CN114247072A - 一种多功能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能巡检机器人及其使用方法，涉及巡检机器人技术领域，包括外壳、深度摄像机和红外摄像机，还包括履带、GPS装置、音频装置，该巡检机器人通过摄像头装置和音频设备巡查周围的环境；机器人本体的行走装置配合深度摄像机、红外摄像机和GPS装置来进行移动和避障；行走装置采用履带的结构，可适应多种地形环境；通过移动网络技术对机器人进行控制，该机器人也可用此技术实现自主报警，上传数据，远程监控；内置灭火机构，喷射口位于摄像头下端，其配合机器人视觉，可处理一些突发的火情，避免了大的火灾；内置垃圾清扫装置，可对车间分区路上的垃圾进行清扫。

Description

一种多功能巡检机器人

技术领域

本发明涉及巡检机器人技术领域，具体涉及一种多功能巡检机器人。

背景技术

在一体成型电感生产的制造车间大多是通过摄像机进行监控，或配合人工巡查来保障各方面的安全，以及人工清扫垃圾，虽然技术上简单易行，但易形成监控死角，且受到摄像机数量的影响，影响监控和巡检效果。

巡检机器人是功能单一、半自主、自主或在人为控制下协助完成巡检工作的机器人。

然而，目前现有的巡检机器人不够智能化，巡检机器人按照固定直线进行巡检，从而导致危险源或危险行为无法完全准确检查到位问题，巡检机器人的性能需进一步提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可适用于多种地形、功能多样化、巡检效果好的多功能巡检机器人。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种多功能巡检机器人，包括机身、设置在机身两侧的行走装置，所述机身包括下箱体和可旋转的上盖，下箱体和上盖通过连接合页连接成整体；所述行走装置包括对称设置在机身两侧的履带、主动轮、负重轮，所述主动轮与电机相连，所述负重轮通过轴承与机身连接，在履带转动时，负重轮起到承载和导向作用；所述机身的前上方设有支撑齿轮空心轴，所述机身的正上方设有云台转向装置，所述云台转向装置的上方设有支撑台，所述云台转向装置带动支撑台左右旋转，所述支撑台的上方设有控制箱，所述控制箱的两侧分别设有红外摄像机和深度摄像机，所述控制箱的内部设有直流伺服电机，所述直流伺服电机的电机轴带动红外摄像机和深度摄像机绕其旋转；所述控制箱的内部设有中央处理器模块、数据传输模块、语音识别模块；所述机身的前上方还设有灭火喷射装置，所述灭火喷射装置包括喷头、喷头加压块、喷头转向电机、深沟球轴承、橡胶垫、支撑齿轮空心轴；所述喷头设置在喷头加压块前部，喷头转向电机设置在碰头加压块侧面，深沟球轴承设置在灭火喷射装置的底部，支撑齿轮空心轴设于深沟球轴承的下部；所述机身的内部设有干粉箱，所述干粉箱的底部为倾斜面，所述干粉箱的下方设有垃圾收集箱；所述干粉箱的前上方设有电磁阀，所述电磁阀的上方设有锥形管，所述锥形管的上方有橡胶垫，所述橡胶垫贴合在支撑齿轮空心轴上，所述电磁阀的下方设置有干粉管；所述干粉箱的上方设有气泵加压装置，气泵加压装置为干粉箱提供充足的气压，所述干粉箱上方设有锂电池组，所述锂电池组为巡检机器人提供动力。

进一步，所述支撑台的下方设有80齿内齿轮，所述机身的下方设置有小型步进电机，所述小型步进电机固定在上盖上，所述小型步进电机连接20齿小齿轮，所述20齿小齿轮与支撑台下方的80齿内齿轮进行啮合，所述支撑台的下方与角接触球轴承过盈配合，所述小型步进电机可带动支撑台进行左右的旋转，可实现红外摄像机和深度摄像机的任意方向监控。

进一步，所述垃圾收集箱的后下方设置有吸尘装置，所述吸尘装置与橡胶管连接，通过吸尘装置的吸力，可对生产车间内路面上的垃圾和落叶进行清扫和收集，最终存放在垃圾收集箱内。

进一步，所述深度摄像机的上部刚性连接有摄像机挡，可避免深度摄像机进水、保障深度摄像机拍摄效果不受到强光的影响。

进一步，所述控制箱的前端安装有LED显示屏和扬声器模块。

进一步，所述支撑台与控制箱通过螺纹连接。

进一步，所述机身上固定设有GPS接收器，GPS接收器可提供准确的导航、定位、速度信息，在使用前规划好巡检机器人的轨迹，使巡检机器人按精确轨迹巡逻。

本发明具有以下积极效果：本发明具有适应多种地形能力强、功能多样化、结构巧妙、巡检效果出色的特点，本发明的巡检机器人主要用于生产车间的自动巡查，通过GPS进行路径规划，通过深度摄像机和红外摄像机进行避障、监控和人脸识别，当有陌生人进入生产车间时，机器人就会给终端发送消息，提高安保人员的警觉性；巡检机器人拥有较为强悍的动力以及比较平稳的车身，机器人可实现原地转向，巡检机器人可适应多种复杂的环境，当生产车间内有人遇到危险时，巡检机器人根据摄像机提取到的信息进行快速判断，进行报警和呼救；当居民遇到问题时，可与巡检机器人对话寻求帮助；当人们找不到路时，巡检机器人可根据自己的导航***引领人们找到目的地；巡检机器人利用人脸识别模块和声音检测模块同时对生产车间人员进行检测，提高了检测的精度；若巡检机器人在生产车间内遇到火灾时，通过摄像机判断距离和角度，通过喷头转向电机改变灭火喷射装置的位置和角度，对火源进行喷射，同时通过通讯模块进行报警呼救；当生产车间道路上有垃圾时，巡检机器人可打开自己的吸尘装置进行清扫；当机器人的电量、干粉容量、垃圾收集箱剩余容量低于阈值时，巡检机器人就会自动返航、补充状态。

附图说明

图1为本发明实施例的正三轴侧图；

图2为图1所示实施例的俯视图；

图3是图2中B-B处的剖视图；

图4是图1所示实施例的左视图；

图5是图3所示实施例中灭火喷射装置及吸尘装置的结构示意图。

图中：1.履带，2.灭火喷射装置，3.喷头，4.喷头加压块，5.喷头转向电机，6.深度摄像机，7.摄像机挡板，8.控制箱，9.LED显示屏，10.红外摄像机，11.扬声器模块，12.支撑台，13.云台转向装置，14.GPS接收器，15.机身，16.主动轮，17.负重轮，18.连接合页，19.干粉管，20.电磁阀，21.橡胶垫，22.支撑齿轮空心轴，23.深沟球轴承，24.中央处理器，25.数据传输模块，26.语音识别模块，27.直流伺服电机，28.20齿小齿轮，29.80齿内齿轮，30.角接触球轴承，31.小型步进电机，32.气泵加压装置，33.锂电池组，34.干粉箱，35.电机，36.上盖，37.垃圾收集箱，38.吸尘装置，39.连接台，40.橡胶管，41.下箱体，42.小齿轮，43.步进电机；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

参照附图1-4，本实施例包括机身15、设置在机身15两侧的行走装置，

所述机身15包括下箱体41和上盖36，下箱体41和上盖36通过连接合页18连接成一个整体，所述上盖36可以旋转一定的角度。

所述行走装置包括对称设置在机身15两侧的两条履带1、4个主动轮16、18个负重轮17，负重轮17通过轴承与机身15连接，负重轮17承重履带1，履带1转动时负重轮17起到承载和导向作用，所述4个主动轮16分别和4个电机35相连，通过4个电机35给机器人提供强劲动力，当在较为平坦的路面上运行时，只有机身15后方的两个主动轮16运动，当在崎岖的路面上运行时，通过感知电机电流的变化，所述4个主动轮16同时运动。

所述机身15的前上方设置有支撑齿轮空心轴22，所述机身15的正上方设置有云台转向装置13，所述云台转向装置13的上方设置有支撑台12，所述云台转向装置13带动支撑台12左右旋转，所述支撑台12的上方设置有控制箱8，所述控制箱8的两侧分别设置有红外摄像机10和深度摄像机6，所述控制箱8的内部设置有直流伺服电机27，所述直流伺服电机27的电机轴带动红外摄像机10和深度摄像机6绕其旋转，所述控制箱8的前端安装有LED显示屏9和扬声器模块11。

所述控制箱8右侧设置的深度摄像机6，可对环境信息进行提取，在处理环境信息之后对环境进行判断，最终据此做出避障反应。

所述控制箱8左侧设置的红外摄像机10，在夜晚能够成像的优势对晚上的环境进行监控。

所述深度摄像机6的上部刚性连接有摄像机挡板7，可避免深度摄像机6进水、保障深度摄像机6拍摄效果不受到强光的影响。

所述控制箱8内部安装的直流伺服电机27，其伸出的电机轴与红外摄像机10和深度摄像机6相连，通过直流伺服电机27的旋转带动红外摄像机10和深度摄像机6上下转动，从而获得不同方向的视角。

所述LED显示屏9上显示生产车间的环境信息、机器人的当前状态信息、生产车间地图信息，对生产车间居民显示，通过生产车间地图信息，能够帮助来访人员迅速找到目的地，让人们生活变得更加便捷，所述扬声器模块11可用来报警。

所述支撑台12与控制箱8通过螺纹连接，所述支撑台12的下部与角接触球轴承30过盈配合。

所述机身15上固定设有GPS接收器14，GPS接收器14可提供准确的导航、定位、速度信息，在使用前规划好巡检机器人的轨迹，使巡检机器人按精确轨迹巡逻。

所述机身15的前部上端设有两个灭火喷射装置2，灭火喷射装置2包括喷头3、喷头加压块4、喷头转向电机5、深沟球轴承23、橡胶垫21、支撑齿轮空心轴22，喷头3设置在喷头加压块4前部，喷头转向电机5设置在碰头加压块4侧面，深沟球轴承23设置在灭火喷射装置2的底部，用来承载整个装置，深沟球轴承23和机身15之间用橡胶垫21隔开，支撑齿轮空心轴22在深沟球轴承23下部作为支撑，通过喷头转向电机5控制喷头3上下运动，针对不同方向的火源进行喷射，所述喷头加压块4加强了干粉的喷射距离，可针对远距离的火灾事故进行喷射，所述喷头加压块4与下面的支撑齿轮空心轴22通过螺纹连接，可拆卸，所述深沟球轴承23与支撑齿轮空心轴22是过盈配合，所述小齿轮42作为主动轮带动支撑齿轮空心轴22转动，使灭火喷射装置2可以实现左右的旋转。

所述机身15内部设置有干粉箱34，所述干粉箱34的底部是一个斜面，使干粉聚集在干粉箱34的前方，有利于干粉的喷射，所述干粉箱34的下方设置有垃圾收集箱37，便于垃圾的收集。

所述干粉箱34的前上方设置有电磁阀20，所述电磁阀20的上方设置有锥形管，所述锥形管的上方有橡胶垫21，所述橡胶垫21贴合在支撑齿轮空心轴22上，所述电磁阀20的下方设置有干粉管19。

所述控制箱8的内部设置有中央处理器模块24、数据传输模块25、语音识别模块26，

所述干粉箱34的上方设置有气泵加压装置32，气泵加压装置32为干粉箱34提供充足的气压，若遇到火情，在经过所述深度摄像机6和红外摄像机10的拍摄后，经过中央处理器模块24的处理后，调节两个喷头3的朝向，并根据干粉箱34压强的大小计算出干粉喷射的距离，调整好巡检机器人的状态，打开电磁阀20，通过压强的作用，将存放在干粉箱34底部的干粉被压出，干粉经过干粉管19、电磁阀20、支撑齿轮空心轴22、喷头3后喷向火源，进行灭火，可避免火势的蔓延。

所述支撑台12的下方设置有80齿内齿轮29，所述机身15的下方设置有一个小型步进电机31，所述小型步进电机31固定在上盖36上，所述小型步进电机31与20齿小齿轮28连接，所述20齿小齿轮28与支撑台12下方的80齿内齿轮29进行啮合，所述支撑台12的下方与角接触球轴承30过盈配合，所述小型步进电机31可带动支撑台12进行左右的旋转，可实现红外摄像机10和深度摄像机6的任意方向监控。

所述干粉箱34上方设置锂电池组33，所述锂电池组33为巡检机器人提供动力。

所述垃圾收集箱37的后下方设置有吸尘装置38，所述吸尘装置38与橡胶管40连接，通过吸尘装置38的吸力，可对生产车间内路面上的垃圾和落叶进行清扫和收集，最终存放在垃圾收集箱37内。

本实施例的巡检机器人主要用于生产车间的自动巡查，通过GPS进行路径规划，通过深度摄像机和红外摄像机进行避障、监控和人脸识别，当有外来人员进入生产车间时，机器人就会给终端发送消息，提高安保人员的警觉性；巡检机器人拥有较为强悍的动力以及比较平稳的车身，机器人可实现原地转向，巡检机器人可适应多种复杂的环境，当生产车间内有人遇到危险时，巡检机器人根据摄像机提取到的信息进行快速判断，进行报警和呼救；当车间员工遇到问题时，可与巡检机器人对话寻求帮助；当人们找不到路时，巡检机器人可根据自己的导航***引领人们找到目的地；巡检机器人利用人脸识别模块和声音检测模块同时对生产车间人员进行检测，提高了检测的精度；若巡检机器人在生产车间内遇到火灾时，通过摄像机判断距离和角度，通过喷头转向电机改变灭火喷射装置的位置和角度，对火源进行喷射，同时通过通讯模块进行报警呼救；当生产车间道路上有垃圾时，巡检机器人可打开自己的吸尘装置进行清扫；当机器人的电量、干粉容量、垃圾收集箱剩余容量低于阈值时，巡检机器人会自动返航、补充状态。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本发明专利的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种多功能巡检机器人，包括机身、设置在机身两侧的行走装置，其特征在于：

所述机身包括下箱体和可旋转的上盖，下箱体和上盖通过连接合页连接成整体；

所述行走装置包括对称设置在机身两侧的履带、主动轮、负重轮，所述主动轮与电机相连，所述负重轮通过轴承与机身连接，在履带转动时，负重轮起到承载和导向作用；

所述机身的前上方设有支撑齿轮空心轴，所述机身的正上方设有云台转向装置，所述云台转向装置的上方设有支撑台，所述云台转向装置带动支撑台左右旋转，所述支撑台的上方设有控制箱，所述控制箱的两侧分别设有红外摄像机和深度摄像机，所述控制箱的内部设有直流伺服电机，所述直流伺服电机的电机轴带动红外摄像机和深度摄像机绕其旋转；所述控制箱的内部设有中央处理器模块、数据传输模块、语音识别模块；

所述机身的前上方还设有灭火喷射装置，所述灭火喷射装置包括喷头、喷头加压块、喷头转向电机、深沟球轴承、橡胶垫、支撑齿轮空心轴；所述喷头设置在喷头加压块前部，喷头转向电机设置在碰头加压块侧面，深沟球轴承设置在灭火喷射装置的底部，支撑齿轮空心轴设于深沟球轴承的下部；

所述机身的内部设有干粉箱，所述干粉箱的底部为倾斜面，所述干粉箱的下方设有垃圾收集箱；

所述干粉箱的前上方设有电磁阀，所述电磁阀的上方设有锥形管，所述锥形管的上方有橡胶垫，所述橡胶垫贴合在支撑齿轮空心轴上，所述电磁阀的下方设置有干粉管；

所述干粉箱的上方设有气泵加压装置，气泵加压装置为干粉箱提供充足的气压，

所述干粉箱上方设有锂电池组，所述锂电池组为巡检机器人提供动力。

2.根据权利要求1所述的多功能巡检机器人，其特征在于：所述支撑台的下方设有80齿内齿轮，所述机身的下方设置有小型步进电机，所述小型步进电机固定在上盖上，所述小型步进电机连接20齿小齿轮，所述20齿小齿轮与支撑台下方的80齿内齿轮进行啮合，所述支撑台的下方与角接触球轴承过盈配合，所述小型步进电机可带动支撑台进行左右的旋转，可实现红外摄像机和深度摄像机的任意方向监控。

3.根据权利要求1-2之一所述的多功能巡检机器人，其特征在于：所述垃圾收集箱的后下方设置有吸尘装置，所述吸尘装置与橡胶管连接，通过吸尘装置的吸力，可对生产车间内路面上的垃圾和落叶进行清扫和收集，最终存放在垃圾收集箱内。

4.根据权利要求1-3之一所述的多功能巡检机器人，其特征在于：所述深度摄像机的上部刚性连接有摄像机挡，可避免深度摄像机进水、保障深度摄像机拍摄效果不受到强光的影响。

5.根据权利要求1-4之一所述的多功能巡检机器人，其特征在于：所述控制箱的前端安装有LED显示屏和扬声器模块。

6.根据权利要求1-5之一所述的多功能巡检机器人，其特征在于：所述支撑台与控制箱通过螺纹连接。

7.根据权利要求1-6之一所述的多功能巡检机器人，其特征在于：所述机身上固定设有GPS接收器，GPS接收器可提供准确的导航、定位、速度信息，在使用前规划好巡检机器人的轨迹，使巡检机器人按精确轨迹巡逻。

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