一种矿用水陆两栖救援装置概要

1、说 明 书一种矿用水陆两栖救援装置技术领域本实用新型属于煤矿救援技术领域，具体涉及一种矿用水陆两栖 救援装置。背景技术在灾害面前，人的力量总是显得渺小。灾难发生时，井下复杂的 环境让搜救工作很难进行。于是人们想到了用机器人代替人去复杂危 险的环境中开展搜救工作。搜救机器人的研究工作得到了广泛的认 可，在国内外逐步发展起来。近10年多来，日本、美国等发达国家在矿难、地震、火灾等救援 机器人的研究方面做了大量的工作，研究出了各种可用于灾难现场救 援的机器人。但是这些新研制的救援机器人仍处于实验室阶段，大多 都没有得到救援现场的实际考验。我国的搜救机器人技术起步较晚，但是近年来引起了越来越多的 关注

2、并取得了一定的成果，而关于煤矿救援机器人更是近几年才开始 有所发展。本发明借鉴前人的经验与技术，设计了水陆两栖矿难救援装置， 本发明主要用于煤矿井下救援，也可用于人无法靠近到达的地方。 该 救援装置不仅能自动躲避障碍物， 而且在透水发生时能正常工作，还 可以实时传回清晰的图像以便于更好的搜救。实用新型内容本实用新型为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种能够自动躲避 障碍物，而且在透水发生时能正常工作，还可以实时传回清晰的图像 的矿用水陆两栖救援装置。本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种矿用水陆两栖救援装置，包括移动测量端和显示控制终端， 所述移动测量端实现瓦斯浓度监测、障碍的探测、图像的采集及

3、无线 数据发射，所述显示控制终端实现无线数据接收、终端显示和报警。所述移动测量端通过瓦斯测量模块和图像采集模块采集的信息 通过LPC单片机经无线模块传送至显示控制终端的89C52单片机，89C52单片机处理后通过 PC机显示图像信息；井上工作人员可以通 过蜂鸣器判断瓦斯浓度是否超标并能根据井下实际情况控制机器人 进行水陆模式的切换，通过红外避障模块实现红外避障功能， 并把信 息传送至PC机。所述移动测量端的核心芯片使用 NX心司的ARM芯片LPC2132 该芯片为64脚LQFPfef装，片内有16kRAMF口 64Kflash ,具有1个8 路10位的AD转换器，使用LPC2132即降低了功耗

4、，提升了性能， 又简化了外围电路，省去了外接AD转换器，无线收发芯片采用nRF903该芯片为32引脚，工作在商业频段433/868/915 MhZ最大 发射功率10dbm具有低功耗特性，无线收发芯片工作在2.7-3.3V可以直接与ARM行口进行连接。所述显示控制端的任务主要有信息接收和图像显示及报警，另外也具有运动控制功能，其主控芯片采用89C52单片机，无线接收芯片采用nRF903采集的图像信息在PC机上显示，用蜂鸣器完成报警功3匕 能。所述瓦斯检测模块为瓦斯传感器 KGS-2Q其高灵敏度、快速响应恢复、低功耗、长寿命、驱动电路简单。瓦斯传感器KGS-20的参数如下表所示：工作温度-20 C

5、 50 c氧气浓度21%t 1%相对湿度<=95%RH环境参数表表2-1表2-2典型操作条件参数数值加热电压0.9V 士 0.05V检测电压<5V负载电阻A200W加热器电阻2.8W士 0.2W加热器电流130mA加热器功耗120mW传感器敏感材料部分功耗<10mW表2-3传感器敏感特性传感器电阻(5kW to 25kW)灵敏度(>5)温度20 c 士 2 c检测电压5.0V 士 1%湿度65%RH士 5%RH负载电阻750W 士 5%预加热时间大于2小时所述红外避障模块通过红外传感器实现移动测量端的自动避障， 红外线二极管发射红外光，如果移动测量端前面有障碍物，红外线

6、从 物体反射回来，相当于装置眼睛的红外检测（接收）器，检测到反射 回的红外光线，并发出信号来表明检测到从物体反射回红外线，LPC单片机基于这个传感器的输入控制电机。一组红外传感器包括有一个发射管和一个接收管，当发射管照射 到障碍物时，大部分红外光都会返回给接收管，接收管输出为低电平； 反之，当红外发射管前方无障碍物时，光线几乎没有被返回，那么接 收管就不会接收到足够反射回来的光线， 接收管输出高电平，输出的 高低电平经IO 口接入STC中，再通过程序的控制，使得移动测量端 作出相应的动作。移动测量端的红外传感器选用 Mini红外避障传感器，具模块结 构及主要参数：表2-4红外避障传感器主要参数

7、工作电压DC 3.3V-5V工作电流A 20mA工作温度-10C-+ 50 c检测距离2-40cmIO接口4 线制接口（-/+/S/EN）输出信号TTL电平调节方式多圈电阻式调节后效角度35尺寸大小28mm( 23mm重量大小1g所述图像采集依靠摄像头实现，摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头两大类，数字摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号，进而将其储存在计算机里，模拟摄像头捕捉到的视频 信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用。结合实际需要本课题选择数字摄 像头。摄像头的工作原理为：景物通过镜头（LENS）生成的光学图像投射

8、到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过 A/D（模数转换）转换后 变为数字图像信号，再送到数字信号处理芯片 （DSP）中加工处理，再 通过USB®口传输到电脑中处理，通过显示器就可以看到图像了。在现阶段带宽条件下，动态视频达到60帧/秒（320*240）画面视 频效果才最佳，图像传输也才能达到流畅，无残影模糊的现象。因此, 图像采集模块选用良田8019摄像头。表2-5 良田8019参数镜头类型CMOS摄像头像素500万摄像头分辨率1280 X 1280最大帧数60帧色彩位数32位成像距离10mm无穷远变焦倍数10倍数码变焦镜头高精密五层全玻璃即插即用支持免驱使用接口类型USB 2.

9、0附件驱动程序光盘，使用手册所述通信模块完成信息从移动测量端到显示报警终端的传输所述移动测量端通过舵机、电机、螺旋桨控制其在陆地和水中的 运动。所述移动测量端上设有电源，具用到的电源有 +6V, +5V, 3.3V。本实用新型的有益效果是：本实用新型一种矿用水陆两栖救援装置能自动躲避障碍物，而且在透水发生时能正常工作， 还可以实时传 回清晰的图像以便于更好的搜救，不仅能保护人类的生命安全，还能 减少经济损失，使其在矿难救援工作中发挥积极作用， 产生良好的社 会影响和经济效益。附图说明下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。附图1为本实用新型的结构示意图；图中，1移动测量端，2显示控制终端。具体

10、实施方式附图1为本实用新型的一种具体实施例。该实用新型一种矿用水 陆两栖救援装置，包括移动测量端1和显示控制终端，所述移动测量 端1装有LPC单机片、瓦斯测量模块、图像采集模块、电源模块、无 线模块和红外避障模块，所述显示控制终端2装有89C52单片机、蜂 咛器、无线模块和电源模块，所述移动测量端1通过瓦斯测量模块和 图像采集模块采集的信息通过 LPC单片机经无线模块传送至显示控 制终端的89C52单片机，89C52单片机处理后通过PC机显示图像信 息；移动测量端1通过红外避障模块实现红外避障功能， 并把信息传 送至PC机，所述移动测量端1通过电源模块为各模块进行供电。进一步，所述移动测量端1

11、装有车速控制模块、舵机和螺旋桨， 控制其在陆地和水中的运动。进一步，所述显示控制终端2的各模块通过电源模块进行供电。本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型 的启示下作出的与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本 实用新型的保护范围之内。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。7权利 要 求 书1 . 一种矿用水陆两栖救援装置，具特征在于，包括移动测量端和 显示控制终端，所述移动测量端装有 LPCII机片、瓦斯测量模块、图 像采集模块、电源模块、无线模块和红外避障模块，所述显示控制终 端装有89C52单片机、蜂咛器、无线模块和电源模块，所述移动测量 端通过

12、瓦斯测量模块和图像采集模块采集的信息通过LPC单片机经无线模块传送至显示控制终端的 89C52单片机，89C52单片机处理后 通过PC机显示图像信息；移动测量端通过红外避障模块实现红外避 障功能，并把信息传送至 PC机，所述移动测量端通过电源模块为各 模块进行供电。2 .根据权利要求1所述的一种矿用水陆两栖救援装置，具特征 是：所述移动测量端装有车速控制模块、舵机和螺旋桨，控制其在陆 地和水中的运动。3 .根据权利要求1所述的一种矿用水陆两栖救援装置，具特征 是：所述显示控制终端的各模块通过电源模块进行供电。i说 明 书 摘 要本实用新型属于煤矿救援技术领域，具体涉及一种矿用水陆两栖 救援装置。该矿用水陆两栖救援装置，包括移动测量端和显示控制终 端，所述移动测量端装有LPC单机片、瓦斯测量模块、图像采集模块、 电源模块、无线模块和红外避障模块，所述显示控制终端装有89C52单片机、蜂咛器、无线模块和电源模块，所述移动测量端通过瓦斯测 量模