CN107825959A - 一种轮式内履带安防侦查机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轮式内履带安防侦查机器人，包括感知单元、驱动单元、车载下位机单元、车载上位机模块、数据无线传输单元、系统供电单元、地面控制单元及车体架构；车前视频采集摄像头和云台高清摄像头经网络切换器和数据无线传输单元将信号传输给地面控制单元；激光避障传感器、倾角传感器、GPS传感器模块将信息经所述车载上位机模块发送到数据无线传输单元，数据无线传输单元将信息传输到所述地面控制单元，且车载上位机模块将接收到的信息传输到车载下位机单元；云台与车载下位机单元连接，车体防撞器和声音报警器通过I/O接口与所述车载下位机单元连接。本发明解决安防目的侦查功能，实现远距离、高机动性、高稳定性的侦查。

Description

一种轮式内履带安防侦查机器人

技术领域

本发明属于安防机器人技术领域，尤其涉及一种轮式内履带安防侦查机器人。

背景技术

目前，市场上的安防侦查机器人多采用轮式设计，并采用WiFi方式进行组网通信，转弯半径较大，机动性、灵活性较差，同时覆盖能力有较大局限性，通信距离短。

随着化工、电力、公共安全等行业对于安防侦查需求的提升，安防侦查设备尤其是安防侦查机器人，对于产品机动性、灵活性要求越来越高，同时对于特种场合，WiFi设备架设的难度以及覆盖范围难以满足需求，通信距离及通信质量也难以保证。

因此，基于这些问题，提供一种轮式内履带安防侦查机器人，解决安防目的侦查功能，实现远距离、高机动性、高稳定性的侦查，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轮式内履带安防侦查机器人，解决安防目的侦查功能，实现远距离、高机动性、高稳定性的侦查。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种轮式内履带安防侦查机器人，包括感知单元、驱动单元、车载下位机单元、车载上位机模块、数据无线传输单元、系统供电单元、地面控制单元及车体架构；

所述感知单元包括车前视频采集摄像头、云台、激光避障传感器、倾角传感器、声音报警器、车体防撞器、GPS传感器模块；所述车前视频采集摄像头固定在车体前方，用于采集车辆前方图像信息；所述云台设于车体顶部，且所述云台上集成云台高清摄像头，用于侦察各个方向上的图像信息；所述激光避障传感器安装于车前，用于避障；所述车体防撞器为2个，分别设在车体前后，在发生意外撞击时给所述车载下位机单元发出停车信号；所述倾角传感器及GPS传感器模块集成在车体内部；

所述车前视频采集摄像头和云台高清摄像头通过RJ45网口经网络切换器和数据无线传输单元将信号传输给所述地面控制单元；所述激光避障传感器、倾角传感器、GPS传感器模块通过RS232将信息经所述车载上位机模块发送到数据无线传输单元，所述数据无线传输单元将信息传输到所述地面控制单元，且所述车载上位机模块将接收到的信息传输到所述车载下位机单元；所述云台通过RS485与所述车载下位机单元连接，所述车体防撞器和声音报警器通过I/O接口与所述车载下位机单元连接；

所述地面控制单元的操作指令通过所述数据无线传输单元传输到所述车载上位机模块，再通过RS232传输到所述车载下位机单元，所述车载下位机单元根据操作指令控制所述驱动单元工作。

进一步的，所述驱动单元位于所述车体架构上，包括伺服控制器、伺服电机、减速器、齿轮、齿形带，所述伺服电机与减速器连接，且所述伺服电机分别固定于车体异侧前后两端，通过带动齿轮及齿形带，保证同侧前后两轮同步，达到内履带效果。

进一步的，所述车载下位机单元包括下位机控制板和电机驱动板，所述电机驱动板通过接收所述下位机控制板给的信号驱动所述伺服控制器工作。

进一步的，所述数据无线传输单元包括图传电台、数传电台及天线系统，用于图像传输及数据传输。

进一步的，所述地面控制单元包括摇杆、触控显示器、按键、图传数传电台、电源，集成在小型安全箱内。

进一步的，所述系统供电单元包括动力电池组、直流电源，且直流电源采用220V转48V开关电源。

电池组具备相关安全防护功能，直流电源用来稳压滤波。地面控制终端负责远程遥控车体并观察所获图像信息。

进一步的，所述下位机控制板和车载上位机模块均采用STM32单片机。

进一步的，所述车体架构包括车轮和车底板，且车底板采用钢结构设计。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明具有多路视频传输功能，能够避障、防撞、GPS定位，能实时将侦查机器人周围的景象及运动状况传输到地面控制单元，实现远程监控及操作功能，达到远距离、高机动性、高稳定性的侦查效果；

2、本发明电机及减速器连接后，固定于车体异侧前后两端，通过带动齿轮及齿形带，保证同侧前后两轮同步，达到内履带效果，可以依次实现原地转向等灵活性较高的动作；

3、本发明可适应化工、电力、公共安全等多种普通场合及特种场合，实现安防侦查功能。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本发明的连接结构示意图；

图2是本发明微车体架构的结构示意图。

图中：

1、车前视频采集摄像头 2、云台 3、激光避障传感器

4、倾角传感器 5、声音报警器 6、车体防撞器

7、GPS传感器模块 8、云台高清摄像头 9、车载上位机模块

10、地面控制单元 11、伺服控制器 12、伺服电机

13、减速器 14、齿轮 15、齿形带

16、下位机控制板 17、电机驱动板 18、图传电台

19、数传电台 20、动力电池组 21、直流电源

22、车轮 23、车底板 24、网络切换器

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面就结合图1至图2来具体说明本发明。

如图1-2所示，一种轮式内履带安防侦查机器人，包括感知单元、驱动单元、车载下位机单元、车载上位机模块9、数据无线传输单元、系统供电单元、地面控制单元10及车体架构；

所述感知单元包括车前视频采集摄像头1、云台2、激光避障传感器3、倾角传感器4、声音报警器5、车体防撞器6、GPS传感器模块7；所述车前视频采集摄像头1固定在车体前方，用于采集车辆前方图像信息；所述云台2设于车体顶部，且所述云台2上集成云台高清摄像头8，用于侦察各个方向上的图像信息；所述激光避障传感器3安装于车前，用于避障；所述车体防撞器6为2个，分别设在车体前后，在发生意外撞击时给所述车载下位机单元发出停车信号；所述倾角传感器4及GPS传感器模块7集成在车体内部；

所述车前视频采集摄像头1和云台高清摄像头8通过RJ45网口经网络切换器24和数据无线传输单元将信号传输给所述地面控制单元10；所述激光避障传感器3、倾角传感器4、GPS传感器模块7通过RS232将信息经所述车载上位机模块9发送到数据无线传输单元，所述数据无线传输单元将信息传输到所述地面控制单元10，且所述车载上位机模块9将接收到的信息传输到所述车载下位机单元；所述云台2通过RS485与所述车载下位机单元连接，所述车体防撞器6和声音报警器5通过I/O接口与所述车载下位机单元连接；

所述地面控制单元10的操作指令通过所述数据无线传输单元传输到所述车载上位机模块9，再通过RS232传输到所述车载下位机单元，所述车载下位机单元根据操作指令控制所述驱动单元工作。

需要指出的是，所述驱动单元位于所述车体架构上，包括伺服控制器11、伺服电机12、减速器13、齿轮14、齿形带15，所述伺服电机12与减速器13连接，且所述伺服电机12分别固定于车体异侧前后两端，通过带动齿轮14及齿形带15，保证同侧前后两轮同步，达到内履带效果。

需要指出的是，所述车载下位机单元包括下位机控制板16和电机驱动板17，所述电机驱动板17通过接收所述下位机控制板给的信号驱动所述伺服控制器11工作。

需要指出的是，所述数据无线传输单元包括图传电台18、数传电台19及天线系统，用于图像传输及数据传输。

需要指出的是，所述地面控制单元10包括摇杆、触控显示器、按键、图传数传电台、电源，集成在小型安全箱内。

更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述系统供电单元包括动力电池组20、直流电源21，且直流电源21采用220V转48V开关电源；动力电池组具备相关安全防护功能，直流电源用来稳压滤波；并且，还设有48V转12V明纬开关电源、48V转24V明纬开关电源、24V转12V明纬开关电源，如图1所示，用于将直流电源转化成各模块所需工作电压，实现对各工作模块的供电。

需要指出的是，所述下位机控制板和车载上位机模块9均采用STM32单片机。

在本发明的另外一些实施例，还可以针对侦查机器人进行自由灵活的配置，以便能够充分发挥出本发明的技术优势。下面就对此进行举例性说明。

例如，在一些实施例中，可以考虑所述车体架构包括车轮22和车底板23，且车底板23采用钢结构设计。

作为举例，在本发明中，工作时，车前视频采集摄像头与云台高清摄像头采集的图像信息，通过RJ45网口经网络切换器传到图传电台，并经由图传天线发送到地面控制单元；地面控制单元图传电台接收到图像信息后，通过触屏显示器将图像信息实时显示；操作者通过地面控制单元对安防侦查机器人下达运动及云台指令，指令通过数传电台，经由数传天线，并由安防侦查机器人的数传电台接受，将指令通过RS232传送给车载上位机模块，车载上位机模块将指令通过RS232传送给车载下位机的下位机控制板，并由下位机控制板进行解析，发送具体指令给电机驱动板，从而通过伺服控制器控制驱动伺服电机进行转动，带动车体架构运动；GPS传感器模块、倾角传感器、激光避障传感器等传感器信息，通过RS232将信息经所述车载上位机模块发送到数据无线传输单元，所述数据无线传输单元将信息传输到所述地面控制单元，且所述车载上位机模块将接收到的信息传输到所述车载下位机单元，同时下位机控制板对传感器信号进行分析，进行简单避障等动作。

本发明具有多路视频传输功能，能够避障、防撞、GPS定位，能实时将侦查机器人周围的景象及运动状况传输到地面控制单元，实现远程监控及操作功能，达到远距离、高机动性、高稳定性的侦查效果；本发明电机及减速器连接后，固定于车体异侧前后两端，通过带动齿轮及齿形带，保证同侧前后两轮同步，达到内履带效果，可以依次实现原地转向等灵活性较高的动作；本发明可适应化工、电力、公共安全等多种普通场合及特种场合，实现安防侦查功能。

需要说明的是，所述下位机控制板和车载上位机模块均采用STM32单片机，具有能同时保持高集成度和开发简易的优点，其电路结构或电路连接方式均为所属技术领域技术人员的惯用手段，在此不再赘述，但由于上述原因，不会影响本领域技术人员的重复再现。

综上所述，本发明可提供一种轮式内履带安防侦查机器人，解决安防目的侦查功能，实现远距离、高机动性、高稳定性的侦查。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：包括感知单元、驱动单元、车载下位机单元、车载上位机模块、数据无线传输单元、系统供电单元、地面控制单元及车体架构；

所述感知单元包括车前视频采集摄像头、云台、激光避障传感器、倾角传感器、声音报警器、车体防撞器、GPS传感器模块；所述车前视频采集摄像头固定在车体前方，用于采集车辆前方图像信息；所述云台设于车体顶部，且所述云台上集成云台高清摄像头，用于侦察各个方向上的图像信息；所述激光避障传感器安装于车前，用于避障；所述车体防撞器为2个，分别设在车体前后，在发生意外撞击时给所述车载下位机单元发出停车信号；所述倾角传感器及GPS传感器模块集成在车体内部；

所述车前视频采集摄像头和云台高清摄像头通过RJ45网口经网络切换器和数据无线传输单元将信号传输给所述地面控制单元；所述激光避障传感器、倾角传感器、GPS传感器模块通过RS232将信息经所述车载上位机模块发送到数据无线传输单元，所述数据无线传输单元将信息传输到所述地面控制单元，且所述车载上位机模块将接收到的信息传输到所述车载下位机单元；所述云台通过RS485与所述车载下位机单元连接，所述车体防撞器和声音报警器通过I/O接口与所述车载下位机单元连接；

所述地面控制单元的操作指令通过所述数据无线传输单元传输到所述车载上位机模块，再通过RS232传输到所述车载下位机单元，所述车载下位机单元根据操作指令控制所述驱动单元工作。

2.根据权利要求1所述的一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：所述驱动单元位于所述车体架构上，包括伺服控制器、伺服电机、减速器、齿轮、齿形带，所述伺服电机与减速器连接，且所述伺服电机分别固定于车体异侧前后两端，通过带动齿轮及齿形带，保证同侧前后两轮同步，达到内履带效果。

3.根据权利要求2所述的一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：所述车载下位机单元包括下位机控制板和电机驱动板，所述电机驱动板通过接收所述下位机控制板给的信号驱动所述伺服控制器工作。

4.根据权利要求1所述的一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：所述数据无线传输单元包括图传电台、数传电台及天线系统，用于图像传输及数据传输。

5.根据权利要求1所述的一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：所述地面控制单元包括摇杆、触控显示器、按键、图传数传电台、电源，集成在小型安全箱内。

6.根据权利要求1所述的一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：所述系统供电单元包括动力电池组、直流电源，且直流电源采用220V转48V开关电源。

7.根据权利要求1所述的一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：所述下位机控制板和车载上位机模块均采用STM32单片机。

8.根据权利要求1所述的一种轮式内履带安防侦查机器人，其特征在于：所述车体架构包括车轮和车底板，且车底板采用钢结构设计。