CN205983122U - 警用机器人开发平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了警用机器人开发平台，包括上层架构，上层架构包括刷写有嵌入式操作系统的无线路由器，无线路由器连接有USB集线器，USB集线器连接有摄像头和下层架构；下层架构包括Arduino开发控制板，Arduino开发控制板的输入端至少连接有一种传感器，Arduino开发控制板的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块连接有机械臂电机，机械臂电机的输出轴连接有机械臂。本实用新型采用常见的无线路由器作为硬件平台，利用无线路由器的WIFI功能作为通讯手段，可通过网络远程监控及控制；USB集线器连接无线路由器、摄像头和下层架构之后还剩下一些接口，这些接口作为预留接口，预留接口用于扩展警用机器人开发平台的控制系统。
Description
技术领域
本实用新型属于计算机科学与机械自动化交叉融合技术领域，尤其涉及一种机器人的开发平台。
背景技术
机器人是机械技术与控制技术的完美结合。它可替代人在恶劣危险的环境下进行复杂精确的工作，在国防安全、工业制造、资源勘探等领域都发挥着重要作用。
近年来，随着恐怖主义威胁的加剧，机器人装备陆续出现在排爆、侦察、反恐、消防、救援等重要领域，为维护公共安全发挥着重要作用。在公安部门进行的各种反恐任务过程中，警用机器人凭借体型小巧、机动灵活、生存能力强、作业手段多、应用范围广的特点，可以进入恶劣危险的环境执行侦听、监视搜索、探测定位等多种反恐任务，并可在恐怖分子不易察觉和难以防范的情况下，实施对恐怖分子的不对称攻击，因而它们可以用来完成一些高度危险、高度困难的反恐任务。
目前涉及警用机器人开发平台的专利较少，在国家知识产权局主页专利检索及分析中，未查询到“警用机器人开发平台”相关专利。现有的机器人开发平台通常以集成电路芯片作为机器人的核心控制器，搭建机器人的控制系统、数据采集系统以及通信系统，实现对机器人的控制。例如，公告号为CN202512803U的国家专利，公开了“基于DSP的智能机器人实验开发平台”，其建立了一个以DSP控制器为核心的智能机器人通用开发平台，主要构建方式是DSP控制器分别连接直流有刷电机驱动电路、显示控制器、电源电路和扩展总线接口。此种开发平台存在的缺陷包括：1.数据处理能力较弱。由于单片机运算器的数据处理能力较差，难以完成视频图像采集、处理、传输等复杂任务。2.可扩展型较差。以单片机为核心的机器人开发平台，受硬件、软件两方面共同制约，可扩展性较差，难以在其平台上增加网络通信、人机交互等功能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种警用机器人开发平台，以解决现有技术中可扩展性较差的技术问题，并具有良好的数据处理能力。
本实用新型采用的技术方案如下：
警用机器人开发平台，包括上层架构，上层架构包括刷写有嵌入式操作系统的无线路由器，无线路由器连接有USB集线器，USB集线器连接有摄像头和下层架构；下层架构包括Arduino开发控制板，Arduino开发控制板的输入端至少连接有一种传感器，Arduino开发控制板的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块连接有机械臂电机，机械臂电机的输出轴连接有机械臂。
进一步的，无线路由器还连接有用于手动输入控制信息的人机交互终端。
进一步的，电机驱动模块还连接有轮子电机，轮子电机的输出轴连接有用于机器人行走的轮子。
进一步的，传感器包括红外线传感器、烟雾传感器。
进一步的，无线路由器采用AR9331芯片。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型采用常见的无线路由器作为硬件平台，利用无线路由器的WIFI功能作为通讯手段，可通过网络远程监控及控制；USB集线器连接无线路由器、摄像头和下层架构之后还剩下一些接口，这些接口作为预留接口，预留接口用于扩展警用机器人开发平台的控制系统；采用上述架构，用户与机器人之间建立连接，可以是无线连接，也可以是网线连接；综上所述，本申请提供了一套新颖的、高性价比的警用机器人开发平台，适用于公安机关定制式开发各类侦察、排爆、消防、监控机器人，是一套高适应性、强扩展性的开放性嵌入式开发平台。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1对本实用新型作详细说明。
警用机器人开发平台的技术背景包括控制系统和机械系统两大方面。控制系统负责完成用户与机器人之间的信息交流，主要涉及计算机科学技术领域的操作系统、网络通信、视频图像处理、传感器融合等技术；机械系统负责执行用户下达的控制指令，主要涉及机械自动化领域的机械设计与制造等技术。
本实用新型所采用的技术方案是：搭建一种以嵌入式系统为核心的警用机器人开发平台，该平台采用上、下两层架构，上层架构以嵌入式操作系统为核心，负责完成网络通信、视频图像处理和人机交互等任务，并将操控指令发送给下层架构。下层架构是以单片机为核心的开发控制板，开发控制板为Arduino开发控制板，主要负责机器人移动控制、排爆机械臂控制和传感器数据处理等。
警用机器人开发平台，包括上层架构，上层架构包括刷写有OpenWrt操作系统(嵌入式操作系统的一种)的无线路由器，作为整个系统的软硬件基础；无线路由器连接有USB集线器，USB集线器连接有摄像头和下层架构；下层架构包括Arduino开发控制板，Arduino开发控制板的输入端至少连接有一种传感器，Arduino开发控制板的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块连接有机械臂电机，机械臂电机的输出轴连接有机械臂，电机驱动模块还连接有轮子电机，轮子电机的输出轴连接有用于机器人行走的轮子，其中，电机为直流电机，机械臂为排爆机械臂。
无线路由器还连接有用于手动输入控制信息的人机交互终端，人机交互终端，可以是手机也可以是电脑。
具体的，传感器包括红外线传感器、烟雾传感器。
无线路由器采用基于Atheros的AR9331芯片。
本实用新型所采用的技术方案的实现步骤是：
1.搭建基于嵌入式操作系统的上层架构，即上位机平台：在无线路由器上刷写OpenWrt操作系统，安装摄像头驱动程序和视频处理软件，配置无线通信模块功能，搭建WEB服务器，开发前端控制网页，实现视频采集和实时通信的数据传输。
2.搭建以单片机为核心的下层架构：以Arduino开发控制板作为下位机，Arduino开发控制板通过其引脚分别连接电机驱动模块、直流电机、传感器、排爆机械臂等设备，完成机器人移动、排爆等任务。包括：编写控制程序并写入控制板；设计系统整体供电方式；将红外线传感器、烟雾传感器、火焰传感器等各类传感器的信号输出/输入引脚与Arduino开发控制板的I/O口连接，Arduino开发控制板通过监测传感器传来的电平跳变判断当前外部环境的状态；将直流电机、排爆机械臂等设备，通过电机驱动模块与Arduino开发控制板进行连接，Arduino开发控制板根据上位机指令，发出相应的控制信号，驱动直流电机、排爆机械臂进行相应的物理运动。
3.制定上位机平台与下层单片机的连接：硬件连接方面：无线路由器的USB接口连接USB集线器，USB集线器其中一个插槽连接摄像头，摄像头采集到的视频数据通过USB接口传输给无线路由器。USB集线器另外任意一个插槽连接下层Arduino开发控制板，Arduino开发控制板直接连接各类传感器，并通过电机驱动模块驱动各类直流电机；软件连接和信息传输方面：制定上位机与下位机的通信协议。用户通过WIFI或者网线接入无线路由器。用户通过人机交互终端的人机交互界面观看摄像头采集到的现场视频。用户通过人机交互终端向机器人发出控制信息，控制信息通过USB接口发送到下层Arduino开发控制板串口，Arudino开发控制板根据控制信息对机器人进行运动控制。无线路由器接收从摄像头传来的视频数据对其进行压缩处理并在人机交互终端显示。
Claims (5)
1.警用机器人开发平台，其特征在于，包括上层架构，上层架构包括刷写有嵌入式操作系统的无线路由器，无线路由器连接有USB集线器，USB集线器连接有摄像头和下层架构；下层架构包括Arduino开发控制板，Arduino开发控制板的输入端至少连接有一种传感器，Arduino开发控制板的输出端连接有电机驱动模块，电机驱动模块连接有机械臂电机，机械臂电机的输出轴连接有机械臂。
2.如权利要求1所述的警用机器人开发平台，其特征在于，无线路由器还连接有用于手动输入控制信息的人机交互终端。
3.如权利要求1或2所述的警用机器人开发平台，其特征在于，电机驱动模块还连接有轮子电机，轮子电机的输出轴连接有用于机器人行走的轮子。
4.如权利要求1所述的警用机器人开发平台，其特征在于，传感器包括红外线传感器、烟雾传感器。
5.如权利要求1所述的警用机器人开发平台，其特征在于，无线路由器采用AR9331芯片。
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2016
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| CN108332718B (zh) * | 2018-02-01 | 2024-04-05 | 武汉尺子科技有限公司 | 一种结构光信息采集系统 |
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