CN105345806B - 自主升降监控机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自主升降监控机器人，该机器人包括：机架、爬杆装置、行走装置、监测装置和控制装置；爬杆装置、行走装置、监测装置设置于机架上；爬杆装置用于攀爬柱体；行走装置用于机器人的移动；监测装置用于采集环境数据；控制装置连接爬杆装置、行走装置和监测装置，用于接收控制指令，控制行走装置与爬杆装置将机器人移动到指定位置，控制监测装置采集环境数据，并将该环境数据输出。本发明的机器人通过手动远程遥控方式，能把实时图像通过摄像头传输给远端。在遇到高危现场情况人不方便进入时，可以直接远程操控将机器人直接移动至高危现场，来代替人进行监测，这样可以在第一时间了解现场情况又通过观察预测有效的减少救援人员伤亡。
Description
技术领域
本发明涉及监控、监测技术领域，尤指一种自主升降监控机器人。
背景技术
虽然现今社会日益发达，但天灾人祸还是常有发生，例如火灾、塌方、地震等，无论哪一种灾害现场都是十分危险，且不适宜人员进入。对于救援人员来说，掌握灾害现场状况显得有为重要。而无论哪一个地方，几乎都会有如电线杆，灯杆这类较高的圆柱体，借助这些圆柱体攀爬至高处进行监测观察，可以获得较佳的现场信息，也能让救援队伍了解现场情况，在这种情况下，亟需一种能进入灾害现场进行环境数据采集的设备。
发明内容
对于背景技术中提到的问题，本发明提出了一种自主升降监控机器人，可以进入灾害现场进行环境数据采集。工作人员可以通过对机器人远程控制进入和完成高危险的监测任务，实现对危险现场情况的及时掌控。尤其在遇到高危现场情况时，人员不方便进入，则可以直接远程操控机器人，将机器人直接移动至高危现场，来代替人进行监测，这样可以在第一时间了解现场情况又通过观察预测有效的减少救援人员伤亡。该自主升降监控机器人拥有手动***，方便工作人员操作。
为达到上述目的，本发明提出了一种自主升降监控机器人，所述机器人包括：机架、爬杆装置、行走装置、监测装置和控制装置；其中，所述爬杆装置、行走装置、监测装置设置于所述机架上；所述爬杆装置用于攀爬柱体；所述行走装置用于机器人的移动；所述监测装置用于采集环境数据；所述控制装置连接所述爬杆装置、行走装置和监测装置，用于接收控制指令，控制所述行走装置与爬杆装置将所述机器人移动到指定位置，控制所述监测装置采集环境数据，并将该环境数据输出。
进一步的，所述爬杆装置包括：偶数个直流电机、偶数个硅胶轮；其中，所述偶数个直流电机用于控制所述偶数个硅胶轮转动。
进一步的，所述偶数个直流电机平行且对称的安装在机架上。
进一步的，所述机器人还包括：夹紧装置；其中，该夹紧装置包括：奇数个直流电机、奇数个丝杆、奇数个滑槽板和偶数个硅胶轮；所述奇数个直流电机设置于机架上，所述奇数个丝杆通过联轴器与所述奇数个直流电机连接，所述奇数个滑槽板设置在机架上，所述偶数个硅胶轮设置在所述奇数个滑槽板上。
进一步的，所述机器人还包括限位器，用于根据机器人与柱体的位置关系自动控制所述直流电机运行或停止。
进一步的，所述行走装置包括：偶数个直流电机、偶数个车轮；其中，所述偶数个直流电机用于控制所述偶数个车轮转动。
进一步的，所述机器人还包括：防护装置；其中，该防护装置包括：蜗轮蜗杆电机、防护臂和偶数个橡胶轮；所述蜗轮蜗杆电机设置于机架上，用于控制所述防护臂转动，所述偶数个橡胶轮设置于防护臂上。
进一步的，所述监测装置包括：摄像头，设置于所述机架上，用于采集环境数据。
进一步的，所述监测装置还包括：舵机，设置于所述机架上，连接所述摄像头，用于转动所述摄像头。
进一步的，所述控制装置包括：无线通信模块和指令处理模块；其中，所述无线通信模块用于接收控制指令，发送至所述指令处理模块，还用于接收所述监测装置采集的环境数据并输出；所述指令处理模块，用于处理控制指令，控制所述行走装置与爬杆装置将所述机器人移动到指定位置，并控制所述监测装置采集环境数据。
进一步的，所述指令处理模块为89C52单片机。
进一步的，所述机器人还包括：数据接收模块，用于接收所述控制装置输出的所述环境数据。
进一步的，所述机器人还包括；遥感控制模块，与所述控制装置通信连接，用于发出控制指令。
本发明提出的自主升降监控机器人通过手动远程遥控方式，能把实时图像通过摄像头传输给远端。在遇到高危现场情况人不方便进入时，可以直接远程操控将机器人直接移动至高危现场，来代替人进行监测，这样可以在第一时间了解现场情况又通过观察预测有效的减少救援人员伤亡。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明一实施例的自主升降监控机器人的结构示意图。
图2为本发明一实施例的爬杆装置的结构示意图。
图3为本发明一实施例的夹紧装置中直流电机及丝杆的结构示意图。
图4为本发明一实施例的夹紧装置中滑槽板的结构示意图。
图5为本发明一实施例的防护装置的结构示意图。
附图标号说明：
1机架、2直流电机、3硅胶轮、4直流电机、5车轮、6直流电机、7丝杆、8硅胶轮、9摄像头、10舵机、11蜗轮蜗杆电机、12防护臂、13滑槽板、14橡胶轮。
具体实施方式
以下配合图示及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
图1为本发明一实施例的自主升降监控机器人的结构示意图。如图1所示，该机器人包括：机架1、爬杆装置、行走装置、监测装置和控制装置；爬杆装置、行走装置、监测装置设置于机架1上；其中，
爬杆装置包括：偶数个直流电机2、偶数个硅胶轮3，用于攀爬柱体；
行走装置包括：偶数个直流电机4、偶数个车轮5，用于机器人的移动；
监测装置包括：摄像头9、舵机10，用于采集环境数据；
控制装置(未绘示)连接爬杆装置、行走装置和监测装置，用于接收控制指令，控制行走装置与爬杆装置将机器人移动到指定位置，控制监测装置采集环境数据，并将该环境数据输出。
在本施例中，机器人工作环境可以为灾害现场，由于地面较为复杂，故优选的可采用四轮机构，以适应不同的路况。鉴于空间的限制以及车体重量、强度、经济性的要求，在一优选实施例中，机架1可以采用框架结构，以此不仅可以节省材料，有利于减轻重量，而且设计简单容易实现。
在一实施例中，爬杆装置的结构可以参考图1及图2所示，其包括：偶数个直流电机2、偶数个硅胶轮3；其中，偶数个直流电机2平行且对称的安装在机架1上，偶数个直流电机2用于控制偶数个硅胶轮3转动。
当机器人需要向上爬升的时候，偶数个直流电机2控制偶数个硅胶轮3转动使机器人沿柱体往上爬升，工作人员可以通过调整转速调整上升的速度。
在一实施例中，该机器人还包括：夹紧装置，其结构可以参考图1、图3及图4所示。
其中，该夹紧装置包括：奇数个直流电机6、奇数个丝杆7、奇数个滑槽板13和偶数个硅胶轮8。奇数个直流电机6设置于机架1上，奇数个丝杆7通过联轴器与奇数个直流电机6连接，奇数个滑槽板13设置在机架1上，偶数个硅胶轮8设置在奇数个滑槽板13上。
在机器人移动到指定位置后，直流电机6可以带动丝杆7，通过丝杆螺母使机器人夹紧柱体两端，让偶数个硅胶轮3与柱体充分接触，同时滑槽板13通过两边的45度滑槽移动，使硅胶轮8抵住柱体另一端。
为了更好的控制机器人对柱体的夹紧，该机器人还包括限位器，用于根据机器人与柱体的位置关系自动控制直流电机运行或停止。
在一实施例中，如图1所示，行走装置包括：偶数个直流电机4、偶数个车轮5；其中，偶数个直流电机4用于控制偶数个车轮5转动，使机器人可以移动。
在一实施例中，该机器人还包括：防护装置；其结构可以参考图1及图5所示。
其中，该防护装置包括：蜗轮蜗杆电机11、防护臂12和偶数个橡胶轮14；蜗轮蜗杆电机11设置于机架1上，用于控制防护臂12转动，偶数个橡胶轮14设置于防护臂12上。
在机器人移动到指定位置后，当夹紧装置使机器人夹紧柱体两端后，防护装置通过涡轮蜗杆电机11带动防护臂12转动，使偶数个橡胶轮14抵住被夹紧后的柱体，防止机器人在爬升的过程中出现倾斜和倾倒。
在一实施例中，如图1所示，监测装置包括：摄像头9、舵机10，其都设置于机架1上，舵机10连接摄像头9，用于转动摄像头9，摄像头9用于采集环境数据。
在本实施例中，控制装置包括：无线通信模块和指令处理模块；其中，无线通信模块用于接收控制指令，发送至指令处理模块，还用于接收监测装置采集的环境数据并输出；指令处理模块，用于处理控制指令，控制行走装置与爬杆装置将机器人移动到指定位置，并控制监测装置采集环境数据。该指令处理模块可以采用89C52单片机。
本发明提出的自主升降监控机器人的主控***主要由单片机控制***、图像传输***、电机驱动***3大部分组成。其中，单片机控制***的处理器采用国产芯片STC12C52RC，其可以胜任机器人的计算和处理速度需求。运动***主要通过单片机给出的多路PWM信号对各个电机进行控制。传感器***由超声波测距传感器、摄像头模块等组成。各部分采用模块化设计，具有一定的扩展性，开发维护简单易行。
在上述实施例中，该机器人还包括：数据接收模块，用于接收控制装置输出的环境数据。
在上述实施例中，该机器人还包括；遥感控制模块，与控制装置通信连接，用于发出控制指令。
上述数据接收模块、摇杆控制模块设置在远端，并不设置在机器人上。
机器人的供电***分为两部分：单片机需要+5V的电源，而直流电机需要+24V的电压驱动。机器人***采用+24V的航模电池进行供电，通过稳压芯片进行降压处理，以此来获得+5V电压。
本发明提出的自主升降监控机器人通过手动远程遥控方式，能把实时图像通过摄像头传输给远端。在遇到高危现场情况人不方便进入时，可以直接远程操控将机器人直接移动至高危现场，来代替人进行监测，这样可以在第一时间了解现场情况又通过观察预测有效的减少救援人员伤亡。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种自主升降监控机器人，其特征在于，所述机器人包括：机架、爬杆装置、行走装置、监测装置和控制装置；其中，
所述爬杆装置、行走装置、监测装置设置于所述机架上；
所述爬杆装置用于攀爬柱体；
所述行走装置用于机器人的移动；
所述监测装置用于采集环境数据；
所述控制装置连接所述爬杆装置、行走装置和监测装置，用于接收控制指令，控制所述行走装置与爬杆装置将所述机器人移动到指定位置，控制所述监测装置采集环境数据，并将该环境数据输出；
所述控制装置包括：无线通信模块和指令处理模块；其中，
所述无线通信模块用于接收控制指令，发送至所述指令处理模块，还用于接收所述监测装置采集的环境数据并输出；
所述指令处理模块，用于处理控制指令，控制所述行走装置与爬杆装置将所述机器人移动到指定位置，并控制所述监测装置采集环境数据。
2.根据权利要求1所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述爬杆装置包括：偶数个直流电机、偶数个硅胶轮；其中，所述偶数个直流电机用于控制所述偶数个硅胶轮转动。
3.根据权利要求2所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述偶数个直流电机平行且对称的安装在机架上。
4.根据权利要求1所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述机器人还包括：夹紧装置；其中，
该夹紧装置包括：奇数个直流电机、奇数个丝杆、奇数个滑槽板和偶数个硅胶轮；所述奇数个直流电机设置于机架上，所述奇数个丝杆通过联轴器与所述奇数个直流电机连接，所述奇数个滑槽板设置在机架上，所述偶数个硅胶轮设置在所述奇数个滑槽板上。
5.根据权利要求4所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述机器人还包括限位器，用于根据机器人与柱体的位置关系自动控制所述直流电机运行或停止。
6.根据权利要求1所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述行走装置包括：偶数个直流电机、偶数个车轮；其中，所述偶数个直流电机用于控制所述偶数个车轮转动。
7.根据权利要求1所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述机器人还包括：防护装置；其中，
该防护装置包括：蜗轮蜗杆电机、防护臂和偶数个橡胶轮；所述蜗轮蜗杆电机设置于机架上，用于控制所述防护臂转动，所述偶数个橡胶轮设置于防护臂上。
8.根据权利要求1所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述监测装置包括：摄像头，设置于所述机架上，用于采集环境数据。
9.根据权利要求8所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述监测装置还包括：舵机，设置于所述机架上，连接所述摄像头，用于转动所述摄像头。
10.根据权利要求1所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述指令处理模块为89C52单片机。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述机器人还包括：数据接收模块，用于接收所述控制装置输出的所述环境数据。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的自主升降监控机器人，其特征在于，所述机器人还包括；遥感控制模块，与所述控制装置通信连接，用于发出控制指令。
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