CN105345805A - 校园夜间安全巡逻机器人 - Google Patents

Abstract

一种校园夜间安全巡逻机器人，包括用于行走且作为承载主体的四轮小车，在所述四轮小车内设置有以单片机STM32为中心的单片机控制模块，以及与单片机控制模块连接且设置在四轮小车上的环境监测模块、驱动模块、报警模块、GPRS无线通信模块和电源；所述电源为单片机控制模块、报警模块和驱动模块提供电源；本发明结构简单，设计合理，抗干扰能力强，解决校园安全巡视工作，减少工作人员的劳动量，提高工作效率。

Description

校园夜间安全巡逻机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种校园夜间安全巡逻机器人。

背景技术

目前，校园的夜间安全巡逻工作主要依靠保安定时巡逻和定点摄像头监控完成。保安定时巡逻，耗时耗力，且无法保证一旦有险情发生，及时发现和处理；摄像头定点监控，只能观测某些固定地点，不够灵活。如何既能提高安保工作效率又能减轻保安人员的工作量是校园安保管理亟需解决的一大问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种智能、安全、高效的的校园夜间安全巡逻机器人。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种校园夜间安全巡逻机器人，包括用于行走且作为承载主体的四轮小车，在所述四轮小车内设置有以单片机STM32为中心的单片机控制模块，以及与单片机控制模块连接且设置在四轮小车上的环境监测模块、驱动模块、报警模块、GPRS无线通信模块和电源；所述电源为单片机控制模块、报警模块和驱动模块提供电源；其还包括移动终端(如手机)；

所述四轮小车底部设置有轮子，该四轮小车采用两个直流电机驱动，所述直流电机通过联轴器分别与两前轮联接；

所述环境监测模块包括智能摄像机、温度传感器、烟雾传感器、热释电传感器、超声波传感器、灰度传感器，所述温度传感器、烟雾传感器、热释电传感器、超声波传感器、灰度传感器均与所述单片机控制模块电连接；

所述智能摄像机与移动终端通过WIFI无线通信，所述单片机控制模块与驱动模块、报警模块、GPRS无线通信模块电性连接，所述GPRS通信模块与移动终端无线通信，所述驱动模块与两直流电机电性连接，所述报警模块包括大功率喇叭和高亮LED警示灯。

本发明具有以下功能：

1、自主循迹

借助校园主干道中间白色检测线，作为机器人路径识别标志。灰度传感器五个一组，固定安装在四轮小车底座下方，采用数字输出型的灰度传感器，通过实验调节参考电压，以完成白色线区别于路面颜色的检测。灰度传感器自身携带有高亮LED，抗干扰能力强，即使在漆黑的夜晚也能输出正确信息，单片机对检测数据进行分析处理，依照循迹算法通过电机驱动模块控制直流电机做相应的运动，从而完成自主循迹功能。

2、自我保护

为防止有人盗窃机器人，在机身前后分别安装热释电传感器，当行窃者距离机器人超过安全距离，机器人身上安装的大功率喇叭便会鸣叫，同时LED灯亮，起到警示作用，并将此险情通过GPRS发送给在岗保安。为防止机器人与其他物体相撞，在机器人的前面安装超声波传感器，用来判断前方是否有障碍物，单片机根据超声波检测信息及时做出方向调整。

3、智能摄像

所述摄像头自带云台装置，云台固定在车身的支撑架上，该摄像头采用电池独立供电，只需要在同一个WIFI网络下绑定手机账号，无需额外布线，保安通过手机即可随时随地观看实时视频，且可通过APP控制摄像头上下左右移动，增加观测范围；摄像头带有存储卡，视频可回放；摄像机具有夜视功能，在黑暗的夜晚也能拍出清晰的图像。

4、险情及时发现

所述温度传感器、烟雾传感器用来检测户外的实时温度和烟雾状态，一旦温度有较大变化或烟雾超过预警值，单片机立即启动报警装置，将此险情通过GPRS传输给在值的保安人员，保安人员接收到信息后，可以通过手机观看现场视频，及时发现险情并采取有效措施。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，设计合理，抗干扰能力强，解决校园安全巡视工作，减少工作人员的劳动量，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明方框原理示意图；

图2为本发明主机结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、图2所示，一种校园夜间安全巡逻机器人，包括温度传感器1、LED警示灯2、三角支架3、智能网络摄像机4、烟雾传感器5、报警喇叭6、超声波传感器7、两个热释电传感器8、机盒9、5个灰度传感器10、车轮11、直流伺服电机12、螺钉13、电源开关14和GPRS天线15。

温度传感器1和烟雾传感器5粘贴在机盒9顶部，温度传感器1和烟雾传感器5的引脚线均穿过机盒9顶部的小孔与内嵌在机盒9内的单片机控制电路连接；三角支架3通过螺钉13固定在机盒9顶部，智能网络摄像头4底座固定在三角支架3上，LED警示灯2和报警喇叭6安装在机盒9顶部，且位于三角支架3两边，由内嵌在机盒9内的电源为LED警示灯2和报警喇叭6提供电源，由单片机为其提供控制信号。

超声波传感器7安装在机盒9的前面，两个热释电传感器8分别安装的机盒9前后两面，超声波传感器7和两个热释电传感器8的电线与机盒9内的单片机控制电路连接，5个灰度传感器10安装在机盒9底部正前方，其信号线与单片机控制电路连接，直流伺服电机12通过联轴器与机盒9底部前面的两个轮子11联接，直流电机12与机盒9内的单片机驱动电路电连接，GPRS天线15插入机盒9内GPRS模块天线接口。

在机盒9内部内置有单片机控制电路板、驱动电路板、GPRS模块、以及为单片机控制电路板、驱动电路板、LED警示灯和大功率喇叭提供电能的电源。

工作方法：

将机器人放置在校园主干道的白色线上，按下电源开关，5个灰度传感器10结合自带高亮LED完成路径识别，单片机接收灰度传感器10输出信号，并对其分析处理，依照循迹算法得出运动结果，根据运动结果控制电机移动。

智能网络摄像机4与专用手机账号绑定，保安人员坐在值班室即可观看整个校园夜晚动态，由于智能网络摄像机4自带云台，通过手机可以遥控摄像头上下左右旋转，增加观看范围；智能网络摄像机4带有存储卡，保安也可在机器人巡视校园一圈后，利用电脑回放视频；智能网络摄像机4具有夜视功能，画面质量高，图像清晰。

考虑到机器人移动过程中，智能网络摄像机4拍摄视频可能抖动，影响观看效果，通过软件修改机器人移动速度，使视频效果达到最佳状态。并且在有险情的状况下，通过手机向GPRS模块发送命令，使机器人暂停，可拍摄静态图像。

温度传感器1和烟雾传感器5实时检测校园内温度和烟雾状况，一旦温度有较大变化或烟雾超过预警值，单片机即向GPRS模块发送指令，GPRS模块可将此险情以短信或电话形式传输给手机终端，保安接收到信息后，可打开手机视频观看，以便及时发现险情并采取有效措施。

为防止有人盗窃机器人，在机器人前后安装两个热释电传感器8，通过调节热释电传感器8的灵敏度可改变检测距离，当有人距离传感器距离超过安全值时，安装在机器人身上的报警喇叭6和LED报警灯2便会声光报警，GPRS模块将此消息发送给在岗保安，可及时制止偷窃行为。

为防止机器人在行进过程中撞上障碍物，在机器人前面、热释电传感器8上面安装有超声波传感器7，超声波传感器7检测前方是否有障碍物，单片机根据检测结果判断是否避让。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种校园夜间安全巡逻机器人，其特征在于，包括用于行走且作为承载主体的四轮小车，在所述四轮小车内设置有单片机，以及与单片机连接且设置在四轮小车上的环境监测模块、驱动模块、报警模块、GPRS无线通信模块和电源；其还包括移动终端；所述四轮小车底部设置有轮子，该四轮小车采用两个直流电机驱动；

所述环境监测模块包括智能摄像机、温度传感器、烟雾传感器、热释电传感器、超声波传感器、灰度传感器，所述温度传感器、烟雾传感器、热释电传感器、超声波传感器、灰度传感器均与所述单片机控制模块电连接；

所述智能摄像机与移动终端通过WIFI无线通信，所述单片机控制模块与驱动模块、报警模块、GPRS无线通信模块电性连接，所述GPRS通信模块与移动终端无线通信，所述驱动模块与两直流电机电性连接，所述报警模块包括大功率喇叭和高亮LED警示灯。

2.根据权利要求1所述的校园夜间安全巡逻机器人，其特征在于，在所述四轮小车内设置有电源，所述电源为单片机、报警模块和驱动模块提供电源。

3.根据权利要求1所述的校园夜间安全巡逻机器人，其特征在于，所述直流电机通过联轴器分别与四轮小车的两前轮联接。

4.权利要求1-3任一项所述机器人的巡视方法，其特征在于，方法如下：

1)将机器人放置在校园主干道的白色线上，按下电源开关，灰度传感器结合自带高亮LED完成路径识别，单片机接收灰度传感器输出信号，并对其分析处理，依照循迹算法得出运动结果，根据运动结果控制直流电机移动；

2)智能网络摄像机与专用手机账号绑定，保安人员坐在值班室即可观看整个校园夜晚动态，智能网络摄像机自带云台，通过手机遥控摄像头上下左右旋转，增加观看范围；

3)考虑到机器人移动过程中，智能网络摄像机拍摄视频可能抖动，影响观看效果，通过软件修改机器人移动速度，使视频效果达到最佳状态；并且在有险情的状况下，通过手机向GPRS模块发送命令，使机器人暂停，可拍摄静态图像；

4)温度传感器和烟雾传感器实时检测校园内温度和烟雾状况，一旦温度有较大变化或烟雾超过预警值，单片机即向GPRS模块发送指令，GPRS模块可将此险情以短信或电话形式传输给手机终端，保安接收到信息后，可打开手机视频观看，以便及时发现险情并采取有效措施。