CN105856187A - 自动识别危险品的微波安检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自动识别危险品的微波安检机器人，其包括移动式底座单元，所述移动式底座单元的上方构建有一个安装平台；位姿调整机构，所述位姿调整机构包含了支撑件以及固定在该支撑件上的云台，所述支撑件悬浮式固定至上述安装平台上；微波检测单元，所述微波检测单元安装至上述云台上；控制单元，所述控制单元与微波检测单元通信连接；其中，上述微波检测单元利用微波成像技术获取被扫描物品的成像结果图，上述控制单元接收上述成像结构图，再利用人工神经网络软件判断有无危险品存在。其解决了“扩大微波安检设备的监测范围，监测稳定性”的技术问题，具有智能化程度高、设计合理、机动性强、灵活性好、监测范围大、能遥控操作等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种安检机器人，特别是自动识别危险品的微波安检机器人。
背景技术
安全是一个国家和国民最优先、最重要的需求，是国家发展、人民幸福的基本前提，随着国际国内安全环境与形势的变化，国家安全战略也处于不断地发展变化中。进入21世纪的第二个十年，国际国内安全形势发生变化，尤其是恐怖主义活动呈现多发、频发态势，对国家安全的危害日益凸显。为了打击恐怖分子的嚣张气焰。世界各国都在想办法利用现代科技成果开发新式反恐装备。现有的危险品检测设备均是固定式结构、其存在监测范围小、监测系统不灵活等诸多缺陷。
因此，申请人认为有必要对上述现有的危险品检测设备作进一步的结构设计改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供自动识别危险品的微波安检机器人。
为了实现上述目的，本发明所设计的自动识别危险品的微波安检机器人，其包括：
移动式底座单元，所述移动式底座单元的上方构建有一个安装平台；
位姿调整机构，所述位姿调整机构包含了支撑件以及固定在该支撑件上的云台，所述支撑件悬浮式固定至上述安装平台上；
微波检测单元，所述微波检测单元安装至上述云台上；
控制单元，所述控制单元与微波检测单元通信连接；其中，上述微波检
测单元利用微波成像技术获取被扫描物品的成像结果图，上述控制单元接收上述成像结构图，再利用人工神经网络软件判断有无危险品存在。
上述中的微波检测单元涉及一种微波检测技术，为现阶段较为成熟的一种安检技术，其将微波源、微波发射器、变频器、微波接受器、信号放大器、微处理器、经过训练的人工神经网络软件等有效地集成为一体，形成可独立工作的单元。上述微波检测技术常见的方法有以下几大类：穿透法、反射法、散射法、干涉法、涡流法以及层析法等。本发明中微波检测单元利用的就是上述中所提及的层析法，微波检测系统通过微波发射装置发射微波至被测物品，利用透射材料的微波在介质内部的 衰减、反射、衍射、色散、相速等物理特性的改变，测定多个方向的投影值，并将它与核函数卷积，再进行反投影，用计算机重建图像上述控制单元接收上述成像结构图，再利用人工神经网络软件判断有无危险品存在，并给出检测结果。同时，上述中所提及的微波检测单元的检测速度非常快，完成一个目标的检测仅需1-2秒，随即可以直接进入下一个目标的检测。
上述中的云台在现有应用领域中是一种可调整摄像机的水平和俯仰角度，摄像机达到最好的工作姿态后锁定，从而扩大摄像机的监视范围的支撑设备。
本发明中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其结构中将所述微波检测单元安装在云台上，从而使得微波检测单元可以作扫射的水平运动和俯仰运动，用以扩大微波检测系统的检测范围。同时，将支撑云台的支撑件安装至移动式底座单元上，从而使得微波检测单元能够在相对检测环境中灵活运动，大大提升了检测的灵活性。再同时，其结构中所述支撑件是采用悬浮方式固定至移动式底座单元的安装平台上，从而避免移动式底座单元在移动过程中，因环境地面不平整而产生的振幅过多的传递给微波检测单元，保证微波检测单元在移动过程中微波检测稳定性。当然在是实际结构设计过程中，上述微波检测单元同样优选通过悬浮式结构安装至云台上。
作为一种技术优选方案，上述支撑件与安装平台两者的悬浮固定方式为：上述支撑件的底面上矩阵排布有至少三个台阶通孔，且至少三个台阶通孔沿着安装平台的底面周沿分布，上述安装平台上设有至少三个一一对应上述台阶通孔的导向安装柱，每个导向安装柱上均套接有至少两个且相互间呈内外圈分布的螺旋弹簧，且每个螺旋弹簧的截面积以及轴向长度均不相同，上述至少三个导向安装柱均贯穿各自相对应的台阶通孔，并均在导向安装柱的轴向方向上进行限位锁紧，每个导向安装柱上的螺旋弹簧均与各自对应台阶通孔的台阶面相顶接，且当任一螺旋弹簧或全部螺旋弹簧被完全压缩时，上述支撑件与安装平台之间始终保持有间隙。
上述技术优选方案中上述支撑件与安装平台两者的悬浮固定方式相对较为简单，同时其结构中支撑件采用内外不同截面、不同长度的双螺旋弹簧来与安装平台相连接，其作用是在出现震动时，上述双弹簧因为是不同截面，不同长度，所以工作在不同频率，能有效消除共振现象。
当出现较大震动时，为了使得上述悬浮固定方式达到更好的减震效果，在上述每个导向安装柱上均套接有橡胶套筒，每个橡胶套筒均与其各自对应的台阶通孔的台阶面相顶接，上述中的橡胶减震块能够很好地吸收动能，从而促使上述悬浮固定方式达到更好的减震效果。
为了方便让本发明所提供的自动识别危险品的微波安检机器人能够监测其当前所在环
境中是否存在危险因数，本发明中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其还包括：
监控单元，所述监控单元监测微波安检机器人当前所在的环境参数，其与上述控制单元通信连接；
上述控制单元包括了比较单元，其接收上述监控单元的反馈信号，再利用参数比对技术判断当前环境是否危险。
上述中控制单元接收监控单元的反馈信号，再利用参数比对技术判断当前环境是否危险。其具体工作过程如下：首先，工作人员预先在控制单元中设定各环境监测对象的合理参数值区间；接着，监测单元获取微波安检机器人所在环境中上述各监测对象的实时参数值，并将上述实时参数值反馈至控制单元，并将各监测对象的实时参数值与预先设定的合理数据值区间进行对比，并将对比结果进行显示。
作为一种技术优选方案，上述监控单元是指摄像单元、气体采样单元、
声纳传感单元以及激光传感单元。
为了能够设定移动式底座单元的具体路径，上述移动式底座单元包括了
行走机构以及引导行走机构的行走路线的导航单元；上述安装平台构建在行走机构的上方，上述导航单元固定至安装平台上，其与控制单元通信连接。
为了使得微波安检机器人在通过不平整路面时衰减主体的绝大部分振动，保证平稳运行，上述行走机构包括了上方构建有一个安装平台的座架，上述座架底面上沿周圈矩阵排布的阻尼减震轮组件以及固定在上述座架上，且用于驱动上述阻尼减震轮组件的电机；上述阻尼减震轮组件包括缸体、缸体内的上活塞与下活塞，上下活塞之间通过弹簧连接，其中下活塞上铰接有轮体，上活塞与座架相固定，在缸体内充满磁流变液，在缸体的外壁设有一对极性相反，且能够通断电源的磁铁或电磁线圈。
为了使得上述中所提及的监控单元在发现微波安检机器人所处环境中存在环境参数不符合设定标准时能够及时进行预警，本发明中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人还包括报警单元，所述报警单元与上述监控单元通信连接。
为了方便微波检测单元作扫射的水平运动和俯仰运动，上述位姿调整机构还包括了用于调节云台相对俯仰角度的调节机构；所述调节机构与上述控制单元通信连接。
本发明中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其结构中的微波检测单元向一米至几十米外的监测目标发射低功率的毫米级别微波信号，运用经过训练的人工神经网络分析、处理监测目标反射回来的微波信号，可以实时发现隐藏在人体、行李箱或其他物品中的炸弹、枪支、刀具等危险物品。上述微波安检机器人与众多的在特定位置进行安全监测的微波安检设备相比，该发明具有智能化程度高、设计合理、机动性强、灵活性好、监测范围大、能遥控操作等优点。同时，上述微波安检机器人能在多种复杂路面上正常移动行驶并完成安全监测工作，提高了安全监测的灵活性，扩大了监测范围。最后，上述本发明中所提供的微波安检机器人给机场、购物中心、体育馆、车站码头等交通枢纽、重要的政府部门、重大活动场地等的安保工作带来革命性的提升。
附图说明
图1是实施例1所提供自动识别危险品的微波安检机器人的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大示意图；
图3是实施例2所提供自动识别危险品的微波安检机器人的局部结构示意图；
图4是实施例3所提供自动识别危险品的微波安检机器人的结构示意图；
图5是实施例4所提供自动识别危险品的微波安检机器人的结构示意图；
图6是实施例5所提供自动识别危险品的微波安检机器人的结构示意图；
图7是实施例5所提供自动识别危险品的微波安检机器人中阻尼减震轮组件的结构示意图；
图8是实施例6所提供自动识别危险品的微波安检机器人的结构示意图；
图9是实施例7所提供自动识别危险品的微波安检机器人的结构示意图。
图中：安装平台1、座架2、主驱动轮3、从驱动轮4、行走履带5、承载轮6、电机7、支撑件8、云台9、台阶通孔10、导向安装柱11、螺旋弹簧12、微波检测单元13、控制单元14、橡胶套筒15、摄像单元16、气体采样单元17、声纳传感单元18、激光传感单元19、导航单元20、缸体21、上活塞22、下活塞23、弹簧24、轮体25、磁铁26、报警单元27、调节机构28。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
如图1和图2所示，本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其包括：
移动式底座单元，所述移动式底座单元包括了上方构成有一个安装平台1的座架2和行走机构、所述行走机构主要由主驱动轮3、从驱动轮4、行走履带5、承载轮6以及电机7组成，其中主驱动轮3、从驱动轮4以及承载轮6上的轮轴分贝通过轴承安装在座架2上，主驱动轮3通过电机7驱动，从而通过行走履带5带动微波安检机器人行驶。
位姿调整机构，所述位姿调整机构包含了支撑件8以及固定在该支撑件8上的云台9，优选用具备伸缩功能的支撑件8，悬浮式固定至上述安装平台1上；上述支撑件8与安装平台1两者的悬浮固定方式为：上述支撑件8的底面上矩阵排布有四个台阶通孔10，且四个台阶通孔10沿着安装平台1的底面周沿分布，上述安装平台1上设有四个一一对应上述台阶通孔10的导向安装柱11，每个导向安装柱11上均套接有至少两个且相互间呈内外圈分布的螺旋弹簧12，且每个螺旋弹簧12的截面积以及轴向长度均不相同，上述四个导向安装柱11均贯穿各自相对应的台阶通孔10，并均在导向安装柱11的轴向方向上进行限位锁紧，每个导向安装柱11上的螺旋弹簧12均与各自对应台阶通孔10的台阶面相顶接，且当任一螺旋弹簧12或全部螺旋弹簧12被完全压缩时，上述支撑件8与安装平台1之间始终保持有间隙。上述支撑件8与安装平台1两者的悬浮固定方式相对较为简单，同时其结构中支撑件8采用内外不同截面、不同长度的双螺旋弹簧12来与安装平台1相连接，其作用是在出现震动时，上述双弹簧24因为是不同截面，不同长度，所以工作在不同频率，能有效消除共振现象。
微波检测单元13，所述微波检测单元13安装至上述云台9上；
控制单元14，所述控制单元14与微波检测单元13通信连接；其中，上
述微波检测单元13利用微波成像技术获取被扫描物品的成像结果图，上述控制单元14接收上述成像结构图，再利用人工神经网络软件判断有无危险品存在。
本发明中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其结构中将所述微波检测单元13安装在云台9上，从而使得微波检测单元13可以作扫射的水平运动和俯仰运动，用以扩大微波检测系统的检测范围。同时，将支撑云台9的支撑件8安装至移动式底座单元上，从而使得微波检测单元13能够在相对检测环境中灵活运动，大大提升了检测的灵活性。再同时，其结构中所述支撑件8是采用悬浮方式固定至移动式底座单元的安装平台1上，从而避免移动式底座单元在移动过程中，因环境地面不平整而产生的振幅过多的传递给微波检测单元13，保证微波检测单元13在移动过程中微波检测稳定性。
实施例2：
本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其大体结构与实施例1相一致，但是当出现较大震动时，为了使得上述悬浮固定方式达到更好的减震效果，如图3所示，本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，具体结构中在所述每个导向安装柱11上均套接有橡胶套筒15，每个橡胶套筒15均与其各自对应的台阶通孔10的台阶面相顶接，上述中的橡胶减震块能够很好地吸收动能，从而促使上述悬浮固定方式达到更好的减震效果。
实施例3：
本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其大体结构与实施例2相一
致，但是为了方便让本发明所提供的自动识别危险品的微波安检机器人能够监测其当前所在环境中是否存在危险因数，如图4所示，本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其还包括监控单元，所述监控单元监测微波安检机器人当前所在的环境参数，其与上述控制单元14通信连接；上述监控单元是指摄像单元16、气体采样单元17、声纳传感单元18以及激光传感单元19；
上述控制单元14包括了比较单元，其接收上述监控单元的反馈信号，再利用参数比对技术判断当前环境是否危险。
上述中控制单元14接收监控单元的反馈信号，再利用参数比对技术判断当前环境是否危险。其具体工作过程如下：首先，工作人员预先在控制单元14中设定各环境监测对象的合理参数值区间；接着，监测单元获取微波安检机器人所在环境中上述各监测对象的实时参数值，并将上述实时参数值反馈至控制单元14，并将各监测对象的实时参数值与预先设定的合理数据值区间进行对比，并将对比结果进行显示。
实施例4：
本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其大体结构与实施例3相一致，但是为了能够设定移动式底座单元的具体路径，如图5所示，本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其结构中的所述移动式底座单元包括了引导行走机构的行走路线的导航单元20；上述导航单元20固定至安装平台1上，其与控制单元14通信连接。
实施例5：
本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其大体结构与实施例4相一致，但是为了使得微波安检机器人在通过不平整路面时衰减主体的绝大部分振动，保证平稳运行，如图6和图7所示，本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其结构中的所述行走机构包括了上方构建有一个安装平台1的座架2，上述座架2底面上沿周圈矩阵排布的阻尼减震轮组件以及固定在上述座架2上，且用于驱动上述阻尼减震轮组件的电机7；上述阻尼减震轮组件包括缸体21、缸体21内的上活塞22与下活塞23，上、下活塞22、23之间通过弹簧24连接，其中下活塞23上铰接有轮体25，上活塞22与座架2相固定，在缸体21内充满磁流变液，在缸体21的外壁设有一对极性相反，且能够通断电源的磁铁26。
实施例6：
本实施例所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其大体结构与实施例5相一致，但是为了使得上述中所提及的监控单元在发现微波安检机器人所处环境中存在环境参数不符合设定标准时能够及时进行预警，如图8所示，本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其还包括了报警单元27，所述报警单元27与上述监控单元通信连接。
实施例7：
本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其大体结构与实施例6相一致，但是为了方便微波检测单元13作扫射的水平运动和俯仰运动，如图9所示，本实施例中所提供的自动识别危险品的微波安检机器人，其结构中的所述位姿调整机构还包括了用于调节云台9相对俯仰角度的调节机构28；所述调节机构28与上述控制单元14通信连接。
Claims (9)
1.自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是包括：
移动式底座单元，所述移动式底座单元的上方构建有一个安装平台（1）；
位姿调整机构，所述位姿调整机构包含了支撑件（8）以及固定在该支撑件（8）上的云台（9），所述支撑件（8）悬浮式固定至上述安装平台（1）上；
微波检测单元（13），所述微波检测单元（13）安装至上述云台（9）上；
控制单元（14），所述控制单元（14）与微波检测单元（13）通信连接；其中，上述微波检测单元（13）利用微波成像技术获取被扫描物品的成
像结果图，上述控制单元（14）接收上述成像结构图，再利用人工神经网络软件判断有无危险品存在。
2.根据权利要求1所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是上述支撑件（8）与安装平台（1）两者的悬浮固定方式为：上述支撑件（8）的底面上矩阵排布有至少三个台阶通孔（10），且至少三个台阶通孔（10）沿着安装平台（1）的底面周沿均匀分布，上述安装平台（1）上设有至少三个一一对应上述台阶通孔（10）的导向安装柱（11），每个导向安装柱（11）上均套接有至少两个且相互间呈内外圈分布的螺旋弹簧（12），且每个螺旋弹簧（12）的截面积以及轴向长度均不相同，上述至少三个导向安装柱（11）均贯穿各自相对应的台阶通孔（10），并均在导向安装柱（11）的轴向方向上进行限位锁紧，每个导向安装柱（11）上的螺旋弹簧（12）均与各自对应台阶通孔（10）的台阶面相顶接，且当任一螺旋弹簧（12）或全部螺旋弹簧（12）被完全压缩时，上述支撑件（8）与安装平台（1）之间始终保持有间隙。
3.根据权利要求2所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是上述每个导向
安装柱上均套接有橡胶套筒（15），每个橡胶套筒（15）均与其各自对应的台阶通孔（10）的台阶面相顶接。
4.根据权利要求1或2或3中所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是它
还包括：
监控单元，所述监控单元监测微波安检机器人当前所在的环境参数，其与上述控制单元（14）通信连接；
上述控制单元（14）包括了比较单元，其接收上述监控单元的反馈信号，再利用参数比对技术判断当前环境是否危险。
5.根据权利要求4所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是上述监控单元
是指摄像单元（16）、气体采样单元（17）、声纳传感单元（18）以及激光传感单元（19）。
6.根据权利要求5所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是上述移动式底
座单元包括了行走机构以及引导行走机构的行走路线的导航单元（20）；上述安装平台（1）构建在行走机构的上方，上述导航单元（20）固定至安装平台（1）上，其与控制单元（14）通信连接。
7.根据权利要求5所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是上述行走机构包括了上方构建有一个安装平台（1）的座架（2），上述座架（2）底面上沿周圈矩阵排布的阻尼减震轮组件以及固定在上述座架（2）上，且用于驱动上述阻尼减震轮组件的电机（7）；上述阻尼减震轮组件包括缸体（21）、缸体（21）内的上活塞（22）与下活塞（23），上、下活塞（22）、（23）之间通过弹簧（24）连接，其中下活塞（23）上铰接有轮体（25），上活塞（22）与座架（2）相固定，在缸体（21）内充满磁流变液，在缸体（21）的外壁设有一对极性相反，且能够通断电源的磁铁（26）或电磁线圈。
8.根据权利要求7所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是它还包括报警单元（27），所述报警单元（27）与上述监控单元通信连接。
9.根据权利要求8所述的自动识别危险品的微波安检机器人，其特征是上述位姿调整机构还包括了用于调节云台（9）相对俯仰角度的调节机构（28）；所述调节机构（28）与上述控制单元（14）通信连接。
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