CN205704211U - 一种智能安防机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能安防机器人，包括机器人本体和设置在机器人本体上的控制系统，机器人本体包括一机架、以及设置在该机架上的四组车轮、履带、直流电机，四组车轮分别设置及在机架的四角，履带套设在车轮外，直流电机用于驱动车轮的转动；控制系统包括CPU处理器以及分别与该CPU处理器电性连接的电动云台、图像识别模块，该电动云台上安装有摄像头且摄像头的输出端与图像识别模块的输入端连接，CPU处理器还用于控制直流电机的动作。本实用新型设计的智能安防机器人摒弃了传统的监控方式，不存在监控死角，不用另外架监控线路，而且行走自如，能够在各种恶劣的环境和道路中进行巡逻和监控。

Description

一种智能安防机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人，尤其是一种用于家居安防、企业安防、学校安防、工厂巡逻等领域的智能安防机器人。

背景技术

近年来，随着工业技术的不断发展，人们的生活质量的日益提高，智能安防机器人已经开始进入了服务行业。由安防机器人代替人来完成监控、巡逻、报警、控制等工作，不仅是一项极具前景的高新技术行业，而且也是智能机器人目前研究的一个重要热点。

现有的监控系统比较固定，往往是在固定的某个角落安放摄像头，这样的固定模式不仅存在监控死角，而且容易被破坏，安防功能比较差。还需要另外架设监控线路，成本较高，不实用，不具备实时预警功能，智能化水平不高，必须有人操作和监控，人工成本也比较高，根本满足不了人们对自动化和智能化的需求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种可实现自动巡逻、险情报警、灵活性强、易于控制的智能安防机器人。

本实用新型采用的技术方案是：

一种智能安防机器人，包括机器人本体和设置在机器人本体上的控制系统，

所述机器人本体包括一机架、以及设置在该机架上的四组车轮、履带、直流电机，四组车轮分别设置及在机架的四角，履带套设在车轮外，直流电机用于驱动车轮的转动；

所述控制系统包括CPU处理器以及分别与该CPU处理器电性连接的电动云台、图像识别模块，该电动云台上安装有摄像头且摄像头的输出端与所述图像识别模块的输入端连接，所述CPU处理器还用于控制直流电机的动作。

所述控制系统还包括和CPU处理器连接的无线通讯与物联网模块，该无线通讯与物联网模块用于CPU处理器与上位机通信和物联。

机架上海设置有电机驱动器和电源，该电源为用电装置提供电力输入，所述CPU处理器通过该电机驱动器来控制直流电机的动作。

所述控制系统还包括与电源连接的电源管理与无线充电模块。

所述控制系统还包括与CPU处理器连接的GPS定位模块、电子指南针模块、地球磁场检查与导向模块、声波障碍判断模块、运动传感与巡逻控制模块、人体红外识别模块、声音识别模块中的一种或多种。

所述控制系统还包括与CPU处理器连接的险情预警模块和/或高压自我防护模块。

所述控制系统还包括与CPU处理器连接的LCD显示屏以及按钮面板。

本实用新型的有益效果：

本实用新型设计的智能安防机器人摒弃了传统的监控方式，不存在监控死角，不用另外架监控线路。而且行走自如，能够在各种恶劣的环境和道路中进行巡逻和监控。险情预警功能能够识别险情并自动报警，代替人的工作，很好地节约了人工成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

图1为本实用新型机器人本体的结构示意图；

图2为上位机操作系统界面示意图；

图3为机器人程序流程简图；

图4为机器人电路连接图。

图中：1-履带，2-摄像头，3-图像识别模块， 4-无线通讯与物联网模块，5-地球磁场检查与导向模块，6-CPU处理器，7-模块信号处理器，8-LCD显示屏，9-电源，10-稳压模块，11-运动传感与巡逻控制模块，12-人体红外识别模块，13-直流电机，14-弹簧，15-螺钉，16-声波障碍判断模块，17-GPS定位模块，18-铝合金板，19-电子指南针模块，20-险情预警模块，21-电动云台，22-声音识别模块，23-高压自我防护模块，24-车轮，25-电机驱动器，26-电源管理与无线充电模块，27-wifi模块，28-险情报警信号， 29-拍照功能按钮，30-机器人位置获取，31-经纬度显示，32-自动运行控制按钮，33-舵机开关控制按钮，34-重力感应开关控制按钮，35-图像显示窗口，36-摄像头上下移动，37-摄像头左右移动，38-通讯参数设置窗口，39-启动高压自我防护模块，40-运动方向控制按钮。

具体实施方式

本实用新型的一种用于智能安防的机器人，由可移动的机器人本体和控制系统组成。控制系统包括机器人本体控制系统和上位机控制系统，机器人本体控制系统负责机器人本体各种信号的收集和处理、机器人本体的运动控制、机器人本体与上位机的通讯，上位机与机器人本体由手机或电脑，通过wifi路由器进行远程或近距离无线通信、控制与数据的存储。

如图1所示，机器人本体以机架18为载体，材料采用铝合金板，机架18尾部下面的U型板上安装有两个直流电机驱动器25，电机驱动器25驱动机架18上四个角的直流电机13，由直流电机13驱动车轮24，车轮24与机架18通过螺钉15、弹簧14进行活动链接。所述车轮24上面有履带1便于在不平整的路面进行走，通过装在机器人两端的GPS定位模块17识别运动路径进行定点巡逻和返回，声波障碍判断模块16用于行机器人本体在运动时对障碍物的判断。通过调节直流电机旋转的速度和方向，使机器人进行转弯与倒退。

机器人本体前端装有摄像头2，摄像头固定在电动云台21上，电动云台由螺钉15固定在铝合金18板上。通过上位机控制系统可以手动使电动云台进行上下左右移动，使摄像头做俯仰运动，俯仰范围为±90°，可以随时观察周围的各种情况。也可以通过按下自动运行控制按钮32，起到导航作用。可以控制摄像头随时对所拍摄对象进行图像的截取和视频的录制。

机器人本体前端还装有图像识别模块3，无线通讯与物联网模块4，地球磁场检查与导向模块5，险情预警模块20，声音识别模块22，高压自我防护模块23，电源管理与无线充电模块26。所述识别模块，根据拍摄模块的拍摄画面自动执行识别，所述图像识别模块3至少包括存储、 报警、删除几项功能。所述无线通讯与物联网模块4用于机器人与电脑手机的物联与通信。所述地球磁场检查与导向模块用于机器人导向、机器人位置获取与机器人经纬度显示。险情预警模块，对所遇到的险情进行识别并通过高压自我防护模块处理险情。所述声音识别模块，用于获取和处理声音信息。所述电源管理与无线充电模块，用于机器人在巡逻中低电量的处理。

机器人本体中部由螺钉固定一块铝合金板，板前面装有电子指南针模块19，板两端还装有模块信号处理器7，铝合金板上由胶水固定一块LCD显示屏8。所述电子指南针模块19用于给机器人本体在做直线运动时作导向作用。所述LCD显示屏8用于显示障碍物距离和运动信号。以上所述模块通过模块信号处理器7（MCU2）与CPU处理器6（MCU1）连接，模块信号处理器7用于接收和处理各个模块记录的机器人本体运动信号，使机器人能够正常运行。

机器人本体中间还装有CPU处理器6，它是整个机器人本体的控制中心，对各个模块和传感器的信号进行判断和处理，把结果通过wifi传输给上位机控制系统；然后等待上位机的指令进行相应的动作。

机器人本体后端装有电源9，稳压模块10，人体红外识别模块12，运动传感与巡逻控制模块11。所述电源用于机器人各个元器件的运作。所述稳压模块用于连接wifi模块，使之能够正常运作。所述人体红外识别模块与运动传感与巡逻控制模块相连接，用于感应人或物品使传感器信号发送给CPU处理器来控制机器人巡逻。

机器人工作过程中可以有自动巡逻、自动避障、自动返回、自动录像、拍照、高压防护和故障报警等功能。利用wifi模块27实现机器人本体与上位机的无线通讯，如图2上位机控制系统，用户可以很方便地通过手机或者互联网获取机器人的工作情况和机器人本体的工作状态，可以实时短距离或远距离遥控机器人，并进行数据存储。

自动巡逻如图3所示。首先启动机器人系统，初始化模块和功能，然后当通过上位机系统操作界面，按下自动运行控制按钮32，机器人便通过GPS定位模块17记录当前位置的地球坐标，上位机系统操作界面会显示经纬度信息31),然后机器人通过运动传感与巡逻控制模块11与声波障碍判断模块16来判断障碍和导向实现行走和巡逻。前进过程中，由电子指南针模块19实时监测机器人的前进方向，并反馈给CPU处理器6调节电机的转速，保证机器人沿着直线前进。当机器人前端或左右两端检测到障碍物时，声波障碍判断模块马上感知并判断将数据发送给CPU处理器6，控制电机立刻停止运动，自动避障，然后根据电子指南针19的数据以一定偏角转弯，让机器人继续沿着直线前进。如此循环，直到机器人电源9电量过低，并发送数据给电源管理与无线充电模块26，由CPU处理器6控制机器人到达指定的地点进行充电，充电完成后继续进行巡逻工作。巡逻过程中可以随时通过摄像头2观察巡逻的情况，如果发现危险情况，可以通过启动上位机界面的高压自我防护模块39来预防危险。

巡逻过程中可以，通过长按运动方向控制按钮40的前进或后退方向按钮进行速度的调节，长按前进按钮增加速度，长按后退方向按钮减少速度，实现快速巡逻和慢速巡逻的调节。

当需要进行手动巡逻时，按下自动运行控制按钮32使之切换成手动模式,然后通过运动方向控制按钮40任意控制机器人的行进和巡逻路线。

当需要定点拍照与摄像时，首先按自动运行控制按钮32，让机器人运动起来，再通过运动方向控制按钮40控制机器人运动到达目的地，然后按下拍照功能按钮26，图像显示界面35将会显示摄像头扑捉到的画面，如果需要拍摄和显示前后左右各个方向的画面，可以按下舵机开关控制按钮33，通过触动画面下方的滑条使摄像头上下移动36，摄像头左右移动37。

机器人运动过程中如果出现了故障或检测到了不正常的工作状态，比如电机卡死、传感器检测数据异常、危险信号等，系统会自动识别并把故障类型反馈给上位机控制系统，以险情报警信号28的形式通知用户，并视故障类型决定是否停止当前的一切工作任务。

上位机控制系统，用于与机器人本体进行数据的传输与下达控制指令。该系统安装于安卓系统的手机上或者PC电脑上，该系统通过wifi或网络加wifi实现与机器人本体的远程通信、控制和数据存储。使用前先要在手机或PC电脑上安装该操作系统，其界面如图2。首先要通过通讯参数设置窗口38设置互联的参数，主要为IP地址和通信端口，设置好参数后进行连接。连接上后点击机器人位置获取30，在图像显示界面35就可直接显示机器人的位置，并且还有所在地的经纬度显示31。通过滑动该窗口，可以对图像进行局部放大和整体缩小，通过双击该窗口可以设置路径和格式保存当前图像，通过长按住该窗口切换到录像模式并设计保存路径和格式。

系统互联后，可以使用手机无线遥控机器人，也可以通过互联网远程遥控机器人。通过自动运行控制按钮32可以控制让机器人运动或停止，通过运动方向控制按钮40可以控制机器人运动的方向，通过长按前进或后退按键可以调节机器人的速度，通过重力感应开关控制按钮34可以用手机的重力感应功能操作。需要让机器人进行自动巡逻时，先按下自动运行控制按钮32，然后点击拍照功能按钮29，机器人就会自动巡逻。一旦机器人出现故障，系统的图像显示界面35会停止图像的显示，而是显示故障信息，直到故障排除，机器人正常后，该窗口才会重新显示图像。

以上所述仅为本实用新型的优先实施方式，本实用新型并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本实用新型目的的技术方案都属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能安防机器人，包括机器人本体和设置在机器人本体上的控制系统，其特征在于：

所述机器人本体包括一机架、以及设置在该机架上的四组车轮、履带、直流电机，四组车轮分别设置在机架的四角，履带套设在车轮外，直流电机用于驱动车轮的转动；

所述控制系统包括CPU处理器以及分别与该CPU处理器电性连接的电动云台、图像识别模块，该电动云台上安装有摄像头且摄像头的输出端与所述图像识别模块的输入端连接，所述CPU处理器还用于控制直流电机的动作。

2.根据权利要求1所述的一种智能安防机器人，其特征在于:所述控制系统还包括和CPU处理器连接的无线通讯与物联网模块，该无线通讯与物联网模块用于CPU处理器与上位机通信和物联。

3.根据权利要求1所述的一种智能安防机器人，其特征在于:所述机架上还设置有电机驱动器和电源，该电源为用电装置提供电力输入，所述CPU处理器通过该电机驱动器来控制直流电机的动作。

4.根据权利要求3所述的一种智能安防机器人，其特征在于:所述控制系统还包括与电源连接的电源管理与无线充电模块。

5.根据权利要求1所述的一种智能安防机器人，其特征在于: 所述控制系统还包括与CPU处理器连接的GPS定位模块、电子指南针模块、地球磁场检查与导向模块、声波障碍判断模块、运动传感与巡逻控制模块、人体红外识别模块、声音识别模块中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种智能安防机器人，其特征在于: 所述控制系统还包括与CPU处理器连接的险情预警模块和/或高压自我防护模块。

7.根据权利要求1所述的一种智能安防机器人，其特征在于: 所述控制系统还包括与CPU处理器连接的LCD显示屏以及按钮面板。