CN108527304B - 一种现场监控机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业监控设备，具体为一种现场监控机器人，包括基座、安装于基座底部的行走机构、设置于基座上的控制***，行走组件包括枢接于基座侧面的中心架、传动连接于输出轴的中心齿轮、三个从动齿轮以及三个转动轮，从动齿轮枢接于中心架，从动齿轮均与中心齿轮啮合并以中心齿轮为中心均匀分布，三个转动轮分别固定连接于三个从动齿轮；还包括摄像漂浮囊与连接机构，摄像漂浮囊的下端安装摄像头，摄像头与控制器无线信号连接，连接结构包括绞车与牵引绳，绞车安装于基座上，牵引绳一端连接绞车、另一端连接摄像漂浮囊。本方案为了解决现有车间用监控机器人受结构限制拍摄高度有限的问题，提供一种具备较高的拍摄高度的监控机器人。

Description

一种现场监控机器人

技术领域

本发明涉及一种工业监控设备。

背景技术

目前一些工厂车间或者厂区内外大多设置有固定摄像机，保证工厂工作环境安全。还有一些特殊的无人智能化车间也需要监控装置对其运行情况进行监控，从而及时对设备进行维护和检修。但由于现场大型设备较多，很难用固定式摄像机监控对现场有完整而准确的监控。因此考虑采用可移动的监控机器人移动监控现场的情况。

但现有移动可监控机器人存在如下问题：

厂区内会有一些位置有一些特殊地形，如阶梯、凹坑等，现有的监控机器人无法翻越这些特殊地形就无法实现完整的监控。

发明内容

本方案为了解决现有车间用监控机器人受地形限制拍摄范围有限的问题，提供一种具备较强翻越能力的监控机器人。

一种现场监控机器人，包括基座、安装于基座底部的行走机构、设置于基座上的控制***，控制***包括控制器、动力单元、转向单元、摄像角度调节单元以及无线通讯单元，动力单元用于接收控制器发送的行进信号控制行走机构的前进与后退，转向单元用于接收控制器发送的转向信号，转向单元接收转向信号驱动行走机构转向，摄像角度调节单元用于接收控制器发送的信号并驱动摄像头旋转，无线通讯单元信号连接控制器，无线通讯单元用于连通外部网络，控制器信号连接摄像头，行走机构包括动力件、传动组件以及若干行走组件，传动组件设有输出轴，行走组件包括枢接于基座侧面的中心架、传动连接于输出轴的中心齿轮、三个从动齿轮以及三个转动轮，从动齿轮枢接于中心架，从动齿轮均与中心齿轮啮合并以中心齿轮为中心均匀分布，三个转动轮分别固定连接于三个从动齿轮；还包括摄像漂浮囊与连接机构，摄像漂浮囊的下端安装摄像头，摄像头与控制器无线信号连接，连接结构包括绞车与牵引绳，绞车安装于基座上，牵引绳一端连接绞车、另一端连接摄像漂浮囊。

原理：具备同现有技术相同的基座与行走机构，控制***的动力单元与转向单元控制行走机构前进、后退以及转向，无线通讯单元连接监控机器人与操控端，摄像角度调节单元使安装于摄像头上的摄像头可以旋转，拍摄更多的角度。摄像头拍摄的画面通过无线通讯单元传送给操控端。

本方案中的行走组件使机器人具备更强的翻越能力。本方案中由动力件驱动传动组件，传动组件的输出轴驱动中心齿轮，中心齿轮驱动从动齿轮，从动齿轮带动转动轮旋转，转动轮带动行走机构向前进，当遇到阻碍物时，一个行走组件受到阻碍，其余的行走组件会推动受到阻碍的行走组件，此时受阻的行走组件的中心架相对于基座发生旋转，转动轮除了自转外还相对中心齿轮发生公转，相对中心齿轮的公转的三个转动轮公转时具备较强翻越能力。本方案还将摄像头安装在摄像漂浮囊上，摄像头随摄像漂浮囊上升与下降，绞车通过牵引绳拉动摄像漂浮囊下降。

有益效果：1.行走机构的行走组件使机器人能翻越一些特殊的地形，摄像漂浮囊能提升机器人，减轻机器人的自重，增强机器人翻越特殊地形的能力。

2.将摄像头设置于摄像漂浮囊上可以使摄像头在更高的位置拍摄，连接机构的绞车与牵引绳能使摄像头上升或者下降。

3.现有技术中随着机器人在移动的过程中基座会发生振动影响摄像头的拍摄，但本方案不会，由于是室内环境，处于低风速甚至是无风的状态，摄像漂浮囊在空中漂浮时较为稳定，将摄像头放置在摄像漂浮囊上不会发生剧烈的抖动，因此摄像头能拍摄更好的监控画面。

进一步，所述摄像漂浮囊内设有上浮室与下降室，所述上浮室与下降室由弹性分隔膜分隔，所述上浮室内充入相对分子质量小于空气的气体，所述下降室内充入相对分子质量大于空气的气体，所述下降室连通有连接管，所述下降室通过连接管连通有储气罐，所述储气罐安装于基座上，所述下降室设有电磁进气阀与电磁出气阀，所述电磁进气阀与电磁出气阀均信号连接控制器。

有益效果：控制器控制电磁进气阀开启，将储气罐内密度较大的气体注入下降室内，挤压上浮室的空间，增大摄像漂浮囊整体的密度，进而减小摄像漂浮囊的浮力，相反的开启电磁出气阀，使上浮室内相对分子质量小于空气的气体增大体积，提升摄像漂浮囊的浮力。采用上浮室、下降室以及弹性分隔膜的结构可以使摄像漂浮囊的浮力变化时体积不会发生变化，摄像头可以稳定的安装在摄像漂浮囊上，而不会因摄像漂浮囊的体积变化而偏转。此外摄像漂浮囊的浮力变大后，能对基座产生一定的提升力，在翻越一些障碍时，摄像漂浮囊对基座提供提升力，增强机器人翻越障碍的能力。

进一步，所述无线通讯单元设置于摄像漂浮囊上。

有益效果：将无线通讯单元设置于摄像漂浮囊上阻碍物会更少，与操控端的信号连接更强，能够进行更好的通讯。

进一步，所述上浮室内充入氦气，所述下降室内充入七氟丙烷，所述电磁出气阀设有灭火喷头。

有益效果：监控机器人监控的其中一个目的在于监控并预防的火灾，尤其是电子元器件生产车间，七氟丙烷相对分子质量较大，充入下降室内能使摄像漂浮囊快速下沉，同时七氟丙烷还作为一种相对分子质量较大的消防气体，会在空气中快速下降，因此在灭火时，需要从起火处的上方喷洒七氟丙烷才能很好的灭火，现有的灭火机器人只能从低向高处喷洒消防液或者消防气体，而且动力有限，因此灭火能力受限。

摄像漂浮囊能将七氟丙烷提升到较高处，借助摄像头的观察，操作者可远程控制电磁出气阀与电磁进入阀同时开启，向起火点快速喷出七氟丙烷，高温作用下，七氟丙烷发生化学反应和物理反应。在灭火过程中，通过向防护区喷射一定浓度的七氟丙烷灭火剂使其均匀地充整个防护区，七氟丙烷热分解产生的含氟的自由基，与燃烧反应过程中产生支连反应的H+、OH-等活性自由基发生气相作用，中断燃烧链从而抑制燃烧过程中的反应；同时七氟丙烷化学反应中的化学链断裂和气化过程中吸收大量的热量使起火点冷却灭火。

进一步，控制***还包括定位单元与路径记录单元，所述定位单元用于确定机器人当前位置并发送位置信号给控制器，路径记录单元与控制器信号连接，路径记录单元用于记录机器人巡逻路线的位置信号。有益效果：本方案设置了记录自己当前位置的定位单元，然后由路径记录单元用于记录机器人的巡逻路线，由路径记录单元和定位单位发送信号控制器，使机器人能按照记录的路径进行巡逻，在无人控制的情况也能按照预定的路线进行巡逻。

进一步，所述控制***还包括语音记录单元与语音比对单元，所述语音记录单元用于记录车间中设备正常运行的声音，语音比对单元用于比对车间现场采集的声音与语音记录单元记录的声音并将比对结果发送给控制器，由控制器通过无线通讯单元发送给操控机器人的操控端。有益效果：判断设备是否正常运行，除了通过视频监控外还可以进行语音比对，机器人在巡逻的过程中会对各处的设备进行语音比对，并将比对结果发送给操控端由操控端的工作人员判断设备是否正常运行。

进一步，绞车固定于滑动平台上，滑动平台纵向滑动连接于基座上，基座上设有齿条，齿条啮合有齿轮，齿轮同轴固定有蜗轮，所述蜗轮啮合有蜗杆，所述蜗杆连接有滑动电机，所述蜗轮、蜗杆、滑动电机以及齿轮均安装在滑动平台上，所述滑动电机信号连接所述控制器。有益效果：为了增强机器人的攀越能力，可通过改变摄像漂浮囊对基座的提升点来改变机器人的局部的重力，本方案中滑动平台可在纵向上改变绞车对于滑动平台的牵引点，例如在基座的前半部分要翻越障碍时，滑动平台向基座的前半部分滑动，减轻前半部分的重量，同时改变整体的重心位置，因此基座的前半部分更好翻越，当基座的后半部分要进行要翻越障碍时，同理滑动平台向后滑动，此时基座的后半部分更好翻越。为了避免因为反作用力太大，基座反向带动滑动平台，本方案的滑动电机驱动齿轮的传动***中设置有蜗轮蜗杆，利用蜗轮蜗杆的自锁能力稳定滑动平台。

附图说明

图1为本发明一种现场监控机器人实施例的示意图。

图2为图1中摄像漂浮囊的内部结构示意图。

图3为图1中行走机构中行走组件的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：基座100、行走机构200、摄像漂浮囊300、上浮室330、下降室340、摄像头310、连接机构400、中心齿轮410、从动齿轮420、转动轮430、中心架440、储气罐510、连接管520、灭火喷头530、绞车610、牵引绳620。

实施例基本如附图1所示：一种现场监控机器人，包括基座100、安装于基座100底部的行走机构200、设置于基座100上的控制***以及摄像漂浮囊300与连接机构400。

控制***包括控制器、动力单元、转向单元、摄像角度调节单元以及无线通讯单元，动力单元用于接收控制器发送的行进信号控制行走机构200的前进与后退，转向单元用于接收控制器发送的转向信号，转向单元接收转向信号驱动行走机构200转向，摄像角度调节单元用于接收控制器发送的信号并驱动摄像头310旋转，无线通讯单元信号连接控制器，无线通讯单元用于连通外部网络。控制器信号连接摄像头310。控制***还包括定位单元与路径记录单元，定位单元用于确定机器人当前位置并发送位置信号给控制器，路径记录单元与控制器信号连接，路径记录单元用于记录机器人巡逻路线的位置信号。控制***还包括语音记录单元与语音比对单元，语音记录单元用于记录车间中设备正常运行的声音，语音比对单元用于比对车间现场采集的声音与语音记录单元设备正常运行的声音进行比对并将比对结果发送给控制器，由控制器通过无线通讯单元发送给操控机器人的操控端。

如图3所示，行走机构200包括动力件、传动组件以及一组行走组件，传动组件设有输出轴，行走组件包括枢接于基座100侧面的中心架440、传动连接于输出轴的中心齿轮410、三个从动齿轮420以及三个转动轮430，从动齿轮420枢接于中心架440，从动齿轮420均与中心齿轮410啮合并以中心齿轮410为中心均匀分布，三个转动轮430分别固定连接于三个从动齿轮420；摄像漂浮囊300的下端安装摄像头310，摄像头310与控制器无线信号连接，连接结构包括绞车610与牵引绳620，绞车610安装于基座100上，牵引绳620一端连接绞车610，另一端连接摄像漂浮囊300。

如图2所示，无线通讯单元设置于摄像漂浮囊300上。摄像漂浮囊300内设有上浮室330与下降室340，上浮室330与下降室340由弹性分隔膜分隔，上浮室330内充入氦气，下降室340内充入七氟丙烷，下降室340连通有连接管520，下降室340通过连接管520连通有储气罐510，储气罐510安装于基座100上，下降室340设有电磁进气阀与电磁出气阀，电磁进气阀与电磁出气阀均信号连接控制器。电磁出气阀设有灭火喷头530。

控制器控制电磁进气阀开启，将储气罐510内七氟丙烷注入下降室340内，挤压上浮室330的空间，增大摄像漂浮囊300整体的密度，进而减小摄像漂浮囊300的浮力，相反的，可设置抽气泵通过电磁进气阀将七氟丙烷回抽，或者开启电磁出气阀排出部分七氟丙烷，使上浮室330增大体积，提升摄像漂浮囊300的浮力。采用上浮室330、下降室340以及弹性分隔膜的结构可以使摄像漂浮囊300的浮力变化时体积不会发生过大的变化，摄像头310可以稳定的安装在摄像漂浮囊300上，而不会因摄像漂浮囊300的体积变化而偏转。同时摄像漂浮囊300的浮力变大后，能对基座100产生一定的提升力，在翻越一些较大的障碍时，摄像漂浮囊300对基座100提供的浮力能增强行走机构200翻越障碍的能力。

为了进一步增强行走机构200的翻越能力，摄像漂浮囊300提升基座100的着力点是可以发生变化的。绞车610固定于滑动平台上，滑动平台纵向滑动连接于基座100上，基座100上设有齿条，齿条啮合有齿轮，齿轮同轴固定有蜗轮，所述蜗轮啮合有蜗杆，蜗杆连接有滑动电机，所述蜗轮、蜗杆、滑动电机以及齿轮均安装在滑动平台上，所述滑动电机信号连接所述控制器。

滑动平台可在纵向上改变绞车610对于滑动平台的牵引点，例如在基座100的前半部分要翻越障碍时，滑动平台向基座100的前半部分滑动，减轻前半部分的重量，同时改变整体的重心位置，因此基座100的前半部分更好翻越，当基座100的后半部分要进行要翻越障碍时，同理滑动平台向后滑动，此时基座100的后半部分更好翻越。为了避免基座100反作用力太大，反向带动滑动平台，滑动电机驱动齿轮的传动***中设置有蜗轮蜗杆，利用蜗轮蜗杆的自锁能力稳定滑动平台。

为了增强通讯能力，无线通讯单元设置于摄像漂浮囊300上。浮空的无线通讯单元周围的阻碍物会减少，与操控端的信号连接更强，能够进行更好的通讯。

监控机器人监控的其中一个目的在于监控并预防火灾，尤其是电子元器件生产车间，七氟丙烷相对分子质量较大，充入下降室340内能使摄像漂浮囊300快速下沉，同时七氟丙烷作为一种消防气体，会在空气中快速下降，因此在灭火时，需要从起火处的上方喷洒七氟丙烷才能很好的灭火，摄像漂浮囊300能将七氟丙烷提升到较高处，借助摄像头310的观察，操作者可远程控制电磁出气阀与电磁进入阀同时开启，向起火点快速喷出七氟丙烷，高温作用下，七氟丙烷发生化学反应和物理反应。在灭火过程中，通过向防护区喷射一定浓度的七氟丙烷灭火剂使其均匀洒向整个防护区，七氟丙烷热分解产生的含氟的自由基，与燃烧反应过程中产生支连反应的H+、OH-等活性自由基发生气相作用，中断燃烧链从而抑制燃烧过程中的反应；同时七氟丙烷化学反应中的化学链断裂和气化过程中吸收大量的热量使起火点冷却灭火。

控制***还包括定位单元与路径记录单元，定位单元用于确定机器人当前位置并发送位置信号给控制器，路径记录单元用于记录机器人巡逻路线的位置信号并与控制器信号连接。本方案设置了记录自己当前位置的定位单元，然后由路径记录单元用于记录机器人的巡逻路线，由路径记录单元和定位单位发送信号控制器，使机器人能按照记录的路径进行巡逻，在无人控制的情况也能按照预定的路线进行巡逻。

在监控设备运行方面，控制***还包括语音记录单元与语音比对单元，语音记录单元用于记录车间中设备正常运行的声音，语音比对单元用于比对车间现场采集的声音与语音记录单元设备正常运行的声音进行比对并将比对结果发送给操控端。判断设备是否正常运行，除了通过视频监控外还可以进行语音比对，机器人在巡逻的过程中会对各处的设备进行语音比对，设备正常运行时会按照一定频率发出固定的声波，但当设备有故障时会发出一定的杂音，从声波的比对上就能清晰的发现。机器人可在固定的设备旁停靠一定的时间，通过比对声波的波形得到一个比对结果。并将比对结果发送给操控端由操控端的工作人员判断设备是否正常运行。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种现场监控机器人，包括基座、安装于基座底部的行走机构、设置于基座上的控制***，所述控制***包括控制器、动力单元、转向单元、摄像角度调节单元以及无线通讯单元，所述动力单元用于接收控制器发送的行进信号控制行走机构的前进与后退，所述转向单元用于接收控制器发送的转向信号，转向单元接收转向信号驱动行走机构转向，所述摄像角度调节单元用于接收控制器发送的信号并驱动摄像头旋转，无线通讯单元信号连接控制器，无线通讯单元用于连通外部网络，控制器信号连接摄像头，其特征在于：行走机构包括动力件、传动组件以及若干行走组件，所述传动组件设有输出轴，所述行走组件包括枢接于基座侧面的中心架、传动连接于输出轴的中心齿轮、三个从动齿轮以及三个转动轮，所述从动齿轮枢接于所述中心架，所述从动齿轮均与中心齿轮啮合并以中心齿轮为中心均匀分布，三个所述转动轮分别固定连接于三个从动齿轮；还包括摄像漂浮囊与连接机构，摄像漂浮囊的下端安装所述摄像头，所述摄像头与控制器无线信号连接，所述连接结构包括绞车与牵引绳，所述绞车安装于所述基座上，所述牵引绳一端连接绞车、另一端连接摄像漂浮囊；

所述摄像漂浮囊内设有上浮室与下降室，所述上浮室与下降室由弹性分隔膜分隔，所述上浮室内充入相对分子质量小于空气的气体，所述下降室内充入相对分子质量大于空气的气体，所述下降室连通有连接管，所述下降室通过连接管连通有储气罐，所述储气罐安装于基座上，所述下降室设有电磁进气阀与电磁出气阀，所述电磁进气阀与电磁出气阀均信号连接控制器。

2.根据权利要求1所述的一种现场监控机器人，其特征在于：所述无线通讯单元设置于摄像漂浮囊上。

3.根据权利要求1所述的一种现场监控机器人，其特征在于：所述上浮室内充入氦气，所述下降室内充入七氟丙烷，所述电磁出气阀设有灭火喷头。

4.根据权利要求3所述的一种现场监控机器人，其特征在于：控制***还包括定位单元与路径记录单元，所述定位单元用于确定机器人当前位置并发送位置信号给控制器，路径记录单元与控制器信号连接，路径记录单元用于记录机器人巡逻路线的位置信号。

5.根据权利要求1所述的一种现场监控机器人，其特征在于：所述控制***还包括语音记录单元与语音比对单元，所述语音记录单元用于记录车间中设备正常运行的声音，语音比对单元用于比对车间现场采集的声音与语音记录单元记录的声音并将比对结果发送给控制器，由控制器通过无线通讯单元发送给操控机器人的操控端。

6.根据权利要求1所述的一种现场监控机器人，其特征在于：绞车固定于滑动平台上，滑动平台纵向滑动连接于基座上，基座上设有齿条，所述齿条啮合有齿轮，所述齿轮同轴固定有蜗轮，所述蜗轮啮合有蜗杆，所述蜗杆连接有滑动电机，所述蜗轮、蜗杆、滑动电机以及齿轮均安装在滑动平台上，所述滑动电机信号连接所述控制器。

Images