CN108318082A - 远程探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开远程探测装置，在手持端设有摇柄模块，并对摇柄模块进行姿态检测，以摇柄模块的姿态变化作为执行端的操作指令，执行端的6自由度机械臂根据指令执行操作，在执行端还对环境进行图像采集，并对摄像头进行姿态检测，以保证图像采集的准确性，在执行端还对环境温湿度进行检测，并对执行端与障碍物的距离以及是否发生碰撞进行检测，通过上述设置，实现对环境的准确检测以及机械臂的准确抓取和释放，为执行端的稳定运行提供保障；可增设烟雾检测、一氧化碳检测以及二氧化碳检测，便于消防员了解现场环境，采取相应救援措施；还可增设GPS模块，对执行端的行动进行定位，将定位信息返传至手持端，便于工作人员获取执行端的位置信息。
Description
技术领域
本发明涉及智能检测领域，具体涉及远程探测装置。
背景技术
危险化学品和危险废物通常具有易燃、易爆、强腐蚀、有毒等特性，在运输和处理过程中可能会影响人身安全，需要对其进行远程观察、检查、搬运和清理等；火灾现场浓烟滚滚，温度非常高，也可能出现突发性***，消防员贸然前往，人身安全会受到威胁；矿难发生后，需要对现场数据进行采集，并执行一些操作，为灾后救援提供数据参考。因此，需要借助远程探测装置进行环境的检测和现场操作的控制，现有的远程探测装置，存在环境检测的准确度低，现场操作控制的准确度低的问题。
发明内容
本发明提供远程探测装置，解决现有技术存在的准确度低的问题。
本发明通过以下技术方案解决技术问题：
远程探测装置，包括手持端和执行端；所述手持端包括手持端控制器模块、手持端姿态检测模块、手持端无线传输模块以及摇柄模块；所述所述手持端姿态检测模块安装在摇柄模块上，检测摇柄模块的姿态，并将姿态信息传输至手持端控制器模块中；所述手持端控制器模块通过手持端无线传输模块向执行端发送执行指令；所述执行端包括执行端无线传输模块、执行端控制器模块、环境检测模块、执行端姿态检测模块、摄像头以及6自由度机械臂；所述执行端无线传输模块接收手持端无线传输模块发来的指令，由执行端控制器模块控制6自由度机械臂执行动作；所述摄像头采集执行端的图像信号，输入至执行端控制器模块中；所述执行端姿态检测模块检测安装在摄像头的轴线上，检测摄像头的姿态信号，并输入至执行端控制器模块中；所述环境检测模块包括用于检测障碍物与执行端距离的红外检测子模块，包括安装在6自由度机械臂上、用于检测6自由度机械臂是否发生碰撞的压力检测子模块，还包括用于检测执行端环境温湿度的温湿度检测子模块。
进一步地，所述摇柄模块包括抓取摇柄、手臂向上摇柄、手臂向下摇柄、全向转动摇柄。
进一步地，所述手持端还包括指示灯模块；所述指示灯模块包含的指示灯数量与摇柄模块中的各类摇柄数量相同，并一一对应。
进一步地，所述手持端还包括显示模块；所述显示模块与手持端控制器模块连接。
进一步地，所述执行端的环境检测模块还包括烟雾检测子模块；所述烟雾检测子模块的输出端与执行端控制器模块连接。
进一步地，所述执行端的环境检测模块还包括二氧化碳检测子模块；所述二氧化碳检测子模块的输出端与执行端控制器模块连接。
进一步地，所述执行端还包括GPS模块；所述GPS模块与执行端控制器模块连接。
进一步地，所述执行端还包括驱动器，所述驱动器在执行端控制器模块的控制下，驱动摄像头转动。
进一步地，所述执行端还包括机械臂姿态检测模块；所述机械臂姿态检测模块安装在6自由度机械臂上，检测6自由度机械臂的姿态，并输入至执行端控制器模块中。
与现有技术相比，具有如下特点：
1、在手持端设有摇柄模块，并对摇柄模块进行姿态检测，以摇柄模块的姿态变化作为执行端的操作指令，执行端的6自由度机械臂根据指令执行操作，在执行端还对环境进行图像采集，并对摄像头进行姿态检测，以保证图像采集的准确性，在执行端还对环境温湿度进行检测，并对执行端与障碍物的距离以及是否发生碰撞进行检测，通过上述设置，实现对环境的检测以及机械臂的准确抓取和释放，为执行端的稳定运行提供保障；
2、应用于火灾探测和救援时，增设烟雾检测、一氧化碳检测以及二氧化碳检测，获取上述数据，便于消防员了解现场环境，采取相应救援措施；
3、应用在煤矿探测时，还可增设GPS模块，对执行端的行动进行定位，将定位信息返传至手持端，便于工作人员获取执行端的位置信息。
附图说明
图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
远程探测装置，包括手持端和执行端；所述手持端包括手持端控制器模块、手持端姿态检测模块、手持端无线传输模块以及摇柄模块；所述所述手持端姿态检测模块安装在摇柄模块上，检测摇柄模块的姿态，并将姿态信息传输至手持端控制器模块中；所述手持端控制器模块通过手持端无线传输模块向执行端发送执行指令；所述执行端包括执行端无线传输模块、执行端控制器模块、环境检测模块、执行端姿态检测模块、摄像头以及6自由度机械臂；所述执行端无线传输模块接收手持端无线传输模块发来的指令，由执行端控制器模块控制6自由度机械臂执行动作；所述摄像头采集执行端的图像信号，输入至执行端控制器模块中；所述执行端姿态检测模块检测安装在摄像头的轴线上，检测摄像头的姿态信号，并输入至执行端控制器模块中；所述环境检测模块包括用于检测障碍物与执行端距离的红外检测子模块，包括安装在6自由度机械臂上、用于检测6自由度机械臂是否发生碰撞的压力检测子模块，还包括用于检测执行端环境温湿度的温湿度检测子模块。
现有技术通常是在手持端设置摇柄，以摇柄的运行位置作为控制指令，而不是以摇柄的运行状态作为控制指令，本发明直接在摇柄上设置手持端姿态检测模块，对摇柄的姿态变化进行检测，并实时地将姿态变化的信号输入至手持端控制器模块中，实现以摇柄的运行状态作为控制指令的目的。本发明的摇柄模块设有抓取摇柄、手臂向上摇柄、手臂向下摇柄、全向转动摇柄，实现执行端6自由度机械臂的抓、取和6自由度转动的目的，用户还可根据需求增减摇柄。
所述手持端还包括指示灯模块；所述指示灯模块包含的指示灯数量与摇柄模块中的各类摇柄数量相同，并一一对应。指示灯模块的设置，主要是为了用户使用手持端时较为直观，且在出现摇柄模块出现问题时，可以方便进行故障定位。
所述手持端还包括显示模块；所述显示模块与手持端控制器模块连接。显示模块可用于显示摇柄模块的姿态数据、执行端的环境参数数据、执行端的姿态数据、图像以及其它数据。
摄像头的设置，主要是用于获取执行端所处环境的图像信息，架设摄像头时，通常仅仅是将其稳固在载体上，对其的稳定性进行人为判定，但并未进行实质性的确认，本发明为摄像头设置执行端姿态检测模块，检测摄像头的姿态变化，并将执行端姿态检测模块设置在摄像头的轴线上，实时反馈摄像头的偏差角度，用户可以通过软件程序进行角度补偿，也可以在摄像头长时间偏差的情况下，利用驱动器带动摄像头反偏差角度转动，回到原位，防止因角度倾斜问题，使得信息采集不准确。该驱动器与执行端控制器模块连接，在其控制下驱动摄像头转动。
环境检测模块主要设置红外检测子模块、压力检测子模块和温湿度检测子模块。红外检测子模块为红外传感器，本发明的执行端安装在载体上，例如智能小车，红外传感器检测智能小车与障碍物的距离。压力检测子模块安装在6自由度机械臂上，当6自由度机械臂与外部障碍物发生碰撞，不能按指令执行相应的转动时，外部障碍物对6自由度机械臂有施加力，压力检测子模块感测施加力，回传至手持端。温湿度检测子模块感测执行端所处环境的温湿度，将温湿度信号回传至手持端。
6自由度机械臂具有6个自由度，即沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度以及绕这三个坐标轴的转动自由度。6自由度机械臂在摇柄模块的控制下进行6自由度的移动和转动。
根据应用场合的不同，在执行端的环境检测模块还设置烟雾检测子模块，所述烟雾检测子模块的输出端与执行端控制器模块连接。应用在火灾探测的环境下，环境检测模块还可进行烟雾浓度
在执行端还可设置一氧化碳检测子模块，一氧化碳检测子模块的输出端与执行端控制器模块连接，用于检测执行端所处环境的一氧化碳浓度。还可设置二氧化碳检测子模块，所述二氧化碳检测子模块的输出端与执行端控制器模块连接，用于检测执行端所处环境的二氧化碳浓度。
应用在煤矿探测，考古探测时，还可根据需求设置GPS模块，所述GPS模块与执行端控制器模块连接，用于获取执行端所在的位置。
摇柄模块的姿态探测，是用作执行端的指令，而执行端的实际执行情况，或许与指令有所偏差，本发明在执行端还设置有机械臂姿态检测模块，机械臂姿态检测模块安装在6自由度机械臂上，检测6自由度机械臂的姿态，并输入至执行端控制器模块中，再回传至手持端控制器模块中，用于判断6自由度机械臂是否按照执行执行操作。
本发明在摇柄模块、摄像头和6自由度机械臂均进行姿态检测，手持端姿态检测模块、执行端姿态检测模块以及机械臂姿态检测模块的构造相同，为姿态传感器，包括有三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴电子罗盘，通过内嵌的低功耗ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位数据。
执行端无线传输模块和手持端无线传输模块以Zigbee的方式进行传输，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，通讯距离从75m到几百米、几公里，并支持无线扩展。因此，为扩大检测范围，可能需要设置多个执行端，在此种情况下，可增设协调器，协调器组建ZigBee网络，各个执行端无线传输模块以及手持端无线传输模块均使用ZigBee网络传输，将各自的PIN ID和信道加入协调器建立的网络中，当任何一个执行端无线传输模块出现通信中断时，不会影响其他执行端的信号传输，当通信恢复正常，也能实现自组网，自动接入网络中。
Claims (9)
1.远程探测装置，其特征在于：
包括手持端和执行端；
所述手持端包括手持端控制器模块、手持端姿态检测模块、手持端无线传输模块以及摇柄模块；所述所述手持端姿态检测模块安装在摇柄模块上，检测摇柄模块的姿态，并将姿态信息传输至手持端控制器模块中；所述手持端控制器模块通过手持端无线传输模块向执行端发送执行指令；
所述执行端包括执行端无线传输模块、执行端控制器模块、环境检测模块、执行端姿态检测模块、摄像头以及6自由度机械臂；所述执行端无线传输模块接收手持端无线传输模块发来的指令，由执行端控制器模块控制6自由度机械臂执行动作；所述摄像头采集执行端的图像信号，输入至执行端控制器模块中；所述执行端姿态检测模块检测安装在摄像头的轴线上，检测摄像头的姿态信号，并输入至执行端控制器模块中；所述环境检测模块包括用于检测障碍物与执行端距离的红外检测子模块，包括安装在6自由度机械臂上、用于检测6自由度机械臂是否发生碰撞的压力检测子模块，还包括用于检测执行端环境温湿度的温湿度检测子模块。
2.根据权利要求1所述的远程探测装置，其特征在于：
所述摇柄模块包括抓取摇柄、手臂向上摇柄、手臂向下摇柄、全向转动摇柄。
3.根据权利要求2所述的远程探测装置，其特征在于：
所述手持端还包括指示灯模块；所述指示灯模块包含的指示灯数量与摇柄模块中的各类摇柄数量相同，并一一对应。
4.根据权利要求1所述的远程探测装置，其特征在于：所述手持端还包括显示模块；所述显示模块与手持端控制器模块连接。
5.根据权利要求1所述的远程探测装置，其特征在于：
所述执行端的环境检测模块还包括烟雾检测子模块；所述烟雾检测子模块的输出端与执行端控制器模块连接。
6.根据权利要求1所述的远程探测装置，其特征在于：
所述执行端的环境检测模块还包括二氧化碳检测子模块；所述二氧化碳检测子模块的输出端与执行端控制器模块连接。
7.根据权利要求1所述的远程探测装置，其特征在于：所述执行端还包括GPS模块；所述GPS模块与执行端控制器模块连接。
8.根据权利要求1所述的远程探测装置，其特征在于：
所述执行端还包括驱动器，所述驱动器在执行端控制器模块的控制下，驱动摄像头转动。
9.根据权利要求1所述的远程探测装置，其特征在于：
所述执行端还包括机械臂姿态检测模块；所述机械臂姿态检测模块安装在6自由度机械臂上，检测6自由度机械臂的姿态，并输入至执行端控制器模块中。
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