CN112297021A - 一种基于云计算的环保管家巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云计算的环保管家巡检机器人，包括轨道以及机器人；机器人包括嵌设入轨道上的驱动部以及主体部；主体部的内腔底部设有水样采集装置，水样采集装置包括罩体，罩体的周面开设有通口；罩体内固定安装有连接轴，罩体内安装有第一齿轮，第一齿轮与连接轴的中部转动连接；连接轴上转动连接有第二齿轮和第三齿轮，第二齿轮与第三齿轮啮合，第二齿轮与第一齿轮啮合；第三齿轮上连接有曲柄，曲柄的输出端铰接有连杆，连杆的输出端铰接有采样头；第二齿轮为主动轮，由电机驱动；第一齿轮为固定轮；本发明将机器人的采样部设置成半开放式，利用行星齿轮结构实现阶段式采样，整体结构紧凑，在恶劣环境中具有极高的实用价值和推广前景。

Description

一种基于云计算的环保管家巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种基于云计算的环保管家巡检机器人。

背景技术

《中华人民共和国环境保护法》第四条指出：保护环境是国家的基本国策；第六条：一切单位和个人都有保护环境的义务。说明保护环境是一切单位和个人的主体责任行为，是义务，必须要去执行的守则。但是近年来，随着我国的快速发展，社会公众对环境污染的感知越发强烈，各地环保部门收集的有关环保投诉呈逐年升高态势，众多现象表明社会生产活动的主体——企业没有履行其保护环境的应尽义务。

应当说，我国环境法律法规标准体系比较全面，涉及各行各业的方方面面，如环保综合类、水体环境、大气环境、噪声振动、固体废物、化学品、放射辐射、防震减灾、建设项目、综合整治、排污管理、能源资源、自然保护、绿化环卫、土地农业、监测监理、环保政务、环保科技等领域的法律法规和政策都涉及到环保。这些内容要求一切单位和个人都全部了解不现实，所以，在社会化过程中，很多单位和个人，根据环境要素分成了单环境要素污染防治单元。但是即使许多研究单位在很多领域投入了大量的人力物力，其单环境要素的污染防治水平依旧不高。

而对于企业而言，它没有能力来理解如此多的法律法规标准的具体要求，更不可能按照法律法规的要求去严格落实，仅仅是依据环保管理部门的要求被动的开展环境保护工作，即便如此，企业依然显得力不从心。如果再考虑污染防治设备的技术性和专业性，大多数企业根本就没有能力来管理好运行好这些设施设备。特别是近年来，随着人力成本上升，对中小企业而言，聘请专业的环保工作人员变得不经济。

而随着科技发展，机器人被广泛应用于环保领域，其优势在于可进入某些环境恶劣或者人为无法进入的场所进行巡检作业。

如上所述，现有的环保机器人大多用于独立巡检，其工作内容单一，往往实现设定程序，定时巡检或者上传即可，具备运行稳定的优点。

但若是要实现机器人替代大部分环保工作人员的工作，上述的模式则不能满足需要；基于此，需要开发出一款具备多项功能的环保管家机器人，其包括对接受最新的环保管理要求并执行环保合规管理，企业生产过程环保合规的判断和提醒，空气的采样检测，对水体的采样检测；在运行时，可实现区域性多台机器人覆盖组网，共同对一大区域内实现管家式环境巡检功能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于云计算的环保管家巡检机器人来解决背景技术中的问题。

本发明的技术方案：一种基于云计算的环保管家巡检机器人，包括轨道以及机器人；

机器人包括嵌设入轨道上的驱动部以及主体部；

所述主体部包括数据采集中心控制系统、视频采集装置、水样监测装置、气体监测装置、显示屏和喇叭。

所述数据采集中心控制系统为包括视频采集装置采集数据、水样监测装置采集数据和气体监测装置采集数据。微电脑通过内设算法判别采集数据是否合规，并作出是否合规的判别，判别结果通过显示屏和喇叭播放展示。

所述内设算法基于云计算大数据系统进行信息传输和指挥。

所述云计算系统包括收发模块和计算模块；

所述收发模块对环保管家机器人采集模块采集的信息通过收发模块传输至云端服务器进行匹配识别操作，并将结果通过收发模块再传输回来至环保管家机器人控制系统，控制系统根据结果做出控制命令；计算模块是通过采集模块、收发模块传输的信息按照约定算法进行加工、匹配、计算和判别，约定算法包括所有可能涉及到环境法律法规标准规范的相关要求。

所述主体部的内腔底部设有视频采集装置、水样采集装置以及气体采样装置；

所述水样采集装置包括罩体，罩体的周面开设有通口；

所述罩体内固定安装有连接轴，所述罩体内安装有第一齿轮，第一齿轮与连接轴的中部转动连接；

连接轴上转动连接有第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮与第三齿轮啮合，所述第二齿轮与第一齿轮啮合；

所述第三齿轮上连接有曲柄，曲柄的输出端铰接有连杆，连杆的输出端铰接有采样头；

采样头被限位于一根上下延伸的滑槽内；

所述第二齿轮为主动轮，由电机驱动；

第一齿轮为固定轮；

第二齿轮沿第一齿轮公转且自转，公转带动罩体旋转，自转带动第三齿轮旋转，从而驱动曲柄215，在连杆的作用下，推动采样头在滑槽内上下滑动；

当通口旋转至最底部时，采样头恰好到达最底部，并至少部分露出于罩体外；

还包括云计算系统以及与之连接的控制系统，云计算系统包括采集模块、收发模块和计算模块；

采集模块对巡检目标进行照片或者视频采集通过收发模块传输至云端服务器进行匹配识别操作，并将结果通过收发模块再传输回来至控制系统中，控制系统根据结果做出控制命令；

如果图像识别结果为异常，则控制水样采集装置21进行采样；若图像识别结果为正常，则不做采样，直接至下一巡检点

前述的一种基于云计算的环保管家巡检机器人中，所述驱动部包括由电机驱动的驱动轮，驱动轮啮合连接有过渡轮，过渡轮啮合连接有从动轮，从动轮轴连接有行走轮，行走轮嵌入轨道中。

前述的一种基于云计算的环保管家巡检机器人中，所述驱动部还包括有导向机构，导向机构包括支架以及安装轴，安装轴固定安装于驱动部上，支架套接于安装轴上，支架上转动连接有导向轮，安装轴上套接有弹簧，用于将导向轮抵紧于轨道侧壁。

前述的一种基于云计算的环保管家巡检机器人中，所述轨道上安装有充电模块，所述充电模块设置有连接端口，所述本体部的侧壁上固定安装有连接端子。

与现有技术相比，本发明在现有的轨道机器人上进行改进，使其具备水样/气样采集功能，并且连接云端，具备一定程度的自我判断能力，可应用于大范围内的环境巡检系统，实现管家式环保机器人的技术概念。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明机器人的剖视图。

图3是本发明水样采集装置结构图。

图4是本发明罩体结构示意图。

图5是本发明驱动部结构示意图。

图6是本发明实施例中提及的云计算系统的架构图。

图7是本发明实施例中整体控制框架图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：本发明的构思参照图7所示，将于小区域分布式的机器人集中控制，实现数据一体化。

如图，该控制系统包括底层的机器人，应用中，将某一小区域内的机器人集中至其上位机的监控中心，再将多个监控中心集中数据连接至云端服务器，云端服务器还连接有远程服务器。

远程服务器内主要包括集控服务端和集控服务数据库，远程服务器外接多个远程集控客户端。

远程集控客户端可以通过远程集中服务其提供的数据服务，访问各个小区域内机器人采集到的数据信息，并在操作机器人的运行轨迹以及执行作业。

综上，通过单个机器人的布点式设计，连接成若干个监控中心，形成区域化；

监控中心的工作是数据的提取、储存以及上传，对于机器人可直接获取的数据，不做处理，直接储存并上传即可，若是机器人提取的到是样品，则需要在监控中心中，进行人工检测，并录入数据，实现储存及上传。

数据第一时间会进入云端服务器进行计算以及判断，判断其数据是否正常或者符合标准。

另外一端的远程服务器对云端服务器中的数据以及结果进行可视化处理，并且通过网络对于每个监控中心下的机器人进行访问以及运行控制。实现大区域的管家式环保监控功能。

具体的机器人结构，参照图1，包括轨道1以及机器人；

机器人包括嵌设入轨道1上的驱动部3以及主体部2；

其中驱动部的结构参照图5所示：包括由电机驱动的驱动轮31，驱动轮31啮合连接有过渡轮32，过渡轮22啮合连接有从动轮33，从动轮33轴连接有行走轮34，行走轮34嵌入轨道1中；如图所示，行走轮34设有两个，每个行走轮4对应的有一个辅助轮，辅助轮设在行走轮4的对向，将轨道夹持于两轮之间。

还包括有导向机构35，导向机构35包括支架352以及安装轴353，安装轴353固定安装于驱动部上，支架352套接于安装轴353上，支架352上转动连接有导向轮351，安装轴353上套接有弹簧，用于将导向轮351抵紧于轨道侧壁，用于导向，防止发生倾倒。

主体部2内安装有气体采样装置和水体采样装置；

其中水体采样装置安装于主体部2的底部，参照图2-4所示，包括罩体211，罩体211的周面开设有通口2110；

所述罩体211内固定安装有连接轴216，所述罩体211内安装有第一齿轮212，第一齿轮212与连接轴216的中部转动连接；

连接轴216上转动连接有第二齿轮217和第三齿轮214，所述第二齿轮217与第三齿轮214啮合，所述第二齿轮217与第一齿轮212啮合；

所述第三齿轮214上连接有曲柄215，曲柄215的输出端铰接有连杆，连杆的输出端铰接有采样头218；

采样头218被限位于一根上下延伸的滑槽213内；

所述第二齿轮217为主动轮，由电机驱动；

第一齿轮212为固定轮；

第二齿轮217沿第一齿轮212公转且自转，公转带动罩体211旋转，自转带动第三齿轮214旋转，从而驱动曲柄215，在连杆的作用下，推动采样头218在滑槽213内上下滑动；

当通口2110旋转至最底部时，采样头218恰好到达最底部，并至少部分露出于罩体211外，对污水池进行采样工作。继续旋转，采样头218上提，通口2110旋转至另一侧，下部处于封闭状态，阻绝了污水池对机器人的污染。

值得一提的是，本实施例中还包括云计算系统以及与之连接的控制系统，云计算系统包括采集模块、收发模块以及计算模块；

采集模块对巡检目标进行照片或者视频采集通过收发模块传输至云端服务器进行匹配识别操作，并将结果通过收发模块再传输回来至控制系统中，控制系统根据结果做出控制命令；

其中的云端服务器的计算模块拥有一个识别模型，识别模型利用大量样本照片通过卷积神经网络进行训练，其识别特征包括水样颜色，是否有气泡，气泡大小以及密度。通过以上特征建立加权的损失函数，最终用以判断正常水样与异常水样。

如果图像识别结果为异常，可通过具体特征进行出布判断，环境情况，再控制水样采集装置21进行采样确认；若图像识别结果为正常，则不做采样，直接至下一巡检点。

本实用的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用和简化描述，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实用的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用的描述中，除非另有说明，“若干个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本实用按照实施例进行了说明，在不脱离本原理的前提下，本装置还可以作出若干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本实用的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于云计算的环保管家巡检机器人，其特征在于：包括轨道(1)以及机器人；

机器人包括嵌设入轨道(1)上的驱动部(3)以及主体部(2)；

所述主体部(2)的内腔底部设有水样采集装置(21)以及气体采样装置；

所述水样采集装置(21)包括罩体(211)，罩体(211)的周面开设有通口(2110)；

所述罩体(211)内固定安装有连接轴(216)，所述罩体(211)内安装有第一齿轮(212)，第一齿轮(212)与连接轴(216)的中部转动连接；

连接轴(216)上转动连接有第二齿轮(217)和第三齿轮(214)，所述第二齿轮(217)与第三齿轮(214)啮合，所述第二齿轮(217)与第一齿轮(212)啮合；

所述第三齿轮(214)上连接有曲柄(215)，曲柄(215)的输出端铰接有连杆，连杆的输出端铰接有采样头(218)；

采样头(218)被限位于一根上下延伸的滑槽(213)内；

所述第二齿轮(217)为主动轮，由电机驱动；

第一齿轮(212)为固定轮；

第二齿轮(217)沿第一齿轮(212)公转且自转，公转带动罩体(211)旋转，自转带动第三齿轮(214)旋转，从而驱动曲柄215，在连杆的作用下，推动采样头(218)在滑槽(213)内上下滑动；

当通口(2110)旋转至最底部时，采样头(218)恰好到达最底部，并至少部分露出于罩体(211)外；

还包括云计算系统以及与之连接的控制系统，云计算系统包括采集模块、收发模块和计算模块；

采集模块对巡检目标进行照片或者视频采集通过收发模块传输至云端服务器进行匹配识别操作，并将结果通过收发模块再传输回来至控制系统中，控制系统根据结果做出控制命令；计算模块是通过采集模块、收发模块传输的信息按照算法模型进行匹配、计算和判别。

根据计算模块，针对采集装置21进行采样；若图像识别结果为正常，则不做采样，直接至下一巡检点。

2.根据权利要求1所述的一种基于云计算的环保管家巡检机器人，其特征在于：所述驱动部(3)包括由电机驱动的驱动轮(31)，驱动轮(31)啮合连接有过渡轮(32)，过渡轮(22)啮合连接有从动轮(33)，从动轮(33)轴连接有行走轮(34)，行走轮(34)嵌入轨道(1)中。

3.根据权利要求2所述的一种基于云计算的环保管家巡检机器人，其特征在于：所述驱动部(3)还包括有导向机构(35)，导向机构(35)包括支架(352)以及安装轴(353)，安装轴(353)固定安装于驱动部上，支架(352)套接于安装轴(353)上，支架(352)上转动连接有导向轮(351)，安装轴(353)上套接有弹簧，用于将导向轮(351)抵紧于轨道侧壁。

4.根据权利要求3所述的一种基于云计算的环保管家巡检机器人，其特征在于：所述轨道(1)上安装有充电模块，所述充电模块设置有连接端口，所述本体部(2)的侧壁上固定安装有连接端子(5)。

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