CN111966102A - 一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法，其中采样系统包括至少一个采样机器人和至少一个溶液储存设备，溶液储存设备进一步包括红外信号发射模块，电动取样阀，控制模块；采样机器人进一步包括环境感知模块、红外信号接收模块、路径规划模块、驱动模块、定位模块、第一通讯模块、采样模块和第二通讯模块。本发明的技术方案的有益效果在于：可以让采样机器人自主执行液体采集及检测任务，并将检测成果即时发送给工作人员；具备图像识别、红外定位、自主行走、无线通信等多种功能，可以为客户降低不规律采样带来的影响，提高了即时检测精度，同时降低了检测成本。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制应用领域，尤其涉及一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法。
背景技术
随着智能机器人应用的不断普及，化工和环保领域也开始将机器人视为一种新技术并开始被大家广泛认可，它可以代替人工全天候工作，可以代替人参与高度危险的任务，不同的环节中机器人的应用不同，对机器人控制和应用的需求也不同。
在环保和化工行业中常常需要对物质进行检测，多数时候需要人工采集，但人工采集有一定的限制如；采用人工取样的液体检测方法不能很好的保持取样频率和取样时间。有些物质检测设备不易携带无法即时检测，需要返回实验室，被采集的样品经过一段距离到达检测处可能会变质而影响检测结果，无法得到准确的数据对于研发和工艺都有很大的影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法，具体技术方案如下所示：
一种用于自动检测的智能机器人采样系统，其中智能采样系统包括至少一个云服务器、至少一个采样机器人和至少一个溶液储存设备，具体技术方案如下：
溶液储存设备进一步包括：
一红外信号发射模块，用于发射一红外脉冲引导信号以引导采样机器人进行定位；
一电动取样阀，用于释放或停止释放存储液体；
一控制模块，连接采样机器人电动取样阀，用于外部的控制信号控制采样机器人电动取样阀；
采样机器人进一步包括：
一环境感知模块：用于获取采样机器人当前所处的环境信息；
一红外信号接收模块：用于接收红外信号发射模块发射的红外脉冲引导信号；
一路径规划模块，分别连接环境感知模块和红外信号接收模块，用于根据环境信息和红外脉冲引导信号进行路径规划，输出一路径规划指令；
一驱动模块，连接路径规划模块，用于带动采样机器人根据路径规划指令进行移动；
一定位模块，用于获得采样机器人当前位置；
一第一通讯模块，远程连接控制模块，根据当前位置信息，当当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息相符合时，输出控制信号；
一采样模块，用于接收电动取样阀的存储液体并进行检测，输出一检测结果；
一第二通讯模块，远程连接云服务器，将检测结果发送至云服务器。
优选的，该种智能机器人采样系统，其中采样机器人还包括一姿态校正模块，分别连接路径规划模块和定位模块，用于获取采样机器人的当前姿态并进行微校正。
优选的，该种智能机器人采样系统，其中驱动模块包括多个麦克纳姆轮。
优选的，该种智能机器人采样系统，其中检测结果包括化学需氧量、分子含量、原子团含量、溶解的固体总量和酸碱度中的至少一种。
优选的，该种智能机器人采样系统，其中环境感知模块包括至少一个摄像头组。
优选的，该种智能机器人采样系统，其中姿态校正模块包括至少一个九轴陀螺仪传感器。
一种智能采样控制方法，应用于上述任意一项的智能机器人采样系统中，智能采样系统包括至少一个云服务器、至少一个采样机器人和至少一个溶液储存设备，溶液储存设备包括一红外信号发射模块和一电动取样阀，具体技术方案如下；
智能采样控制方法包括：
步骤S1，获取采样机器人当前所处的环境信息；
步骤S2，接收红外信号发射模块发射的红外脉冲引导信号；
步骤S3，获得采样机器人当前位置，并根据环境信息和红外脉冲引导信号进行路径规划，输出一路径规划指令；
步骤S4，带动采样机器人根据路径规划指令进行移动；
步骤S5，获得采样机器人当前位置；
步骤S6，根据当前位置信息，当当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息相符合时，输出一控制信号；
步骤S7，电动取样阀根据控制信号释放存储液体并由采样机器人对存储液体进行检测，输出一检测结果；
步骤S8，将检测结果发送至云服务器。
优选的，该种智能采样控制方法，其中采样机器人还包括一姿态校正模块；
步骤S2具体包括：
步骤S61，判断当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息的偏差是否小于一预设范围：
若是，则转向步骤S62；
若否，则返回步骤S3；
步骤S62，获取采样机器人的当前姿态并进行微校正；
步骤S63，判断当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息是否相符合：
若是，则输出控制信号；
若否，则返回步骤S61。
优选的，该种智能采样控制方法，其中电动取样阀释放一预设体积的液体后进行关闭。
上述技术方案具有如下优点和有益效果：
本发明提供了一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法，可以让采样机器人自主执行液体采集及检测任务，并将检测成果即时发送给工作人员；该种智能机器人系统同时具备图像识别、红外定位、自主行走、无线通信等多种功能，可以为客户降低不规律采样带来的影响，提高了即时检测精度，同时降低了检测成本。
附图说明
图1为本发明一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法中，采样系统的结构示意图；
图2为本发明一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法中，采样机器人的结构示意图；
图3为本发明一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法中，溶液储存设备的结构示意图；
图4为本发明一种用于自动检测的智能机器人采样系统及其控制方法，控制方法的流程示意图。
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作出创造性劳动的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。
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。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明提供一种用于自动检测的智能机器人采样系统，如图1-3所示，其中智能采样系统包括至少一个云服务器300、至少一个采样机器人200和至少一个溶液储存设备100，其中：
溶液储存设备100进一步包括：
一红外信号发射模块103，用于发射一红外脉冲引导信号以引导采样机器人200进行定位，该引导信号可以设定以理想位置为中心向周围频率递减的信号，则理想位置设定为一固定频率的信号，该采样机器人200在距离该理想位置越近获得的信号越接近；
一电动取样阀102，用于释放或停止释放存储液体；
一控制模块101，连接采样机器人200电动取样阀102，用于外部的控制信号控制采样机器人200电动取样阀102；
采样机器人200进一步包括：
一环境感知模块201：用于获取采样机器人200当前所处的环境信息；
一红外信号接收模块202：用于接收红外信号发射模块103发射的红外脉冲引导信号；
一路径规划模块203，分别连接环境感知模块201和红外信号接收模块202，用于根据环境信息和红外脉冲引导信号进行路径规划，输出一路径规划指令；
一驱动模块204，连接路径规划模块203，用于带动采样机器人200根据路径规划指令进行移动；
一定位模块205，用于获得采样机器人200当前位置；
一第一通讯模块206，远程连接控制模块101，根据当前位置信息，当当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息相符合时，输出控制信号；
一采样模块207，用于接收电动取样阀102的存储液体并进行检测，输出一检测结果；
一第二通讯模块208，远程连接云服务器300，将检测结果发送至云服务器300。
作为优选的实施方式，该种智能机器人采样系统，其中采样机器人200还包括一姿态校正模块209，分别连接路径规划模块203和定位模块205，用于获取采样机器人200的当前姿态并进行微校正。
在本发明的一较佳实施例中，采用姿态矫正模块209进行姿态矫正。当本机器人到达指定地点后姿态略有偏差时，待检测液体可能无法完全流入采样模块207，当对姿态进行微调后，采样模块207能够完全接收待检测液体
作为优选的实施方式，该种智能机器人采样系统，其中驱动模块204包括多个麦克纳姆轮。
在本发明的另一较佳实施例中，采用麦克纳姆轮作为驱动模块，能够实现该种智能机器人的全方位移动，适用于不同的应用场景。
作为优选的实施方式，该种智能机器人采样系统，其中检测结果包括化学需氧量、分子含量、原子团含量、溶解的固体总量和酸碱度中的至少一种。
在本发明的另一较佳实施例中，检测结果中的化学需氧量、分子含量、原子团含量、溶解的固体总量和酸碱度用于反映水中受还原性物质污染的程度，也作为有机物相对含量的判断指标，还包括氯离子、硫酸根、氨氮、硅、氟离子、PH、TDS、密度等指标。
作为优选的实施方式，该种智能机器人采样系统，其中环境感知模块201包括至少一个摄像头组。
在本发明的另一较佳实施例中，采用摄像头组用于采集当前智能机器人的图像信息，图像信息相对与红外脉冲信号能够更加精准的确定当前环境信息。
作为优选的实施方式，该种智能机器人采样系统，其中姿态校正模块包括至少一个九轴陀螺仪传感器。
在本发明的另一较佳实施例中，采用九轴陀螺仪作为姿态校正模块，能够更加精准的确定该智能机器人运动姿态。
本发明还提供一种智能采样控制方法，应用于上述任意一项的智能机器人采样系统中，智能采样系统包括至少一个云服务器、至少一个采样机器人和至少一个溶液储存设备，溶液储存设备包括一红外信号发射模块和一电动取样阀；
如图4所示，智能采样控制方法包括：
步骤S1，获取采样机器人当前所处的环境信息；
步骤S2，接收红外信号发射模块发射的红外脉冲引导信号；
步骤S3，获得采样机器人当前位置，并根据环境信息和红外脉冲引导信号进行路径规划，输出一路径规划指令；
步骤S4，带动采样机器人根据路径规划指令进行移动；
步骤S5，获得采样机器人当前位置；
步骤S6，根据当前位置信息，当当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息相符合时，输出一控制信号；
步骤S7，电动取样阀根据控制信号释放存储液体并由采样机器人对存储液体进行检测，输出一检测结果；
步骤S8，将检测结果发送至云服务器。
作为优选的实施方式，该种智能采样控制方法，其中采样机器人还包括一姿态校正模块；
步骤S6具体包括：
步骤S61，判断当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息的偏差是否小于一预设范围：
若是，则转向步骤S62；
若否，则返回步骤S3；
步骤S62，获取采样机器人的当前姿态并进行微校正；
步骤S63，判断当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息是否相符合：
若是，则输出控制信号；
若否，则返回步骤S61。
在发明的另一较佳实施例中，对于微校正进行了进一步的说明和限定，当超出预设范围时说明该机器人距离目标地点偏差较大，此时需要返回步骤S3重新进行路径规划，当小于预设范围时说明距离目标地点的偏差可以被接受则采用姿态校正单元对该机器人姿态进行微校正使该机器人能够更精准的接收到待检测液体，当当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息符合时，则发出控制信号释放一定量的待检测液体，当当前位置信息与路径规划指令的终点位置信息不符合时，则返回步骤S61。
作为优选的实施方式，其中于步骤S7中，电动取样阀释放一预设体积的液体后进行关闭。
现提供一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：
于本具体实施例中，该采样机器人壳体采用耐腐蚀非金属材质和隔爆技术；第一通讯模块包括一2.4G无线模块以连接控制模块用于控制电动取样阀的开关；云服务器还能够连接多个手机端应用软件，通过GPRS无线通信单元将检测信息实时推送给手机应用软件方便用户进行实时了解；定位模块包括一GPS和一北斗定位导航模块，用于更加精准的实时监测该采样机器人的位置。
综上，本发明提供一种用于自动检测的智能机器人采样系统，通过采样机器人接收到采样指令后自主规划路线并前行，根据红外信号接收模块的定位脉冲到达指定位置后进行自身的姿态调整，通过发送控制信号开启电动取样阀，接收到待检测液体后发出关闭电动取样阀信号。并将检测结果发送至云服务器。本智能机器人系统同时具备图像识别、红外定位、自主行走、无线通信等多种功能，可以为客户降低不规律采样带来的影响，提高了即时检测精度，同时降低了检测成本。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于自动检测的智能机器人采样系统，其特征在于，所述智能采样系统包括至少一个云服务器、至少一个采样机器人和至少一个溶液储存设备，其中：
所述溶液储存设备进一步包括：
一红外信号发射模块，用于发射一红外脉冲引导信号以引导所述采样机器人进行定位；
一电动取样阀，用于释放或停止释放存储液体；
一控制模块，连接采样机器人所述电动取样阀，用于外部的控制信号控制所述采样机器人电动取样阀；
所述采样机器人进一步包括：
一环境感知模块：用于获取所述采样机器人当前所处的环境信息；
一红外信号接收模块：用于接收所述红外信号发射模块发射的红外脉冲引导信号；
一路径规划模块，分别连接所述环境感知模块和所述红外信号接收模块，用于根据所述环境信息和所述红外脉冲引导信号进行路径规划，输出一路径规划指令；
一驱动模块，连接所述路径规划模块，用于带动所述采样机器人根据所述路径规划指令进行移动；
一定位模块，用于获得所述采样机器人当前位置；
一第一通讯模块，远程连接所述控制模块，根据所述当前位置信息，当所述当前位置信息与所述路径规划指令的终点位置信息相符合时，输出所述控制信号；
一采样模块，用于接收所述电动取样阀的所述存储液体并进行检测，输出一检测结果；
一第二通讯模块，远程连接所述云服务器，将所述检测结果发送至所述云服务器。
2.如权利要求1所述智能机器人采样系统，其特征在于，所述采样机器人还包括一姿态校正模块，分别连接所述路径规划模块和所述定位模块，用于获取所述采样机器人的当前姿态并进行微校正。
3.如权利要求1所述智能机器人采样系统，其特征在于，所述驱动模块包括多个麦克纳姆轮。
4.如权利要求1所述智能机器人采样系统，其特征在于，所述检测结果包括化学需氧量、分子含量、原子团含量、溶解的固体总量和酸碱度中的至少一种。
5.如权利要求1所述智能机器人采样系统，其特征在于，所述环境感知模块包括至少一个摄像头组。
6.如权利要求2所述智能机器人采样系统，其特征在于，所述姿态校正模块包括至少一个九轴陀螺仪传感器。
7.一种智能采样控制方法，其特征在于，应用于如所述权利要求1-6任意一项所述的智能机器人采样系统，所述智能采样系统包括至少一个云服务器、至少一个采样机器人和至少一个溶液储存设备，所述溶液储存设备包括一红外信号发射模块和一电动取样阀；
所述智能采样控制方法包括：
步骤S1，获取所述采样机器人当前所处的环境信息；
步骤S2，接收所述红外信号发射模块发射的红外脉冲引导信号；
步骤S3，获得所述采样机器人当前位置，并根据所述环境信息和所述红外脉冲引导信号进行路径规划，输出一路径规划指令；
步骤S4，带动所述采样机器人根据所述路径规划指令进行移动；
步骤S5，获得所述采样机器人当前位置；
步骤S6，根据所述当前位置信息，当所述当前位置信息与所述路径规划指令的终点位置信息相符合时，输出一控制信号；
步骤S7，所述电动取样阀根据所述控制信号释放存储液体并由所述采样机器人对所述存储液体进行检测，输出一检测结果；
步骤S8，将所述检测结果发送至所述云服务器。
8.根据权利要求7所述的一种智能采样控制方法，其特征在于，所述采样机器人还包括一姿态校正模块；
所述步骤S6具体包括：
步骤S61，判断所述当前位置信息与所述路径规划指令的终点位置信息的偏差是否小于一预设范围：
若是，则转向步骤S62；
若否，则返回所述步骤S3；
步骤S62，获取所述采样机器人的当前姿态并进行微校正；
步骤S63，判断所述当前位置信息与所述路径规划指令的终点位置信息是否相符合：
若是，则输出所述控制信号；
若否，则返回所述步骤S61。
9.根据权利要求7所述的一种智能采样控制方法，其特征在于，于所述步骤S7中，所述电动取样阀释放一预设体积的液体后进行关闭。
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