CN212905943U - 一种巡航机器人及基于其的识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种巡航机器人及基于其的识别系统，应用于机器人改进技术领域，包括:路由器；激光雷达；视频编码装置；交换机，与路由器、激光雷达和述编码装置相连；GPU控制系统；驱动控制器，与交换机与GPU控制系统相连；伺服驱动器，与驱动控制器相连；毫米波雷达，与GPU控制系统相连；GNSS惯导，与GPU控制系统相连；超声波模块，与驱动控制器相连；气体检测仪，与驱动控制器相连；云台；全景模块，编码装置相连；语音模块。应用本实用新型，通过驱动控制器和GPU控制系统与各个模块的连接并通过网线连接到交换机上，通过内部局域网的通信以解决现有技术中巡检机器人都存在任务模式单一无法可靠的进行高难度多任务模式作业的问题。

Description

一种巡航机器人及基于其的识别系统

技术领域

本实用新型涉及一种巡航机器人改进技术领域，尤其涉及一种巡航机器人及基于其的识别系统。

背景技术

目前，市面上的巡检机器人主要还是基于室内固定场景下的巡逻任务，难以适应室外复杂多变环境下的巡检作业；大多数巡检机器人还只是依靠单一传感器(如激光雷达)的支持进行建图，仅适于对室内固定路线固定环境的巡检作业，无法有效应对巡检作业任务中临时巡检路径的改变；

目前大多数巡检机器人都存在任务模式单一、系统集成度及冗余能力不足的缺陷，无法可靠的进行高难度多任务模式作业。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种巡航机器人及基于其的识别系统，以解决现有技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种巡航机器人，包括:

路由器；

激光雷达；

视频编码装置；

交换机，与所述路由器、所述激光雷达和所述编码装置相连；

GPU控制系统，与所述交换机相连；

驱动控制器，分别与所述交换机与所述GPU控制系统相连；

伺服驱动器，与所述驱动控制器相连；

毫米波雷达，与所述GPU控制系统相连；

GNSS惯导，与所述GPU控制系统相连；

超声波模块，与所述驱动控制器相连；

气体检测仪，与所述驱动控制器相连；

云台，与所述驱动控制器和所述编码装置相连；

全景模块，与所述编码装置相连。

此外，本实用新型还公开了一种基于巡航机器人的识别系统，包括巡航机器人、转换器、图像识别服务器、识别管理服务器和数据库服务器；

所述巡航机器人通过网络通讯与所述转换器相连，所述转换器与所述识别管理系统相连，所述识别管理系统分别与所述图像识别服务器和所述数据库服务器。

本实用新型提供的一种巡航机器人及基于其的识别系统，具有有益效果如下：

通过巡航机器人的GNSS惯导通过串口将定位数据发送至GPU控制系统，驱动控制器和毫米波雷达通过CAN通讯将巡航机器人的车体数据及前方障碍物扫描信息传送至车体端GPU控制系统，GPU控制系统对车体其他设备发送过来的数据进行处理并发送相关指令。驱动控制器和GPU控制系统、视屏编码装置、云台、激光雷达、毫米波雷达并通过网线连接到交换机上，组成一个内部局域网，通过内部局域网的通信以解决现有技术中巡检机器人都存在任务模式单一、系统集成度及冗余能力不足的缺陷，无法可靠的进行高难度多任务模式作业。

还可以通过5G网端将数据实时上传至后台云服务平台上，将巡检机器人及无人机端数据同步到服务器中，实现多个本地平台远程的集中管理，整合无人机空巡数据等资源，实现无人化大系统的联合监控。

附图说明

图1是本实用新型实施例的第一种电路示意图。

图2是本实用新型实施例的第二种电路示意图。

图3是本实用新型实施例的第三种电路示意图。

图4是本实用新型实施例的第四种电路示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，为解决现有技术问题，本实用新型提供一种巡航机器人，包括:路由器；激光雷达；视频编码装置；交换机，与所述路由器、所述激光雷达和所述编码装置相连；GPU控制系统，与所述交换机相连；驱动控制器，与所述交换机与所述GPU控制系统相连；伺服驱动器，与所述驱动控制器相连；毫米波雷达，与所述GPU控制系统相连；GNSS惯导，与所述GPU控制系统相连；超声波模块，与所述驱动控制器相连；气体检测仪，与所述驱动控制器相连；云台，与所述驱动控制器和所述编码装置相连；全景模块，所述编码装置相连；语音模块。

可以理解的是，GNSS惯导通过串口将定位数据发送至GPU控制系统，控制器和毫米波雷达通过CAN通讯将车体数据及前方障碍物扫描信息传送至车体端GPU控制系统，GPU对车体其他设备发送过来的数据进行处理并发送相关指令。驱动控制器和GPU控制系统、视屏编码板、云台、激光雷达、网端通过网线连接到交换机上，组成一个内部局域网，同时通过5G网端将数据实时上传至后台云服务平台上。

所述系统在现有的技术上增加了激光雷达避障模块和视觉避障模块，将64 线激光雷达、超声波传感器、毫米波雷达和视觉模块进行数据融合避障，通讯方面，在原有的通过无线电通讯控制的方式进行了优化整合，将5G网络整合到巡检机器人的通讯控制及数据传输链路中，使得巡检机器人与后台的实时数据传输方面更加稳定高效。通过5G网络通讯，巡检机器人在巡检作业中可不受距离限制进行远距离大范围作业，有效的解决了原有技术上因室外复杂的作业环境对巡检机器人控制及信息传输方面的影响。

本发明实施例中，可以通过GPS、激光雷达、GNSS惯导的数据融合定位小车当前的位置信息，根据任务的起点终点，利用B-spline Curves算法模型规划小车的全局路径，结合毫米波雷达、超声波传感器和激光雷达对小车周围环境信息采集的数据进一步对小车进行局部路径规划，具有在室内固定场景、室外复杂环境下自主建图、自主线路规划、自主避障、自主导航移动巡检的能力。布局和算法的过程为现有技术，本实用不做具体赘述。

针对，GNSS惯导，具备定点巡查功能，机器人具备接受配电站智能巡检系统的指令，通过与供电服务指挥系统进行数据交互，获取设备类型、运行年限、电流、电压、功率等设备状态。在发现缺陷及隐患点时可以立刻锁定设备危机区域，进行缺陷及隐患定点定位检查，并将检查结果反馈给设备管理系统或供电服务指挥系统；

需要说明的是，激光、GPS+IMU、超声波、视觉、毫米波、轮速里程器等通过CAN或AV连接到TX2GPU中实现多传感器数据融合，在对于关键的传感器或执行组件，采用合理的热备份冗余架构设计，当出现组件单点故障时，不引起系统整体崩溃或混乱，不引发事故。

加装自动充电模块及电池BMS系统，能够有效监控车体端设备开关状态、车身设备温度检测、异常情况自动告警，具备车体电池监控系统，实时监控小车电量，在深度学习的体系下，结合小车当前位置与任务终点位置做出判断，若剩余电量不足以完成当前巡检任务，则自动前往就近充电站自动充电，同时向指挥中心发出是否调用备用巡检设备前往任务点继续执行剩余巡检任务的请求；

本实用新型还公开了一种基于巡航机器人的识别系统，巡航机器人、转换器、图像识别服务器、识别管理服务器和数据库服务器；所述巡航机器人通过网络通讯与所述转换器相连，所述转换器与所述识别管理系统相连，所述识别管理系统分别与所述图像识别服务器和所述数据库服务器。

此外，通过4G/5G模块,装载空地一体化巡检系统，将巡检机器人及无人机端数据同步到服务器中，实现多个本地平台远程的集中管理，并结合东古航空空地一体化的其它设备终端，实现多个自动移动终端所采集的数据信息进行联防联控，整合无人机空巡数据等资源，实现无人化大系统的联合监控。

如图3和图4所示，系统是基于ST公司STM32F429IGT6芯片(以下统称单片机)作为内核的控制系统，其具有176pin,高达2M的flash。通过MOS_Gate 接口连接两个ULN2003ADR模块控制八个欧姆龙G2R-1-E继电器作为外部开关量，控制器向其发送信号指令作为开关使用，单个允许控制最大电流可达到16A；通过使用两个CAN_TX、CAN_RX引脚连接两个SN65HVD230芯片，也就是U6和U7，其工作模式可通过Rs引脚来控制，单片机的输出引脚Tx1/2连接到SN65HVD230 1/2的数据输入端D，可将此CAN节点的数据连接到CAN网络中。接收引脚Rx1/2 连接到SN65HVD2301/2的数据输出端R，用于接收数据，方式选择端口Rs通过跳线和一段的地的斜率电阻器连接，通过硬件选择可实现对工作模式的选择； STM32F429IGT6芯片(也就是U2)的PA2 PA3和PB10 PB11引脚连接两个max485 芯片作为两路485控制接口，芯片的A B引脚作为对外部数据收发接口，A和B 中间连接两个60欧的匹配电阻后经一个0.1f/50V的电容接地，起到滤波的作用，经测试，该连接方式可稳定实现对外部设备的485多点通讯；

如图2所示，STM32F429IGT6(U2)单片机的PE7-PE15引脚与 SN74LVC8T245QPWRQ1(U1和U3)(1)的A1-A8引脚连接、PC6-PC13引脚与 SN74LVC8T245QPWRQ1(2)的A1-A8引脚连接，SN74LVC8T245QPWRQ1芯片的B1-B8 输出端串联一个49.9欧的电阻后可稳定实现8路对外PWM脉冲控制；通讯芯片使用加拿大microhard PX2，单片机的serialRx与PX2的serialRXD连接， serialTx与PX2的serialTXD连接，实现通讯芯片与单片机的数据通信，PX2 外借天线与外部设备进行数据连接，通信距离可达到1000米；单片机的uart1 Tx/Rx、uart2 Tx/Rx与SP3232EEY-L/TR芯片的T1in/R1out、T2in/R2out引脚连接，芯片的C1+和C1-、C2+和C2-通过一个0.1F50V的电容连接，V+和V-通过一个0.1f50V电容接地，可实现两路对外RS232数据通信；将单片机的 SPI1_MISO、SPI2_MISO、SPI2_SCK、SPI2_MOSI、ETH_INT1、ETH_WOL1、ETH_INT2、 ETH_INT2、ETH_WOL2引脚与AD5422BREZ芯片的LATCH、CLEAR、SCLK、SDO、SDIN、CLEAR2、LATCH2、SDO2连接，可实现两路数模转换，将外部输入的数字量转换为模拟量数据发送到单片机；系统带有两个HC-027芯片，单片机的TX_p0、TX_N0、 RX_p0、RX_N0分别与HC-027芯片的TD1+、TD1-、TD2+、TD2-连接，HC-027的 TX1+、TX1-、TX2+、TX2-分别与RJ45的1、2、3、6引脚连接，可实现系统与外部设备的网络通讯，两个HC-027芯片的TCT1和TCT2通过两个BLM18HD102SN1D 电感互相连接，电感两端各经过一个0.1f50V的电容接地，经测试，该方案可实现系统与外部设备的；两路网络通讯，且两个网口的功能一致。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.一种巡航机器人，其特征在于，包括:

路由器；

激光雷达；

视频编码装置；

交换机，与所述路由器、所述激光雷达和所述编码装置相连；

GPU控制系统，与所述交换机相连；

驱动控制器，分别与所述交换机与所述GPU控制系统相连；

伺服驱动器，与所述驱动控制器相连；

毫米波雷达，与所述GPU控制系统相连；

GNSS惯导，与所述GPU控制系统相连；

超声波模块，与所述驱动控制器相连；

气体检测仪，与所述驱动控制器相连；

云台，与所述驱动控制器和所述编码装置相连；

全景模块，与所述编码装置相连。

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