CN206287133U - 一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，包括底盘，所述底盘下部设有四轮差动机构，四轮差动机构与底盘伺服系统相连接；所述底盘上部设有相互平行的导轨和丝杠，导轨和丝杠上方固定有支撑板，支撑板上设有步进电机，步进电机与丝杠相连接，步进电机与云台伺服系统相连接；所述导轨内设有云台，云台与丝杠活动连接，云台上设有视频采集模块；所述底盘上设有中心控制系统包括工控机和无线路由器，无线路由器与远程监控器相连接；工控机与远距离蓝牙传输模块相连接，远距离蓝牙传输模块与电梯中相匹配的蓝牙模块相连接。本实用新型各部分有机的结合在一起，充分发挥各自的性能，实现自助上下电梯，共同完成楼宇内的巡视任务。

Description

一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人

技术领域

本实用新型涉及巡视机器人的技术领域，具体涉及一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人。

背景技术

近年来，机器人在各领域中的应用越来越广泛，尤其是在20世纪90年代之后，各国普遍对机器人进行了研究和开发，尤其是一些西方发达国家，都致力于对服务型机器人进行广泛的研究、开发和应用。截止目前，在美国和日本等发达国家，机器人已经在商品导购，货物中转，家庭服务，会展安保和大面积区域清洗等多个领域崭露头角。在我国，随着国民经济的发展和民众生活水平的提高，服务机器人将不可避免地被广泛应用多个领域于，其中一个重要的领域便是楼宇内的巡逻和监视。

实用新型内容

针对现有机器人不能上下电梯的技术问题，本实用新型提出一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，包括底盘，所述底盘下部设有四轮差动机构，四轮差动机构与底盘伺服系统相连接；所述底盘上部设有相互平行的导轨和丝杠，导轨和丝杠上方固定有支撑板，支撑板上设有步进电机，步进电机与丝杠相连接，步进电机与云台伺服系统相连接；所述导轨内设有云台，云台与丝杠活动连接，云台上设有视频采集模块；所述底盘上设有中心控制系统包括工控机和无线路由器，工控机分别与底盘伺服系统、云台伺服系统、视频采集模块和无线路由器相连接，无线路由器与远程监控器相连接；工控机与远距离蓝牙传输模块相连接，远距离蓝牙传输模块与电梯中相匹配的蓝牙模块相连接。

所述四轮差动机构包括前辅助轮、后辅助轮、左驱动轮和右驱动轮，左驱动轮和右驱动轮位于底盘的中部，前辅助轮位于底盘的前部，后辅助轮位于底盘的后部，前辅助轮为加装编码器的舵轮，后辅助轮为弹簧轮。

所述视频采集模块包括CCD球型摄像机和图像采集卡，CCD球型摄像机与图像采集卡相连接，图像采集卡通过以太网口与工控机相连接。

所述底盘和云台上设有红外避障传感器，底盘伺服系统包括第一中央处理器、第一通信单元、底盘驱动器和第一电源，红外避障传感器、第一通信单元、功率放大单元和第一电源均与第一中央处理器相连接，底盘驱动器与四轮差动机构相连接，第一通信单元与工控机相连接。

所述丝杠上设有行程开关，云台伺服系统包括第二中央处理器、通信单元、步进电机驱动单元和第二电源，行程开关、第二通信单元、步进电机驱动单元和第二电源均与第二中央处理器相连接，步进电机驱动单元与步进电机相连接，第二通信单元与工控机相连接。

本实用新型通过远距离蓝牙传输模块实现与电梯的通信，从而使其自主的上下电梯；通过云台在导轨和丝杠上运动来调节视频采集模块对其前端的拍摄，然后传送至远程监控器，进行远程监控；通过中心控制系统协调控制底盘伺服系统和云台伺服系统，各部分有机的结合在一起，充分发挥各自的性能，实现自助上下电梯，共同完成楼宇内的巡视任务。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型四轮差动机构的结构示意图。

图3为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，包括底盘1，底盘除了用来放置各种电气设备外，还负责给提供行进的驱动力。底盘1下部设有四轮差动机构6，四轮差动机构6与底盘伺服系统相连接，底盘伺服系统设置在底盘1内。所述底盘1上部设有相互平行的导轨2和丝杠3，导轨2和丝杠3上方固定有支撑板7，支撑板7上设有步进电机8，步进电机8与丝杠3相连接，步进电机8与云台伺服系统相连接。步进电机8用于驱动丝杠3转动，云台伺服系统控制步进电机8的转动。导轨2内设有云台4，云台4与丝杠3活动连接，云台4上设有视频采集模块5。云台4端部卡在垂直的导轨2上，云台4上设有螺孔，螺孔与丝杠3相配合，步进电机8通过带动丝杠3的旋转，带着云台4沿着导轨2上下移动，完成云台4的升降动作。视频采集模块5固定在云台4上，随云台4一起升降，进行视频的采集。底盘1上设有中心控制系统9包括工控机和无线路由器，工控机分别与底盘伺服系统、云台伺服系统、视频采集模块5、无线路由器相连接，无线路与远程监控器相连接；所述工控机与远距离蓝牙传输模块相连接，远距离蓝牙传输模块与电梯中相匹配的蓝牙模块相连接。中心控制系统9将各部分有机的结合在一起，充分发挥各自的性能，共同完成楼宇内的巡视任务。

远距离蓝牙传输模块主要用来使机器人和电梯的中控系统之间进行信息交换，完成整体自主上下电梯的动作。具体为：在机器人的中心控制系统9中设有远距离蓝牙传输模块，电梯的中控系统上装一个蓝牙模块，电梯的中控系统通过RS485与蓝牙模块相连接，中心控制系统9通过RS485与远距离蓝牙传输模块相连接，实现控制信号的远距离传输。当机器人需要上电梯时，通过远距离蓝牙传输模块、蓝牙模块向电梯的中控系统发送目的楼层和所在楼层等信息，电梯的中控系统接收到信息后指派电梯到相应楼层接应；当电梯到达指定楼层后，电梯的中控系统通过蓝牙模块、远距离蓝牙传输模块向机器人发送“已到达”的信息，机器人接收到信息后，由中心控制系统9指挥底盘伺服系统移动完成上下电梯的动作。远距离蓝牙传输模块采用BT1800-1型远距离蓝牙模块，其对等传输距离可达1800米，并且体积小，完全兼容蓝牙2.0规范。

如图2所示，四轮差动机构6包括前辅助轮61、后辅助轮62、左驱动轮63和右驱动轮64，左驱动轮63和右驱动轮64位于底盘1的中部，前辅助轮61位于底盘1的前部，后辅助轮62位于底盘1的后部。左驱动轮63和右驱动轮64利用独立的底盘驱动器进行驱动，前辅助轮61和后辅助轮62进行辅助运动。前辅助轮61、后辅助轮62、左驱动轮63和右驱动轮64分布在底盘1的四周，用于支撑和驱动底盘1。前辅助轮61为加装编码器的舵轮，用以测速；后辅助轮62为弹簧轮，用以调节平衡。

如图3所示，视频采集模块5包括CCD球型摄像机和图像采集卡，CCD球型摄像机与图像采集卡相连接，图像采集卡通过以太网口与工控机相连接。CCD球型摄像机为Sony公司的球型CDD球型云台摄像机，图像采集卡为基于TI公司TMS320DM642芯片的图像采集卡。当CCD球型摄像机采集图像信号后，由图像采集卡转换成数字图像，再采用JPEG图像压缩算法对图像进行压缩，然后通过以太网口将图像数据传输至中心控制系统9的工控机，工控机将压缩的图像通过本体装载的无线路由器节点传输到远程监控器，实现采集图像的远程传输。

底盘1和云台4上设有红外避障传感器，用于防止底盘1和云台4碰撞到其他物体。底盘伺服系统包括第一中央处理器、第一通信单元、底盘驱动器和第一电源，红外避障传感器、第一通信单元和第一电源均与中央处理器相连接，底盘驱动器与四轮差动机构6相连接，第一通信单元与工控机相连接。底盘伺服系统主要负责底盘驱动器的驱动，控制四轮差动机构6转动的速度，前轮上的编码器与第一中央处理器相连接，通过测量其转速第一中央处理器控制整体的位置，并计算坐标进行解析。底盘伺服系统中设有功率放大单元，用于对编码器和红外避障传感器测量的信号进行放大。

丝杠3的上部和下部均设有行程开关，用于防止云台4超出丝杠3上的螺纹。云台伺服系统主要承担对云台4的控制，通过对步进电机8的控制，进而控制云台的升降，同时完成云台坐标的解析和计算。云台伺服系统包括第二中央处理器、通信单元、步进电机驱动单元和第二电源单元，行程开关、第二通信单元、步进电机驱动单元和第二电源均与第二中央处理器相连接，步进电机驱动单元与步进电机8相连接，第二通信单元与工控机相连接。云台伺服系统中设有功率放大单元，用于对行程开关测量的信号进行放大。

底盘伺服系统和伺服系统通过485总线与中心控制系统9相连接，实现数据的传输和处理。中心控制系统9从整体上控制底盘伺服系统和伺服系统，实现对机器人的控制，并实时检测机器人所在的方向以及速度。工控机通过485总线与电梯的中控系统进行通讯，交换信息，实现上下电梯。中心控制系统9还可以通过蓝牙模块与上位机通讯，使总控制室工作人员能够随时控制机器人。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，包括底盘（1），其特征在于：所述底盘（1）下部设有四轮差动机构（6），四轮差动机构（6）与底盘伺服系统相连接；所述底盘（1）上部设有相互平行的导轨（2）和丝杠（3），导轨（2）和丝杠（3）上方固定有支撑板（7），支撑板（7）上设有步进电机（8），步进电机（8）与丝杠（3）相连接，步进电机（8）与云台伺服系统相连接；所述导轨（2）内设有云台（4），云台（4）与丝杠（3）活动连接，云台（4）上设有视频采集模块（5）；所述底盘（1）上设有中心控制系统（9）包括工控机和无线路由器，工控机分别与底盘伺服系统、云台伺服系统、视频采集模块（5）、无线路相连接，无线路由器与远程监控器相连接；所述工控机与远距离蓝牙传输模块相连接，远距离蓝牙传输模块与电梯中相匹配的蓝牙模块相连接。

2.根据权利要求1所述的可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，其特征在于，所述四轮差动机构（6）包括前辅助轮（61）、后辅助轮（62）、左驱动轮（63）和右驱动轮（64），左驱动轮（63）和右驱动轮（64）位于底盘（1）的中部，前辅助轮（61）位于底盘（1）的前部，后辅助轮（62）位于底盘（1）的后部，前辅助轮（61）为加装编码器的舵轮，后辅助轮（62）为弹簧轮。

3.根据权利要求1所述的可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，其特征在于，所述视频采集模块（5）包括CCD球型摄像机和图像采集卡，CCD球型摄像机与图像采集卡相连接，图像采集卡通过以太网口与工控机相连接。

4.根据权利要求1所述的可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，其特征在于，所述底盘（1）和云台（4）上设有红外避障传感器，底盘伺服系统包括第一中央处理器、第一通信单元、底盘驱动器和电源，红外避障传感器、第一通信单元、功率放大单元和电源均与第一中央处理器相连接，底盘驱动器与四轮差动机构（6）相连接，第一通信单元与工控机相连接。

5.根据权利要求1或2所述的可自主上下电梯的楼宇巡视机器人，其特征在于，所述丝杠（3）上设有行程开关，云台伺服系统包括第二中央处理器、通信单元、步进电机驱动单元和电源单元，行程开关、第二通信单元、步进电机驱动单元和电源相均与第二中央处理器相连接，步进电机驱动单元与步进电机（8）相连接，第二通信单元与工控机相连接。