CN108557108A - 陆空安防机器人及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了陆空安防机器人及其应用方法，该机器人包括摄像模块、红外模块、控制模块、电机、直线导轨、环形导轨、充电接口、托盘和无人机。以陆地安防机器人为载体和平台，将多个无人机藏在陆地安防机器人里面，搭建陆空一体化的安防机器人，遇到不能过去的地方时，无人机收到指令依次飞出去巡检、跟踪，如果即将没电了就自动飞回机器人内部进行充电，派另一架无人机飞出去，依次轮流巡检；由陆地安防机器人做地上的安防，无人机做空中的安防，互相弥补短板。无人机的数量可以根据需求定制调整，多个无人机执行多个方向的巡逻任务；陆地安防机器人还可以用来搭载其他执行机构；无人机的定位更加准确，方便充电接口的对接。

Description

陆空安防机器人及其应用方法

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术和机器人巡检技术，尤其涉及陆空安防机器人及其应用方法。

背景技术

现有技术的安防机器人有两种，一种是陆地安防机器人，一种是无人机。

陆地安防机器人的巡逻空间有限，行走障碍较大，无法有效完成全方位的监控。

而无人机工作时间短，在室外无法防御雨天，大风等恶劣天气；另一方面，当无人机数量较少时，无法满足多方向的巡逻跟踪。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供陆空安防机器人及其应用方法，旨在解决现有技术的陆地安防机器人行走障碍较大，而无人机工作时间短、无法适应恶劣环境、无法满足多方向巡逻跟踪的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种陆空安防机器人，包括摄像模块、红外模块、控制模块、电机、直线导轨、环形导轨、充电接口、托盘和无人机；其中，

机器人上设置有与直线导轨位置相应的窗口；机器人内部还设置有充电接口；

电机与直线导轨、环形导轨分别连接；

环形导轨与托盘连接；无人机放置于托盘上；

摄像模块用于拍摄环境的图像信息，并将图像信息发送到控制模块；

红外模块用于感应红外信息，并将红外信息发送到控制模块；

控制模块用于控制电机，根据摄像模块拍摄的图像信息判断地面上是否可以躲避，将摄像模块和无人机的摄像头拍摄的图像信息上传到服务器，判断无人机是否充电完成，以及根据红外信息判断无人机是否在窗口外；

电机用于带动直线导轨做直线运动，以及带动环形导轨做旋转运动；

直线导轨用于做直线运动，打开或关闭窗口；

环形导轨用于做旋转运动，带动托盘旋转，传送无人机；

充电接口用于为无人机提供充电功能；

托盘用于放置无人机；

无人机上设置有摄像头，无人机用于在空中巡逻，通过摄像头拍摄环境的图像信息，并将图像信息发送到控制模块。

在上述实施例的基础上，优选的，环形导轨水平放置；或者，环形导轨竖直放置。

在上述任意实施例的基础上，优选的，环形导轨水平放置，窗口的开口方向向上。

在上述任意实施例的基础上，优选的，环形导轨竖直放置，窗口的开口方向为水平方向，且环形导轨包括相互平行的第一环形导轨和第二环形导轨；第一环形导轨和第二环形导轨通过连接组件连接；托盘可活动地连接在连接组件上。

在上述任意实施例的基础上，优选的，托盘的数目为1个、两个或多个；无人机的数目不超过托盘的数目。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述充电接口为无线充电接口。

在上述任意实施例的基础上，优选的，机器人上还设置有执行机构；所述执行机构为显示屏、全景摄像头和机械臂中的一种或多种。

一种上述任一项实施例中的陆空安防机器人的应用方法，包括：

判断步骤：当机器人正常巡逻遇到障碍物时，摄像模块拍摄图像信息发送到控制模块，控制模块根据摄像模块拍摄的图像信息判断地面上是否可以躲避；

正常巡逻步骤：当地面上可以躲避时，机器人正常巡逻，通过摄像模块拍摄图像信息，并将图像信息上传到服务器；无人机通过充电接口充电待机；

无人机巡逻步骤：

当地面上无法躲避时，控制模块控制电机带动直线导轨打开窗口，以及控制电机带动环形导轨旋转，将无人机传送到与窗口相应的位置，控制模块还向无人机发送起飞指令；无人机接收到起飞指令后从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在无人机起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口；

当无人机飞回窗口外时，控制模块通过红外模块感应到无人机后，控制电机带动直线导轨打开窗口；无人机从窗口进入机器人内部并停入托盘中；控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

在上述实施例的基础上，优选的，所述无人机巡逻步骤，还包括：

当无人机的电量低于预定充电阈值时，无人机飞回窗口外；控制模块通过红外模块感应到无人机后，控制电机带动直线导轨打开窗口；无人机从窗口进入机器人内部并停入托盘中；控制模块控制电机带动环形导轨旋转，将充电完成的无人机传送到与窗口相应的位置，并向该充电完成的无人机发送起飞指令；该充电完成的无人机接收到起飞指令后从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在该充电完成的无人机起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述无人机巡逻步骤，具体为：

当地面上无法躲避时，控制模块控制电机带动直线导轨打开窗口，以及控制电机带动环形导轨旋转，将多个无人机依次传送到与窗口相应的位置，控制模块还向多个无人机依次发送起飞指令；多个无人机接收到起飞指令后依次从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在执行巡逻任务的无人机全部起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口；

当无人机飞回窗口外时，如果控制模块通过红外模块感应到多于一个无人机，则控制电机带动直线导轨打开窗口，控制电机带动环形导轨旋转，带动空闲托盘依次旋转到窗口位置；多个无人机依次从窗口进入机器人内部并停入托盘中；在全部无人机停入托盘后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明公开了陆空安防机器人及其应用方法，以陆地安防机器人为载体和平台，结合陆地安防机器人和无人机，将多个无人机藏在陆地安防机器人里面，搭建陆空一体化的安防机器人，遇到不能过去的地方时，无人机收到指令依次飞出去巡检、跟踪，如果即将没电了就自动飞回机器人内部进行充电，派另一架无人机飞出去，依次轮流巡检；由陆地安防机器人做地上的安防，无人机做空中的安防，互相弥补短板，发挥长处。本发明采用陆地机器人适应多种环境，且无人机的数量可以根据需求定制调整，多个无人机执行多个方向的巡逻任务；陆地安防机器人的正上方还可以用来搭载其他执行机构，如显示屏、全景摄像头和/或机械臂；通过红外感应和图像分析技术，无人机的定位可以更加准确，由窗口自动对准，同时方便自动充电接口的对接。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明实施例提供的一种陆空安防机器人的结构示意图；

图1a示出了本发明实施例提供的一种水平放置的环形导轨的结构示意图；

图1b和图1c示出了本发明实施例提供的一种竖直放置的环形导轨的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种陆空安防机器人的应用方法的流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

具体实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种陆空安防机器人，包括摄像模块、红外模块、控制模块、电机、直线导轨、环形导轨、充电接口、托盘和无人机；其中，

机器人上设置有与直线导轨位置相应的窗口；机器人内部还设置有充电接口；

电机与直线导轨、环形导轨分别连接；

环形导轨与托盘连接；无人机放置于托盘上；

摄像模块用于拍摄环境的图像信息，并将图像信息发送到控制模块；

红外模块用于感应红外信息，并将红外信息发送到控制模块；

控制模块用于控制电机，根据摄像模块拍摄的图像信息判断地面上是否可以躲避，将摄像模块和无人机的摄像头拍摄的图像信息上传到服务器，判断无人机是否充电完成，以及根据红外信息判断无人机是否在窗口外；

电机用于带动直线导轨做直线运动，以及带动环形导轨做旋转运动；

直线导轨用于做直线运动，打开或关闭窗口；

环形导轨用于做旋转运动，带动托盘旋转，传送无人机；

充电接口用于为无人机提供充电功能；

托盘用于放置无人机；

无人机上设置有摄像头，无人机用于在空中巡逻，通过摄像头拍摄环境的图像信息，并将图像信息发送到控制模块。

本发明实施例对托盘和无人机的数目不做限定，优选的，托盘的数目为1个、两个或多个；因为无人机需要放置在托盘上，因此无人机的数目不超过托盘的数目。

本发明实施例对环形导轨的放置方式不做限定，优选的，环形导轨水平放置；或者，环形导轨竖直放置。

如图1a所示，环形导轨水平放置时，窗口的开口方向可以向上，无人机向上飞出窗口执行巡逻任务。

如图1b和图1c所示，环形导轨竖直放置时，窗口的开口方向可以为水平方向，且环形导轨可以包括相互平行的第一环形导轨和第二环形导轨；第一环形导轨和第二环形导轨通过连接组件连接；托盘可活动地连接在连接组件上。此时，无人机向外水平飞出窗口执行巡逻任务。

本发明实施例对环形导轨的旋转方向不做限定，环形导轨可以顺时针或逆时针旋转，待一个无人机飞出后，再将另一个无人机输送到窗口正下方，依此类推。

本发明实施例中，控制模块通过电机带动直线导轨，将安防机器人上的窗口打开和关闭；通过电机带动环形导轨，将要飞出去的无人机送到与窗口相应的位置，待窗口打开后无人机飞出；通过红外及图像分析技术，当感应到无人机自动飞回到窗口外时打开窗口，无人机下降或飞回到环形导轨的托盘上，然后环形导轨再内部运行，再将空出的托盘对准窗口位置，可依次回收多个无人机，且无人机可在机器人内部充电。

本发明实施例对无人机的充电方式不做限定，优选的，所述充电接口可以为无线充电接口，无人机采用无线充电。

机器人的正上方空间可以利用，优选的，机器人上还可以设置或搭载执行机构；所述执行机构可以为显示屏、全景摄像头和机械臂中的一种或多种。

本发明实施例以陆地安防机器人为载体和平台，结合陆地安防机器人和无人机，将多个无人机藏在陆地安防机器人里面，搭建陆空一体化的安防机器人，遇到不能过去的地方时，无人机收到指令依次飞出去巡检、跟踪，如果即将没电了就自动飞回机器人内部进行充电，派另一架无人机飞出去，依次轮流巡检；由陆地安防机器人做地上的安防，无人机做空中的安防，互相弥补短板，发挥长处。本发明采用陆地机器人适应多种环境，且无人机的数量可以根据需求定制调整，多个无人机执行多个方向的巡逻任务；陆地安防机器人的正上方还可以用来搭载其他执行机构，如显示屏、全景摄像头和/或机械臂；通过红外感应和图像分析技术，无人机的定位可以更加准确，由窗口自动对准，同时方便自动充电接口的对接。

具体实施例二

如图2所示，本发明实施例提供了一种具体实施例一中的陆空安防机器人的应用方法，包括：

判断步骤S101：当机器人正常巡逻遇到障碍物时，摄像模块拍摄图像信息发送到控制模块，控制模块根据摄像模块拍摄的图像信息判断地面上是否可以躲避；

正常巡逻步骤S102：当地面上可以躲避时，机器人正常巡逻，通过摄像模块拍摄图像信息，并将图像信息上传到服务器；无人机通过充电接口充电待机；

无人机巡逻步骤S103：

当地面上无法躲避时，控制模块控制电机带动直线导轨打开窗口，以及控制电机带动环形导轨旋转，将无人机传送到与窗口相应的位置，控制模块还向无人机发送起飞指令；无人机接收到起飞指令后从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在无人机起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口；

当无人机飞回窗口外时，控制模块通过红外模块感应到无人机后，控制电机带动直线导轨打开窗口；无人机从窗口进入机器人内部并停入托盘中；控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

本发明实施例还可以针对电量低的无人机采取飞回充电，优选的，所述无人机巡逻步骤S103，还可以包括：

当无人机的电量低于预定充电阈值时，无人机飞回窗口外；控制模块通过红外模块感应到无人机后，控制电机带动直线导轨打开窗口；无人机从窗口进入机器人内部并停入托盘中；控制模块控制电机带动环形导轨旋转，将充电完成的无人机传送到与窗口相应的位置，并向该充电完成的无人机发送起飞指令；该充电完成的无人机接收到起飞指令后从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在该充电完成的无人机起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

本发明实施例可以派出一个无人机执行巡逻任务，也可以同时派出多个无人机执行巡逻任务，再同时回收多个无人机。优选的，所述无人机巡逻步骤S103，可以具体为：

当地面上无法躲避时，控制模块控制电机带动直线导轨打开窗口，以及控制电机带动环形导轨旋转，将多个无人机依次传送到与窗口相应的位置，控制模块还向多个无人机依次发送起飞指令；多个无人机接收到起飞指令后依次从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在执行巡逻任务的无人机全部起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口；

当无人机飞回窗口外时，如果控制模块通过红外模块感应到多于一个无人机，则控制电机带动直线导轨打开窗口，控制电机带动环形导轨旋转，带动空闲托盘依次旋转到窗口位置；多个无人机依次从窗口进入机器人内部并停入托盘中；在全部无人机停入托盘后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

本发明实施例能够实现：

机器人正常巡逻遇到障碍物时，判断地面上是否可以躲避；

当地面上可以躲避时，机器人正常巡逻，无人机充电待机；图像信息回传；

当地面上无法躲避时，机器人自动打开窗口，无人机收到起飞指令，无人机飞出巡逻，图像信息回传。

本发明实施例实现了无人机与机器人的红外对接、无线定位、自动充电，其中利用到了无人机与机器人结构和信息上的对接技术、机器人自动开窗技术、无人机与机器人红外对接自动充电技术、视频图像实时采集融合技术、多无人机输送技术、多无人机安防巡逻技术。

本发明实施例以陆地安防机器人为载体和平台，结合陆地安防机器人和无人机，将多个无人机藏在陆地安防机器人里面，搭建陆空一体化的安防机器人，遇到不能过去的地方时，无人机收到指令依次飞出去巡检、跟踪，如果即将没电了就自动飞回机器人内部进行充电，派另一架无人机飞出去，依次轮流巡检；由陆地安防机器人做地上的安防，无人机做空中的安防，互相弥补短板，发挥长处。本发明采用陆地机器人适应多种环境，且无人机的数量可以根据需求定制调整，多个无人机执行多个方向的巡逻任务；陆地安防机器人的正上方还可以用来搭载其他执行机构，如显示屏、全景摄像头和/或机械臂；通过红外感应和图像分析技术，无人机的定位可以更加准确，由窗口自动对准，同时方便自动充电接口的对接。

本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种陆空安防机器人，其特征在于，包括摄像模块、红外模块、控制模块、电机、直线导轨、环形导轨、充电接口、托盘和无人机；其中，

机器人上设置有与直线导轨位置相应的窗口；机器人内部还设置有充电接口；

电机与直线导轨、环形导轨分别连接；

环形导轨与托盘连接；无人机放置于托盘上；

摄像模块用于拍摄环境的图像信息，并将图像信息发送到控制模块；

红外模块用于感应红外信息，并将红外信息发送到控制模块；

控制模块用于控制电机，根据摄像模块拍摄的图像信息判断地面上是否可以躲避，将摄像模块和无人机的摄像头拍摄的图像信息上传到服务器，判断无人机是否充电完成，以及根据红外信息判断无人机是否在窗口外；

电机用于带动直线导轨做直线运动，以及带动环形导轨做旋转运动；

直线导轨用于做直线运动，打开或关闭窗口；

环形导轨用于做旋转运动，带动托盘旋转，传送无人机；

充电接口用于为无人机提供充电功能；

托盘用于放置无人机；

无人机上设置有摄像头，无人机用于在空中巡逻，通过摄像头拍摄环境的图像信息，并将图像信息发送到控制模块。

2.根据权利要求1所述的陆空安防机器人，其特征在于，环形导轨水平放置；或者，环形导轨竖直放置。

3.根据权利要求1或2所述的陆空安防机器人，其特征在于，环形导轨水平放置，窗口的开口方向向上。

4.根据权利要求1或2所述的陆空安防机器人，其特征在于，环形导轨竖直放置，窗口的开口方向为水平方向，且环形导轨包括相互平行的第一环形导轨和第二环形导轨；第一环形导轨和第二环形导轨通过连接组件连接；托盘可活动地连接在连接组件上。

5.根据权利要求1或2所述的陆空安防机器人，其特征在于，托盘的数目为1个、两个或多个；无人机的数目不超过托盘的数目。

6.根据权利要求1或2所述的陆空安防机器人，其特征在于，所述充电接口为无线充电接口。

7.根据权利要求1或2所述的陆空安防机器人，其特征在于，机器人上还设置有执行机构；所述执行机构为显示屏、全景摄像头和机械臂中的一种或多种。

8.一种权利要求1-7任一项所述的陆空安防机器人的应用方法，其特征在于，包括：

判断步骤：当机器人正常巡逻遇到障碍物时，摄像模块拍摄图像信息发送到控制模块，控制模块根据摄像模块拍摄的图像信息判断地面上是否可以躲避；

正常巡逻步骤：当地面上可以躲避时，机器人正常巡逻，通过摄像模块拍摄图像信息，并将图像信息上传到服务器；无人机通过充电接口充电待机；

无人机巡逻步骤：

当地面上无法躲避时，控制模块控制电机带动直线导轨打开窗口，以及控制电机带动环形导轨旋转，将无人机传送到与窗口相应的位置，控制模块还向无人机发送起飞指令；无人机接收到起飞指令后从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在无人机起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口；

当无人机飞回窗口外时，控制模块通过红外模块感应到无人机后，控制电机带动直线导轨打开窗口；无人机从窗口进入机器人内部并停入托盘中；控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

9.根据权利要求8所述的陆空安防机器人的应用方法，其特征在于，所述无人机巡逻步骤，还包括：

当无人机的电量低于预定充电阈值时，无人机飞回窗口外；控制模块通过红外模块感应到无人机后，控制电机带动直线导轨打开窗口；无人机从窗口进入机器人内部并停入托盘中；控制模块控制电机带动环形导轨旋转，将充电完成的无人机传送到与窗口相应的位置，并向该充电完成的无人机发送起飞指令；该充电完成的无人机接收到起飞指令后从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在该充电完成的无人机起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。

10.根据权利要求8或9所述的陆空安防机器人的应用方法，其特征在于，所述无人机巡逻步骤，具体为：

当地面上无法躲避时，控制模块控制电机带动直线导轨打开窗口，以及控制电机带动环形导轨旋转，将多个无人机依次传送到与窗口相应的位置，控制模块还向多个无人机依次发送起飞指令；多个无人机接收到起飞指令后依次从窗口飞出巡逻，通过无人机上的摄像头拍摄图像信息，并将图像信息通过控制模块上传到服务器；在执行巡逻任务的无人机全部起飞后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口；

当无人机飞回窗口外时，如果控制模块通过红外模块感应到多于一个无人机，则控制电机带动直线导轨打开窗口，控制电机带动环形导轨旋转，带动空闲托盘依次旋转到窗口位置；多个无人机依次从窗口进入机器人内部并停入托盘中；在全部无人机停入托盘后，控制模块控制电机带动直线导轨关闭窗口。