CN111813118A - 一种越障型智能巡检机器人及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种越障型智能巡检机器人及其控制系统，具体涉及电子信息领域，包括机器人本体，所述机器人本体顶部固定设有信号收发器，所述机器人本体底部设有驱动轮，所述机器人本体外壁固定设有多个第一测距传感器，所述机器人本体一端固定设有连接台，所述连接台顶端固定设有第二测距传感器。本发明通过计算模块对第二测距传感器检测数据的计算，第二测距传感器对前进路线上的障碍物进行检测，并将检测信息传输至计算模块，并运用勾股定律计算障碍物高度是否为越过值，从而由处理器控制第一传动电机工作带动爬坡辊转动，爬坡辊率先与障碍物接触，或处理器控制转向器转向，躲避障碍物后改为与录入的路线平行前进。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，更具体地说，本发明涉及一种越障型智能巡检机器人及其控制系统。
背景技术
机器人是自动控制机器的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械(如机器狗，机器猫等)。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人。在当代工业中，机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作。理想中的高仿真机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，目前科学界正在向此方向研究开发。在当今社会中，将机器人运用到各行各业中，可取代人力巡查，以减轻行业的人力投入量，现有的巡检机器人在使用过程中，在巡查路线上往往会有意外的路障物存在，影响巡检机器人的继续前行，若强行前进，有时会发生侧翻等情况，不利于巡检机器人的继续工作效果。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种越障型智能巡检机器人及其控制系统，本发明所要解决的技术问题是：如何解决现有巡检机器人不利于通过有路障路段影响巡视效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种越障型智能巡检机器人，包括机器人本体，所述机器人本体顶部固定设有信号收发器，所述机器人本体底部设有驱动轮，所述机器人本体外壁固定设有多个第一测距传感器，所述机器人本体一端固定设有连接台，所述连接台顶端固定设有第二测距传感器，所述连接台内部转动设有爬坡辊，所述爬坡辊一端固定设有第一传动电机，所述第一传动电机输出轴与爬坡辊固定连接，所述第一传动电机与连接台固定连接，所述驱动轮之间设有转向器，所述机器人本体上海固定设有工作部件，所述第二测距传感器和第二测距传感器均倾斜设置；
所述工作部件包括蓄电池、摄像头和第二传动电机，所述第二传动电机设置为驱动轮的传动源，所述摄像头与第二测距传感器位置对应设置。
在一个优选地实施方式中，所述第一测距传感器与机器人本体外壁竖直方向、第二测距传感器与连接台水平方向均呈锐角状夹角倾斜设置，所述锐角夹角设置为30°。
在一个优选地实施方式中，所述第一测距传感器的数量设置为三个，三个所述第一测距传感器分别均匀设置于除连接台外的机器人本体另三个方向外壁。
在一个优选地实施方式中，所述连接台与爬坡辊连接处设有放置槽，所述放置槽长度与爬坡辊相适配，所述放置槽深度和宽度均小于爬坡辊直径且大于爬坡辊半径。
本发明还包括越障型智能巡检机器人的控制系统，所述工作部件还包括处理器、存储器和计算模块；
所述处理器用于源信号的处理，并转换成控制信号发出，对机器人本体的工作行为进行改变；
所述存储器用于存储预先设定的巡逻路线信息，及对摄像头拍摄的录像文件进行存储，且机器人本体对应位置设置有与存储器适配的USB接口，用于录入及读取信息；
所述计算模块可根据第一测距传感器检测的横向障碍物或坑洼直线距离进行计算，并对第二测距传感器检测的障碍物高度进行计算。
在一个优选地实施方式中，所述第一测距传感器和第二测距传感器均设置为LS-91F型激光距传感器。
在一个优选地实施方式中，所述处理器设置为型号为AT89C51的单片机，所述单片机的输入端设有A/D转换器，所述单片机的输出端设有D/A转换器，所述第一测距传感器和第二测距传感器均与A/D转换器电性连接，所述第一传动电机、转向器和第二传动电机均与D/A转换器电性连接。
本发明还包括越障型智能巡检机器人控制系统的操控方法，其具体步骤如下：
S1、输入路线信息：经USB接口或信号收发器的无线连接两种方式中的任意一种将机器人本体需巡检路线信息录入存储器存储；
S2、路障检测：第二传动电机工作带动驱动轮转动，沿步骤S1录入的巡检路线进行正常寻常，期间第二测距传感器对前进路线上的障碍物进行检测，并将检测信息传输至计算模块；
S3、路线计算：
S3.1：计算模块接收来自第二测距传感器的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为可越过值，则第二传动电机继续带动机器人本体直线前行，处理器控制第一传动电机工作带动爬坡辊转动，爬坡辊率先与障碍物接触，带动机器人本体整体倾斜，避免机器人本体受到碰撞，从而直接度过障碍物；
S3.2：计算模块接收来自第二测距传感器的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为不可越过值，则处理器控制转向器转向，躲避障碍物后改为与步骤S1中录入的路线平行前进；
S4、改变运行轨迹：转向器转向后，第一测距传感器对两侧路线的障碍物和坑洼进行检测，并将检测信息传输至计算模块，运用勾股定律计算两侧可能出现的障碍物高度或沟洼深度，并由处理器控制转向器方向回转，对两侧障碍物或坑洼进行躲避；
S5、路线复位：步骤S2中检测到的路障物段度过后，处理器带动转向器转动，带动机器人本体复位至步骤S1中录入的巡检路线，继续巡检工作。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过计算模块对第二测距传感器检测数据的计算，第二测距传感器对前进路线上的障碍物进行检测，并将检测信息传输至计算模块，计算模块接收来自第二测距传感器的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为可越过值，则第二传动电机继续带动机器人本体直线前行，处理器控制第一传动电机工作带动爬坡辊转动，爬坡辊率先与障碍物接触，带动机器人本体整体倾斜，避免机器人本体受到碰撞，从而直接度过障碍物；
2、本发明通过计算模块对第一测距传感器检测数据的计算，第二测距传感器对前进路线上的障碍物进行检测，并将检测信息传输至计算模块，计算模块接收来自第二测距传感器的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为不可越过值，则处理器控制转向器转向，躲避障碍物后改为与录入的路线平行前进。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的底视图。
图3为本发明的模块示意图。
图4为本发明的流程示意图。
附图标记为：1机器人本体、2信号收发器、3驱动轮、4第一测距传感器、5连接台、6第二测距传感器、7爬坡辊、8第一传动电机、9转向器、10工作部件、101蓄电池、102处理器、103存储器、104摄像头、105计算模块、106第二传动电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了如图1-4所示的一种越障型智能巡检机器人，包括机器人本体1，所述机器人本体1顶部固定设有信号收发器2，所述机器人本体1底部设有驱动轮3，所述机器人本体1外壁固定设有多个第一测距传感器4，所述机器人本体1一端固定设有连接台5，所述连接台5顶端固定设有第二测距传感器6，所述连接台5内部转动设有爬坡辊7，所述爬坡辊7一端固定设有第一传动电机8，所述第一传动电机8输出轴与爬坡辊7固定连接，所述第一传动电机8与连接台5固定连接，所述驱动轮3之间设有转向器9，所述机器人本体1上海固定设有工作部件10，所述第二测距传感器6和第二测距传感器6均倾斜设置；
所述工作部件10包括蓄电池101、摄像头104和第二传动电机106，所述第二传动电机106设置为驱动轮3的传动源，所述摄像头104与第二测距传感器6位置对应设置。
所述第一测距传感器4与机器人本体1外壁竖直方向、第二测距传感器6与连接台5水平方向均呈锐角状夹角倾斜设置，所述锐角夹角设置为30°；所述第一测距传感器4的数量设置为三个，三个所述第一测距传感器4分别均匀设置于除连接台5外的机器人本体1另三个方向外壁；所述连接台5与爬坡辊7连接处设有放置槽，所述放置槽长度与爬坡辊7相适配，所述放置槽深度和宽度均小于爬坡辊7直径且大于爬坡辊7半径；
本发明还包括越障型智能巡检机器人的控制系统，所述工作部件10还包括处理器102、存储器103和计算模块105；
所述处理器102用于源信号的处理，并转换成控制信号发出，对机器人本体1的工作行为进行改变；
所述存储器103用于存储预先设定的巡逻路线信息，及对摄像头104拍摄的录像文件进行存储，且机器人本体1对应位置设置有与存储器103适配的USB接口，用于录入及读取信息；
所述计算模块105可根据第一测距传感器4检测的横向障碍物或坑洼直线距离进行计算，并对第二测距传感器6检测的障碍物高度进行计算；
所述第一测距传感器4和第二测距传感器6均设置为LS-91F型激光距传感器；所述处理器102设置为型号为AT89C51的单片机，所述单片机的输入端设有A/D转换器，所述单片机的输出端设有D/A转换器，所述第一测距传感器4和第二测距传感器6均与A/D转换器电性连接，所述第一传动电机8、转向器9和第二传动电机106均与D/A转换器电性连接；
本发明还包括越障型智能巡检机器人控制系统的操控方法，其具体步骤如下：
S1、输入路线信息：经USB接口或信号收发器2的无线连接两种方式中的任意一种将机器人本体1需巡检路线信息录入存储器103存储；
S2、路障检测：第二传动电机106工作带动驱动轮3转动，沿步骤S1录入的巡检路线进行正常寻常，期间第二测距传感器6对前进路线上的障碍物进行检测，并将检测信息传输至计算模块105；
S3、路线计算：计算模块105接收来自第二测距传感器6的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为可越过值，则第二传动电机106继续带动机器人本体1直线前行，处理器102控制第一传动电机8工作带动爬坡辊7转动，爬坡辊7率先与障碍物接触，带动机器人本体1整体倾斜，避免机器人本体1受到碰撞，从而直接度过障碍物；
S4、改变运行轨迹：转向器9转向后，第一测距传感器4对两侧路线的障碍物和坑洼进行检测，并将检测信息传输至计算模块105，运用勾股定律计算两侧可能出现的障碍物高度或沟洼深度，并由处理器102控制转向器9方向回转，对两侧障碍物或坑洼进行躲避；
S5、路线复位：步骤S2中检测到的路障物段度过后，处理器102带动转向器9转动，带动机器人本体1复位至步骤S1中录入的巡检路线，继续巡检工作。
实施例2：
本发明提供了如图1-4所示的一种越障型智能巡检机器人，包括机器人本体1，所述机器人本体1顶部固定设有信号收发器2，所述机器人本体1底部设有驱动轮3，所述机器人本体1外壁固定设有多个第一测距传感器4，所述机器人本体1一端固定设有连接台5，所述连接台5顶端固定设有第二测距传感器6，所述连接台5内部转动设有爬坡辊7，所述爬坡辊7一端固定设有第一传动电机8，所述第一传动电机8输出轴与爬坡辊7固定连接，所述第一传动电机8与连接台5固定连接，所述驱动轮3之间设有转向器9，所述机器人本体1上海固定设有工作部件10，所述第二测距传感器6和第二测距传感器6均倾斜设置；
所述工作部件10包括蓄电池101、摄像头104和第二传动电机106，所述第二传动电机106设置为驱动轮3的传动源，所述摄像头104与第二测距传感器6位置对应设置。
所述第一测距传感器4与机器人本体1外壁竖直方向、第二测距传感器6与连接台5水平方向均呈锐角状夹角倾斜设置，所述锐角夹角设置为30°；所述第一测距传感器4的数量设置为三个，三个所述第一测距传感器4分别均匀设置于除连接台5外的机器人本体1另三个方向外壁；所述连接台5与爬坡辊7连接处设有放置槽，所述放置槽长度与爬坡辊7相适配，所述放置槽深度和宽度均小于爬坡辊7直径且大于爬坡辊7半径；
本发明还包括越障型智能巡检机器人的控制系统，所述工作部件10还包括处理器102、存储器103和计算模块105；
所述处理器102用于源信号的处理，并转换成控制信号发出，对机器人本体1的工作行为进行改变；
所述存储器103用于存储预先设定的巡逻路线信息，及对摄像头104拍摄的录像文件进行存储，且机器人本体1对应位置设置有与存储器103适配的USB接口，用于录入及读取信息；
所述计算模块105可根据第一测距传感器4检测的横向障碍物或坑洼直线距离进行计算，并对第二测距传感器6检测的障碍物高度进行计算；
所述第一测距传感器4和第二测距传感器6均设置为LS-91F型激光距传感器；所述处理器102设置为型号为AT89C51的单片机，所述单片机的输入端设有A/D转换器，所述单片机的输出端设有D/A转换器，所述第一测距传感器4和第二测距传感器6均与A/D转换器电性连接，所述第一传动电机8、转向器9和第二传动电机106均与D/A转换器电性连接；
本发明还包括越障型智能巡检机器人控制系统的操控方法，其具体步骤如下：
S1、输入路线信息：经USB接口或信号收发器2的无线连接两种方式中的任意一种将机器人本体1需巡检路线信息录入存储器103存储；
S2、路障检测：第二传动电机106工作带动驱动轮3转动，沿步骤S1录入的巡检路线进行正常寻常，期间第二测距传感器6对前进路线上的障碍物进行检测，并将检测信息传输至计算模块105；
S3、路线计算：计算模块105接收来自第二测距传感器6的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为不可越过值，则处理器102控制转向器9转向，躲避障碍物后改为与步骤S1中录入的路线平行前进；
S4、改变运行轨迹：转向器9转向后，第一测距传感器4对两侧路线的障碍物和坑洼进行检测，并将检测信息传输至计算模块105，运用勾股定律计算两侧可能出现的障碍物高度或沟洼深度，并由处理器102控制转向器9方向回转，对两侧障碍物或坑洼进行躲避；
S5、路线复位：步骤S2中检测到的路障物段度过后，处理器102带动转向器9转动，带动机器人本体1复位至步骤S1中录入的巡检路线，继续巡检工作。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种越障型智能巡检机器人，包括机器人本体(1)，其特征在于：所述机器人本体(1)顶部固定设有信号收发器(2)，所述机器人本体(1)底部设有驱动轮(3)，所述机器人本体(1)外壁固定设有多个第一测距传感器(4)，所述机器人本体(1)一端固定设有连接台(5)，所述连接台(5)顶端固定设有第二测距传感器(6)，所述连接台(5)内部转动设有爬坡辊(7)，所述爬坡辊(7)一端固定设有第一传动电机(8)，所述第一传动电机(8)输出轴与爬坡辊(7)固定连接，所述第一传动电机(8)与连接台(5)固定连接，所述驱动轮(3)之间设有转向器(9)，所述机器人本体(1)上海固定设有工作部件(10)，所述第二测距传感器(6)和第二测距传感器(6)均倾斜设置；
所述工作部件(10)包括蓄电池(101)、摄像头(104)和第二传动电机(106)，所述第二传动电机(106)设置为驱动轮(3)的传动源，所述摄像头(104)与第二测距传感器(6)位置对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种越障型智能巡检机器人，其特征在于：所述第一测距传感器(4)与机器人本体(1)外壁竖直方向、第二测距传感器(6)与连接台(5)水平方向均呈锐角状夹角倾斜设置，所述锐角夹角设置为30°。
3.根据权利要求1所述的一种越障型智能巡检机器人，其特征在于：所述第一测距传感器(4)的数量设置为三个，三个所述第一测距传感器(4)分别均匀设置于除连接台(5)外的机器人本体(1)另三个方向外壁。
4.根据权利要求1所述的一种越障型智能巡检机器人，其特征在于：所述连接台(5)与爬坡辊(7)连接处设有放置槽，所述放置槽长度与爬坡辊(7)相适配，所述放置槽深度和宽度均小于爬坡辊(7)直径且大于爬坡辊(7)半径。
5.根据权利要求1-4所述的一种越障型智能巡检机器人，其特征在于：还包括越障型智能巡检机器人的控制系统，所述工作部件(10)还包括处理器(102)、存储器(103)和计算模块(105)；
所述处理器(102)用于源信号的处理，并转换成控制信号发出，对机器人本体(1)的工作行为进行改变；
所述存储器(103)用于存储预先设定的巡逻路线信息，及对摄像头(104)拍摄的录像文件进行存储，且机器人本体(1)对应位置设置有与存储器(103)适配的USB接口，用于录入及读取信息；
所述计算模块(105)可根据第一测距传感器(4)检测的横向障碍物或坑洼直线距离进行计算，并对第二测距传感器(6)检测的障碍物高度进行计算。
6.根据权利要求5所述的一种越障型智能巡检机器人的控制系统，其特征在于：所述第一测距传感器(4)和第二测距传感器(6)均设置为LS-91F型激光距传感器。
7.根据权利要求5所述的一种越障型智能巡检机器人的控制系统，其特征在于：所述处理器(102)设置为型号为AT89C51的单片机，所述单片机的输入端设有A/D转换器，所述单片机的输出端设有D/A转换器，所述第一测距传感器(4)和第二测距传感器(6)均与A/D转换器电性连接，所述第一传动电机(8)、转向器(9)和第二传动电机(106)均与D/A转换器电性连接。
8.根据权利要求6-7任意一项所述的一种越障型智能巡检机器人的控制系统，其特征在于：还包括越障型智能巡检机器人控制系统的操控方法，其具体步骤如下：
S1、输入路线信息：经USB接口或信号收发器(2)的无线连接两种方式中的任意一种将机器人本体(1)需巡检路线信息录入存储器(103)存储；
S2、路障检测：第二传动电机(106)工作带动驱动轮(3)转动，沿步骤S1录入的巡检路线进行正常寻常，期间第二测距传感器(6)对前进路线上的障碍物进行检测，并将检测信息传输至计算模块(105)；
S3、路线计算：
S3.1：计算模块(105)接收来自第二测距传感器(6)的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为可越过值，则第二传动电机(106)继续带动机器人本体(1)直线前行，处理器(102)控制第一传动电机(8)工作带动爬坡辊(7)转动，爬坡辊(7)率先与障碍物接触，带动机器人本体(1)整体倾斜，从而直接度过障碍物；
S3.2：计算模块(105)接收来自第二测距传感器(6)的检测值，并运用勾股定律计算障碍物高度，若高度为不可越过值，则存储器(103)控制转向器(9)转向，躲避障碍物后改为与步骤S1中录入的路线平行前进；
S4、改变运行轨迹：转向器(9)转向后，第一测距传感器(4)对两侧路线的障碍物和坑洼进行检测，并将检测信息传输至计算模块(105)，运用勾股定律计算两侧可能出现的障碍物高度或沟洼深度，并由处理器(102)控制转向器(9)方向回转，对两侧障碍物或坑洼进行躲避；
S5、路线复位：步骤S2中检测到的路障物段度过后，处理器(102)带动转向器(9)转动，带动机器人本体(1)复位至步骤S1中录入的巡检路线，继续巡检工作。
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2020
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