CN107368052A - 一种基于物联网的家禽养殖服务机器人监控系统 - Google Patents

一种基于物联网的家禽养殖服务机器人监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的家禽养殖服务机器人监控系统,其特征在于,包括:远程监控终端、无线传感控制设备和家庭服务机器人;所述远程监控终端通过网络与所述家庭服务机器人和所述无线传感控制设备进行通;所述远程监控终端远程操控所述家庭服务机器人对家庭环境全方位视频监控,并控制所述家庭服务机器人移动到目标区域采集数据或控制设备,以及操控所述家庭服务机器人的监视角度;所述远程监控终端还远程监测所述无线传感控制设备所采集的数据,并操控所述无线传感控制设备执行动作;所述无线传感控制设备包括:无线开关、无线插座、无线智能锁、无线声光报警器、无线阀门机械手、无线门、窗磁感应器、无线烟雾探测器、无线可燃气泄露探测器、无线温度湿度。

Description

一种基于物联网的家禽养殖服务机器人监控系统
技术领域
本发明涉及养殖监控技术领域,尤其是涉及一种基于物联网的家禽养殖服务机器人监控系统。
背景技术
对于日常的家畜养殖,在环境方面一般是人工进行温湿度的测量,再对风扇、空调、换气扇等进行控制;在饮食方面一般为饲养人员频繁的进行饲料投喂还有加水,浪费大量的人力资源;在家畜的身体数据方面,更是尤为复杂,有每天的专业饲养人员进行抚摸,来感觉家畜温度是否正常,并且还要定时对大量的家畜进行一一称重来掌握家畜的大致重量,这些做法都无法对家畜的身体数据进行准确的测量;而在日常的家畜生活中,饲养人员不能离开养殖区,以便应对突发事件,例如家畜突然患病、外来突发因素的发生等,让饲养变得极为复杂。
家畜的需求随着人们的生活水平提高也在不断的呈现供不应求的趋势,目前,家畜的供求信息发布情况较为单一,没有明确的家畜供求市场,买家与卖家一般依赖于传统的订单式交流,这样的销售渠道完全不能满足家畜行业的发展需求。随着互联网的发展,越来越多的养殖人员以及需求人员开始通过一些供求信息网站(例58同城,赶集网等)来发布自己的需求信息,这样大大提高了家畜养殖行业的通货效率,从而带动了行业发展,但是这样的发展虽然高效,却没有足够的家畜养殖信息,保证不了质量问题,所以订单的成功还要依赖于买家与卖家的正面交流,随着人们生活水平的提高以及对网络的依赖,像这样在网站发布信息式且需实地考察的买卖形式已经无法满足现代人的需求。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种基于物联网的家禽养殖服务机器人监控系统,
本发明通过家庭服务机器人和多个传感设备共同组成的无线传感网络,进行多种感知信息 的融合和分析,对家庭环境和家庭设备进行更为全面的监视和控制。具体通过家庭服务机 器人与其他传感设备相互配合,优势互补,一方面,家庭服务机器人监控其他传感设备无法 覆盖的区域或设备,另一方面,其他传感设备为家庭服务机器人辅助导航,并监控家庭服务机器人无法到达或控制的区域或设备。本发明实现了对家庭环境的监测和家庭设备的监 控,家庭安全防护包括视频监控、防火、防盗、防气体泄漏、防水泄漏的报警和监测与控制; 家电控制与监测包括空调、冰箱温度的调节与控制、电视的控制、录像设备的控制、窗帘的 开合和灯光控制。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于家庭服务机器人的智能家庭监控系统,包括:远程监控终端、无线传感控制设备和家庭服务机器人;所述远程监控终端通过网络与所述家庭服务机器人和所述无线传感控制设备进
行通讯;所述远程监控终端远程操控所述家庭服务机器人对家庭环境全方位视频监控,并 控制所述家庭服务机器人移动到目标区域采集数据或控制设备,以及操控所述家庭服务机 器人的监视角度;所述远程监控终端还远程监测所述无线传感控制设备所采集的数据,并 操控所述无线传感控制设备执行动作;所述无线传感控制设备包括 :无线开关、无线插座、无线智能锁、无线声光报警器、
无线阀门机械手、无线门、窗磁感应器、无线烟雾探测器、无线可燃气泄露探测器、无线温度 湿度传感器和无线漏水传感器;所述无线传感控制设备中的设备相互之间,以及所述无线 传感控制设备与所述家庭服务机器人之间,通过无线 Zigbee 协议互联,自组织组网进行无 线通信,交换控制信息和收发采集数据;所述无线传感控制设备与所述家庭服务机器人共 同构建起室内无线传感网络,负责监测收集家庭各类环境数据,遇到紧急情况时联动执行 应急动作,并上报告警信息给所述远程监控终端;在房间的天花板上设有所述无线烟雾探 测器和所述无线可燃气泄露探测器;在室内的进水管道阀门和可燃气管道阀门分别部署所 述无线阀门机械手;所述无线烟雾探测器、所述无线可燃气泄露探测器和所述无线阀门机 械手内设有支持 Zigbee 协议的无线收发芯片。
优选的,所述家庭服务机器人包括核心控制装置、底盘移动装置和感知执行装置,所述核心控制装置通过 CAN 总线分别与所述底盘移动装置和所述感知执行装置相连接,获 取机器人自身运动状态,感知外部环境信息,控制底盘移动装置的运动。
更加优选的,所述核心控制装置,是一个智能嵌入式系统,由 Web 服务器、视频服 务器、规划决策与调度控制模块、地图构建与定位导航模块、无线传感器网络接入模块和远 程通信接入模块组成;对外通过 WLAN 接入家庭路由器,或直接通过远程无线通信协议与外 部网络相连,对内通过 Zigbee 协议与所述无线传感控制设备相连。
更加优选的,所述底盘移动装置包括运动控制器、调速电机、红外避障传感器、陀螺仪、加速度计和激光雷达,所述运动控制器与所述调速电机相连,所述运动控制器接收来自核心控制装置的命令,将规划决策和调度控制指令转变为期望的机械运动;所述红外避障传感器、所述陀螺仪、所述加速度计和所述激光雷达共同组成家庭服务机器人的位姿感应系统,实时监测机器人的自身状态,并通过 CAN 总线反馈给所述核心控制装置。
更加优选的,所述底盘移动装置内部还包括一块充电电池 ;所述充电电池通过内 部电源线与所述核心控制装置、所述感知控制装置和所述底盘移动装置相连接,提供电能。更加优选的,所述底盘移动装置的下方设有四个轮子,包括两个驱动轮和两个万 向随动轮;两个所述驱动轮布置在底盘的左右两侧,两个所述万向随动轮布置在底盘的前 后两侧;所述底盘移动装置外部结构为一个圆形,两个所述驱动轮的轴线通过圆心。
更加优选的,所述感知执行装置包括云台、摄像头、话筒、扬声器、温度传感器、湿度传感器、无线烟雾探测器、无线可燃气泄露探测器、学习型遥控器、电磁吸盘、开关门执行机构、自动充电执行机构,所述家庭服务机器人的主动控制视觉系统由所述云台和所述摄像头组成,所述摄像头的角度通过云台调整,所述主动控制视觉系统部署在所述家庭服务机器人的头部,实现左右旋转、上下旋转以及图像传感器的变焦和聚焦;所述家庭服务机器人的语音交互系统由所述话筒、所述扬声器和语音识别及合成处理器组成,通过语音与所述家庭服务机器人实现人机交互,以及对家电的控制和家庭环境的监测;所述语音识别及合成处理器含有一颗DSP 芯片,对内通过IIC 总线与所述核心控制装置相连,对外通过音频 输入接口与所述话筒相连,通过语音线路输出接口与所述扬声器相连。
更加优选的,所述家庭服务机器人在底盘前端设有开关门执行机构和所述电磁吸 盘,所述开关门执行机构由一个半圆弧形电动导轨和一个可伸缩的电动推杆组成,控制所 述电磁吸盘在所述底盘前端正负 90 度范围摆动,所述家庭服务机器人通过所述开关门执 行机构和所述电磁吸盘自主打开房门,在房门被锁时,通过所述无线传感控制设备中的所 述无线智能锁进行解锁;所述家庭服务机器人通过所述激光雷达和由所述无线传感控制设 备组成的无线传感网络完成定位、导航,并通过所述红外避障传感器避障;所述家庭服务机 器人通过所述学习型遥控器实现对家电的控制;所述家庭服务机器人在电池电量低时,自 动寻找充电座,并通过所述自动充电执行机构与充电座连接进行自主充电。
更加优选的,所述自动充电执行机构包括电池电压监测模块、充电连接监测模块和直流电极连接簧片;所述电池电压监测模块在电池电量低时,反馈给所述核心控制装置,所述核心控制装置通过控制所述底盘移动装置,自动导航趋近充电座,并通过所述直流电极连接簧片与所述充电座连接进行自主充电。
更加优选的,所述家庭服务机器人还包括探测系统,所述探测系统包括所述温度传感器、所述湿度传感器、所述无线烟雾探测器和所述无线可燃气泄露探测器,所述家庭服务机器人通过与所述无线传感控制设备中的所述无线温度传感器、所述无线温度传感器、所述无线烟雾探测器和所述无线可燃气泄露探测器进行交互,扩大所述家庭服务机器人的感知范围;所述家庭服务机器人通过自身探测系统对家居环境的温度、湿度、以及烟雾、可燃气泄漏进行定期巡检或针对性监测。
其中,所述Zigbee 是基于IEEE802.15.4 标准的近距离无线组网通讯技术。根据这 个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞, 由于蜜蜂 (bee) 是靠飞翔和“嗡嗡”(zig) 地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方 位信息,蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络;其特点是低功耗、低成本、高数据 速率、近距离、低复杂度、自组织、支持大量节点、支持多种网络拓扑、快速、安全和可靠。主 要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备,ZigBee 网络中的设备可分为协 调器、汇聚节点、传感器节点等三种角色。
本发明与现有技术相比,具有如下有益效果 :1. 所述智能家庭监控系统通过家庭服务机器人实现对家庭环境的定期巡检和对
异常目标区的针对性监控;所述智能家庭监控系统通过无线传感控制设备实现对家庭环境 的定点监控;所述智能家庭监控系统中的机器人或无线传感控制设备在监测到异常、紧急 情况发生时,比如门窗被非法打开、可燃气泄漏、发生火灾、水溢等,会自动通知有执行能力 的无线传感控制设备进行联动,关闭电源和阀门,并触发声光报警,同时上报告警给远程监控终端;所述智能家庭监控系统的任何设备只要监测到异常情况,都会联动通知家庭服务 机器人前往事故现场,进行拍照和录像,供远程监控终端访问。
2. 本发明采用固定、移动相融合的方式,实现对家庭环境更为全面有效的监控。包 括对火警的监测,因为烟雾通常会向上对流集聚,机器人位置低,无法及时探测到,只有布 置在目标区天花板上的烟雾传感器才能发挥作用。而对于视频监控,机器人可以移动到每 个房间,实现全覆盖监控,而无需在各个房间安装摄像头。
3. 本发明实现的无线传感网络辅助家庭服务机器人自主导航技术,定位精度更高,可靠性好,任务执行效率高,可以更为有效地完成自主开关门、自主充电、智能移动监控等任务。
4. 本发明实现了无手臂轮式机器人开门或关门,进而实现室内机器人跨房间无障 碍监控,实用性好。
5. 本发明实现了移动式万能遥控器,无需在每个房间安装红外转发器,就可以实 现对传统非智能家电 ( 如电视、空调、冰箱、DVD 机和电动窗帘 ) 以及智能家电的统一遥控。
具体实施方式
本发明远程监控终端通过网络与所述家庭服务机器人和所述无线传感控制设备进 行通讯;所述远程监控终端远程操控所述家庭服务机器人对家庭环境全方位视频监控,并 控制所述家庭服务机器人移动到目标区域采集数据或控制设备,以及操控所述家庭服务机 器人的监视角度;所述远程监控终端还远程监测所述无线传感控制设备所采集的数据,并 操控所述无线传感控制设备执行动作;所述无线传感控制设备包括 :无线开关、无线插座、无线智能锁、无线声光报警器、无线阀门机械手、无线门、窗磁感应器、无线烟雾探测器、无线可燃气泄露探测器、无线温度 湿度传感器和无线漏水传感器;所述无线传感控制设备中的设备相互之间,以及所述无线 传感控制设备与所述家庭服务机器人之间,通过无线 Zigbee 协议互联,自组织组网进行无线通信,交换控制信息和收发采集数据;所述无线传感控制设备与所述家庭服务机器人共 同构建起室内无线传感网络,负责监测收集家庭各类环境数据,遇到紧急情况时联动执行 应急动作,并上报告警信息给所述远程监控终端;所述无线温度湿度传感器、无线烟雾可燃 气泄露探测器是无线传感网络中的传感器,与机器人本体中的温度湿度传感器、烟雾可燃 气泄露探测器通过无线传感网交换信息,形成互补,可扩大机器人的感知范围。考虑到烟 雾、气体等通常会向上对流集聚,机器人位置低,无法及时探测到,在房间的天花板上设有 所述无线烟雾探测器和所述无线可燃气泄露探测器,这样可以更加有效地对家居环境的温 度、湿度、以及烟雾、可燃气泄漏进行监测。在室内的进水管道阀门和可燃气管道阀门分别 部署所述无线阀门机械手;所述无线烟雾探测器、所述无线可燃气泄露探测器和所述无线 阀门机械手内设有支持 Zigbee 协议的无线收发芯片,负责与其他无线传感控制设备和家 庭服务机器人进行无线通信。例如,所述无线阀门机械手和所述无线可燃气泄露探测器实 现联动,当无线可燃气泄露探测器探测到可燃气浓度超标后,会直接通过 Zigbee 协议与安 装在可燃气管道阀门上的无线阀门机械手进行通信,触发其动作,关闭可燃气管道阀门。在更加优选的实施例中,所述家庭服务机器人包括核心控制装置、底盘移动装置 和感知执行装置,所述核心控制装置通过CAN 总线分别与所述底盘移动装置和所述感知执 行装置相连接,获取机器人自身运动状态,感知外部环境信息,控制底盘移动装置的运动。在更加优选的实施例中,所述核心控制装置,是一个智能嵌入式系统,由 Web 服务 器、视频服务器、规划决策与调度控制模块、地图构建与定位导航模块、无线传感器网络接 入模块和远程通信接入模块组成;所述核心控制装置是还具备家庭网关功能,对外可通过 WLAN 接入家庭路由器,或直接通过 3G 等无线通信协议与 Internet 相连,对内使用 Zigbee 协议与其他无线传感控制设备相连。
在更加优选的实施例中,所述底盘移动装置包括运动控制器、调速电机、红外避障传感器、陀螺仪、加速度计和激光雷达,所述运动控制器与所述调速电机相连,所述运动控制器接收来自核心控制装置的命令,将规划决策和调度控制指令转变为期望的机械运动;所述红外避障传感器、所述陀螺仪、所述加速度计和所述激光雷达共同组成家庭服务机器人的位姿感应系统,实时监测机器人的自身状态,并通过 CAN 总线反馈给所述核心控制装置; 在更加优选的实施例中,所述底盘移动装置内部还包括一块充电电池 ;所述充电电池通过内部电源线与所述核心控制装置、所述感知控制装置和所述底盘移动装置相连 接,提供电能。

Claims (1)

1.一种基于物联网的家禽养殖服务机器人监控系统,其特征在于,包括:远程监控终端、 无线传感控制设备和家庭服务机器人;
所述远程监控终端通过网络与所述家庭服务机器人和所述无线传感控制设备进行通;所述远程监控终端远程操控所述家庭服务机器人对家庭环境全方位视频监控,并控制 所述家庭服务机器人移动到目标区域采集数据或控制设备,以及操控所述家庭服务机器人的监视角度;所述远程监控终端还远程监测所述无线传感控制设备所采集的数据,并操控所述无线传感控制设备执行动作;
所述无线传感控制设备包括:无线开关、无线插座、无线智能锁、无线声光报警器、无线阀门机械手、无线门、窗磁感应器、无线烟雾探测器、无线可燃气泄露探测器、无线温度湿度传感器和无线漏水传感器;所述无线传感控制设备中的设备相互之间,以及所述无线传感控制设备与所述家庭服务机器人之间,通过无线 Zigbee 协议互联,自组织组网进行无线通 信,交换控制信息和收发采集数据;所述无线传感控制设备与所述家庭服务机器人共同构 建起室内无线传感网络,负责监测收集家庭各类环境数据,遇到紧急情况时联动执行应急 动作,并上报告警信息给所述远程监控终端;在房间的天花板上设有所述无线烟雾探测器 和所述无线可燃气泄露探测器;在室内的进水管道阀门和可燃气管道阀门分别部署所述无 线阀门机械手;所述无线烟雾探测器、所述无线可燃气泄露探测器和所述无线阀门机械手 内设有支持 Zigbee 协议的无线收发芯片。
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