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专利号: 2020103498279
申请人: 山东交通学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 救生;消防
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于智能灭火机器人的安全精准灭火方法,其特征在于:

1)首先利用传感器检测到温度最高的火源;

2)同时利用传感器检测机器人周围的温度,基于标定的机器人安全温度阈值,控制机器人行走至与火源的最佳灭火距离处;

3)利用传感器测算出机器人与火源之间的最佳灭火距离基于下述判断式判定机器人是否处于最佳灭火距离处:D:行进方向标识;

H内:机器人内部温度;

H外:机器人外部温度;

a<b<c,具体数值根据设备所选用的材料和部件工作温度范围经实验标定得到;

当D=1时表示机器人可以前进,D=0时表示应停止,为最佳灭火距离处,D=‑1时表示应该后退;

测算机器人与火源之间的最佳灭火距离 的方法为:在机身上同一水平位置安装两个红外传感器,基于如下勾股定理算式计算出机器人与火源之间的最佳灭火距离L:两个红外传感器之间的距离;

α:红外传感器探头与两个传感器连线之间的夹角;

当机器人在安全温度阈值范围内时,测得的夹角为最佳夹角 对应计算的灭火距离为最佳灭火距离

4)基于找到的机器人与火源之间的最佳灭火距离 计算灭火剂最佳出射角度和最小初速度,方法如下:基于流体力学方程f=6πηrv,令k=6πηr,η、r一定时,k是一常数;

f:空气对灭火剂的阻力;

η:空气粘滞系数;

r:灭火剂雾粒半径;

v:雾粒瞬时速度;

将灭火剂运动轨迹分解为两个方向的微分方程表达式:水平方向:

竖直方向:

x:灭火剂水平方向位移;

y:灭火剂竖直方向位移;

m:雾粒质量;

θ:雾粒出射角度;

由于t=0时,x=0,y=0,v0:雾粒出射初速度;

对微分方程求解可得:将(3)、(4)式联立消去t,得灭火剂雾粒在受空气阻力情况下的运动轨迹方程:由于:

β:机器人与火源相对位移在水平方向的夹角,已知量;

可得:

由于恒有θ>β;

又由于‑90°<θ<90°且‑90°<β<90°;

所以,cosθ<cosβ;

由式(11)可得如下关系:整理得:

由于cosθ<cosβ,故恒成立,

恒成立;

所以, 为最小初速度;

进而根据(11)式求出所对应的最佳出射角度

2.根据权利要求1所述的基于智能灭火机器人的安全精准灭火方法,其特征在于:在基于两个红外传感器,测算机器人与火源之间的最佳灭火距离 的情况下,由 结合(6)、(7)式可得:将(8)、(9)式带入(5)式得:L、 β均已知,故由式(10)可得如下关系:整理得:

由于cosθ<cosβ,故 恒成立,

则有 恒成立;

为最小初速度;

进而根据(10)式求出所对应的最佳出射角度

3.根据权利要求1所述的基于智能灭火机器人的安全精准灭火方法,其特征在于:所述机器人随身携带无线中继器,当自身通讯信号强度低于某一设定值时,抛掷所述无线中继器,使所述无线中继器与手持遥控器保持连续通信。

4.根据权利要求1或3所述的基于智能灭火机器人的安全精准灭火方法,其特征在于:还包括基于下述方法判定机器人是否应启动返航:B:是否返航标识,B=1表示返航,B=0表示不返航;

Qsum(t):当前电池剩余总电量;

Q(s):机器人能够自动返航所需电量;

Q(H):与高度相关的能量,向上坡走为正值,向下坡走为负值,由倾角传感器测得;

M(t):当前灭火剂剩余量;

R:机器人已经跑过的路程;

机器人与火源之间的最佳灭火距离。