(jī)器人(即2號機(jī)器人)進(jìn)入巷道。第2個礦井探測機(jī)器人 作為第1個礦井探測機(jī)器人的路由器，當(dāng)?shù)?個礦井探測機(jī)器人繼續(xù)進(jìn)入巷道時，它將運(yùn)動 信息發(fā)送給第2個礦井探測機(jī)器人，第2個礦井探測機(jī)器人根據(jù)收到的第1個礦井探測機(jī) 器人的運(yùn)動信息自主運(yùn)行。其它的礦井探測機(jī)器人也以同樣的方式進(jìn)行工作。在礦井探測 機(jī)器人中，無需救援隊(duì)員的實(shí)時遙控，是自主實(shí)現(xiàn)的。對于遠(yuǎn)程的救援隊(duì)員來說，通過無線 遙控智能終端能監(jiān)控到遠(yuǎn)距離巷道的環(huán)境信息，以判斷人員能否進(jìn)入巷道實(shí)施救援。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型無線通訊系統(tǒng)是動態(tài)移動的，是一個實(shí)時、 遠(yuǎn)距離、自主移動的智能無線網(wǎng)絡(luò)，能自主根據(jù)巷道的實(shí)際情況，自動調(diào)節(jié)各個路由器之間 的距離，無需救援隊(duì)員事先布網(wǎng)，也無需外部的電源供電。本實(shí)用新型系統(tǒng)主要用于礦井災(zāi) 難的應(yīng)急場合，可應(yīng)用于任何復(fù)雜的礦井巷道的無線通訊。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)示意圖；圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)的自主智能礦井探測機(jī)器人框架示意圖；圖3是本實(shí)用新型系統(tǒng)的智能通訊協(xié)調(diào)模塊的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖用實(shí)施例來對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作出進(jìn)一步的詳細(xì)說明。根據(jù)附圖1，本實(shí)用新型基于無線網(wǎng)絡(luò)的礦井自主智能探測多機(jī)器人無線通訊系統(tǒng)示意圖，無線通訊系統(tǒng)由第1個礦井探測機(jī)器人1、第2個礦井探測機(jī)器人2、第3個礦井 探測機(jī)器人3、第4個礦井探測機(jī)器人4……以及無線遙控智能終端9等組成，移動智能無 線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最大可以達(dá)到255個礦井探測機(jī)器人。在本無線通訊系統(tǒng)中，每個礦井探測機(jī) 器人都是自主移動的，第1個礦井探測機(jī)器人1與第2個礦井探測機(jī)器人2之間的距離S1 5 ；第2個礦井探測機(jī)器人2與第3個礦井探測機(jī)器人3之間的距離& 6 ；第3個礦井探測 機(jī)器人3與第4個礦井探測機(jī)器人4之間的距離& 7……第2M個礦井探測機(jī)器人2M與 第255個礦井探測機(jī)器人255之間的距離8，通過礦井探測機(jī)器人的自主移動，保證各 個礦井探測機(jī)器人之間的距離S1 5, S2 6, S3 7……8在一個合理的范圍，以保證通訊 的有效性。例如第1個礦井探測機(jī)器人1將運(yùn)動信息發(fā)送給第2個礦井探測機(jī)器人2，當(dāng) 第1個礦井探測機(jī)器人1與第2個礦井探測機(jī)器人2之間的距離S1 5大于某一個距離，通 訊不可靠、不穩(wěn)定時，第2個礦井探測機(jī)器人2將以大于第1個礦井探測機(jī)器人1的速度運(yùn) 行，縮短第1個礦井探測機(jī)器人1與第2個礦井探測機(jī)器人2之間的距離S1 5，以保證可靠 的通訊。無線通訊系統(tǒng)的其它礦井探測機(jī)器人也以同樣的方式工作。根據(jù)附圖2，是本實(shí)用新型系統(tǒng)的自主智能礦井探測機(jī)器人框架示意圖，機(jī)器人主 要包括無線通訊模塊11，智能通訊協(xié)調(diào)模塊12，運(yùn)動機(jī)構(gòu)13，自主導(dǎo)航模塊14。無線通訊 模塊11既可以作為路由器，也可以作為通訊終端。礦井探測機(jī)器人通過自主導(dǎo)航模塊14 在礦井巷道中自主運(yùn)行。智能通訊協(xié)調(diào)模塊12，確保礦井探測機(jī)器人之間的距離保證同步 協(xié)調(diào)，即相鄰的兩個礦井探測機(jī)器人之間的距離是通過智能通訊協(xié)調(diào)模塊12來確定的，其 目的是保證相鄰的兩個礦井探測機(jī)器人的通信可靠、有效。無線通訊模塊11接收來自無線 通訊系統(tǒng)的信息，如果是環(huán)境信息和圖像信息，無線通訊模塊11將轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探測機(jī) 器人的無線通訊模塊11 ；如果是運(yùn)動信息，無線通訊模塊將轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊12。 智能通訊協(xié)調(diào)模塊解析運(yùn)動信息，發(fā)送給自主導(dǎo)航模塊14，最為自主導(dǎo)航模塊14的期望速 度。自主導(dǎo)航模塊根據(jù)巷道情況，自主規(guī)劃在巷道中的行走路徑，最后將規(guī)劃的運(yùn)動信息給 運(yùn)動機(jī)構(gòu)13。根據(jù)附圖3，本實(shí)用新型系統(tǒng)的智能通訊協(xié)調(diào)模塊的流程圖，第1個礦井探測機(jī)器 人1進(jìn)入巷道，發(fā)送自己的運(yùn)動信息給第2個礦井探測機(jī)器人2，延遲一定時間，再發(fā)送自己 的運(yùn)動信息給第2個礦井探測機(jī)器人，如此循環(huán)。也就是說，第1個礦井探測機(jī)器人1以一 定的頻率發(fā)送運(yùn)動信息給第2個礦井探測機(jī)器人。第2個礦井探測機(jī)器人收到第1個礦井 探測機(jī)器人的運(yùn)動信息，然后將運(yùn)動信息發(fā)送給自主導(dǎo)航模塊，檢測與第1個礦井探測機(jī) 器人的通訊距離，當(dāng)通訊距離大于某一設(shè)定值時，將發(fā)送加速信息給自主導(dǎo)航模塊。其它的 礦井探測機(jī)器人都以同樣的方式進(jìn)行協(xié)調(diào)。礦井自主智能探測機(jī)器人無線通訊系統(tǒng)實(shí)際的工作流程是1、第1個礦井探測機(jī)器人進(jìn)入礦井巷道實(shí)施探測任務(wù)，并將環(huán)境信息發(fā)送到無線 遙控智能終端。當(dāng)無線遙控智能終端顯示通訊距離不可靠時，救援隊(duì)員讓第2個礦井探測 機(jī)器人進(jìn)入巷道工作。2、第2個礦井探測機(jī)器人根據(jù)收到的第1個礦井探測機(jī)器人的運(yùn)動信息自主運(yùn) 行，并檢測與第1個礦井探測機(jī)器人的通訊距離，當(dāng)通訊距離太大時，第2個礦井探測機(jī)器 人將以加速的方式自主運(yùn)行。3、當(dāng)無線遙控智能終端顯示通訊距離不可靠時，救援隊(duì)員將第3個礦井探測機(jī)器
5人進(jìn)入巷道工作。第3個礦井探測機(jī)器人根據(jù)收到的第2個礦井探測機(jī)器人的運(yùn)動信息自 主運(yùn)行，并檢測與第2個礦井探測機(jī)器人的通訊距離，當(dāng)通訊距離太大時，第3個礦井探測 機(jī)器人將以加速的方式自主運(yùn)行。4、根據(jù)實(shí)際要探測的巷道情況，救援隊(duì)員派出數(shù)量不同的機(jī)器人進(jìn)入巷道，組成 無線通訊系統(tǒng)。5、由這些礦井探測機(jī)器人組成的無線通訊系統(tǒng)，救援隊(duì)員能夠探測到巷道遠(yuǎn)距離 的環(huán)境信息。本實(shí)用新型無線通訊系統(tǒng)是智能移動通訊系統(tǒng)，能適應(yīng)不同的巷道情況。當(dāng)環(huán)境 通訊質(zhì)量比較差時，礦井探測機(jī)器人將自動調(diào)整各個機(jī)器人之間的距離，以保證通訊的可 靠性，因此本無線通訊系統(tǒng)也是柔性的。
權(quán)利要求1. 一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的礦井自主智能探測多機(jī)器人無線通訊系統(tǒng)，其特征在于無線 通訊系統(tǒng)由多個機(jī)器人和無線遙控智能終端組成，系統(tǒng)最大擁有255個機(jī)器人，各機(jī)器人 具有無線通訊模塊、智能通訊協(xié)調(diào)模塊、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和自主導(dǎo)航模塊，各機(jī)器人通過無線網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行通訊連接，組成自主移動的、柔性的通訊網(wǎng)；無線通訊模塊既作為路由器，也作為通訊 終端；無線通訊模塊接收來自無線通訊系統(tǒng)的環(huán)境信息和圖像信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探 測機(jī)器人的無線通訊模塊，無線通訊模塊將接收的運(yùn)動信息轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊；智 能通訊協(xié)調(diào)模塊將解析的運(yùn)動信息發(fā)送給自主導(dǎo)航模塊；自主導(dǎo)航模塊將規(guī)劃的運(yùn)動信息 傳遞給運(yùn)動機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型為一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的礦井自主智能探測多機(jī)器人無線通訊系統(tǒng)，其特征在于無線通訊系統(tǒng)由多個機(jī)器人和無線遙控智能終端組成，系統(tǒng)最大擁有255個機(jī)器人，各機(jī)器人具有無線通訊模塊、智能通訊協(xié)調(diào)模塊、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和自主導(dǎo)航模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊連接，組成自主移動的、柔性的通訊網(wǎng)。無線通訊模塊既作為路由器，也作為通訊終端；無線通訊模塊接收來自無線通訊系統(tǒng)的環(huán)境信息和圖像信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給下個礦井探測機(jī)器人的無線通訊模塊，無線通訊模塊還將接收的運(yùn)動信息轉(zhuǎn)發(fā)給智能通訊協(xié)調(diào)模塊；智能通訊協(xié)調(diào)模塊解析運(yùn)動信息，發(fā)送給自主導(dǎo)航模塊；自主導(dǎo)航模塊根據(jù)巷道情況，規(guī)劃行走路徑，并將規(guī)劃的運(yùn)動信息傳遞給運(yùn)動機(jī)構(gòu)。
文檔編號H04W84/18GK201821509SQ20102027197
公開日2011年5月4日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者周勇, 楊伯群, 王宣, 蔣金鵬, 邱平平, 陳琳 申請人:上海中為智能機(jī)器人有限公司