CN107065874A - 一种基于激光slam技术的消防巡逻智能车 - Google Patents

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杜彦东
陈伟
张文滔
孟旭璟
吕雪
何可人
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Huaide College of Changzhou University
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/027—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising intertial navigation means, e.g. azimuth detector
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
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    • G05D1/0257—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using a radar

Abstract

本发明涉及电子信息领域和消防领域，具体是一种基于激光SLAM技术和传感器技术用于室内自主导航消防巡逻车，实现消防巡逻的安全智能化管理。一种基于激光SLAM技术的消防巡逻智能车，其包括巡逻车的车身，车身上设有驱动巡逻车运动的驱动电机，还包括主控MCU，电机驱动单元；数据采集单元，导航单元，导航单元包括安装在驱动电机上的编码器，以及安装在车身上的陀螺仪，所述编码器与陀螺仪与主控MCU连接，还包括安装在车身上的微型PC，微型PC上连接有激光雷达。本发明设计了一种室内导航精度高、便于远程操作和控制的消防巡逻智能车，同时，本发明能够代替传统人力巡逻，节省人力成本，降低巡检人员工作的危险性。

Description

一种基于激光SLAM技术的消防巡逻智能车
技术领域
本发明涉及电子信息领域和消防领域，具体是一种基于激光SLAM技术和传感器技术用于室内自主导航消防巡逻车，实现消防巡逻的安全智能化管理。
背景技术
在一些易燃、易爆、有毒物品的危险品仓库，消防巡逻是一项非常重要的工作。传统的方式是靠人来巡逻，但是在一些危险的环境下巡逻会堆人员的生命安全造成威胁，同时如果巡逻人员的素质不高会存在偷懒的情况，对仓库安全造成一定的安全隐患。如果用安装固定传感器节点的方式来监测，不仅成本高、布线难，而且后期扩展性比较差。因此，消防巡逻系统的灵活性、实时性、智能化非常重要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计了一种室内导航精度高、便于远程操作和控制的消防巡逻智能车，同时，本发明能够代替传统人力巡逻，节省人力成本，降低巡检人员工作的危险性。
本发明的技术方案如下：
一种基于激光SLAM技术的消防巡逻智能车，其包括巡逻车的车身，车身上设有驱动巡逻车运动的驱动电机，其特征在于：
还包括主控MCU，
电机驱动单元，电机驱动单元连接主控MCU和驱动电机，根据主控MCU的信号来控制巡逻车的运动；
数据采集单元，数据采集单元对巡逻车周围的环境参数进行检测，并转换成A/D信号发送给主控MCU；
导航单元，导航单元包括安装在驱动电机上的编码器，以及安装在车身上的陀螺仪，所述编码器与陀螺仪与主控MCU连接，还包括安装在车身上的微型PC，微型PC上连接有激光雷达，激光雷达用于室内环境扫描，测量目标物体的距离。
进一步的说，所述的数据采集单元包括与主控MCU连接的烟雾传感器、火焰传感器以及温度传感器。
进一步的说，所述的微型PC上具有无线传输模块，无线传输模块与远程监控中心连接。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明使用激光雷达及SLAM算法做地图构建和路径规划，解决传统室内导航精度低、成本高的问题。
2、本发明通过微型PC与远程监控中心连接，远程监控中心可以远程访问巡逻智能车，实现远程操作和控制。
3、本发明具有数据采集单元，能够在巡检过程中对危险环境进行检测，并反馈给远程控制中心，实现了智能巡检方式代替传统人力巡检，节省人力成本，降低巡检人员工作的危险性。
附图说明
图1为本发明的硬件架构图；
图中1为微型PC，2为激光雷达，3为远程监控中心，4为驱动电机，5为电机驱动单元，6为主控MCU，7为陀螺仪，8为编码器，9为烟雾传感器，10为火焰传感器，11为温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种基于激光SLAM技术的消防巡逻智能车，其包括巡逻车的车身，车身上设有驱动巡逻车运动的驱动电机4，驱动电机为直流电机，
还包括主控MCU6，主控MCU为STM32F103C8T6单片机，具有I/O口，USART串口，IIC接口，A/D转换口和PWM输出等硬件资源；
电机驱动单元5，电机驱动单元5连接主控MCU6和驱动电机4，根据主控MCU的信号来控制巡逻车的运动；电机驱动单元根据主控MCU的信号产生PWM信号，控制驱动电机的控制，
数据采集单元，数据采集单元对巡逻车周围的环境参数进行检测，并转换成A/D信号发送给主控MCU，
导航单元，导航单元包括安装在驱动电机上的编码器8，编码器8对驱动电机的转速数据和里程数据进行采集并反馈给主控MCU，编码器输出的是电平脉冲信号，以及安装在车身上的陀螺仪7，陀螺仪为MPU6050，陀螺仪安装在车身顶部，检测智能车的运动状态，所述编码器与陀螺仪与主控MCU连接，还包括安装在车身上的微型PC1，微型PC运行LINUX操作系统，运行内存大于1GB，存储空间大于16GB,具有无线网卡、USB口；微型PC1上连接有激光雷达2，激光雷达2通过USB接口与微型PC连接，激光雷达2用于室内环境扫描，测量目标物体的距离。
本发明中微型PC根据激光雷达的雷达数据，编码器的转速数据和里程数据、陀螺仪的加速度数据，实现地图构建功能，地图构建完成后，用户可以在远程监控中心查看地图数据以及智能车当前的自身定位情况，并可以设定目标点，智能车会根据地图数据和自身定位数据进行路径规划，驱动电机工作前往设定点进行巡检。
进一步的说，所述的数据采集单元包括与主控MCU连接的烟雾传感器9、火焰传感器10以及温度传感器11，所述烟雾传感器型号为MQ-7，输出方式为电压输出，火焰传感器检测火焰波长为760nm-1100nm，输出方式为电压输出，温度传感器信号为AM2312，输出方式为IIC。
进一步的说，所述的微型PC1上具有无线传输模块，无线传输模块与远程监控中心连接，所述的无线传输模块即为无线网卡，其通过无线网络与远程监控中心连接。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明使用激光雷达及SLAM算法做地图构建和路径规划，解决传统室内导航精度低、成本高的问题。
2、本发明通过微型PC与远程监控中心连接，远程监控中心可以远程访问巡逻智能车，实现远程操作和控制。
3、本发明具有数据采集单元，能够在巡检过程中对危险环境进行检测，并反馈给远程控制中心，实现了智能巡检方式代替传统人力巡检，节省人力成本，降低巡检人员工作的危险性。

Claims (3)

1.一种基于激光SLAM技术的消防巡逻智能车，其包括巡逻车的车身，车身上设有驱动巡逻车运动的驱动电机，其特征在于：
还包括主控MCU，
电机驱动单元，电机驱动单元连接主控MCU和驱动电机，根据主控MCU的信号来控制巡逻车的运动；
数据采集单元，数据采集单元对巡逻车周围的环境参数进行检测，并转换成A/D信号发送给主控MCU；
导航单元，导航单元包括安装在驱动电机上的编码器，以及安装在车身上的陀螺仪，所述编码器与陀螺仪与主控MCU连接，还包括安装在车身上的微型PC，微型PC上连接有激光雷达，激光雷达用于室内环境扫描，测量目标物体的距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光SLAM技术的消防巡逻智能车，其特征在于：所述的数据采集单元包括与主控MCU连接的烟雾传感器、火焰传感器以及温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光SLAM技术的消防巡逻智能车，其特征在于：所述的微型PC上具有无线传输模块，无线传输模块与远程监控中心连接。
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