CN107229280B - 一种安保巡逻机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种安保巡逻机器人，包括底盘，搭载在底盘上的云台、发射机构、激光瞄准装置、MCU主控电路板、无线通讯模块、图像无线传输装置、摄像采集处理系统、巡线模块、电源模块和动力系统；底盘包括底盘主板、加强筋、减震结构和防撞机构；底盘主板为主体，底盘主板的四个角各设有悬挂板；减震机构是由弹簧‑通过弹簧连接件‑固定在底盘主板与悬挂板之间而构成的；防撞机构为刚性防撞焊接钢架通过螺栓螺母固定在悬挂板上而构成的；减震机构、防撞机构各有四个，并分布在悬挂板的四个边角处。本机器人能部分替代保安人员职能的巡逻安保机器人，辅助人们完成日常生活中的安保巡逻工作很有实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及机器人，尤其涉及一种安保巡逻机器人。
背景技术
据调查，我国目前的保安业领域存在需求足却用工“荒”的尴尬情况。在发达国家，一般警察和保安的比例是1：6，而在中国，这一比例还不到1：3。而且，这个保安群体也处于非常不稳定的状态，人员流失率高，因此发明一款能部分替代保安人员职能的巡逻安保机器人，辅助人们完成日常生活中的安保巡逻工作很有实用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有类似机器人机动性差，使用模式单一无法应对突发情况及缺乏必要威慑非致命性武器的缺陷，提供一种能在地面任意角度移动、多种使用模式及带有发射机构的安保巡逻机器人。
本发明通过下述技术方案实现：
一种安保巡逻机器人，包括底盘，搭载在底盘上的云台、发射机构、激光瞄准装置、MCU主控电路板、无线通讯模块、图像无线传输装置、摄像采集处理系统、巡线模块、电源模块和动力系统；
所述底盘包括底盘主板1、加强筋2、减震结构3和防撞机构4；
底盘主板1为主体，底盘主板1的四个角各设有悬挂板36；
减震机构3是由弹簧3-1通过弹簧连接件3-2固定在底盘主板1与悬挂板36之间而构成的；
防撞机构4为刚性防撞焊接钢架通过螺栓螺母固定在悬挂板36上而构成的；
减震机构3、防撞机构4各有四个，并分布在悬挂板36的四个边角处。
所述云台包括云台主板5、云台支架6、弹仓7、拨弹机构8、俯仰电机9，偏航电机10；拨弹机构8通过螺栓螺母固定于云台主板5后方，弹仓7通过螺丝固定在拨弹机构8上方，俯仰电机9通过螺栓螺母固定于云台支架6左侧，控制云台上下转动，偏航电机10通过轴向轴承支撑整个云台并且带动云台左右旋转；云台主板5通过一个固定块10-1和俯仰电机9的电机轴连接在一起。
所述发射机构至少包括一对有无刷电机构成的摩擦轮11、枪管12、弯管13和枪管承托件14；其中，弯管13、枪管承托件14、摩擦轮11通过螺丝固定于云台主板5上，枪管12固定于两个枪管承托件14之间。
所述激光瞄准装置由一个激光座15和激光16组成；其中，激光座15通过螺丝固定于云台主板5上，激光16则通过夹紧该激光座15保持固定，拧松固定螺丝后可调整激光16朝向。
所述拨弹机构包括拨轮盘17、拨轮18、压弹片19和拨弹电机20；其中，拨弹电机20的电机轴与拨轮18固定，带动拨轮18旋转。
所述MCU主控电路板21外形为一矩形，有一保护壳22，在其四个边角均匀各分布有一固定孔，用螺栓穿过云台主板5上的固定孔与MCU主控电路板21固定孔后加螺母拧紧便可将MCU主控电路板21固定；
所述图像无线传输装置23，通过支撑架24固定于云台主板5上。
所述摄像采集处理系统包括摄像头25、摄像头固定架26、PC机27和PC机固定架28；其中摄像头25通过螺丝固定在摄像头固定架26上，摄像头固定架26则直接通过螺丝固定在于云台主板5上，PC机27则通过PC机固定架固定在底盘主板1上，摄像头25与PC机27之间通过USB线连接。
所述巡线模块29，通过螺丝固定在底盘主板1下面的加强筋2上。
所述电源系统包括一块24V-5A的充电电池30和电池固定架31；其中，充电电池30直接卡在电池固定架31中，电池固定架31再通过螺丝固定在底盘主板1上。
所述动力系统由四个麦克纳姆轮32、四个电机固定座33、四个直流电机34和四块电机驱动电路板35组成；其中电机固定座33通过螺丝固定在悬挂板36上，直流电机34再固定于电机固定座33上，电机轴与麦克纳姆轮32连接。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1)本发明的动力系统选用麦克纳姆轮为驱动轮，且为四驱方式，在地面上可以实现任意角度的运动，尤其适合各类平移运动，运动非常灵活，使用大多数复杂路况。
2)本发明带有具备威慑作用的非致命性武器系统，与其他类似的机器人相比具有独特的安保吓止功能。
3)本发明具有多种使用模式，包括自动模式，半自动模式和手动模式，相比于使用模式单一的其他类似机器人使用范围更广，适合更多不同的应用场合。
4)本发明可利用机器视觉在有在障碍物的复杂环境中规划出较短的最优路径，拥有一定的人工智能，自动模式下使用非常方便。
5)本发明带有多传感器、多信息处理融合的避障系统，利用多种传感器如红外传感器、超声波传感器及结合机器视觉来快速有效地识别障碍物，巡逻速度更高。
6)本发明在手动模式下可利用图像无线传输装置提供的实时监控视频进行第一视角的操作，非常适合手动处理自动模式下难以处理的突发情况。
附图说明
图1为本发明实施例的立体结构示意图。
图2为本发明实施例的主视示意图。
图3为本发明实施例的侧面示意图。
图4为本发明实施例的俯视示意图。
图5为本发明云台机构的具体示意图
图6为本发明减震机构的具体示意图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图所示。本发明公开了一种安保巡逻机器人，包括底盘，搭载在底盘上的云台、发射机构、激光瞄准装置、MCU主控电路板、无线通讯模块、图像无线传输装置、摄像采集处理系统、巡线模块、电源模块和动力系统；
所述底盘包括底盘主板1、加强筋2、减震结构3和防撞机构4；
底盘主板1为主体，底盘主板1的四个角各设有悬挂板36；
减震机构3是由弹簧3-1通过弹簧连接件3-2固定在底盘主板1与悬挂板36之间而构成的；
防撞机构4为刚性防撞焊接钢架通过螺栓螺母固定在悬挂板36上而构成的；
减震机构3、防撞机构4各有四个，并分布在悬挂板36的四个边角处。
所述云台包括云台主板5、云台支架6、弹仓7、拨弹机构8、俯仰电机9，偏航电机10；拨弹机构8通过螺栓螺母固定于云台主板5后方，弹仓7通过螺丝固定在拨弹机构8上方，俯仰电机9通过螺栓螺母固定于云台支架6左侧，控制云台上下转动，偏航电机10通过轴向轴承支撑整个云台并且带动云台左右旋转；云台主板5通过一个固定块10-1和俯仰电机9的电机轴连接在一起。
所述发射机构至少包括一对有无刷电机构成的摩擦轮11、枪管12、弯管13和枪管承托件14；其中，弯管13、枪管承托件14、摩擦轮11通过螺丝固定于云台主板5上，枪管12固定于两个枪管承托件14之间。
所述激光瞄准装置由一个激光座15和激光16组成；其中，激光座15通过螺丝固定于云台主板5上，激光16则通过夹紧该激光座15保持固定，拧松固定螺丝后可调整激光16朝向。
所述拨弹机构包括拨轮盘17、拨轮18、压弹片19和拨弹电机20；其中，拨弹电机20的电机轴与拨轮18固定，带动拨轮18旋转。
所述MCU主控电路板21外形为一矩形，有一保护壳22，在其四个边角均匀各分布有一固定孔，用螺栓穿过云台主板5上的固定孔与MCU主控电路板21固定孔后加螺母拧紧便可将MCU主控电路板21固定；
所述图像无线传输装置23，通过支撑架24固定于云台主板5上。
所述摄像采集处理系统包括摄像头25、摄像头固定架26、PC机27和PC机固定架28；其中摄像头25通过螺丝固定在摄像头固定架26上，摄像头固定架26则直接通过螺丝固定在于云台主板5上，PC机27则通过PC机固定架固定在底盘主板1上，摄像头25与PC机27之间通过USB线连接。
所述巡线模块29，通过螺丝固定在底盘主板1下面的加强筋2上。
所述电源系统包括一块24V-5A的充电电池30和电池固定架31；其中，充电电池30直接卡在电池固定架31中，电池固定架31再通过螺丝固定在底盘主板1上。
所述动力系统由四个麦克纳姆轮32、四个电机固定座33、四个直流电机34和四块电机驱动电路板35组成；其中电机固定座33通过螺丝固定在悬挂板36上，直流电机34再固定于电机固定座33上，电机轴与麦克纳姆轮32连接。
云台通过轴向轴承与固定在底盘上的偏航电机的电机轴相连接，还与固定在云台支撑架的俯仰电机的电机轴相连接。云台主板安装在一个轴承上，轴承内圈和偏航电机10电机轴配合，然后云台主板通过一个固定块10-1和俯仰电机的电机轴连接在一起，通过控制两个电机的转动从而分别控制其水平转动角以及俯仰角，其中俯仰角为36度，水平转动为120度，以此实现近全视野的任意角度打击。具体为，由主控电路板将从遥控器处接收到对云台的控制数据，通过CAN总线传给俯仰电机和偏航电机的驱动板，电机驱动板根据接受到的控制数据控制两个电机做出相应的动作，从而调整云台的姿态。两个电机的驱动板都有内置的MCU，可以对电机进行闭环控制，控制精度较高。
运动时，由主控电路板将从遥控器出接收到的控制数据或自动模式下自行解算所得的控制数据，通过CAN总线降控制数据发送给四个电机驱动电路板，每个电机驱动电路板都带有内置的MCU，可以依靠传统的PID算法精确的控制各个电机的转速。通过控制四个麦克纳姆轮的转动方向，从而实现这个机器人在地面上的任意角度的平移运动。
发射子弹时，往弹仓里加入直径17mm的BB弹，手动模式下通过遥控器启动拨弹电机带动拨轮转动，当BB弹转到压弹片下时便会被挤压到弯管内，弯管里原有的子弹便会被后面的子弹挤向正在旋转的且转动方向相对而行的两个摩擦轮中间，从而被发射出去。通过调节摩擦轮的转速从而调节子弹被射出去的速度。
当机器人处于手动模式下时，操作人员先将遥控器通过标准USB数据线与电脑相连接，打开操作软件，在操作界面下然后利用图像无线传输装置传回来的实时监控视频进行第一视角的操作，操作工具为鼠标、键盘，灵活且容易上手，如果操作人员发现有可疑情况时，必要时则可以开启摩擦轮发射BB弹。
当机器人处于半自动模式下时，此时底盘的运动由巡线模块控制，机器人将沿地面上画好的线运动，同时，避障系统将会开启，通过利用多种传感器如红外传感器、超声波传感器及结合机器视觉来快速有效地识别行进轨迹上的障碍物，如果有障碍物，则利用摄像采集处理系统规划出较短的绕行路径，以重新回到轨迹上，此外，摄像采集处理系统将实时监控巡逻区域，一旦有异常情况，将通过无线WIFI传回警告。
当机器人处于自动模式下时，此时机器人将依靠摄像采集处理系统，在巡逻区域内利用机器视觉处理实时图像从而规划巡逻路径，同时开启避障系统进行避障。图像无线传输装置也会将实时监控视频传回监控室，一旦有异常情况，将通过无线WIFI传回警告，提醒操作人员注意。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种安保巡逻机器人，其特征在于包括底盘，搭载在底盘上的云台、发射机构、激光瞄准装置、MCU主控电路板、无线通讯模块、图像无线传输装置、摄像采集处理系统、巡线模块、电源模块和动力系统；
所述底盘包括底盘主板（1）、加强筋（2）、减震机构（3）和防撞机构（4）；
底盘主板（1）为主体，底盘主板（1）的四个角各设有悬挂板（36）；
减震机构（3）是由弹簧（3-1）通过弹簧连接件（3-2）固定在底盘主板（1）与悬挂板（36）之间而构成的；
防撞机构（4）为刚性防撞焊接钢架通过螺栓螺母固定在悬挂板（36）上而构成的；
减震机构（3）、防撞机构（4）各有四个，并分布在悬挂板（36）的四个边角处；
所述云台包括云台主板（5）、云台支架（6）、弹仓（7）、拨弹机构（8）、俯仰电机（9），偏航电机（10）；拨弹机构（8）通过螺栓螺母固定于云台主板（5）后方，弹仓（7）通过螺丝固定在拨弹机构（8）上方，俯仰电机（9）通过螺栓螺母固定于云台支架（6）左侧，控制云台上下转动，偏航电机（10）通过轴向轴承支撑整个云台并且带动云台左右旋转；云台主板（5）通过一个固定块和俯仰电机（9）的电机轴连接在一起；
所述发射机构至少包括一对有无刷电机构成的摩擦轮（11）、枪管（12）、弯管（13）和枪管承托件（14）；其中，弯管（13）、枪管承托件（14）、摩擦轮（11）通过螺丝固定于云台主板（5）上，枪管（12）固定于两个枪管承托件（14）之间；
所述激光瞄准装置由一个激光座（15）和激光（16）组成；其中，激光座（15）通过螺丝固定于云台主板（5）上，激光（16）则通过夹紧该激光座（15）保持固定，拧松固定螺丝后可调整激光（16）朝向。
2.根据权利要求1所述的一种安保巡逻机器人，其特征在于：所述拨弹机构包括拨轮盘（17）、拨轮（18）、压弹片（19）和拨弹电机（20）；其中，拨弹电机（20）的电机轴与拨轮（18）固定，带动拨轮（18）旋转。
3.根据权利要求2所述的一种安保巡逻机器人，其特征在于：所述MCU主控电路板（21）外形为一矩形，有一保护壳（22），在其四个边角各分布有一固定孔，用螺栓穿过云台主板（5）上的固定孔与MCU主控电路板（21）固定孔后加螺母拧紧便可将MCU主控电路板（21）固定；
所述图像无线传输装置（23），通过支撑架（24）固定于云台主板（5）上。
4.根据权利要求2所述的一种安保巡逻机器人，其特征在于：所述摄像采集处理系统包括摄像头（25）、摄像头固定架（26）、PC机（27）和PC机固定架（28）；其中摄像头（25）通过螺丝固定在摄像头固定架（26）上，摄像头固定架（26）则直接通过螺丝固定在于云台主板（5）上，PC机（27）则通过PC机固定架固定在底盘主板（1）上，摄像头（25）与PC机（27）之间通过USB线连接。
5.根据权利要求1所述的一种安保巡逻机器人，其特征在于：所述巡线模块（29），通过螺丝固定在底盘主板（1）下面的加强筋（2）上。
6.根据权利要求2所述的一种安保巡逻机器人，其特征在于：所述电源模块包括一块24V-5A的充电电池（30）和电池固定架（31）；其中，充电电池（30）直接卡在电池固定架（31）中，电池固定架（31）再通过螺丝固定在底盘主板（1）上。
7.根据权利要求1所述的一种安保巡逻机器人，其特征在于：所述动力系统由四个麦克纳姆轮（32）、四个电机固定座（33）、四个直流电机（34）和四块电机驱动电路板（35）组成；其中电机固定座（33）通过螺丝固定在悬挂板（36）上，直流电机（34）再固定于电机固定座（33）上，电机轴与麦克纳姆轮（32）连接。
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