CN203727500U - 巡逻机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及机器人技术领域，提供了巡逻机器人，包括本体，所述本体上安装有升降臂结构，所述升降臂结构上安装有云台摄像机，本体下安装有底盘；所述底盘安装有两个前轮、以及两个后轮，所述底盘还安装有驱动所述两个前轮转向的电动转向装置、以及分别驱动所述两个后轮的第一电机驱动装置和第二电机驱动装置。该巡逻机器人中，两个前轮通过电动转向装置控制转向，两个后轮分别通过两个电机驱动装置进行驱动，具有转向稳定性好、环境适应性强的优点，而且两个后轮分别通过第一电机驱动装置和第二电机驱动装置进行驱动，其动力充足，可有效保障户外复杂的巡逻任务。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及巡逻机器人。
背景技术
随着社会城镇化水平的不断发展，居民小区、医院、广场等大型场所的数量和规模不断增大，城镇化的安保巡逻任务也日趋繁重，目前在这种场所基本采用保安人员巡逻和固定位置监控摄像头实现该区域的安保监控任务，存在保安人员易疲劳、固定摄像机监控有死角等缺点；另外随着数字和信息技术的发展、感知城市、无线城市、智慧城市等发展方向的提出，现有的巡逻监控手段已经越来越不能满足城镇化发展的需要。
巡逻机器人是一种可移动的机器人系统，可在主动或遥控方式下在不同场合进行巡逻和监控，实时监测周围环境、对异常情况进行报警和记录，并协同现有的固定监控系统组成监控网络系统，提高安防监控效果和监控的自动化水平。
工作在户外的巡逻机器人，由于环境复杂，对机器人的机械结构和控制系统的稳定性、可靠性提出了比较高的要求。现有的巡逻机器人机械结构普遍采用两轮驱动加万向轮、或采用四轮驱动的方式实现，存在转向稳定性差和环境适应性差的缺点，难以保障户外复杂的巡逻任务。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供转向稳定性好、环境适应性强的巡逻机器人。
为此，本实用新型采用以下技术方案：
巡逻机器人，包括本体，所述本体上安装有升降臂结构，所述升降臂结构上安装有云台摄像机，本体下安装有底盘；
所述底盘安装有两个前轮、以及两个后轮；
所述底盘还安装有驱动所述两个前轮转向的电动转向装置、以及分别驱动所述两个后轮的第一电机驱动装置和第二电机驱动装置。
进一步的，所述两个前轮包括前左轮和前右轮；
所述电动转向装置包括第一球铰接头、第一电动推杆、第二球铰接头、平面铰接头和转向连杆；
所述第一球铰接头固定在所述转向连杆上，所述第二球铰接头固定在所述底盘上，所述转向连杆通过所述平面铰接头固定所述底盘上，所述转向连杆两端分别连接所述前左轮和所述前右轮，所述第一电动推杆两端分别连接第一球铰接头和第二球铰接头。
进一步的，所述两个后轮包括后左轮和后右轮；
所述第一电机驱动装置包括第一谐波减速机、第一联轴器、第一直流无刷电机；
所述第二电机驱动装置包括第二谐波减速机、第二联轴器、第二直流无刷电机；
所述后右轮和所述第一谐波减速机、所述第一联轴器、所述第一直流无刷电机依次连接；
所述后左轮和所述第二谐波减速机、所述第二联轴器、所述第二直流无刷电机依次连接。
进一步的，所述升降臂结构包括第三球铰接头、第二电动推杆、第四球铰接头、第五球铰接头、第六球铰接头、第七球铰接头、第八球铰接头、第一升降臂和第二升降臂；
所述第三球铰接头、所述第五球铰接头、所述第六球铰接头均安装于所述本体上，所述第二电动推杆两端分别安装所述第三球铰接头和所述第四球铰接头，所述第一升降臂两端分别安装所述第五球铰接头和所述第七球铰接头，所述第二升降臂两端分别安装所述第六球铰接头和第八球铰接头，所述第五球铰接头还安装于所述第一升降臂上，所述第七球铰接头和所述第八球铰接头安装于所述云台摄像机的底面；
所述第一升降臂和第二升降臂平行。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于本体上的无线网络节点设备。
进一步的，所述语音及报警单元包括安装于所述本体四周的多个拾音器以及安装于所述本体上的一个高分贝扬声器。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于本体的四周的四路广角夜视摄像头。
进一步的，所述巡逻机器人还包括自动循迹单元，所述自动循迹单元包括安装于所述底盘正前方中间的电磁循迹传感器和安装于所述本体内的循迹控制器。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于所述本体上的LED单元，所述LED单元包括高亮LED和频闪LED。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于本体的传感器组单元，所述传感器组单元包括超声波测距模块、三维电子罗盘和GPS模组。
该巡逻机器人中，两个前轮通过电动转向装置控制转向，两个后轮分别通过两个电机驱动装置进行驱动，具有转向稳定性好、环境适应性强的优点，而且两个后轮分别通过第一电机驱动装置和第二电机驱动装置进行驱动，其动力充足，可有效保障户外复杂的巡逻任务。
附图说明
图1是本实用新型实施例的巡逻机器人的立体结构示意图；
图2是本实用新型实施例的巡逻机器人的底盘结构示意图；
图3是本实用新型实施例的云台升降臂结构示意图；
图4是本实用新型实施例的巡逻机器人通信网络原理框图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1～4。
巡逻机器人，包括本体8，所述本体8上安装有升降臂结构20，所述升降臂结构20上安装有云台摄像机9，本体8下安装有底盘57；
所述底盘57安装有两个前轮13、以及两个后轮14；
所述底盘57还安装有驱动所述两个前轮13转向的电动转向装置、以及分别驱动所述两个后轮14的第一电机驱动装置和第二电机驱动装置。
该巡逻机器人中，两个前轮13通过电动转向装置控制转向，两个后轮14分别通过两个电机驱动装置进行驱动，具有转向稳定性好、环境适应性强的优点，而且两个后轮14分别通过第一电机驱动装置和第二电机驱动装置进行驱动，其动力充足，可有效保障户外复杂的巡逻任务。
进一步的，所述两个前轮13包括前左轮13-1和前右轮13-2；
所述电动转向装置包括第一球铰接头58、第一电动推杆59、第二球铰接头60、平面铰接头67和转向连杆68；
所述第一球铰接头58固定在所述转向连杆68上，所述第二球铰接头60固定在所述底盘57上，所述转向连杆68通过所述平面铰接头67固定所述底盘57上，所述转向连杆68两端分别连接所述前左轮13-1和所述前右轮13-2，所述第一电动推杆59两端分别连接第一球铰接头58和第二球铰接头60。
该电动转向装置中，当第一电动推杆59伸缩时，就可以容易的实现前轮13转向，而且转向稳定性好。
进一步的，所述两个后轮14包括后左轮14-1和后右轮14-2；
所述第一电机驱动装置包括第一谐波减速机61、第一联轴器62、第一直流无刷电机63；
所述第二电机驱动装置包括第二谐波减速机66、第二联轴器65、第二直流无刷电机64；
所述后右轮14-2和所述第一谐波减速机61、所述第一联轴器62、所述第一直流无刷电机63依次连接；
所述后左轮14-1和所述第二谐波减速机66、所述第二联轴器65、所述第二直流无刷电机64依次连接。
该第一电机驱动装置中，第一直流无刷电机63可以独立的驱动后右轮14-2，第二直流无刷电机64可以独立的驱动后左轮14-1，由此该巡逻机器人的动力充足；而且，当巡逻机器人前进方向右转弯时，电动转向装置驱动两个前轮13右转的同时，第二直流无刷电机64驱动后左轮14-1的速度大于第一直流无刷电机63驱动后右轮14-2的速度，由此可使该巡逻机器人的转向稳定性更好。
进一步的，所述升降臂结构20包括第三球铰接头69、第二电动推杆70、第四球铰接头71、第五球铰接头72、第六球铰接头73、第七球铰接头74、第八球铰接头75、第一升降臂20-1和第二升降臂20-2；
所述第三球铰接头69、所述第五球铰接头72、所述第六球铰接头73均安装于所述本体8上，所述第二电动推杆70两端分别安装所述第三球铰接头69和所述第四球铰接头71，所述第一升降臂20-1两端分别安装所述第五球铰接头72和所述第七球铰接头74，所述第二升降臂20-2两端分别安装所述第六球铰接头73和第八球铰接头75，所述第五球铰接头72还安装于所述第一升降臂20-1上，所述第七球铰接头74和所述第八球铰接头75安装于所述云台摄像机9的底面；
所述第一升降臂20-1和第二升降臂20-2平行。
该升降臂结构20中，云台摄像机9可以水平和垂直两个方向转动，这样就可以实现三维方向的全方位视频监控；而当第二电动推杆70伸缩时，就可以实现云台摄像机9上下运动，方便的实现云台摄像机9的上下监控，提高了云台摄像机9的可视范围。
而且该升降臂结构20中，所述第七球铰接头74和所述第八球铰接头75安装于所述云台摄像机9的底面，所述第五球铰接头72和所述第六球铰接头73均安装于所述本体8，所述第一升降臂20-1两端分别安装所述第五球铰接头72和所述第七球铰接头74，所述第二升降臂20-2两端分别安装所述第六球铰接头73和第八球铰接头75，所述第一升降臂20-1和第二升降臂20-2平行；由此，所述第五球铰接头72、所述第六球铰接头73、所述第七球铰接头74和所述第八球铰接头75围城平行四边形，可使云台摄像机9平稳上下运动，且使云台摄像机9的底面与地面保持水平。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于本体8上的无线网络节点设备18。
巡逻机器人通过该无线网络节点设备18接入无线局域网络2，从而实现与远程控制平台3的数据交互。
该巡逻机器人通信网络包括巡逻机器人1、具有自组网功能的无线局域网络2和远程控制平台3。
所述的远程控制平台3包括控制输入设备7、无线网络主节点、监控计算机5、视频多画面显示屏6等。控制输入设备7是巡逻机器人1的控制终端，包括摇杆、按键、指示灯等，无线网络主节点管理系统中其它网络节点并将数据传入监控计算机5或视频多画面显示屏6，将该节点连入互联网即可实现通过互联网访问功能。
巡逻机器人1和远程控制平台3通过无线局域网络2进行数据交互。远程控制平台3实时监控巡逻机器人1运行状态和巡检信号，并响应人机输入设备7操作命令；巡逻机器人1采集周围环境信息和巡逻机器人1运行状态，并实时回传状态信息和响应远程控制平台3操控指令。
巡逻机器人1在工作范围内工作时，在移动过程中采集周围环境信息和自身的工作状态，响应远程控制平台3操控命令，并具有双向语音、报警等功能。
所述的无线局域网络2是巡逻机器人1和远程控制平台3数据交互媒介，巡逻机器人1与远程控制平台3数据交互采用具有自组网功能的无线网络方式，即无线局域网络2实现。无线局域网络2由多个网络节点4构成。网络的构架采用通用的Adhoc网络，具有更好的通用性、和方便维护。Adhoc网络是一个对等性网络，网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络节点既是终端，也是路由器，当某个节点要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的多跳转发。
同时所采用的无线功能模块能还支持5GHz802.11a/n标准和2.4GHz802.11b/g/n标准，300Mbps高带宽桥连接和AP覆盖模式为系统提供快速的网络连接。
该巡逻机器人通信网络一方面具有自组网功能，省去了节点之间的电缆连接，另一方面其节点间数据接入时间仅为几十毫秒，完全满足该巡逻机器人对数据实时性要求。
所述的无线网络节点设备18是巡逻机器人系统的网络终端，该无线网络节点设备18通过无线网络接收和发送视频信号、控制信号、语音信号和报警信号等，远程控制平台3通过网络IP地址即可访问本体8的所有数据。
进一步的，所述巡逻机器人还包括语音及报警单元，所述语音及报警单元包括安装于所述本体8四周的多个拾音器15以及安装于所述本体上的一个高分贝扬声器17。
通过多个拾音器15和一个高分贝扬声器17，从而完成环境采音、双向通话和报警等控制任务。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于本体8的前后左右四周的四路广角夜视摄像头11。通过该四路广角夜视摄像头11，增强该巡逻机器人的视频摄像的角度及范围，而且使该巡逻机器人可以在夜晚正常摄像。
进一步的，所述巡逻机器人还包括自动循迹单元，所述自动循迹单元包括安装于所述底盘57正前方中间的电磁循迹传感器38和安装于所述本体内的循迹控制器。
当巡逻机器人工作在自动循迹模式下，该自动循迹单元根据铺设轨道的电磁信号，通过转向行进控制单元完成固定轨迹的自动巡逻任务。该电磁信号是有预铺在地面上的一条单芯电缆76产生，其两端分别连接一个普通的磁场信号发生器77，产生20KHZ的方波电磁信号。
另外，电磁寻迹传感器38固定在巡逻机器人底盘57的正前方中间，方便实现检测磁信号。
巡逻机器人运动方向始终需要保持与单芯电缆方向76平行、与电磁寻迹传感器38垂直，并使在电磁寻迹传感器38中间位置。当电磁寻迹传感器38实时的将地面的模拟量磁信号反馈给循迹控制器，循迹控制器将接收的模拟量磁信号，与当磁场在电磁寻迹传感器38中间位置时的模拟量磁信号进行比较，并将这个差值通过CAN总线将磁信号反馈给主控单元。当磁信号偏离电磁寻迹传感器38中间位置时，巡逻机器人主控单元将会控制转向第一推杆电机59实现前轮13转向，以便使巡逻机器人回到磁信号中间位置，即循迹控制器将实时接受的模拟量磁信号，与当磁场在电磁寻迹传感器38中间位置时的模拟量磁信号差值为零。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于所述本体8上的LED单元，所述LED单元包括高亮LED12和频闪LED19。
高亮LED12为巡逻机器人在夜晚执行巡逻任务时提供照明，频闪LED19工作时则具有很强烈的警示作用。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于本体8上的传感器组单元，所述传感器组单元包括超声波测距模块、三维电子罗盘和GPS模组。
其中，超声波测距模块包括四个超声波探头和超声波控制器，该传感器组单元实时采集巡逻机器人周围障碍物信息，为巡逻机器人巡逻提供可靠的障碍物信息；GPS模组和三维电子罗盘分别检测巡逻机器人地理位置坐标和巡逻机器人俯仰、侧滚等姿态等数据。
进一步的，所述巡逻机器人还包括安装于本体8内的电源管理单元，所述的电源管理单元包括大容量锂电池和电源管理模块。
本巡逻机器人采用48V大容量磷酸铁锂电池组，一次充满电巡逻机器人可连续工作10小时；电源管理模块42则完成系统电量检测、过充过放保护和电压转换等任务。
以上为本实用新型举例说明，并不用于限定本实用新型。
Claims (10)
1.巡逻机器人，包括本体，所述本体上安装有升降臂结构，所述升降臂结构上安装有云台摄像机，本体下安装有底盘；
其特征在于，所述底盘安装有两个前轮、以及两个后轮；
所述底盘还安装有驱动所述两个前轮转向的电动转向装置、以及分别驱动所述两个后轮的第一电机驱动装置和第二电机驱动装置。
2.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述两个前轮包括前左轮和前右轮；
所述电动转向装置包括第一球铰接头、第一电动推杆、第二球铰接头、平面铰接头和转向连杆；
所述第一球铰接头固定在所述转向连杆上，所述第二球铰接头固定在所述底盘上，所述转向连杆通过所述平面铰接头固定所述底盘上，所述转向连杆两端分别连接所述前左轮和所述前右轮，所述第一电动推杆两端分别连接第一球铰接头和第二球铰接头。
3.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述两个后轮包括后左轮和后右轮；
所述第一电机驱动装置包括第一谐波减速机、第一联轴器、第一直流无刷电机；
所述第二电机驱动装置包括第二谐波减速机、第二联轴器、第二直流无刷电机；
所述后右轮和所述第一谐波减速机、所述第一联轴器、所述第一直流无刷电机依次连接；
所述后左轮和所述第二谐波减速机、所述第二联轴器、所述第二直流无刷电机依次连接。
4.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述升降臂结构包括第三球铰接头、第二电动推杆、第四球铰接头、第五球铰接头、第六球铰接头、第七球铰接头、第八球铰接头、第一升降臂和第二升降臂；
所述第三球铰接头、所述第五球铰接头、所述第六球铰接头均安装于所述本体上，所述第二电动推杆两端分别安装所述第三球铰接头和所述第四球铰接头，所述第一升降臂两端分别安装所述第五球铰接头和所述第七球铰接头，所述第二升降臂两端分别安装所述第六球铰接头和第八球铰接头，所述第五球铰接头还安装于所述第一升降臂上，所述第七球铰接头和所述第八球铰接头安装于所述云台摄像机的底面；
所述第一升降臂和第二升降臂平行。
5.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述巡逻机器人还包括安装于本体上的无线网络节点设备。
6.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述巡逻机器人还包括语音及报警单元，所述语音及报警单元包括安装于所述本体四周的多个拾音器以及安装于所述本体上的一个高分贝扬声器。
7.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述巡逻机器人还包括安装于本体的四周的四路广角夜视摄像头。
8.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述巡逻机器人还包括自动循迹单元，所述自动循迹单元包括安装于所述底盘正前方中间的电磁循迹传感器和安装于所述本体内的循迹控制器。
9.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述巡逻机器人还包括安装于所述本体上的LED单元，所述LED单元包括高亮LED和频闪LED。
10.如权利要求1所述的巡逻机器人，其特征在于，所述巡逻机器人还包括安装于本体的传感器组单元，所述传感器组单元包括超声波测距模块、三维电子罗盘和GPS模组。
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