CN105015645A - 一种多功能无人探测机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能无人探测机器人，具有足式行走和轮式滚动两种运动方式，属于未知环境探测机器人技术领域。本发明主要解决现有机器人存在运行速度慢、体积大和重量较重等问题。本发明一种多功能无人探测机器人，由运动系统、信息采集系统、控制系统和上位机构成，运动系统又分为轮式运动系统和足式运动系统，信息采集系统由样本采收装置、图像采集装置、图像显示装置和传感器信息采集装置组成，控制系统由主控制板、主控制器、辅助控制器、电源稳压模块、语音识别模块、舵机驱动接口、无线通信模块和传感器驱动模块组成。本发明具有性价比高、体积小、功能多、行走方式自适应性强、越障能力突出、环境适应性好、样本采集多元化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能无人探测机器人，具有足式行走和轮式滚动两种运动方式，属于未知环境探测机器人技术领域。
背景技术
探测机器人在现代人类生产生活中的作用越来越大，已经应用于矿井安全探测、环境污染监测、地震、泥石流与山体滑坡等自然灾害的探测等很多领域。近年来，地震、火灾及矿难等事故多发，已引起社会广泛关注。在一些灾难现场救护过程中最重要、最危险的阶段就是灾害现场勘察阶段，此时往往发生事故的区域情况不明，贸然派救护人员进入灾害现场极易发生二次事故。在事故发生后，急需一种能够代替救护人员第一时间进入灾害现场，完成现场环境探测的机器人，将灾害现场的图像、烟雾气体、湿度、温度、海拔高度等环境参数检测出来并将数据传回指挥中心，以减少救护人员盲目到未知地区进行救护而造成的埙伤。此外，在科学探测中也需一种能够在恶劣环境和未知区域里快速及时进行样本采集和信息检测的设备。
申请号为201010563101.1的灾难探测机器人，由车体、探测支架和摄像头组成，采用履带式行走机构，行走机构与车体之间设置有缓冲支撑装置，主支架和副支架通过摆动系统控制，摄像头通过信号发射装置发射所获取图像信号。但是该探测机器人采用的履带式行走机构，在平地上行走存在运行速度慢、体积大和重量较重等缺点，同时该探测机器人只能检测视频图像信息，缺乏对探测环境的大气、压力、温度等环境信息的检测，在矿难等特殊环境下，这对于后续探测救援人员来说，存在严重的安全隐患。
发明内容
本发明主要是为了解决现有技术存在的上述不足，提出一种能够进入各种恶劣灾害现场或未知区域进行探测，并将所测现场状况通过视频传回控制中心的多功能无人探测机器人。同时它具有性价比高、体积小、功能多、行走方式自适应性强、越障能力突出、环境适应性好、样本采集多元化、监测内容可用户定制、操作简易等特点。
本发明为实现上述目的而采取的技术方案为：
一种多功能无人探测机器人，其中：由运动系统、信息采集系统、控制系统和上位机四部分构成，所述的运动系统又分为轮式运动系统和足式运动系统两部分，且两部分均为左右对称结构，其中轮式运动系统包括底板、在底板前部的左右对称位置各安装一个前轮和一个固定板，固定板与前轮的轴承连接，在底板后部的左右对称位置各安装一个后轮和直流电机，直流电机的输出轴与后轮的轴承连接；足式运动系统由对称安装在底板左右两侧前中后位置的六个三自由度足机构构成，每个三自由度足机构都是由Ⅰ号舵机、Ⅱ号舵机、Ⅲ号舵机、两个Ⅰ号肋板和足组成，Ⅰ号舵机的一个输出轴与底板相连接，Ⅰ号舵机的另一个输出轴通过圆形固定片与顶板相连接，Ⅱ号舵机安装在Ⅰ号舵机的外侧且Ⅱ号舵机的两个输出轴分别与两个Ⅰ号肋板的一端相连接，两个Ⅰ号肋板的另一端分别与Ⅲ号舵机的两个输出轴相连接，足设置在Ⅲ号舵机上；
所述信息采集系统由样本采收装置、图像采集装置、图像显示装置和传感器信息采集装置组成，其中样本采收装置由Ⅳ号舵机、Ⅴ号舵机、Ⅵ号舵机、样本收集盒和样本收集铲组成，Ⅳ号舵机安装在底板前端中部凹槽的一侧，Ⅴ号舵机安装在底板前端中部凹槽的另一侧，样本收集铲的一侧与Ⅳ号舵机的输出轴相连接，样本收集铲的另一侧通过轴连接在Ⅴ号舵机上，Ⅵ号舵机安装在顶板前端的亚克力板上，样本收集盒安装在Ⅵ号舵机的输出轴上；图像采集装置由信号发射器、Ⅶ号舵机、Ⅷ号舵机、Ⅱ号肋板、Ⅸ号舵机、摄像头和四个探照灯组成，Ⅶ号舵机安装在顶板上，Ⅶ号舵机的输出轴与Ⅷ号舵机的外壳相连接，Ⅷ号舵机的输出轴与Ⅱ号肋板的一端相连接，Ⅱ号肋板的另一端与Ⅸ号舵机的输出端相连接，摄像头和四个探照灯都安装在Ⅸ号舵机的一个面上且摄像头位于中间，四个探照灯位于四个角上，信号发射器安装在顶板的下表面并通过数据线与摄像头连接，信号发射器将摄像头拍摄到的画面传输到图像显示装置上；图像显示装置由显示屏和信号接收器组成，信号接收器与显示屏相连接，信号接收器接收信号发射器发射出的图像信号并显示在显示屏上；传感器信息采集装置由烟雾传感器、温湿度传感器和海拔高度传感器组成，烟雾传感器安装在Ⅴ号舵机上，温湿度传感器和海拔高度传感器分别安装在底板的后部和中部；
所述的控制系统由主控制板、主控制器、辅助控制器、电源稳压模块、语音识别模块、语音合成模块、直流电机驱动模块、舵机驱动接口、无线通信模块和传感器驱动模块组成，主控制板安装在底板的中央位置，主控制器、辅助控制器、电源稳压模块、语音识别模块、语音合成模块、直流电机驱动模块和无线通信模块都安装在主控制板上，舵机驱动接口安装在主控制板的下方，传感器驱动模块安装在底板上位于主控制板的右边，电源稳压模块通过电源线与外接电源相连接，主控制器、辅助控制器、语音识别模块、语音合成模块、直流电机驱动模块、舵机驱动接口、无线通信模块和传感器驱动模块都分别通过电源线与电源稳压模块相连接，主控制器通过驱动接口分别与足式运动系统中六个Ⅰ号舵机、六个Ⅱ号舵机、六个Ⅲ号舵机和样本采收装置中的Ⅳ号舵机、Ⅴ号舵机和Ⅵ号舵机的舵机驱动接口相连接，主控制器通过通信接口分别与辅助控制器、无线通信模块和传感器驱动模块相连接；辅助控制器通过驱动接口分别与直流电机驱动模块、图像采集装置的Ⅶ号舵机、Ⅷ号舵机和Ⅸ号舵机的舵机驱动接口相连接，
辅助控制器通过通信接口分别与语音识别模块和语音合成模块相连接，直流电机驱动模块通过信号线与轮式运动系统的两个直流电机相连接，舵机驱动接口通过信号线分别与Ⅰ号舵机、Ⅱ号舵机、Ⅲ号舵机、Ⅳ号舵机、Ⅴ号舵机、Ⅵ号舵机、Ⅶ号舵机、Ⅷ号舵机、和Ⅸ号舵机相连接，无线通信模块通过无线信号与上位机相连接，传感器驱动模块分别与烟雾传感器、温湿度传感器和海拔高度传感器相连接；
上位机通过无线信号将足式运动操作指令传送给无线通信模块，无线通信模块接收到足式运动操作指令后再通过通信接口将足式运动操作指令传送给主控制器，主控制器接收到足式运动操作指令后分别控制足式运动系统中六个Ⅰ号舵机、六个Ⅱ号舵机和六个Ⅲ号舵机的转速与转角，实现足式行走；上位机通过无线信号将样本采集操作指令传送给无线通信模块，无线通信模块接收到样本采集操作指令后再通过通信接口将样本采集操作指令传送给主控制器，主控制器接收到样本采集操作指令后分别控制样本采收装置中的Ⅳ号舵机、Ⅴ号舵机和Ⅵ号舵机的转速与转角，实现样本采集；上位机通过无线信号将轮式行走操作指令传送给无线通信模块，无线通信模块接收到轮式行走操作指令后再通过通信接口将轮式行走操作指令传送给主控制器，主控制器接收到轮式行走操作指令后再将该轮式行走操作指令传送给辅助控制器，辅助控制器接收到轮式行走操作指令后再将该轮式行走操作指令传送给直流电机驱动模块，直流电机驱动模块接收到轮式行走操作指令后分别控制轮式运动系统的两个直流电机的转速与转向，实现轮式行走；上位机通过无线信号将图像采集操作指令传送给无线通信模块，无线通信模块接收到图像采集操作指令后再通过通信接口将图像采集操作指令传送给主控制器，主控制器接收到图像采集操作指令后再将该图像采集操作指令传送给辅助控制器，辅助控制器接收到图像采集操作指令后分别控制图像采集装置的Ⅶ号舵机、Ⅷ号舵机和Ⅸ号舵机的转速与转角，实现图像采集；上位机通过无线信号将探照灯操作指令传送给无线通信模块，无线通信模块接收到探照灯操作指令后再通过通信接口将探照灯操作指令传送给主控制器，主控制器接收到探照灯操作指令后再将该探照灯操作指令传送给辅助控制器，辅助控制器接收到探照灯操作指令后分别控制图像采集装置的四个探照灯的亮或者灭，实现探照灯控制；烟雾传感器、温湿度传感器和海拔高度传感器采集的数据传送给传感器驱动模块，传感器驱动模块再将采集的数据传送给主控制器，主控制器再通过无线通信模块将采集的数据传送给上位机显示出来；语音识别模块采集操作人员发出的各种操作指令后传送给辅助控制器，辅助控制器接收到操作指令后传送给主控制器，主控制器接收操作指令后一方面向外传送操作指令，另一方面通过无线通信模块将接收的操作指令发送给上位机显示出来；
语音识别模块采集到操作人员的问题指令后通过通信接口将问题指令传送给辅助控制器，辅助控制器接收到问题指令后传送给主控制器，主控制器接收问题指令后进行两个操作，第一个通过无线通信模块将接收的指令发送给上位机显示出来，第二个是根据主控制器中录入的问题和答案内容，找到问题的答案后将该答案信号发送给辅助控制器，辅助控制器接收答案信号后再控制语音合成模块将答案播放出来。
本发明所述主控制器中录入的问题和答案内容分别是：①问题：“你好，你叫什么名字？”，答案：“哦！我就是人见人爱，花见花开的小Q！”；②问题：“你能做什么？”，答案：“我的本领可大了，我拥有轮式和足式两种行走方式，可以收集各种样本，可以检测到周围环境的烟雾、温湿度和海拔高度，还可以将我看到的图像传输给操作人员，让他们不用亲自进入危险的环境就可以探测到想取得的各种数据。”；③在识别失败后，语音合成模块会回答“不好意思！您在说什么？”。
所述的语音识别模块采集的操作人员发出的各种操作指令包括站立、趴下、前进、后退、停止、左转、右转、开灯、关灯、跳舞、前方侦查和马上撤离条指令，其中站立、趴下、前进、后退、停止、左转、右转和跳舞属于足式运动操作指令，开灯和关灯属于探照灯操作指令，马上撤离属于轮式行走操作指令，前方侦查为足式运动操作指令、轮式行走操作指令、探照灯操作指令、样本采集操作指令和图像采集操作指令的组合。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本装置结构合理，设计巧妙，构思新颖，它的行走方式为轮式、六足式相结合，动作灵活、高效、可靠，可适应不同的探测环境地形并大大增强了机器人探测效率。安装在探测支架上的探照灯和摄像头可在黑暗的环境中采集视频信号，并通过图像传输模块将视频信号传回至上位机控制管理终端，同时安装在车体上的样本采集装置和烟雾、环境温湿度、海拔高度等传感器也可将探测到的信息发回控制中心，让探测人员直观了解探测现场的详细情况。因此，可以说本装置具备了很多优点，特别适合在复杂环境下进行探测工作。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明足式、轮式运动系统立体图；
图3是本发明足式、轮式运动系统俯视图；
图4是本发明足式、轮式运动系统正视图；
图5是本发明足机构结构示意图；
图6是本发明信息采集系统立体图；
图7是本发明样本收集铲结构示意图；
图8是本发明图像采集装置立体图；
图9是本发明图像采集装置A局部放大图；
图10是本发明图像显示系统结构示意图；
图11是本发明控制系统俯视图；
图12是本发明控制系统流程图；
图13是本发明控制系统传感器驱动模块和语音识别模块的流程图。
具体实施方式
实施例1
一种多功能无人探测机器人，其中：由运动系统、信息采集系统、控制系统和上位机四部分构成，如图1至图5所示，所述的运动系统又分为轮式运动系统和足式运动系统两部分，且两部分均为左右对称结构，其中轮式运动系统包括底板1、在底板1前部的左右对称位置各安装一个前轮2和一个固定板3，固定板3与前轮2的轴承连接，在底板1后部的左右对称位置各安装一个后轮4和直流电机5，直流电机5的输出轴与后轮4的轴承连接；足式运动系统由对称安装在底板1左右两侧前中后位置的六个三自由度足机构构成，每个三自由度足机构都是由Ⅰ号舵机6、Ⅱ号舵机7、Ⅲ号舵机8、两个Ⅰ号肋板9和足10组成，Ⅰ号舵机6的一个输出轴与底板1相连接，Ⅰ号舵机6的另一个输出轴通过圆形固定片11与顶板12相连接，Ⅱ号舵机7安装在Ⅰ号舵机6的外侧且Ⅱ号舵机7的两个输出轴分别与两个Ⅰ号肋板9的一端相连接，两个Ⅰ号肋板9的另一端分别与Ⅲ号舵机8的两个输出轴相连接，足10设置在Ⅲ号舵机8上；
所述信息采集系统由样本采收装置、图像采集装置、图像显示装置和传感器信息采集装置组成，如图6至图10所示，其中样本采收装置由Ⅳ号舵机13、Ⅴ号舵机14、Ⅵ号舵机15、样本收集盒16和样本收集铲17组成，Ⅳ号舵机13安装在底板1前端中部凹槽18的一侧，Ⅴ号舵机14安装在底板1前端中部凹槽18的另一侧，样本收集铲17的一侧与Ⅳ号舵机13的输出轴相连接，样本收集铲17的另一侧通过轴19连接在Ⅴ号舵机14上，Ⅵ号舵机15安装在顶板12前端的亚克力板20上，样本收集盒16安装在Ⅵ号舵机15的输出轴上；图像采集装置由信号发射器21、Ⅶ号舵机22、Ⅷ号舵机23、Ⅱ号肋板24、Ⅸ号舵机25、摄像头26和四个探照灯27组成，Ⅶ号舵机22安装在顶板12上，Ⅶ号舵机22的输出轴与Ⅷ号舵机23的外壳相连接，Ⅷ号舵机23的输出轴与Ⅱ号肋板24的一端相连接，Ⅱ号肋板24的另一端与Ⅸ号舵机25的输出端相连接，摄像头26和四个探照灯27都安装在Ⅸ号舵机25的一个面上且摄像头26位于中间，四个探照灯27位于四个角上，信号发射器21安装在顶板12的下表面并通过数据线与摄像头26连接，信号发射器21将摄像头26拍摄到的画面传输到图像显示装置上；图像显示装置由显示屏28和信号接收器29组成，信号接收器29与显示屏28相连接，信号接收器29接收信号发射器21发射出的图像信号并显示在显示屏28上；传感器信息采集装置由烟雾传感器30、温湿度传感器31和海拔高度传感器32组成，烟雾传感器30安装在Ⅴ号舵机14上，温湿度传感器31和海拔高度传感器32分别安装在底板1的后部和中部；
如图11至图13所示，所述的控制系统由主控制板33、主控制器34、辅助控制器35、电源稳压模块36、语音识别模块37、语音合成模块38、直流电机驱动模块39、舵机驱动接口40、无线通信模块41和传感器驱动模块42组成，主控制板33安装在底板1的中央位置，主控制器34、辅助控制器35、电源稳压模块36、语音识别模块37、语音合成模块38、直流电机驱动模块39和无线通信模块41都安装在主控制板33上，舵机驱动接口40安装在主控制板33的下方，传感器驱动模块42安装在底板1上位于主控制板33的右边，电源稳压模块36通过电源线与外接电源相连接，主控制器34、辅助控制器35、语音识别模块37、语音合成模块38、直流电机驱动模块39、舵机驱动接口40、无线通信模块41和传感器驱动模块42都分别通过电源线与电源稳压模块36相连接，主控制器34通过驱动接口分别与足式运动系统中六个Ⅰ号舵机6、六个Ⅱ号舵机7、六个Ⅲ号舵机8和样本采收装置中的Ⅳ号舵机13、Ⅴ号舵机14和Ⅵ号舵机15的舵机驱动接口40相连接，主控制器34通过通信接口分别与辅助控制器35、无线通信模块41和传感器驱动模块42相连接；辅助控制器35通过驱动接口分别与直流电机驱动模块39、图像采集装置的Ⅶ号舵机22、Ⅷ号舵机23和Ⅸ号舵机25的舵机驱动接口40相连接，
辅助控制器35通过通信接口分别与语音识别模块37和语音合成模块38相连接，直流电机驱动模块39通过信号线与轮式运动系统的两个直流电机5相连接，舵机驱动接口40通过信号线分别与Ⅰ号舵机6、Ⅱ号舵机7、Ⅲ号舵机8、Ⅳ号舵机13、Ⅴ号舵机14、Ⅵ号舵机15、Ⅶ号舵机22、Ⅷ号舵机23、和Ⅸ号舵机25相连接，无线通信模块41通过无线信号与上位机相连接，传感器驱动模块42分别与烟雾传感器30、温湿度传感器31和海拔高度传感器32相连接；
上位机通过无线信号将足式运动操作指令传送给无线通信模块41，无线通信模块41接收到足式运动操作指令后再通过通信接口将足式运动操作指令传送给主控制器34，主控制器34接收到足式运动操作指令后分别控制足式运动系统中六个Ⅰ号舵机6、六个Ⅱ号舵机7和六个Ⅲ号舵机8的转速与转角，实现足式行走；上位机通过无线信号将样本采集操作指令传送给无线通信模块41，无线通信模块41接收到样本采集操作指令后再通过通信接口将样本采集操作指令传送给主控制器34，主控制器34接收到样本采集操作指令后分别控制样本采收装置中的Ⅳ号舵机13、Ⅴ号舵机14和Ⅵ号舵机15的转速与转角，实现样本采集；上位机通过无线信号将轮式行走操作指令传送给无线通信模块41，无线通信模块41接收到轮式行走操作指令后再通过通信接口将轮式行走操作指令传送给主控制器34，主控制器34接收到轮式行走操作指令后再将该轮式行走操作指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到轮式行走操作指令后再将该轮式行走操作指令传送给直流电机驱动模块39，直流电机驱动模块39接收到轮式行走操作指令后分别控制轮式运动系统的两个直流电机5的转速与转向，实现轮式行走；上位机通过无线信号将图像采集操作指令传送给无线通信模块41，无线通信模块41接收到图像采集操作指令后再通过通信接口将图像采集操作指令传送给主控制器34，主控制器34接收到图像采集操作指令后再将该图像采集操作指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到图像采集操作指令后分别控制图像采集装置的Ⅶ号舵机22、Ⅷ号舵机23和Ⅸ号舵机25的转速与转角，实现图像采集；上位机通过无线信号将探照灯操作指令传送给无线通信模块41，无线通信模块41接收到探照灯操作指令后再通过通信接口将探照灯操作指令传送给主控制器34，主控制器34接收到探照灯操作指令后再将该探照灯操作指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到探照灯操作指令后分别控制图像采集装置的四个探照灯27的亮或者灭，实现探照灯控制；烟雾传感器30、温湿度传感器31和海拔高度传感器32采集的数据传送给传感器驱动模块42，传感器驱动模块42再将采集的数据传送给主控制器34，主控制器34再通过无线通信模块41将采集的数据传送给上位机显示出来；语音识别模块37采集操作人员发出的各种操作指令后传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到操作指令后传送给主控制器34，主控制器34接收操作指令后一方面向外传送操作指令，另一方面通过无线通信模块41将接收的操作指令发送给上位机显示出来；
语音识别模块37采集到操作人员的问题指令后通过通信接口将问题指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到问题指令后传送给主控制器34，主控制器34接收问题指令后进行两个操作，第一个通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机显示出来，第二个是根据主控制器34中录入的问题和答案内容，找到问题的答案后将该答案信号发送给辅助控制器35，辅助控制器35接收答案信号后再控制语音合成模块38将答案播放出来。
所述主控制器34中录入的问题和答案内容分别是：①问题：“你好，你叫什么名字？”，答案：“哦！我就是人见人爱，花见花开的小Q！”；②问题：“你能做什么？”，答案：“我的本领可大了，我拥有轮式和足式两种行走方式，可以收集各种样本，可以检测到周围环境的烟雾、温湿度和海拔高度，还可以将我看到的图像传输给操作人员，让他们不用亲自进入危险的环境就可以探测到想取得的各种数据。”；③在识别失败后，语音合成模块会回答“不好意思！您在说什么？”。
所述的语音识别模块采集的操作人员发出的各种操作指令包括站立、趴下、前进、后退、停止、左转、右转、开灯、关灯、跳舞、前方侦查和马上撤离12条指令，其中站立、趴下、前进、后退、停止、左转、右转和跳舞属于足式运动操作指令，开灯和关灯属于探照灯操作指令，马上撤离属于轮式行走操作指令，前方侦查为足式运动操作指令、轮式行走操作指令、探照灯操作指令、样本采集操作指令和图像采集操作指令的组合。
操作人员发出语音站立指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的站立指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，分别控制足式运动系统中的Ⅱ号舵机7和Ⅲ号舵机8转动实现站立动作；
操作人员发出语音趴下指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的趴下指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，分别控制足式运动系统中的Ⅱ号舵机7和Ⅲ号舵机8转动实现趴下动作；
操作人员发出语音前进指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的前进指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，控制足式运动系统中左侧前后两个足机构和右侧中间足机构的Ⅰ号舵机6以及右侧前后两个足机构和左侧中间足机构的Ⅰ号舵机6按照设定的时间差分别向前转动从而实现前进动作；
操作人员发出语音后退指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的后退指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，控制足式运动系统中左侧前后两个足机构和右侧中间足机构的Ⅰ号舵机6以及右侧前后两个足机构和左侧中间足机构的Ⅰ号舵机6按照设定的时间差分别向后转动从而实现后退动作；
操作人员发出语音停止指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的停止指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，控制足式运动系统中的Ⅰ号舵机6停止转动实现停止动作；
操作人员发出语音左转指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的左转指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，分别控制足式运动系统中左侧三个足机构中的Ⅰ号舵机6向后转动，右侧三个足机构中的Ⅰ号舵机6向前转动从而实现左转动作；
操作人员发出语音右转指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的右转指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，分别控制足式运动系统中右侧三个足机构中的Ⅰ号舵机6向后转动，左侧三个足机构中的Ⅰ号舵机6向前转动从而实现右转动作；
操作人员发出语音开灯或关灯指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的开灯或关灯指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，再将该探照灯操作指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到探照灯操作指令后分别控制图像采集系统的四个探照灯27的亮或者灭，实现探照灯控制；
操作人员发出语音跳舞指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的跳舞指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，控制足式运动系统中的Ⅰ号舵机6、Ⅱ号舵机7和Ⅲ号舵机8进行预先设定好的指令实现跳舞动作；
操作人员发出语音前方侦察指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，再将该操作指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该操作指令后一方面将该操作指令传送给直流电机驱动模块39，直流电机驱动模块39接收到该操作指令后分别控制轮式运动系统的两个直流电机5的转速与转向实现轮式行走，另一方面控制图像采集系统的Ⅶ号舵机22、Ⅷ号舵机23和Ⅸ号舵机25的转速与转角，实现图像采集从而执行去前方侦查命令；
操作人员发出语音马上撤离指令，语音识别模块37采集到操作人员发出的指令后通过UART通信接口将该指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该指令后传送给主控制器34，主控制器34一方面通过无线通信模块41将接收的指令发送给上位机，上位机通过文字把指令信息给予显示，与此同时，主控制器34解析该指令后，再将该操作指令传送给辅助控制器35，辅助控制器35接收到该操作指令后将该操作指令传送给直流电机驱动模块39，直流电机驱动模块39接收到该操作指令后分别控制轮式运动系统的两个直流电机5的转速与转向实现撤离命令。
Claims (3)
1.一种多功能无人探测机器人，其特征是：由运动系统、信息采集系统、控制系统和上位机四部分构成，所述的运动系统又分为轮式运动系统和足式运动系统两部分，且两部分均为左右对称结构，其中轮式运动系统包括底板(1)、在底板(1)前部的左右对称位置各安装一个前轮(2)和一个固定板(3)，固定板(3)与前轮(2)的轴承连接，在底板(1)后部的左右对称位置各安装一个后轮(4)和直流电机(5)，直流电机(5)的输出轴与后轮(4)的轴承连接；足式运动系统由对称安装在底板(1)左右两侧前中后位置的六个三自由度足机构构成，每个三自由度足机构都是由Ⅰ号舵机(6)、Ⅱ号舵机(7)、Ⅲ号舵机(8)、两个Ⅰ号肋板(9)和足(10)组成，Ⅰ号舵机(6)的一个输出轴与底板(1)相连接，Ⅰ号舵机(6)的另一个输出轴通过圆形固定片(11)与顶板(12)相连接，Ⅱ号舵机(7)安装在Ⅰ号舵机(6)的外侧且Ⅱ号舵机(7)的两个输出轴分别与两个Ⅰ号肋板(9)的一端相连接，两个Ⅰ号肋板(9)的另一端分别与Ⅲ号舵机(8)的两个输出轴相连接，足(10)设置在Ⅲ号舵机(8)上；
所述信息采集系统由样本采收装置、图像采集装置、图像显示装置和传感器信息采集装置组成，其中样本采收装置由Ⅳ号舵机(13)、Ⅴ号舵机(14)、Ⅵ号舵机(15)、样本收集盒(16)和样本收集铲(17)组成，Ⅳ号舵机(13)安装在底板(1)前端中部凹槽(18)的一侧，Ⅴ号舵机(14)安装在底板(1)前端中部凹槽(18)的另一侧，样本收集铲(17)的一侧与Ⅳ号舵机(13)的输出轴相连接，样本收集铲(17)的另一侧通过轴(19)连接在Ⅴ号舵机(14)上，Ⅵ号舵机(15)安装在顶板(12)前端的亚克力板(20)上，样本收集盒(16)安装在Ⅵ号舵机(15)的输出轴上；图像采集装置由信号发射器(21)、Ⅶ号舵机(22)、Ⅷ号舵机(23)、Ⅱ号肋板(24)、Ⅸ号舵机(25)、摄像头(26)和四个探照灯(27)组成，Ⅶ号舵机(22)安装在顶板(12)上，Ⅶ号舵机(22)的输出轴与Ⅷ号舵机(23)的外壳相连接，Ⅷ号舵机(23)的输出轴与Ⅱ号肋板(24)的一端相连接，Ⅱ号肋板(24)的另一端与Ⅸ号舵机(25)的输出端相连接，摄像头(26)和四个探照灯(27)都安装在Ⅸ号舵机(25)的一个面上且摄像头(26)位于中间，四个探照灯(27)位于四个角上，信号发射器(21)安装在顶板(12)的下表面并通过数据线与摄像头(26)连接，信号发射器(21)将摄像头(26)拍摄到的画面传输到图像显示装置上；图像显示装置由显示屏(28)和信号接收器(29)组成，信号接收器(29)与显示屏(28)相连接，信号接收器(29)接收信号发射器(21)发射出的图像信号并显示在显示屏(28)上；传感器信息采集装置由烟雾传感器(30)、温湿度传感器(31)和海拔高度传感器(32)组成，烟雾传感器(30)安装在Ⅴ号舵机(14)上，温湿度传感器(31)和海拔高度传感器(32)分别安装在底板(1)的后部和中部；
所述的控制系统由主控制板(33)、主控制器(34)、辅助控制器(35)、电源稳压模块(36)、语音识别模块(37)、语音合成模块(38)、直流电机驱动模块(39)、舵机驱动接口(40)、无线通信模块(41)和传感器驱动模块(42)组成，主控制板(33)安装在底板(1)的中央位置，主控制器(34)、辅助控制器(35)、电源稳压模块(36)、语音识别模块(37)、语音合成模块(38)、直流电机驱动模块(39)和无线通信模块(41)都安装在主控制板(33)上，舵机驱动接口(40)安装在主控制板(33)的下方，传感器驱动模块(42)安装在底板(1)上位于主控制板(33)的右边，电源稳压模块(36)通过电源线与外接电源相连接，主控制器(34)、辅助控制器(35)、语音识别模块(37)、语音合成模块(38)、直流电机驱动模块(39)、舵机驱动接口(40)、无线通信模块(41)和传感器驱动模块(42)都分别通过电源线与电源稳压模块(36)相连接，主控制器(34)通过驱动接口分别与足式运动系统中六个Ⅰ号舵机(6)、六个Ⅱ号舵机(7)、六个Ⅲ号舵机(8)和样本采收装置中的Ⅳ号舵机(13)、Ⅴ号舵机(14)和Ⅵ号舵机(15)的舵机驱动接口(40)相连接，主控制器(34)通过通信接口分别与辅助控制器(35)、无线通信模块(41)和传感器驱动模块(42)相连接；辅助控制器(35)通过驱动接口分别与直流电机驱动模块(39)、图像采集装置的Ⅶ号舵机(22)、Ⅷ号舵机(23)和Ⅸ号舵机(25)的舵机驱动接口(40)相连接，
辅助控制器(35)通过通信接口分别与语音识别模块(37)和语音合成模块(38)相连接，直流电机驱动模块(39)通过信号线与轮式运动系统的两个直流电机(5)相连接，舵机驱动接口(40)通过信号线分别与Ⅰ号舵机(6)、Ⅱ号舵机(7)、Ⅲ号舵机(8)、Ⅳ号舵机(13)、Ⅴ号舵机(14)、Ⅵ号舵机(15)、Ⅶ号舵机(22)、Ⅷ号舵机(23)、和Ⅸ号舵机(25)相连接，无线通信模块(41)通过无线信号与上位机相连接，传感器驱动模块(42)分别与烟雾传感器(30)、温湿度传感器(31)和海拔高度传感器(32)相连接；
上位机通过无线信号将足式运动操作指令传送给无线通信模块(41)，无线通信模块(41)接收到足式运动操作指令后再通过通信接口将足式运动操作指令传送给主控制器(34)，主控制器(34)接收到足式运动操作指令后分别控制足式运动系统中六个Ⅰ号舵机(6)、六个Ⅱ号舵机(7)和六个Ⅲ号舵机(8)的转速与转角，实现足式行走；上位机通过无线信号将样本采集操作指令传送给无线通信模块(41)，无线通信模块(41)接收到样本采集操作指令后再通过通信接口将样本采集操作指令传送给主控制器(34)，主控制器(34)接收到样本采集操作指令后分别控制样本采收装置中的Ⅳ号舵机(13)、Ⅴ号舵机(14)和Ⅵ号舵机(15)的转速与转角，实现样本采集；上位机通过无线信号将轮式行走操作指令传送给无线通信模块(41)，无线通信模块(41)接收到轮式行走操作指令后再通过通信接口将轮式行走操作指令传送给主控制器(34)，主控制器(34)接收到轮式行走操作指令后再将该轮式行走操作指令传送给辅助控制器(35)，辅助控制器(35)接收到轮式行走操作指令后再将该轮式行走操作指令传送给直流电机驱动模块(39)，直流电机驱动模块(39)接收到轮式行走操作指令后分别控制轮式运动系统的两个直流电机(5)的转速与转向，实现轮式行走；上位机通过无线信号将图像采集操作指令传送给无线通信模块(41)，无线通信模块(41)接收到图像采集操作指令后再通过通信接口将图像采集操作指令传送给主控制器(34)，主控制器(34)接收到图像采集操作指令后再将该图像采集操作指令传送给辅助控制器(35)，辅助控制器(35)接收到图像采集操作指令后分别控制图像采集装置的Ⅶ号舵机(22)、Ⅷ号舵机(23)和Ⅸ号舵机(25)的转速与转角，实现图像采集；上位机通过无线信号将探照灯操作指令传送给无线通信模块(41)，无线通信模块(41)接收到探照灯操作指令后再通过通信接口将探照灯操作指令传送给主控制器(34)，主控制器(34)接收到探照灯操作指令后再将该探照灯操作指令传送给辅助控制器(35)，辅助控制器(35)接收到探照灯操作指令后分别控制图像采集装置的四个探照灯(27)的亮或者灭，实现探照灯控制；烟雾传感器(30)、温湿度传感器(31)和海拔高度传感器(32)采集的数据传送给传感器驱动模块(42)，传感器驱动模块(42)再将采集的数据传送给主控制器(34)，主控制器(34)再通过无线通信模块(41)将采集的数据传送给上位机显示出来；语音识别模块(37)采集操作人员发出的各种操作指令后传送给辅助控制器(35)，辅助控制器(35)接收到操作指令后传送给主控制器(34)，主控制器(34)接收操作指令后一方面向外传送操作指令，另一方面通过无线通信模块(41)将接收的操作指令发送给上位机显示出来；
语音识别模块(37)采集到操作人员的问题指令后通过通信接口将问题指令传送给辅助控制器(35)，辅助控制器(35)接收到问题指令后传送给主控制器(34)，主控制器(34)接收问题指令后进行两个操作，第一个通过无线通信模块(41)将接收的指令发送给上位机显示出来，第二个是根据主控制器(34)中录入的问题和答案内容，找到问题的答案后将该答案信号发送给辅助控制器(35)，辅助控制器(35)接收答案信号后再控制语音合成模块(38)将答案播放出来。
2.根据权利要求1所述的一种多功能无人探测机器人，其特征是：所述主控制器(34)中录入的问题和答案内容分别是：①问题：“你好，你叫什么名字？”，答案：“哦！我就是人见人爱，花见花开的小Q！”；②问题：“你能做什么？”，答案：“我的本领可大了，我拥有轮式和足式两种行走方式，可以收集各种样本，可以检测到周围环境的烟雾、温湿度和海拔高度，还可以将我看到的图像传输给操作人员，让他们不用亲自进入危险的环境就可以探测到想取得的各种数据。”；③在识别失败后，语音合成模块会回答“不好意思！您在说什么？”。
3.根据权利要求1所述的一种多功能无人探测机器人，其特征是：所述的语音识别模块采集的操作人员发出的各种操作指令包括站立、趴下、前进、后退、停止、左转、右转、开灯、关灯、跳舞、前方侦查和马上撤离12条指令，其中站立、趴下、前进、后退、停止、左转、右转和跳舞属于足式运动操作指令，开灯和关灯属于探照灯操作指令，马上撤离属于轮式行走操作指令，前方侦查为足式运动操作指令、轮式行走操作指令、探照灯操作指令、样本采集操作指令和图像采集操作指令的组合。
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