CN106933163A - 一种工业现场的巡视机器人系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业现场的巡视机器人系统，包括机器人端和用户终端，所述用户终端与机器人端通过无线传输方式连接，所述机器人端包括环境信息采集平台、控制及通信平台、电源平台、驱动平台及机器人运动信息采集平台、全向轮运动平台，用户终端包括无线数据通信设备、工业计算机和输入输出设备，所述环境信息采集平台包括信息采集器和云台，所述控制及通信平台包括FPGA核心控制板、无线串口模块和图传发射机，所述驱动平台及机器人运动信息采集平台包括电机驱动、九轴传感器和超声传感器，实现了机器人可以到达用户任意指定的地点进行信息采集，而采集的信息包括图像、声音和温度数据，能够对工业现场的设备运转状况全面检测。
Description
技术领域
本发明属于机器人系统技术领域，具体地说，本发明涉及一种工业现场的巡视机器人系统。
背景技术
在工业生产现场或者企业的生产车间，往往会存在噪声高、污染重，有辐射等安全问题，巡检工人或者维护人员在查看设备运转状况时，人身安全受到严重威胁。因此，需要一种巡视机器人具备对设备运转状况进行监控的能力，保证工人的人身安全。
国内巡视机器人采集信息仅是采集图像信息和温度信息，忽略了声音信息也能反映工业生产现场和企业生产车间里设备运转的状况。需要添加巡视机器人采集声音信息的功能。再者国内巡视机器人的导航技术分为三种：引导行走方式、定位行走方式和导航行走方式。虽然这些行走方式发挥了机器人自主工作的能力，但是机器人运动轨迹较为单一，实用性差和灵活性不好，只能采集固定位置的环境信息。如果在某些特殊的情况下，需要巡视特定的地域的状况，便存在局限性。
发明内容
本发明提供一种工业现场的巡视机器人系统，实现了机器人可以到达用户任意指定的地点进行信息采集，而采集的信息包括图像、声音和温度数据，能够对工业现场的设备运转状况全面检测。即本发明实现了在工业生产现场或者企业生产车间用户远程遥控机器人采集工业现场设备运转的图像、声音和温度的能力。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种工业现场的巡视机器人系统，包括机器人端和用户终端，所述用户终端与机器人端通过无线传输方式连接，所述机器人端包括环境信息采集平台、控制及通信平台、电源平台、驱动平台及机器人运动信息采集平台、全向轮运动平台，用户终端包括无线数据通信设备、工业计算机和输入输出设备，所述环境信息采集平台、控制及通信平台、驱动平台及机器人运动信息采集平台都与电源平台电性连接，所述全向轮运动平台与驱动平台及机器人运动信息采集平台连接，所述无线数据通信设备一方面与控制及通信平台通过无线方式连接，另外一方面与工业计算机通过数据线连接，所述输入输出设备与工业计算机连接。
优选的，所述环境信息采集平台包括信息采集器和云台，所述信息采集器设在云台上面，所述信息采集器由摄像头、麦克风和红外测温传感器组成。
优选的，所述摄像头采用索尼CCD摄像头，所述红外测温传感器采用型号为MLX90614。
优选的，所述控制及通信平台包括FPGA核心控制板、无线串口模块和图传发射机，所述FPGA核心控制板上设有FPGA芯片，所述FPGA芯片通过串口与无线串口模块连接，所述图传发射机与环境信息采集平台连接。
优选的，所述FPGA芯片采用Altera公司的EP2C35F672C8N，所述无线串口模块采用E31-TTL-50无线串口，所述图传发射机的型号为TS832。
优选的，所述电源平台包括12V，22A的直流电源和稳压电路，所述稳压电路将12V的电源分成12V、5V和3.3V的电源。
优选的，所述驱动平台及机器人运动信息采集平台包括电机驱动、九轴传感器和超声传感器。
优选的，所述电机驱动型号为L298N，九轴传感器型号为MPU9250，超声传感器型号为HC-SR04。
优选的，所述全向轮运动平台包括三个全向轮，且三个全向轮在圆周方向上均匀分布。
优选的，所述无线数据通信设备包括无线串口模块和图传接收机，所述无线串口模块采用E31-TTL-50无线串口，所述图传接收机的型号为RC832，所述输入输出设备包括鼠标和TFT Color显示屏，且所述TFT Color显示屏上设有小型扬声器。
采用以上技术方案的有益效果是：该工业现场的巡视机器人系统，所述摄像头的信号线和麦克风的信号线都接到图传发射机的信号端，所述MLX90614型的红外测温传感器通过串口与FPGA芯片通信连接；所述信息采集器设在云台上面，主要是防止采集的图像信号因晃动变得模糊，图像信号和声音信号通过同一无线信道传输，温度数据通过另一无线信道传输；EP2C35F672C8N型号的FPGA芯片通过串口与E31-TTL-50无线串口相连，向其传输信息采集器数据及接收FPGA芯片输出的运动指令，FPGA芯片控制红外测温传感器，读取温度信号，通过串口输出到无线串口模块进行发送，图传发射机直接读取摄像头和麦克风的数据发送到用户终端；TS832型的图传发射机通过AV信号线获取图像信号和声音信号，EP2C35F672C8N型的FPGA芯片分别提供L298N电机驱动的控制信号、MPU9250九轴传感器和HC-SR04超声传感器的触发信号，然后EP2C35F672C8N型的FPGA芯片将读取的两个传感器的数据通过串口发送到E31-TTL-50无线串口向用户端发送，所述TFT Color显示屏上设有VGA和AV接口，TFT Color显示屏通过VGA数据线与工业计算机相连，通过AV的音频线接收RC832型的图传接收机输出的声音信号，并进行输出；另外，所述全向轮运动平台包括三个全向轮，且三个全向轮在圆周方向上均匀分布，该结构可以使机器人向任意方向运动；实现了机器人可以到达用户任意指定的地点进行信息采集，而采集的信息包括图像、声音和温度数据，能够对工业现场的设备运转状况全面检测。即本发明实现了在工业生产现场或者企业生产车间用户远程遥控机器人采集工业现场设备运转的图像、声音和温度的能力。
附图说明
图1是该工业现场的巡视机器人系统示意图；
图2是该工业现场的巡视机器人系统全向轮结构示意图；
图3是电路控制原理示意图；
其中：
1、环境信息采集平台；2、控制及通信平台；3、电源平台；4、驱动平台及机器人运动信息采集平台；5、全向轮运动平台；6、无线数据通信设备；7、工业计算机；8、输入输出设备。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1至图3所示，本发明是一种工业现场的巡视机器人系统，实现了机器人可以到达用户任意指定的地点进行信息采集，而采集的信息包括图像、声音和温度数据，能够对工业现场的设备运转状况全面检测。即本发明实现了在工业生产现场或者企业生产车间用户远程遥控机器人采集工业现场设备运转的图像、声音和温度的能力。
具体的说，如图1至图3所示，包括机器人端和用户终端，如图1所示，所述用户终端与机器人端通过无线传输方式连接，所述机器人端包括环境信息采集平台1、控制及通信平台2、电源平台3、驱动平台及机器人运动信息采集平台4、全向轮运动平台5，用户终端包括无线数据通信设备6、工业计算机7和输入输出设备8，所述环境信息采集平台1、控制及通信平台2、驱动平台及机器人运动信息采集平台4都与电源平台3电性连接，全向轮运动平台5的冯哈勃直流电机与电源平台3电性连接，所述全向轮运动平台5与驱动平台及机器人运动信息采集平台4连接，所述无线数据通信设备6一方面与控制及通信平台2通过无线方式连接，另外一方面与工业计算机7通过数据线连接，所述输入输出设备8与工业计算机7连接。
如图3所示，所述环境信息采集平台1包括信息采集器和云台，所述信息采集器设在云台上面，所述信息采集器由摄像头、麦克风和红外测温传感器组成。所述摄像头采用索尼CCD摄像头，所述红外测温传感器采用型号为MLX90614。
如图3所示，所述控制及通信平台2包括FPGA核心控制板、无线串口模块和图传发射机，所述FPGA核心控制板上设有FPGA芯片，所述FPGA芯片通过串口与无线串口模块连接，所述图传发射机与环境信息采集平台连接。所述FPGA芯片采用Altera公司的EP2C35F672C8N，所述无线串口模块采用E31-TTL-50无线串口，所述图传发射机的型号为TS832。
所述电源平台3包括12V，22A的直流电源和稳压电路，所述稳压电路将12V的电源分成12V、5V和3.3V的电源。
如图3所示，所述驱动平台及机器人运动信息采集平台4包括电机驱动、九轴传感器和超声传感器。所述电机驱动型号为L298N，九轴传感器型号为MPU9250，超声传感器型号为HC-SR04。
如图2所示，所述全向轮运动平台5包括三个全向轮，每个全向轮都是由冯哈勃直流电机带动运转，且三个全向轮在圆周方向上均匀分布。
如图3所示，所述无线数据通信设备6包括无线串口模块和图传接收机，所述无线串口模块采用E31-TTL-50无线串口，所述图传接收机的型号为RC832，所述输入输出设备包括鼠标和TFT Color显示屏，且所述TFT Color显示屏上设有小型扬声器。
以下用具体实施例对具体工作方式进行阐述：
该工业现场的巡视机器人系统，所述摄像头的信号线和麦克风的信号线都接到图传发射机的信号端，所述MLX90614型的红外测温传感器通过串口与FPGA芯片通信连接；所述信息采集器设在云台上面，主要是防止采集的图像信号因晃动变得模糊，图像信号和声音信号通过同一无线信道传输，温度数据通过另一无线信道传输；EP2C35F672C8N型号的FPGA芯片通过串口与E31-TTL-50无线串口相连，向其传输信息采集器数据及接收FPGA芯片输出的运动指令，FPGA芯片控制红外测温传感器，读取温度信号，通过串口输出到无线串口模块进行发送，图传发射机直接读取摄像头和麦克风的数据发送到用户终端；TS832型的图传发射机通过AV信号线获取图像信号和声音信号，EP2C35F672C8N型的FPGA芯片分别提供L298N电机驱动的控制信号、MPU9250九轴传感器和HC-SR04超声传感器的触发信号，然后EP2C35F672C8N型的FPGA芯片将读取的两个传感器的数据通过串口发送到E31-TTL-50无线串口向用户端发送，所述TFT Color显示屏上设有VGA和AV接口，TFT Color显示屏通过VGA数据线与工业计算机相连，通过AV的音频线接收RC832型的图传接收机输出的声音信号，并进行输出；另外，所述全向轮运动平台包括三个全向轮，且三个全向轮在圆周方向上均匀分布，该结构可以使机器人向任意方向运动。
当该工业现场的巡视机器人系统，FPGA芯片获得MPU9250九轴传感器、HC-SR04超声传感器和MLX90614型的红外测温传感器的数据，然后通过串口将数据传送到E31-TTL-50无线串口无线发送出，被用户端的E31-TTL-50无线串口接收。工作环境中的图像和声音被摄像头和麦克风采集后，传输到图传发射机通过无线发送到用户端的图传接收机。图像信号传送到EasyCapture，利用USB数据线传到工业计算机。声音信号通过TFT Color显示屏上的小型扬声器输出。用户根据回传的环境信息和机器人的运动信息来远程遥控机器人进行工作，巡视工业设备的运转状态，实现了机器人可以到达用户任意指定的地点进行信息采集，而采集的信息包括图像、声音和温度数据，能够对工业现场的设备运转状况全面检测。即本发明实现了在工业生产现场或者企业生产车间用户远程遥控机器人采集工业现场设备运转的图像、声音和温度的能力；本发明解决了国内巡视机器人运动轨迹单一，不够灵活的问题，并且能够实现远程采集图像、声音和温度的功能。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：包括机器人端和用户终端，所述用户终端与机器人端通过无线传输方式连接，所述机器人端包括环境信息采集平台、控制及通信平台、电源平台、驱动平台及机器人运动信息采集平台、全向轮运动平台，用户终端包括无线数据通信设备、工业计算机和输入输出设备，所述环境信息采集平台、控制及通信平台、驱动平台及机器人运动信息采集平台都与电源平台电性连接，全向轮运动平台的冯哈勃直流电机与电源平台电性连接，所述全向轮运动平台与驱动平台及机器人运动信息采集平台连接，所述无线数据通信设备一方面与控制及通信平台通过无线方式连接，另外一方面与工业计算机通过数据线连接，所述输入输出设备与工业计算机连接。
2.根据权利要求1所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述环境信息采集平台包括信息采集器和云台，所述信息采集器设在云台上面，所述信息采集器由摄像头、麦克风和红外测温传感器组成。
3.根据权利要求2所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述摄像头采用索尼CCD摄像头，所述红外测温传感器采用型号为MLX90614。
4.根据权利要求1所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述控制及通信平台包括FPGA核心控制板、无线串口模块和图传发射机，所述FPGA核心控制板上设有FPGA芯片，所述FPGA芯片通过串口与无线串口模块连接，所述图传发射机与环境信息采集平台连接。
5.根据权利要求4所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述FPGA芯片采用Altera公司的EP2C35F672C8N，所述无线串口模块采用E31-TTL-50无线串口，所述图传发射机的型号为TS832。
6.根据权利要求1所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述电源平台包括12V，22A的直流电源和稳压电路，所述稳压电路将12V的电源分成12V、5V和3.3V的电源。
7.根据权利要求1所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述驱动平台及机器人运动信息采集平台包括电机驱动、九轴传感器和超声传感器。
8.根据权利要求7所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述电机驱动型号为L298N，九轴传感器型号为MPU9250，超声传感器型号为HC-SR04。
9.根据权利要求1所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述全向轮运动平台包括三个全向轮，且三个全向轮在圆周方向上均匀分布。
10.根据权利要求1所述的一种工业现场的巡视机器人系统，其特征在于：所述无线数据通信设备包括无线串口模块和图传接收机，所述无线串口模块采用E31-TTL-50无线串口，所述图传接收机的型号为RC832，所述输入输出设备包括鼠标和TFT Color显示屏，且所述TFT Color显示屏上设有小型扬声器。
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