CN205870554U - 一种智能采样机器人系统 - Google Patents

Abstract

一种智能采样机器人系统，包括机器人主控单元、远端无线控制平台、无线通信模块、视频采集与处理模块、环境信息采集模块、GPS位置传感器、机器人驱动模块；所述远端无线控制平台与机器人主控单元通过无线通信模块传输数据，视频采集与处理模块通过USB总线与机器人主控单元相连，所述的环境信息采集模块与机器人主控单元电路连接，所述的GPS位置传感器的输出端电路连接到机器人主控单元上，所述机器人驱动模块通过CAN总线与机器人主控单元相连，本实用新型可应用于现场环境复杂，以及可能对检测或采样人员造成危险的场所，利用智能机器人代替工作人员进行相关的检测和采样工作，通过远端无线控制平台对机器人下发控制指令。

Description

一种智能采样机器人系统

技术领域

本实用新型涉及气体自动采样检测装置，尤其涉及一种智能采样机器人系统。

背景技术

近年来，随着环境保护问题的日益复杂，人们对环境气体的检测技术日益重视，但由于人们日常生产和工作环境的复杂性，常常会由于泄漏、挥发或其他多种原因产生可燃气体(蒸气)、有毒气体(蒸气)等有害气体，因此，对作业环境中的有害气体浓度进行监测，是预防火灾、爆炸、中毒事故的重要措施。为保护作业人员安全，远程智能采样技术越来越为人们所重视。目前可用的技术主要包括无线传感器网络、智能机器人技术等。由于采用智能机器人技术，不需要在采样地点布置固定的无线传感器，而且采样地点更加灵活，采样方案设计也更加方便，使得移动机器人技术在环境采样领域得到了越来越广泛的应用。

发明内容

本实用新型为实现上述目的，提供了一种智能采样机器人系统。

本实用新型所采取的技术方案：

一种智能采样机器人系统，包括机器人主控单元、远端无线控制平台、无线通信模块、视频采集与处理模块、环境信息采集模块、GPS位置传感器、机器人驱动模块；所述远端无线控制平台与机器人主控单元通过无线通信模块传输数据，视频采集与处理模块通过USB总线与机器人主控单元相连，所述的环境信息采集模块与机器人主控单元电路连接，环境信息采集模块包括气体采样装置、气体检测装置、气压传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器；所述的GPS位置传感器的输出端电路连接到机器人主控单元上，所述机器人驱动模块通过CAN总线与机器人主控单元相连。

所述的机器人驱动模块包括在机器人本体上左右对称分布的电机驱动控制器、电机、编码器和减速器，电机驱动控制器通过CAN总线接收与机器人主控单元连接，电机驱动控制器的输出端分别与电机和编码器连接，电机与编码器和减速器通过电路连接。

所述的机器人主控单元采用以ARM处理器为核心的多功能控制器，控制器具有IPV4网络接口、USB总线接口、RS232/485串行总线接口、CAN总线接口。

所述的气体采样装置主要包括真空腔、两位两通电磁阀、两个两位三通电磁阀、采样泵和置于真空腔内的采样袋，两位两通电磁阀安装在真空腔和采样袋口连接处，两个两位三通电磁阀与真空腔和采样泵连接，且在两位三通电磁阀与真空腔连接管路上安装压力传感器。

所述的气体检测装置主要包括氨气、硫化氢、VOC和两个金属氧化物复合气体浓度检测传感器、引流泵、传感器信号采集电路，五种气体传感器放置于调理电路的汇流板中，通过引流泵将环境气体引入到汇流板，通过传感器信号采集电路采集气体浓度检测传感器信号值并通过串口通讯协议上传到机器人主控单元。

本实用新型的有益效果：本实用新型可应用于现场环境复杂，尤其是具有有毒有害气体、易燃易爆气体场所，以及可能对检测或采样人员造成危险的场所，利用智能机器人代替工作人员进行相关的检测和采样工作，通过远端无线控制平台对机器人下发控制指令。

附图说明

图1为本实用新型的框架结构示意图。

图2为本实用新型的采样装置结构示意图。

其中：1-两位两通电磁阀；2-采样袋；3-真空腔；4-进气口；5-压力传感器；6-出气口；7-采样泵；8-两位三通电磁阀。

具体实施方式

一种智能采样机器人系统，包括机器人主控单元、远端无线控制平台、无线通信模块、视频采集与处理模块、环境信息采集模块、GPS位置传感器、机器人驱动模块；所述远端无线控制平台与机器人主控单元通过无线通信模块传输数据，视频采集与处理模块通过USB总线与机器人主控单元相连，所述的环境信息采集模块与机器人主控单元电路连接，环境信息采集模块包括气体采样装置、气体检测装置、气体传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器；所述的GPS位置传感器的输出端电路连接到机器人主控单元上，所述机器人驱动模块通过CAN总线与机器人主控单元相连。

所述的机器人驱动模块包括在机器人本体上左右对称分布的电机驱动控制器、电机、编码器和减速器，电机驱动控制器通过CAN总线接收与机器人主控单元连接，电机驱动控制器的输出端分别与电机和编码器连接，电机与编码器和减速器通过电路连接。

所述的机器人主控单元采用以ARM处理器为核心的多功能控制器，控制器具有IPV4网络接口、USB总线接口、RS232/485串行总线接口、CAN总线接口。

所述的气体采样装置主要包括真空腔3、两位两通电磁阀1、两个两位三通电磁阀8、采样泵7和置于真空腔内的采样袋2，两位两通电磁阀1安装在真空腔3和采样袋2连接处，两个两位三通电磁阀8与真空腔3和采样泵7连接，且在两位三通电磁阀8与真空腔3连接管路上安装压力传感器5。

所述的气体检测装置主要包括氨气、硫化氢、VOC和两个金属氧化物复合气体浓度检测传感器、引流泵、传感器信号采集电路，五种气体传感器放置于调理电路的汇流板中，通过引流泵将环境气体引入到汇流板，通过传感器信号采集电路采集气体浓度检测传感器信号值并通过串口通讯协议上传到机器人主控单元。

工作时，机器人主控制单元接收来自远端无线控制平台下发的指令，进行处理，GPS位置传感器将机器人所处位置障碍信息传给机器人主控单元，机器人主控单元根据信息做出控制决策，然后向机器人驱动模块中的电机驱动控制器发出指令，使机器人能够按照预先设定的路线运动，运动的同时将视频采集处理模块采集到的信息通过无线通信模块传送给机器人远端无线控制平台，环境信息采集模块中的风速、温度、湿度传感器随着运动将感知的风速、温度、湿度信息，并将其转化为电信号传输给机器人主控制单元，到达需要采集样品气体位置后，机器人主控制单元对信息采集模块中的气体检测装置下达指令，对氨气、硫化氢、VOC和任意两种金属氧化物复合气体进行浓度检测，当检测到有较高的物质浓度时，通过串口通信协议上传到机器人主控单元，主控单元命令开启气体采集装置进行采样，采样泵7运行，两位三通电磁阀8开启通向真空腔3的通道，两位两通电磁阀1关闭，样品气体不能通过进气口4，检测压力传感器5信号，当真空腔3内压力达到-0.85kpa时，关闭采样泵7，打开两位两通电磁阀1，关闭两位三通电磁阀8，气体吸入采样袋2，经10s延时，关闭两位两通电磁阀1，采样结束。

采用结束后对采样袋2进行清洗：打开两位两通电磁阀1，通过采样泵7抽取和冲入真空腔3气体，达到清洗采样袋的目的，再开启两位三通电磁阀8使真空腔3内气体从出气口排出6，形成真空。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种智能采样机器人系统，其特征在于，包括机器人主控单元、远端无线控制平台、无线通信模块、视频采集与处理模块、环境信息采集模块、GPS位置传感器、机器人驱动模块；所述远端无线控制平台与机器人主控单元通过无线通信模块传输数据，视频采集与处理模块通过USB总线与机器人主控单元相连，所述的环境信息采集模块与机器人主控单元电路连接，环境信息采集模块包括气体采样装置、气体检测装置、气压传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器；所述的GPS位置传感器的输出端电路连接到机器人主控单元上，所述机器人驱动模块通过CAN总线与机器人主控单元相连。

2.根据权利要求1所述的智能采样机器人系统，其特征在于，所述的机器人驱动模块包括在机器人本体上左右对称分布的电机驱动控制器、电机、编码器和减速器，电机驱动控制器通过CAN总线接收与机器人主控单元连接，电机驱动控制器的输出端分别与电机和编码器连接，电机与编码器和减速器通过电路连接。

3.根据权利要求1所述的智能采样机器人系统，其特征在于，所述的机器人主控单元采用以ARM处理器为核心的多功能控制器，控制器具有IPV4网络接口、USB总线接口、RS232/485串行总线接口、CAN总线接口。

4.根据权利要求1所述的智能采样机器人系统，其特征在于，所述的气体采样装置主要包括真空腔(3)、两位两通电磁阀(1)、两个两位三通电磁阀(8)、采样泵(7)和置于真空腔内的采样袋(2)，两位两通电磁阀(1)安装在真空腔(3)和采样袋(2)连接处，两个两位三通电磁阀(8)与真空腔(3)和采样泵(7)连接，且在两位三通电磁阀(8)与真空腔(3)连接管路上安装压力传感器(5)。

5.根据权利要求1所述的智能采样机器人系统，其特征在于，所述的气体检测装置主要包括氨气、硫化氢、VOC和两个金属氧化物复合气体浓度检测传感器、引流泵、传感器信号采集电路，五种气体传感器放置于调理电路的汇流板中，通过引流泵将环境气体引入到汇流板，通过传感器信号采集电路采集气体浓度检测传感器信号值并通过串口通讯协议上传到机器人主控单元。