CN202486909U - 一种家庭防盗报警机器人 - Google Patents

Abstract

一种家庭防盗报警机器人，包括头部装置、身体装置、手臂装置、履带式底盘及电路控制系统。头部装置包括热释电红外传感器和超声波传感器，热释电红外传感器和超声波传感器在颈部俯仰舵机和头部旋转舵机的带动下在上下左右的自由度上旋转。履带式底盘包括底盘驱动轮、用于驱动所述底盘驱动轮的空心杯电机。电路控制系统包括电机驱动模块、人机交互模块、巡线模块、无线通信模块及主控制单元，其中电机驱动模块、人机交互模块、巡线模块、无线通信模块、热释电红外传感器和超声波传感器分别与所述主控制单元连接。本实用新型可以进行移动数据采集，实现在室内巡逻报警的功能，而且可以实现人工遥控或自主控制，满足单个用户室内防盗报警的要求。

Description

一种家庭防盗报警机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体是一种家庭防盗报警机器人。

背景技术

家庭防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施，一旦发生突发事件，能将信号传给他人，以便迅速采取应急措施。

现在的家庭防盗系统大多是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。这种系统大多是多个子机采集数据再传给主机，其采集数据的方式则多为定点采集。这样虽然能在一定成度上保证一个小区的治安，但是，在具体到每一户的时候就显得很不够，这样少数点的定点的数据采集远远满足不了单个用户的安全要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种家庭防盗报警机器人，可以进行移动数据采集，实现在室内巡逻报警的功能，而且可以实现人工遥控或自主控制，满足单个用户室内防盗报警的要求。

一种家庭防盗报警机器人，包括头部装置、身体装置、手臂装置、履带式底盘及电路控制系统，所述头部装置包括热释电红外传感器和超声波传感器，热释电红外传感器和超声波传感器在颈部俯仰舵机和头部旋转舵机的带动下在上下左右的自由度上旋转，所述履带式底盘包括底盘驱动轮、用于驱动所述底盘驱动轮的空心杯电机，所述电路控制系统包括电机驱动模块、人机交互模块、巡线模块、无线通信模块及主控制单元，巡线模块安装在所述履带式底盘的前端，其中电机驱动模块、人机交互模块、巡线模块、无线通信模块、热释电红外传感器和超声波传感器分别与所述主控制单元连接。

进一步的，所述头部装置还包括传感器固定架，所述热释电红外传感器安装在传感器固定架的顶部，超声波传感器安装在传感器固定架的前端。

进一步的，传感器固定架与颈部连接板连接，颈部连接板上固定安装所述颈部俯仰舵机；颈部连接板通过颈部铰接板与所述头部旋转舵机实现铰接。

进一步的，所述身体装置包括上层固定板及与上层固定板的两个侧边分别连接的侧面固定板，上层固定板和其两侧的侧面固定板组成所述身体装置的主体结构，所述头部装置安装在上层固定板上。

进一步的，所述手臂装置包括手臂本体及与所述手臂本体连接的肩部舵机，其中肩部舵机安装在侧面固定板的内侧。

进一步的，所述履带式底盘还包括底盘固定板，底盘固定板与所述身体装置固定连接，底盘固定板的两侧分别设有底盘侧板，底盘固定板与设在底盘侧板的底盘连接角铝固定连接，每一底盘侧板上安装有底盘驱动轮、底盘承重轮、履带导轮，底盘驱动轮、底盘承重轮、履带导轮外侧包覆有橡胶履带。

进一步的，所述底盘侧板上还设有弹簧支撑杆和底盘前杆，弹簧支撑杆和底盘前杆上套设履带张紧弹簧。

进一步的，所述主控制单元集成有蜂鸣器。

进一步的，所述头部装置还安装有微型摄像头，所述微型摄像头与主控制单元连接。

进一步的，电机驱动模块安装在身体装置内，与头部旋转舵机、颈部俯仰舵机、空心杯电机连接。

本实用新型采用人机交互模块可方便地对机器人进行模式设置，使人更好的控制机器人的行为；采用超声波传感器来判断前方是否存在障碍物，可感知四周的环境情况并且进行分析进而避开障碍；使用热释电红外线模块来判断是否家中出现入侵者，所述无线通信模块可以在发现可疑人员的第一时间将信息发送给屋子的主人；机械部分行动采用履带式结构，便于在室内越障，其他部分的活动由舵机带动，可实现运动精确达成。

附图说明

图1是本实用新型家庭防盗报警机器人的立体结构示意图；

图2是本实用新型家庭防盗报警机器人的分解结构示意图；

图3是本实用新型头部装置的分解结构示意图；

图4是本实用新型履带式底盘的分解结构示意图。

图中：10-头部装置，11-热释电红外传感器，12-超声波传感器，13-头部旋转舵机，14-舵机固定板，15-颈部活动连杆，16-颈部俯仰舵机，17-传感器固定架，18-颈部连接板，19-颈部铰接板，20-身体装置，21-上层固定板，22-侧面固定板，30-手臂装置，31-肩部舵机，32-手臂本体，40-履带式底盘，41-底盘固定板，42-底盘侧板，43-橡胶履带，44-空心杯电机，45-底盘驱动轮，46-底盘承重轮，47-履带导轮，48-弹簧支撑杆，49-履带张紧弹簧，50-电路控制系统，51 电机驱动模块，52-人机交互模块，53-巡线模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本实用新型家庭防盗报警机器人的立体结构示意图，所述家庭防盗报警机器人包括头部装置10、身体装置20、手臂装置30、履带式底盘40及电路控制系统50。

请结合参考图2及图3，所述头部装置10包括热释电红外传感器11和超声波传感器12，其中所述热释电红外传感器11作为人体感应模块，可选用型号为DYP-ME003的热释电红外线模块，其是基于红外线技术的自动控制模块，具有灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式的特点。所述超声波传感器12可采用超声波模块URM37，用于检测障碍。

所述热释电红外传感器11安装在传感器固定架17的顶部，超声波传感器12安装在传感器固定架17的前端，如图3所示，可以在机器人的两个眼睛处分别安装一个超声波传感器12。传感器固定架17与颈部连接板18连接，颈部连接板18上固定安装有颈部俯仰舵机16，所述颈部俯仰舵机16可通过舵机固定板14安装在颈部连接板18上。所述颈部俯仰舵机16的运动可带动所述热释电红外传感器11和所述超声波传感器12模拟人的头部作俯仰动作。

颈部连接板18通过颈部铰接板19与头部旋转舵机13实现铰接，颈部俯仰舵机16的一侧安装有与头部旋转舵机13的颈部铰接板连接的颈部活动连杆15。头部旋转舵机13的运动可带动所述热释电红外传感器11和所述超声波传感器12做左右旋转，与所述颈部俯仰舵机16配合可使得头部装置10在上下左右的自由度上旋转，这样便于所述超声波传感器12感知四周的环境情况并且进行分析进而避开障碍；同时便于安装在顶部的热释电红外传感器11大范围地检测是否有入侵者。

所述身体装置20包括上层固定板21及与上层固定板21的两个侧边分别连接的侧面固定板22，上层固定板21和其两侧的侧面固定板22组成所述身体装置20的主体结构。所述头部装置10安装在上层固定板21上，其中头部旋转舵机13位于上层固定板21下方。

所述手臂装置30包括手臂本体32及与所述手臂本体32连接的肩部舵机31，其中肩部舵机31安装在侧面固定板22的内侧。所述手臂本体32包括手臂U型连接支架、手臂摆动舵机、手臂外侧板、手臂固定板、抓取控制舵机、抓取活动连杆、手掌、活动手指。肩部舵机31和手臂本体32的配合可实现模拟人手的手臂的摆动和抓取等动作。

请继续参考图4，所述履带式底盘40包括底盘固定板41，底盘固定板41与所述身体装置20固定连接，具体，所述底盘固定板41的与两个侧面固定板22固定连接，进而实现与身体装置20的固定安装。底盘固定板41的两侧分别设有底盘侧板42，底盘固定板41与设在底盘侧板42的底盘连接角铝固定连接，每一底盘侧板42上安装有底盘驱动轮45、底盘承重轮46、履带导轮47，底盘驱动轮45、底盘承重轮46、履带导轮47外侧包覆有橡胶履带43，底盘驱动轮45与空心杯电机44连接。本实用新型空心杯电机44可使用小型的Maxton空心杯直流电机作为底盘的驱动电机，可以获得很高的驱动效率，配合锂电池可最大限度地提高续航时间。所述底盘侧板42上还设有弹簧支撑杆48和底盘前杆，弹簧支撑杆48和底盘前杆上套设履带张紧弹簧49，这样可形成弹簧悬挂式减震机构，既能减小一部分的机械震动，又可为履带提供张紧力，配合类似坦克的底盘承重轮46，更加合理地分配重心。

请参考图2，所述电路控制系统50包括电机驱动模块51、人机交互模块52、巡线模块53及主控制单元，其中电机驱动模块51、人机交互模块52、巡线模块53、热释电红外传感器11和超声波传感器12分别与所述主控制单元连接。电机驱动模块51可安装在身体装置20内，与头部旋转舵机13、颈部俯仰舵机16、肩部舵机31、手臂摆动舵机、空心杯电机44连接，用于控制舵机、电机的转动方向、速度。人机交互模块52可设置在身体装置20的背面，其可采用ZLG7290B作为数码管显示驱动及键盘扫描管理，来实现人机交互，使人更好的控制机器人的行为。巡线模块53安装在所述履带式底盘40的前端，实现固定路径巡逻功能。较佳的，所述电路控制系统50还可包括无线通信模块，例如GSM模块，所述无线通信模块与所述主控制单元连接，当热释电红外传感器11检测到入侵者时，所述主控制单元控制所述无线通信模块将入侵信息发送给房屋的主人或小区的保安，以便其及时采取措施，保证财产安全。

在初始化正常条件下，机器人将巡逻路线数据读入计算机内存并将路线数据翻译成对应的机器指令，然后巡逻路线显示在显示设备上在巡逻过程中，所述主控制单元根据超声波传感器12采集的信息，按照信息融合算法来确定所处的位置，进行运动参数设置或者状态变换，避开周围的障碍物，自主地修正巡逻的路线，然后返回原来设定运动路线上继续巡逻。

本设计作为家庭使用的智能化小型机器人，具有多种实用功能。在机器人的背部装有人机交互模块52(即键盘与液晶显示器，可以拆卸下来作为遥控器使用)，可以对机器人进行模式设置，以实现不同的功能。有以下模式可以通过人机交互模块进行选择：

1)防盗模式：由于目前的防盗装置一般安装在门窗等房间入口处，窃贼很容易避开或拆除。而本设计采用机器人防盗，根据主人所设定的模式在房间内巡逻，并使用短信报警，可以使窃贼防不胜防。

实现原理：在主人离开家之前，需通过人机交互模块52对机器人进行模式设定。机器人的巡逻方式：即巡线巡逻和自由巡逻；报警方式：即短信报警或声音报警。

巡线巡逻模式下采用机器人底盘前端的巡线模块53(例如光电传感器)检测地上的循迹线，由程序控制沿主人铺设的轨迹前行，使用机器人顶部的热释电红外传感器11检测是否有人进入房间，一旦发现则可以使用机器人底盘上端的与主控制单元集成的蜂鸣器发出警报声，可以吓退入侵者；同时所述无线通信模块(例如GSM模块)会发送短信提醒主人有外人入侵。如有需要机器人头部装置10还可以安装扩展器件：例如微型摄像头，所述微型摄像头与主控制单元连接，用以拍摄照片并通过所述无线通信模块发送至有关部门报警。手臂装置30还可安装能发光的模块(例如LED闪光灯)，由主控制单元控制，在遇到入侵者时发光，以警告入侵者。

自由巡逻模式下机器人可以按照已有算法在房间中自由地行走，利用头部前端的超声波传感器12检测物体并控制机器人避开障碍，报警原理与巡线巡逻模式一致。

2)闹钟模式：在此模式下机器人可以作为一个闹钟使用，机器人背部安装的液晶屏可以显示当前时间，当闹钟设定的时间到达时，机器人会发出闹铃声并开始移动，当主人抓到机器人，并按下相应按键的时候才会停止，以使主人快速清醒。

3)娱乐模式：可以使用人机交互模块控制机器人的各种动作，类似于遥控玩具。

4)自定义模式：结合电脑上配套的软件工具，用户可以方便地使用图形化界面对机器人进行编程，实现一些用户需要的功能。也可以作为儿童智力开发的教学工具。

Claims (10)

1.一种家庭防盗报警机器人，包括头部装置(10)、身体装置(20)、手臂装置(30)、履带式底盘(40)及电路控制系统(50)，其特征在于：所述头部装置(10)包括热释电红外传感器(11)和超声波传感器(12)，热释电红外传感器(11)和超声波传感器(12)在颈部俯仰舵机(16)和头部旋转舵机(13)的带动下在上下左右的自由度上旋转，所述履带式底盘(40)包括底盘驱动轮(45)、用于驱动所述底盘驱动轮(45)的空心杯电机(44)，所述电路控制系统(50)包括电机驱动模块(51)、人机交互模块(52)、巡线模块(53)、无线通信模块及主控制单元，巡线模块(53)安装在所述履带式底盘(40)的前端，其中电机驱动模块(51)、人机交互模块(52)、巡线模块(53)、无线通信模块、热释电红外传感器(11)和超声波传感器(12)分别与所述主控制单元连接。

2.如权利要求1所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：所述头部装置(10)还包括传感器固定架(17)，所述热释电红外传感器(11)安装在传感器固定架(17)的顶部，超声波传感器(12)安装在传感器固定架(17)的前端。

3.如权利要求2所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：传感器固定架(17)与颈部连接板(18)连接，颈部连接板(18)上固定安装所述颈部俯仰舵机(16)；颈部连接板(18)通过颈部铰接板(19)与所述头部旋转舵机(13)实现铰接。

4.如权利要求1所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：所述身体装置(20)包括上层固定板(21)及与上层固定板(21)的两个侧边分别连接的侧面固定板(22)，上层固定板(21)和其两侧的侧面固定板(22)组成所述身体装置(20)的主体结构，所述头部装置(10)安装在上层固定板(21)上。

5.如权利要求1所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：所述手臂装置(30)包括手臂本体(32)及与所述手臂本体(32)连接的肩部舵机(31)，其中肩部舵机(31)安装在侧面固定板(22)的内侧。

6.如权利要求1所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：所述履带式底盘(40)还包括底盘固定板(41)，底盘固定板(41)与所述身体装置(20)固定连接，底盘固定板(41)的两侧分别设有底盘侧板(42)，底盘固定板(41)与设在底盘侧板(42)的底盘连接角铝固定连接，每一底盘侧板(42)上安装有底盘驱动轮(45)、底盘承重轮(46)、履带导轮(47)，底盘驱动轮(45)、底盘承重轮(46)、履带导轮(47)外侧包覆有橡胶履带(43)。

7.如权利要求6所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：所述底盘侧板(42)上还设有弹簧支撑杆(48)和底盘前杆，弹簧支撑杆(48)和底盘前杆上套设履带张紧弹簧(49)。

8.如权利要求1所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：所述主控制单元集成有蜂鸣器。

9.如权利要求1所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：所述头部装置(10)还安装有微型摄像头，所述微型摄像头与主控制单元连接。

10.如权利要求1所述的家庭防盗报警机器人，其特征在于：电机驱动模块(51)安装在身体装置(20)内，与头部旋转舵机(13)、颈部俯仰舵机(16)、空心杯电机(44)连接。

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