CN105373127A - 一种壁虎式遥控侦查机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种壁虎式遥控侦查机器人，包括机器人机体、涵道电机、摄像头和实时视频传输模块，涵道电机设于所述机体中部，摄像头设于所述机体上部，摄像头与实时视频传输模块连接；还包括主控板和遥控器，主控板设于机体上，包括接收模块、电机驱动模块和电压智能检测模块，电机驱动模块、电压智能检测模块均与接收模块连接；遥控器包括单片机、按键、摇杆、旋钮和显示器，按键、摇杆、旋钮、显示器与单片机连接，遥控器与主控板内的接收模块无线连接；涵道电机与主控板内的电机驱动模块连接。本发明可应用于高楼消防侦查工作，切实可行的解决消防工作中的某些困难，也可用于平地的侦查工作，且体积小，可以进入狭小空间进行侦查检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别涉及一种壁虎式遥控侦查机器人。
背景技术
随着科技的不断发展，机器人逐步代替人工，无论是工厂还是人们的生活，智能机器人随处可见，跟我们的生产生活息息相关。
在消防工作中，在不清楚失火空间内的情况贸然进入火场是非常危险的事情。除了消防工作，抢险、防爆、检测、煤气泄露等技术领域中的许多工作包含着其一定的危险性，已不适合人们亲身去完成，因此，需要一个设备来代替人去侦查事故现场内的具体情况。
本发明的遥控控制机器人可在墙上行进，通过遥控控制舵机调整摄像头的角度以全面侦查事故现场的情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种壁虎式遥控侦查机器人，该机器人基于STC12C5A60S2单片机为遥控器控制核心，采用STC11F08AD单片机为接收系统控制核心，以四驱车架为基础，实现了机器人的智能控制。该系统由STC12C5A60S2单片机核心遥控模块，STC11F08AD单片机核心接收模块，电压检测模块，电机驱动模块，视频传输模块等组成。系统通过遥控器发出控制信号，传输数据给接收模块处理、输出控制车轮的两侧与中间的电机，以控制方向和吸附力度，加上视频传输模块连接摄像头实时发射WIFI信号，利用手机上位机观察实时图像达到侦查的目的，有利于危险环境、恶劣场所的实时监测。
实现本发明目的的技术方案为：
一种壁虎式遥控侦查机器人，包括机器人机体、涵道电机、摄像头和实时视频传输模块，涵道电机设于所述机体中部，摄像头设于所述机体上部，摄像头与实时视频传输模块连接；
还包括主控板，主控板设于机体上，所述主控板包括接收模块、电机驱动模块和电压智能检测模块，其中电机驱动模块、电压智能检测模块均与接收模块连接；
还包括遥控器，遥控器包括单片机、按键、摇杆、旋钮和显示器，按键、摇杆、旋钮和显示器分别与单片机连接，遥控器与主控板内的接收模块无线连接；
机体中部的涵道电机与主控板内的电机驱动模块连接。
所述机器人机体底部设有两个方形的抽风接触面，抽风接触面上添加吸附膜。
所述摄像头平台拥有水平旋转和上下旋转两个自由度，通过遥控调节侦查图像。
所述遥控器的单片机为STC12C5A60S2单片机，以该单片机为主控单片机，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路10位高速A/D转换，采用片内集成A/D，实时采集摇杆电位器的当前电压。
所述遥控器与接收模块通过NRF24L01无线模块连接。
接收模块以STC11F08AD单片机为核心，接收NRF24L01无线模块实时传输的数据进行处理。
所述实时视频传输模块通过摄像头获取图像，通过无线信号将实时图像传输至手机，通过手机安装上位机软件连接无线信号即可看到图像。
所述显示器为LCD5110液晶显示器，工作电压为2～3伏，工作电流为50-200微安，可以显示数字、文字和曲线。
所述电压智能检测模块由8路10位高速A/D转换器组成，可以实时显示电池电压。
本发明的优点为：本发明可应用于高楼消防侦查工作，切实可行的解决消防工作中的某些困难。通过遥控侦查机器人，消防人员可查看火场情况，以便于作出正确分析与制定合理救援方案。本发明也可用于平地的侦查工作，在劫持人质的犯罪现场，可查看罪犯人员的分布与人数、人质人身安全等情况。本发明体积小，可以进入狭小空间进行侦查检测。
附图说明
图1为本发明壁虎式遥控侦查机器人的结构示意图；
图2为本发明中遥控器的结构示意图；
图3为本发明中遥控器的电路原理图；
图4为本发明中遥控器的程序流程图；
图5为本发明中接收模块的电路原理图；
图6为本发明中接收模块的程序流程图。
具体实施方式
如图1和图2，一种壁虎式遥控侦查机器人，包括机器人机体1、涵道电机2、摄像头3和实时视频传输模块4，涵道电机2设于所述机体1中部，摄像头3设于所述机体1上部，摄像头3与实时视频传输模块4连接；还包括主控板5，主控板5设于机体1上，所述主控板5包括接收模块5-1、电机驱动模块5-2和电压智能检测模块5-3，其中电机驱动模块5-2、电压智能检测模块5-3均与接收模块5-1连接；还包括遥控器6，所述遥控器6包括单片机、按键6-1、摇杆6-2、旋钮6-3和显示器6-4，按键6-1、摇杆6-2、旋钮6-3和显示器6-4分别与单片机连接，遥控器6与主控板5内的接收模块5-1无线连接；机体中部的涵道电机2与主控板内的电机驱动模块5-2连接。
机器人机体1以四驱车为基础，在机体底部构造出两个方形的抽风接触面，抽风接触面上添加吸附膜，以加强抽风空间的密封性和加大机体底部与墙面的摩擦力。经过合理的排布将主控板、摄像头安装在机体上。涵道电机位于机体中部，电池位于机尾，以平衡机器人，使机器人在上升过程中多了一个向外的分力以很好地吸住墙面。本发明采用了大扭力电机提供机器人的前进动力。大扭力电机位于机器人两侧，带动四个轮子。
实时视频传输模块通过摄像头获取图像，采用WiFi信号将实时图像传输给手机，摄像头平台拥有水平旋转和上下旋转两个自由度，可以通过遥控调节侦查图像。通过手机安装上位机软件连接WiFi信号，就可以在手机上看到实时回传的图像。
遥控器包括STC12C5A60S2单片机、按键、摇杆、旋钮和显示器，按键、摇杆、旋钮和显示器分别与STC12C5A60S2单片机连接，如图2。遥控器的操作说明为：
无线遥控器有三个按键，从左至右依次分别为【背光打开/关闭】，【退出菜单】，【菜单】；两个油门摇杆，在配对成功后，初始界面下，左边摇杆上下左右对应机器人上下左右移动，右边摇杆上下对应吸附风力大小，向上推动则加大吸附力，油门位于最下方对应没有吸附力；两个旋钮，旋钮1、旋钮2用于控制机器人摄像头转动方向，旋钮1用于控制摄像头左右旋转，旋钮2用于控制摄像头上下旋转；采用LCD5110显示器来显示控制界面与操作菜单。显示器实时显示遥控器的当前电压和传输情况。
LCD5110液晶显示器是一种低压、微功耗的显示器件，只需2～3伏就可以工作，工作电流为在50-200微安，是任何显示器无法比拟的，同时可以显示大量信息，除数字外，还可以显示文字、曲线，比传统的数码LED显示器显示的界面有了质的提高。在仪表和低功耗应用系统中得到了广泛的应用。其优点为显示质量高、数字式接口、功率消耗小。LCD5110液晶屏用于显示遥控器菜单，通过按键与电位器来选择菜单选项。
遥控器电路原理图见图3所示，遥控器采用STC12C5A60S2单片机作为主控单片机，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路10位高速A/D转换，采用片内集成A/D，实时采集摇杆电位器的当前电压。用NRF24L01无线模块发射实时传输数据。遥控器程序流程图如图4所示，首先按下开始，初始化模块后，判断NRF24L01无线模块是否可以发送与接收，若不可以，LCD屏幕显示无线错误，则返回重新检查判断，若可以，则保存无线对接频道，显示出菜单，再检测摇杆电位器与按键是否有电压变化，若未出现电压变化，则重新返回检测，若出现电压变化，则发送涵道电机启动数据与大扭力电机启动数据至接收模块。
接收模块电路原理图如图5所示，接收模块以STC11F08AD单片机为核心，接收NRF24L01无线模块实时传输的数据进行处理，输出6通道信号，1ms固定高电平，256级控制，每级4us，整个周期18ms，输出频率55HZ，用以控制舵机和无刷电机。接收模块程序流程图如图6所示，首先按下开始，初始化模块后，判断NRF24L01无线模块是否可以发送与接收，若不可以，则返回重新检查判断，若可以，则保存无线对接频道，显示出菜单，再检测是否有数据接收，若无，则重新返回检测；若有，则对应输出PWM控制信号：控制舵机，涵道电机的启动、停止与转动等。
电压智能检测模块由8路10位高速A/D转换器组成，可以实时显示电池电压，通过采集电压，比较分析，电量低时单片机接收到数据使机器人返航。
本发明应用的STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路10位高速A/D转换，针对电机控制、强干扰场合。该款芯片带A/D转换，A/D转换口在P1口，有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz(25万次/秒)。8路电压输入型A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。
本发明的工作原理：本发明通过遥控器发出控制信号，传输数据给接收模块处理后输出，控制车轮的两侧与中间的电机，以控制方向和吸附力度，加上实时视频传输模块连接摄像头实时发射WIFI信号，利用手机上位机观察实时图像达到侦查的目的，有利于危险环境、恶劣场所的实时监测。电压智能检测模块通过采集电压，比较分析，电量低时单片机接收到数据使机器人返航。
Claims (9)
1.一种壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，包括机器人机体、涵道电机、摄像头和实时视频传输模块，涵道电机设于所述机体中部，摄像头设于所述机体上部，摄像头与实时视频传输模块连接；
还包括主控板，主控板设于机体上，所述主控板包括接收模块、电机驱动模块和电压智能检测模块，其中电机驱动模块、电压智能检测模块均与接收模块连接；
还包括遥控器，遥控器包括单片机、按键、摇杆、旋钮和显示器，按键、摇杆、旋钮、显示器分别与单片机连接，遥控器与主控板内的接收模块无线连接；
机体中部的涵道电机与主控板内的电机驱动模块连接。
2.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，所述机器人机体底部设有两个方形的抽风接触面，抽风接触面上添加吸附膜。
3.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，所述摄像头平台拥有水平旋转和上下旋转两个自由度，通过遥控调节侦查图像。
4.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，所述遥控器的单片机为STC12C5A60S2单片机，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路10位高速A/D转换，采用片内集成A/D，实时采集摇杆电位器的当前电压。
5.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，所述遥控器与接收模块通过NRF24L01无线模块连接。
6.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，接收模块以STC11F08AD单片机为核心，接收NRF24L01无线模块实时传输的数据进行处理。
7.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，所述实时视频传输模块通过摄像头获取图像，通过无线信号将实时图像传输至手机，通过手机安装上位机软件连接无线信号即可看到图像。
8.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，所述显示器为LCD5110液晶显示器，工作电压为2～3伏，工作电流为50-200微安。
9.如权利要求1所述的壁虎式遥控侦查机器人，其特征在于，所述电压智能检测模块由8路10位高速A/D转换器组成，可实时显示电池电压。
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