一种矿用水陆两栖救援装置
- 格式：doc
- 大小：136.00 KB
- 文档页数：11
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NXP公司的ARM7芯片LPC2132，该芯片为64脚LQFP封装，片内有16kRAM和64Kflash，具有1个8路10位的AD转换器，使用LPC2132,即降低了功耗，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433/868/915MhZ，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串行口进行连接。
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能。
所述瓦斯检测模块为瓦斯传感器KGS-20，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:
表2-1 环境参数表
表2-2 典型操作条件
表2-3 传感器敏感特性
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，其模块结构及主要参数：
表2-4 红外避障传感器主要参数
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接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
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，其用到的电源有+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。
权利要求书
1.一种矿用水陆两栖救援装置，其特征在于，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，其特征是：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，其特征是：所述显示控制终端的各模块通过电源模块进行供电。
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。
图1
摘要附图
1。
