CN109108991A - 一种环境智能监控机器人、系统及方法 - Google Patents

一种环境智能监控机器人、系统及方法 Download PDF

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苏鑫
严斌
赵汉伟
何迎春
雒利娟
龚应姣
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    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for

Abstract

本发明公开了一种环境智能监控机器人,包括机器人本体和设置在机器人本体上的控制装置,控制装置包括主控模块、LED光通信接收模块、环境监测模块、无线通信模块和行走驱动模块,主控模块分别与LED光通信接收模块、环境监测模块、无线通信模块和行走驱动模块连接。本发明还公开了一种环境智能监控系统及方法。本发明涉及环境监控技术领域,一种环境智能监控机器人、系统及方法,实时对环境进行监测,通过根据动作参数信息,对周围环境进行智能监控,使得监测结果更准确。在机器人监测过程中,无需人为进入环境进行监测,降低人工成本,减少人对环境空气状态的影响,提高环境质量监测的精确性。

Description

一种环境智能监控机器人、系统及方法
技术领域
本发明涉及环境监控技术领域,尤其涉及一种环境智能监控机器人、系统及方法。
背景技术
现代社会发展导致环境污染越来越严重,一般医院、制药厂、工厂均会对环境进行监测,主要是保证产品良率和设备安全稳定的运行,每天工作前,需要人为对环境的环境进行检查,然后才开始工作。而在生产过程中,监控环境很重要,也是产品质量保障中重要的一环。现有一般是人为监测环境,工作人员穿着特定的服装进入环境,使用洁净设备进行监测,并记录监测结果是否合格,工作人员在进入环境之前还需要穿衣换鞋,进入环境开始监测,直到监测完毕再出来,整个过程对环境的空气状态会产生影响,导致监测结果有偏差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的是提供一种环境智能监控机器人、系统及方法,减少人工成本,提高环境质量监测的精确性。
本发明所采用的技术方案是:一种环境智能监控机器人,包括机器人本体和设置在所述机器人本体上的控制装置,所述控制装置包括主控模块、LED光通信接收模块、环境监测模块、无线通信模块和行走驱动模块,所述主控模块分别与所述LED光通信接收模块、所述环境监测模块、所述无线通信模块和所述行走驱动模块连接,所述LED光通信接收模块用于接收动作参数信息,所述无线通信模块用于与外部终端连接,所述环境监测模块用于监测周围环境空气质量,所述机器人本体底部设置有行走机构,所述行走驱动模块与所述行走机构连接,用于驱动所述行走机构运动。
作为上述方案的进一步改进,所述机器人本体包括头部、伸缩臂和躯干,所述头部和躯干通过所述伸缩臂连接,所述控制装置还包括伸缩控制模块,所述伸缩控制模块与所述伸缩臂连接,用于驱动所述伸缩臂伸缩运动。
作为上述方案的进一步改进,所述LED光通信接收模块设置在所述头部的顶部,所述环境监测模块设置在所述头部。
作为上述方案的进一步改进,所述控制装置还包括交互显示模块,所述交互显示模块与所述主控模块连接,所述交互显示模块用于用户与机器人进行交互、显示机器人相关参数和显示机器人行走路线。
作为上述方案的进一步改进,所述控制装置还包括身份验证模块,所述身份验证模块与所述主控模块连接,所述身份验证模块用于验证管理员身份。
作为上述方案的进一步改进,所述身份验证模块为指纹采集器和/或人脸采集器和/或虹膜采集器。
作为上述方案的进一步改进,所述控制装置还包括报警模块,所述报警模块与所述主控模块连接。
作为上述方案的进一步改进,所述环境监测模块包括温湿度传感器、压差传感器、风速传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、颗粒物传感器和微生物传感器。
作为上述方案的进一步改进,所述控制装置还包括红外遥控模块,所述红外遥控模块与所述主控模块连接,用于发送开关空气净化指令。
一种环境智能监控系统,包括如上述的环境智能监控机器人、信号源、空气净化装置和终端,所述机器人分别与所述信号源和所述空气净化装置无线通信,所述空气净化装置与所述信号源无线通信,所述终端与所述信号源连接,所述信号源用于向所述机器人发送动作参数信息和向所述空气净化装置发送开关指令。
一种环境智能监控方法,适用于上述的环境智能监控系统,包括:
预设监测路线,在监测路线上设置若干个信号源,机器人按照监测路线移动;
当机器人移动至信号源位置时,机器人接收信号源发送的动作参数信息;
机器人停留在当前信号源位置,开始监测环境质量,并将监测结果实时发送给管理员;
当在当前信号源位置完成环境监测后,机器人继续按照监测路线移动,完成相应的环境监测,直至监测路线结束。
作为上述方案的进一步改进,所述动作参数信息包括监测时长信息、高度信息、参数种类信息和时间段信息,所述监测时长信息具体包括在当前监测点需要监测的时间长度,所述高度信息具体包括监测高度,所述参数种类信息具体包括温湿度、压差、风速、氧气、二氧化碳、颗粒物和微生物中的一种或几种,所述时间段信息包括闲时时间段和忙时时间段。
作为上述方案的进一步改进,所述机器人停留在当前信号源位置,开始监测环境质量,并将监测结果实时发送给管理员具体包括:
机器人停留在当前信号源位置,根据高度信息,控制伸缩臂伸缩,使得头部到达监测高度;
机器人根据参数种类信息,启动环境监测模块,对环境的温湿度、压差、风速、氧气、二氧化碳、颗粒物和微生物中的一种或几种进行监测;
机器人根据监测时长信息,对计时器进行设置,计时器开始倒计时,机器人的环境监测模块开始监测,直至计时器为零;
机器人实时将监测结果发送给管理员,当机器人监测到环境参数超过一级指标时,机器人向管理员发出预警信息,当机器人监测到环境参数超过二级指标时,根据时间段信息进行选择,若当前为闲时时间段,则机器人发出空气净化开启指令,自动开启空气净化装置并发出报警信号和报警信息,若当前为忙时时间段,则发出报警信号和报警信息。
作为上述方案的进一步改进,在所述预设监测路线,在监测路线上设置若干个信号源,机器人按照监测路线移动之前还包括:获取管理员身份信息,对监测机器人进行环境指标参数设置和行走路线设置,所述环境指标参数设置包括环境一级指标和环境二级指标。
本发明的有益效果是:
一种环境智能监控机器人、系统及方法,实时对环境进行监测,通过根据动作参数信息,对周围环境进行智能监控,使得监测结果更准确。在机器人监测过程中,无需人为进入环境进行监测,降低人工成本,减少人对环境空气状态的影响,提高环境质量监测的精确性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
图1是本发明一种环境智能监控机器人实施例结构示意图;
图2是本发明控制装置实施例模块框图;
图3是本发明一种环境智能监控系统实施例模块框图;
图4是本发明一种环境智能监控方法实施例流程图。
具体实施方式
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。
一种环境智能监控机器人,包括机器人本体和设置在机器人本体上的控制装置。图1是本发明一种环境智能监控机器人实施例结构示意图,参照图1,机器人本体包括头部1、躯干2、伸缩臂3和行走机构4,其中,头部1和躯干2通过伸缩臂3连接,行走机构4设置在躯干2的底部。
图2是本发明控制装置实施例模块框图,结合图1和图2,控制装置包括主控模块、LED光通信接收模块、环境监测模块、无线通信模块和行走驱动模块,主控模块分别与LED光通信接收模块、环境监测模块、无线通信模块和行走驱动模块连接。
本实施例中,主控模块包括微处理器及外围电路,微处理器为51单片机或AVR单片机或ARM处理器。
其中,LED光通信接收模块用于接收动作参数信息。
无线通信模块用于与外部终端连接,实现与外部终端无线通信,无线通信模块可以是WiFi、蓝牙或者4G等,外部终端可以是笔记本电脑、手机或平板电脑等。
行走驱动模块与行走机构4连接,用于驱动行走机构运动,主控模块控制行走驱动模块,进而驱动行走机构按照预设路线行动。
环境监测模块用于监测周围环境空气质量,本实施例中,环境监测模块包括温湿度传感器、压差传感器、风速传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、颗粒物传感器和微生物传感器,用于监测环境的温湿度、压差、风速、氧气、二氧化碳、颗粒物和微生物等中的一种或几种。
本实施例中,控制装置还包括伸缩控制模块,伸缩控制模块与伸缩臂3连接,用于驱动伸缩臂3伸缩运动,伸缩臂3带动头部1做垂直方向运动,使得头部1到达指定高度。LED光通信接收模块设置在头部1的顶部,方便LED光通信接收模块接收光通信号,获取动作参数信息。环境监测模块设置在头部1,当头部1到达指定高度后,环境监测模块监测相应高度的环境,适用于洁净室或工厂或制药厂等环境中,对设备周围环境的检测,不受高度限制,降低环境质量监测误差,使结果更准确。
本实施例中,控制装置还包括交互显示模块,交互显示模块与主控模块连接,用于实现用户与机器人进行交互、显示机器人相关参数和显示机器人行走路线。用户可通过交互显示模块对机器人相关参数进行设置,相关参数包括机器人行走速度、环境指标等,还可通过交互显示模块录入或更改机器人行走路线。
本实施例中,控制装置还包括身份验证模块,身份验证模块与主控模块连接,用于验证管理员身份,身份验证模块可以是指纹采集器、人脸采集器和虹膜采集器中的一种或几种,管理员预先录入指纹和/或人脸和/或虹膜,若需要修改机器人参数或行走路线,通过指纹和/或人脸和/或虹膜识别验证后才可以修改。
本实施例中,环境监测机器人还包括报警模块,报警模块与主控模块连接,当机器人监测空气质量不达标时,发出报警信号,通知环境监控室内人员环境质量超标,报警模块为声光报警器,包括指示灯和蜂鸣器。
本实施例中,控制装置还包括红外遥控模块,红外遥控模块与主控模块连接,用于发送开关空气净化指令。
本发明还提供了一种环境智能监控系统,图3是本发明一种环境智能监控系统实施例模块框图,参照图3,该系统包括上述环境智能监控机器人、信号源、空气净化装置和终端,机器人分别与信号源和空气净化装置无线通信,信号源向机器人发送动作参数信息,机器人向空气净化装置发送开关指令,控制空气净化装置的开启与关闭;空气净化装置与信号源无线通信,信号源向空气净化装置发送开关指令;终端与信号源连接,终端控制信号源发送动作参数信息和开关指令,控制信号源的开关。
本实施例中,信号源包括LED灯、LED光通信发送模块和红外遥控模块。其中,LED灯可作为照明灯,LED光通信发送模块与机器人中的LED光通信接收模块无线通信,LED光通信发送模块包括单片机,向LED光通信接收模块发送动作参数信息。红外遥控模块发送开关指令,远程遥控空气净化装置的开启与关闭。
本实施例中,终端可以是电脑、手机或平板电脑等,终端与信号源连接,可以控制信号源的开关,调整LED光通信发送模块发送的动作参数信息,并通过控制红外遥控模块发送开关指令,进而控制空气净化装置的开启与关闭。
本实施例中,机器人与空气净化装置无线通信,向空气净化装置发送开关指令,进而控制空气净化装置的开启与关闭。
本实施例的环境智能监控系统,机器人按照预设路线,实时接收信号源发送的动作参数信息,并根据动作参数信息对室内环境进行实时监测,当监测到环境质量超标时,机器人可自动向空气净化装置发送开启指令,控制空气净化装置自动开启,当监测到环境质量合格时,机器人可自动向空气净化装置发送关闭指令,控制空气净化装置自动关闭。机器人在监测环境质量的同时,实时将监控数据发送至后台终端,管理员可以在后台终端观看监控数据,管理员还可以通过终端,控制信号源向空气净化装置发送开启或关闭指令,进而控制空气净化装置的开启与关闭。管理员还可以在后台终端调整信号源发送的动作参数信息。管理员可以在后台终端观看环境监控数据,也可以通过手机APP观看环境监控数据。
本发明还提供了一种环境智能监控方法,适用于如上述的环境智能监控系统,图4是本发明一种环境智能监控方法实施例流程图,参照图4,该监控方法包括:
预设监测路线,在监测路线上设置若干个信号源,信号源可根据实际需要进行位置选择设置,机器人按照监测路线移动;
当机器人移动至信号源位置时,机器人接收信号源发送的动作参数信息;本实施例中,动作参数信息包括监测时长信息、高度信息、参数种类信息和时间段信息,其中,监测时长信息具体包括在当前监测点需要监测的时间长度;高度信息具体包括监测高度,可实际根据设备的高度对高度信息进行调整;参数种类信息包括温湿度、压差、风速、氧气、二氧化碳、颗粒物和微生物中的一种或几种,不同的应用环境,可以选择不同的参数种类组合,对指定的环境参数种类进行实时监测,起到节能的效果;时间段信息包括闲时时间段和忙时时间段,夜间停止工作时间为闲时时间段、白天工作时间为忙时时间段。
机器人停留在当前信号源位置,开始监测环境质量,并将监测结果实时发送给管理员;本实施例中,具体包括:
机器人停留在当前信号源位置,根据高度信息,控制伸缩臂伸缩,使得机器人头部到达监测高度;
机器人根据参数种类信息,启动环境监测模块,对环境的温湿度、压差、风速、氧气、二氧化碳、颗粒物和微生物中的一种或几种进行监测;
机器人根据监测时长信息,对计时器进行设置,计时器开始倒计时,机器人的环境监测模块开始监测,直至计时器为零,机器人关闭环境监测模块;
机器人实时将监测结果发送给管理员,当机器人监测到环境参数超过一级指标时,机器人向管理员发出预警信息,通知管理员环境质量超过一级指标,当机器人监测到环境参数超过二级指标时,根据时间段信息进行选择,若当前为闲时时间段,则机器人发出空气净化开启指令,自动开启空气净化装置并发出报警信号和报警信息,通知管理员环境质量超过二级指标,若当前为忙时时间段,则发出报警信号和报警信息,通知管理员环境质量超过二级指标。
当环境质量超过一级指标时,视为轻微超标,向后台管理员或管理员手机发出预警信息,由管理员根据监测结果数据,判断是否开启空气净化装置对空气进行净化;当环境质量超过二级指标时,视为严重超标,若当前为闲时时间段,则视为监控室中没有人员办公,机器人可直接自动开启空气净化装置对环境进行净化,同时发出严重超标报警信号并向后台管理员或管理员手机发出严重超标报警信息,若当前为忙时时间段,则发出严重超标报警信号并向后台管理员或管理员手机发出严重超标报警信息,由管理员控制是否开启空气净化装置。针对闲时时间段和忙时时间段,判断是否自动开启空气净化装置,可避免忙时时间段有工作人员在场,对空气净化产生影响。
当在当前信号源位置完成环境监测后,机器人继续按照监测路线移动,完成相应的环境监测,直至监测路线结束。
本实施例中,在预设监测路线,在监测路线上设置若干个信号源,机器人按照监测路线移动之前还包括:获取管理员身份信息,对监测机器人进行环境指标参数设置和行走路线设置,环境指标参数设置包括环境一级指标和环境二级指标。具体的,管理员预先录入指纹信息或人脸信息或虹膜信息,当需要对机器人进行参数修改或者行走路线修改时,通过机器人识别管理员的指纹或人脸或虹膜后,对机器人进行参数修改或者行走路线修改。
在工厂、洁净室或者制药厂等安装本发明提供的环境智能监控系统,在室内安装空气净化装置,管理员在室内根据预设路线设置信号源位置,信号源具备向机器人发送数据功能、照明功能和控制空气净化装置的功能,管理员预先对机器人设置相关的环境指标参数和行走路线,将机器人放置在监控室内,根据设置的行走路线开始移动,当机器人移动到信号源下方,机器人头部顶部的LED光通信接收模块接收信号源发送的动作参数信息,机器人停止移动,在当前信号源位置,根据动作参数信息,开始监测环境质量,并实时将监控结果发送至后台管理员处,同时,机器人判断当前环境质量是否超标,当环境质量超过一级指标时,视为轻微超标,机器人通过无线通信模块向后台管理员或管理员手机发出预警信息,由管理员根据监测结果数据,判断是否开启空气净化装置对空气进行净化;当环境质量超过二级指标时,视为严重超标,若当前为闲时时间段,则视为监控室中没有人员办公,机器人可直接通过红外遥控模块自动开启空气净化装置对环境进行净化,同时通过报警模块发出严重超标报警信号,并通过无线通信模块向后台管理员或管理员手机发出严重超标报警信息,若当前为忙时时间段,则通过报警模块发出严重超标报警信号,并通过无线通信模块向后台管理员或管理员手机发出严重超标报警信息,由管理员控制是否开启空气净化装置,管理员可通过控制信号源的红外遥控模块,向空气净化装置发送开启或关闭指令,进而控制空气净化装置的开启与关闭。
一种环境智能监控机器人、系统及方法,实时对环境进行监测,通过LED光通信接收模块接收动作参数信息,对周围环境进行智能监控,使得监测结果更准确。在机器人监测过程中,无需人为进入环境进行监测,降低人工成本,减少人对环境空气状态的影响,提高环境质量监测的精确性。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (14)

1.一种环境智能监控机器人,其特征在于,其包括机器人本体和设置在所述机器人本体上的控制装置,所述控制装置包括主控模块、LED光通信接收模块、环境监测模块、无线通信模块和行走驱动模块,所述主控模块分别与所述LED光通信接收模块、所述环境监测模块、所述无线通信模块和所述行走驱动模块连接,所述LED光通信接收模块用于接收动作参数信息,所述无线通信模块用于与外部终端连接,所述环境监测模块用于监测周围环境空气质量,所述机器人本体底部设置有行走机构,所述行走驱动模块与所述行走机构连接,用于驱动所述行走机构运动。
2.根据权利要求1所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述机器人本体包括头部、伸缩臂和躯干,所述头部和躯干通过所述伸缩臂连接,所述控制装置还包括伸缩控制模块,所述伸缩控制模块与所述伸缩臂连接,用于驱动所述伸缩臂伸缩运动。
3.根据权利要求2所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述LED光通信接收模块设置在所述头部的顶部,所述环境监测模块设置在所述头部。
4.根据权利要求1或2所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述控制装置还包括交互显示模块,所述交互显示模块与所述主控模块连接,所述交互显示模块用于用户与机器人进行交互、显示机器人相关参数和显示机器人行走路线。
5.根据权利要求4所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述控制装置还包括身份验证模块,所述身份验证模块与所述主控模块连接,所述身份验证模块用于验证管理员身份。
6.根据权利要求5所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述身份验证模块为指纹采集器和/或人脸采集器和/或虹膜采集器。
7.根据权利要求6所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述控制装置还包括报警模块,所述报警模块与所述主控模块连接。
8.根据权利要求1所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述环境监测模块包括温湿度传感器、压差传感器、风速传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、颗粒物传感器和微生物传感器。
9.根据权利要求1所述的一种环境智能监控机器人,其特征在于,所述控制装置还包括红外遥控模块,所述红外遥控模块与所述主控模块连接,用于发送开关空气净化指令。
10.一种环境智能监控系统,其特征在于,其包括如权利要求1至9任一项所述的环境智能监控机器人、信号源、空气净化装置和终端,所述机器人分别与所述信号源和所述空气净化装置无线通信,所述空气净化装置与所述信号源无线通信,所述终端与所述信号源连接,所述信号源用于向所述机器人发送动作参数信息和向所述空气净化装置发送开关指令。
11.一种环境智能监控方法,适用于如权利要求10所述的环境智能监控系统,其特征在于,其包括:
预设监测路线,在监测路线上设置若干个信号源,机器人按照监测路线移动;当机器人移动至信号源位置时,机器人接收信号源发送的动作参数信息;
机器人停留在当前信号源位置,开始监测环境质量,并将监测结果实时发送给管理员;
当在当前信号源位置完成环境监测后,机器人继续按照监测路线移动,完成相应的环境监测,直至监测路线结束。
12.根据权利要求11所述的一种环境智能监控方法,其特征在于,所述动作参数信息包括监测时长信息、高度信息、参数种类信息和时间段信息,所述监测时长信息具体包括在当前监测点需要监测的时间长度,所述高度信息具体包括监测高度,所述参数种类信息具体包括温湿度、压差、风速、氧气、二氧化碳、颗粒物和微生物中的一种或几种,所述时间段信息包括闲时时间段和忙时时间段。
13.根据权利要求12所述的一种环境智能监控方法,其特征在于,所述机器人停留在当前信号源位置,开始监测环境质量,并将监测结果实时发送给管理员具体包括:
机器人停留在当前信号源位置,根据高度信息,控制伸缩臂伸缩,使得头部到达监测高度;
机器人根据参数种类信息,启动环境监测模块,对环境的温湿度、压差、风速、氧气、二氧化碳、颗粒物和微生物中的一种或几种进行监测;
机器人根据监测时长信息,对计时器进行设置,计时器开始倒计时,机器人的环境监测模块开始监测,直至计时器为零;
机器人实时将监测结果发送给管理员,当机器人监测到环境参数超过一级指标时,机器人向管理员发出预警信息,当机器人监测到环境参数超过二级指标时,根据时间段信息进行选择,若当前为闲时时间段,则机器人发出空气净化开启指令,自动开启空气净化装置并发出报警信号和报警信息,若当前为忙时时间段,则发出报警信号和报警信息。
14.根据权利要13所述的一种环境智能监控方法,其特征在于,在所述预设监测路线,在监测路线上设置若干个信号源,机器人按照监测路线移动之前还包括:获取管理员身份信息,对监测机器人进行环境指标参数设置和行走路线设置,所述环境指标参数设置包括环境一级指标和环境二级指标。
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