一种泳池救援机器人

1.本发明涉及水下救援设备技术领域，特别涉及一种泳池救援机器人。


背景技术：

2.近年来，关于游泳导致溺亡的报道屡见不鲜，尤其是在炎热的夏天，海滨城市的海滩上聚集着很多前来游泳避暑的游客，2018年8月5日，北京一对双胞胎姐妹在青岛海滩遇难的事件被曝光，引发了社会的广泛关注。在沉痛之余，如何及时监测到不慎落水的游客并对其实施救援成为了一个亟待解决的问题。
3.目前，在海滩或者提供游泳的景区，一般会采取人工搜救队在岸边巡逻的方式对异常落水进行监视，这种人工监视方式的监视范围较小，受环境的影响非常大，在人流密集的景区搜救人员的搜救能力更加局限，从而导致搜救效率和准确率不高，浪费大量人工成本且难以保证落水者的生命安全。故此，我们提出了一种泳池救援机器人。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种泳池救援机器人，可以有效解决背景技术中的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
6.一种泳池救援机器人，包括上壳体和下壳体，所述上壳体的上端中部固定安装有防水摄像头，所述上壳体内设置有安装区和控制区，所述安装区内固定安装有驱动机构和两个救援机构，两个所述救援机构分别位于上壳体的左右两侧且与驱动机构的位置相对应，所述控制区内固定安装有处理器和力平衡传感器，所述上壳体的后端左右两侧均设置有挡板，所述下壳体内左右两侧均固定安装有气筒，所述下壳体的前端设置有推进机构；所述救援机构包括气囊弹出控制器，所述气囊弹出控制器固定安装在安装区内一侧，所述气囊弹出控制器靠近挡板的一端固定安装有救援气囊，所述气囊弹出控制器远离救援气囊的一端固定安装有控制按钮。
7.作为上述方案的进一步改进，所述上壳体的左右两端均固定安装有两个上安装耳，所述下壳体的左右两端均固定安装有两个与上安装耳相适配的下安装耳，所述下安装耳和上安装耳通过螺栓固定安装在一起。
8.作为上述方案的进一步改进，所述驱动机构包括气缸，所述气缸固定安装在安装区内，所述气缸的输出端固定安装有伸缩杆，所述伸缩杆的外表面左右两侧均固定安装有传动杆，两个所述传动杆上固定安装有推杆。
9.作为上述方案的进一步改进，两个所述推杆的位置与两个控制按钮的位置相对应。
10.作为上述方案的进一步改进，所述上壳体后端的左右两侧均开有四个卡槽，且四个卡槽呈矩形设置。
11.作为上述方案的进一步改进，所述挡板的前端固定安装有四个与卡槽相适配的卡
扣，所述卡扣卡接在对应的卡槽内将挡板与上壳体固定安装。
12.作为上述方案的进一步改进，所述推进机构包括安装板，所述安装板固定安装在下壳体的前端中部，所述安装板的外部设置有三个补偿装置，且三个补偿装置呈三角形设置。
13.作为上述方案的进一步改进，所述补偿装置包括电机，所述电机固定安装在下壳体内，所述电机的输出端固定安装有转杆，所述转杆的前端贯穿下壳体并固定安装有螺旋叶片，所述转杆的前部固定安装有轴承，所述转杆通过轴承与安装板和下壳体活动安装。
14.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
15.1、本发明中，通过推进机构的设置，对机器人的整体运动形态进行精确的操控，推进机构采用3-prs推进系统进行控制，对机器人受到的不平衡力进行补偿，使机器人在救援的过程中始终保持平衡，保证了遇险者的人身安全。
16.2、本发明中，通过驱动机构的设置，能较为快速地达到弹出气囊的目的，通过启动气缸，气缸通过伸缩杆带动传动杆运动，传动杆通过推杆触发控制按钮，从而将救援气囊弹出，结构简单，可靠性高，反应更快，救援更加迅速，有效地降低了人工成本。
17.3、本发明中，通过在处理器内内置各种算法实现机器人的智能运动，其中，机器人是否出动取决与是否接收到遇险者发送出的信号，当运动到遇险者一米位置处时停止，通过防水摄像头采集遇险者的实时图片与视频，利用处理器中的bp神经网络进行识别，判断是否弹出气囊救援，操作更加智能化，大大提高了遇险者的救援成功率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明一种泳池救援机器人的整体结构示意图；
20.图2为本发明一种泳池救援机器人的组成结构示意图；
21.图3为本发明一种泳池救援机器人的上壳体的内部结构示意图；
22.图4为本发明一种泳池救援机器人的挡板与上壳体的连接结构示意图；
23.图5为本发明一种泳池救援机器人的a处细节放大图；
24.图6为本发明一种泳池救援机器人的驱动机构的结构示意图；
25.图7为本发明一种泳池救援机器人的推进机构的结构示意图；
26.图8为本发明一种泳池救援机器人的救援工作框图。
27.图中：1、上壳体；2、下壳体；3、上安装耳；4、下安装耳；5、防水摄像头；6、驱动机构；7、救援机构；8、挡板；9、推进机构；10、气筒；11、安装区；12、控制区；13、处理器；14、力平衡传感器；15、卡槽；61、气缸；62、伸缩杆；63、传动杆；64、推杆；71、气囊弹出控制器；72、控制按钮；73、救援气囊；81、卡扣；91、安装板；92、补偿装置；93、电机；94、转杆；95、轴承；96、螺旋叶片。
具体实施方式
28.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.下面结合附图对本发明的技术方案进一步说明。
32.实施例
33.一种泳池救援机器人，如图1-8所示，包括上壳体1和下壳体2，上壳体1的上端中部固定安装有防水摄像头5，通过防水摄像头5读取到的图片与视频信号作为输入，对机器人的下一步动作进行操控，上壳体1内设置有安装区11和控制区12，安装区11内固定安装有驱动机构6和两个救援机构7，两个救援机构7分别位于上壳体1的左右两侧且与驱动机构6的位置相对应，控制区12内固定安装有处理器13和力平衡传感器14，上壳体1的后端左右两侧均设置有挡板8，下壳体2内左右两侧均固定安装有气筒10，控制气筒10吸入或排出空气量的多少对机器人进行上浮或下潜，，下壳体2的前端设置有推进机构9。
34.救援机构7包括气囊弹出控制器71，气囊弹出控制器71固定安装在安装区11内一侧，气囊弹出控制器71靠近挡板8的一端固定安装有救援气囊73，气囊弹出控制器71远离救援气囊73的一端固定安装有控制按钮72。
35.上壳体1的左右两端均固定安装有两个上安装耳3，下壳体2的左右两端均固定安装有两个与上安装耳3相适配的下安装耳4，下安装耳4和上安装耳3通过螺栓固定安装在一起。
36.驱动机构6包括气缸61，气缸61固定安装在安装区11内，气缸61的输出端固定安装有伸缩杆62，伸缩杆62的外表面左右两侧均固定安装有传动杆63，两个传动杆63上固定安装有推杆64。
37.两个推杆64的位置与两个控制按钮72的位置相对应，气缸61的输出端带动伸缩杆62移动，进而控制传动杆63移动，并通过推杆64顶动控制按钮72触发救援气囊73。
38.上壳体1后端的左右两侧均开有四个卡槽15，且四个卡槽15呈矩形设置。
39.挡板8的前端固定安装有四个与卡槽15相适配的卡扣81，卡扣81卡接在对应的卡槽15内将挡板8与上壳体1固定安装，挡板8为一次性用品，当冲开挡板8后救援气囊73展开，对遇险者提供更全面的保护。
40.推进机构9包括安装板91，安装板91固定安装在下壳体2的前端中部，安装板91的外部设置有三个补偿装置92，且三个补偿装置92呈三角形设置。
41.补偿装置92包括电机93，电机93固定安装在下壳体2内，电机93的输出端固定安装有转杆94，转杆94的前端贯穿下壳体2并固定安装有螺旋叶片96，转杆94的前部固定安装有轴承95，转杆94通过轴承95与安装板91和下壳体2活动安装，通过推进机构9对遇险者的身体进行平衡，首先保证遇险者身形稳定，螺旋叶片96设置有三组，呈环形等角度分布，且三组螺旋叶片96分别通过三个电机93进行连接，螺旋叶片96之间的运动采用3-prs推进系统进行控制，即分别对三个螺旋叶片96施加不同的力矩，并通过力平衡传感器14获取遇险者施加到机器人上的力并进行分析，对不平衡的力进行补偿修正，从而使机器人整体保持平衡，进一步稳定遇险者。
42.本实施例在具体使用过程：
43.首先在泳池内游泳的运动者的手腕等部位佩戴手环等设备，使其可对运动者的心率、活动等进行监测，以便随时将遇险信号发送给机器人，机器人利用处理器13接收信号并信号进行分析处理，及时实施救援；
44.机器人利用推进机构9与气筒10进行运动，当运动到遇险者身边时，采用防水摄像头5检测遇险者的位置与姿态，通过bp神经网络的机器学习算法对机器人进行训练，使其可对遇险者不同的姿态做出是否弹出气囊的决定，最大程度的保证遇险者的安全，机器学习算法内置在处理器13内，通过防水摄像头5读取到的图片与视频信号作为输入，对机器人的下一步动作进行操控；
45.当开展救援时，控制气筒10吸入或排出空气量的多少对机器人进行上浮或下潜，使机器人运动到遇险者的身下，并通过推进机构9对遇险者的身体进行平衡，首先保证遇险者身形稳定，螺旋叶片96设置有三组，呈环形等角度分布，且三组螺旋叶片96分别通过三个电机93进行连接，螺旋叶片96之间的运动采用3-prs推进系统进行控制，即分别对三个螺旋叶片96施加不同的力矩，并通过力平衡传感器14获取遇险者施加到机器人上的力并进行分析，对不平衡的力进行补偿修正，从而使机器人整体保持平衡，进一步稳定遇险者；
46.在需要弹出气囊时，启动气缸61，气缸61的输出端带动伸缩杆62移动，进而控制传动杆63移动，并通过推杆64顶动控制按钮72触发救援气囊73，使救援气囊73冲开挡板8，挡板8与上壳体1通过卡扣81与卡槽15卡接安装，且挡板8为一次性用品，当冲开挡板8后救援气囊73展开，对遇险者提供更全面的保护，最后，判断遇险者是否需要运送至岸边，若需要则启动推进机构9对遇险者进行运输，至此，完成整体的救援工作。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种泳池救援机器人，包括上壳体(1)和下壳体(2)，其特征在于：所述上壳体(1)的上端中部固定安装有防水摄像头(5)，所述上壳体(1)内设置有安装区(11)和控制区(12)，所述安装区(11)内固定安装有驱动机构(6)和两个救援机构(7)，两个所述救援机构(7)分别位于上壳体(1)的左右两侧且与驱动机构(6)的位置相对应，所述控制区(12)内固定安装有处理器(13)和力平衡传感器(14)，所述上壳体(1)的后端左右两侧均设置有挡板(8)，所述下壳体(2)内左右两侧均固定安装有气筒(10)，所述下壳体(2)的前端设置有推进机构(9)；所述救援机构(7)包括气囊弹出控制器(71)，所述气囊弹出控制器(71)固定安装在安装区(11)内一侧，所述气囊弹出控制器(71)靠近挡板(8)的一端固定安装有救援气囊(73)，所述气囊弹出控制器(71)远离救援气囊(73)的一端固定安装有控制按钮(72)。2.根据权利要求1所述的一种泳池救援机器人，其特征在于：所述上壳体(1)的左右两端均固定安装有两个上安装耳(3)，所述下壳体(2)的左右两端均固定安装有两个与上安装耳(3)相适配的下安装耳(4)，所述下安装耳(4)和上安装耳(3)通过螺栓固定安装在一起。3.根据权利要求1所述的一种泳池救援机器人，其特征在于：所述驱动机构(6)包括气缸(61)，所述气缸(61)固定安装在安装区(11)内，所述气缸(61)的输出端固定安装有伸缩杆(62)，所述伸缩杆(62)的外表面左右两侧均固定安装有传动杆(63)，两个所述传动杆(63)上固定安装有推杆(64)。4.根据权利要求3所述的一种泳池救援机器人，其特征在于：两个所述推杆(64)的位置与两个控制按钮(72)的位置相对应。5.根据权利要求1所述的一种泳池救援机器人，其特征在于：所述上壳体(1)后端的左右两侧均开有四个卡槽(15)，且四个卡槽(15)呈矩形设置。6.根据权利要求1所述的一种泳池救援机器人，其特征在于：所述挡板(8)的前端固定安装有四个与卡槽(15)相适配的卡扣(81)，所述卡扣(81)卡接在对应的卡槽(15)内将挡板(8)与上壳体(1)固定安装。7.根据权利要求1所述的一种泳池救援机器人，其特征在于：所述推进机构(9)包括安装板(91)，所述安装板(91)固定安装在下壳体(2)的前端中部，所述安装板(91)的外部设置有三个补偿装置(92)，且三个补偿装置(92)呈三角形设置。8.根据权利要求7所述的一种泳池救援机器人，其特征在于：所述补偿装置(92)包括电机(93)，所述电机(93)固定安装在下壳体(2)内，所述电机(93)的输出端固定安装有转杆(94)，所述转杆(94)的前端贯穿下壳体(2)并固定安装有螺旋叶片(96)，所述转杆(94)的前部固定安装有轴承(95)，所述转杆(94)通过轴承(95)与安装板(91)和下壳体(2)活动安装。

技术总结
本发明公开了一种泳池救援机器人，包括上壳体和下壳体，上壳体的上端中部固定安装有防水摄像头，上壳体内设置有安装区和控制区，安装区内固定安装有驱动机构和两个救援机构，两个救援机构分别位于上壳体的左右两侧且与驱动机构的位置相对应，控制区内固定安装有处理器和力平衡传感器，上壳体的后端左右两侧均设置有挡板，下壳体内左右两侧均固定安装有气筒，下壳体的前端设置有推进机构。本发明的一种泳池救援机器人，通过推进机构对机器人受到的不平衡力进行补偿，使机器人在救援的过程中始终保持平衡，保证了遇险者的人身安全，同时，通过驱动机构能较为快速地弹出气囊，救援更加迅速，人工成本低且操作更加智能化，大大提高了救援成功率。了救援成功率。了救援成功率。


技术研发人员：杨沁 胡波 孙程绪 李佳琦 秦若可 李瑞境 康福辰
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/5/23