CN217496327U - 一种智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能巡检机器人，包括底盘、控制模块、定位导航模块和监控模块，控制模块、定位导航模块和监控模块设置在底盘上；底盘包括电机、主动轮组和从动轮组，电机、主动轮组和从动轮组设置在底盘上，电机用于为主动轮组提供动力；定位导航模块包括激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块，激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块连接控制模块；监控模块包括摄像头，摄像头为双目云台相机和/或全景摄像头，摄像头连接控制模块。本智能巡检机器人通过定位导航模块实现定位准确和定位稳定，且适应性强，能够同时适应室内和室外两种环境，解决了现有巡检机器人适应性不强的问题。

Description

一种智能巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种智能巡检机器人。

背景技术

目前，市面上的巡检机器人大多都存在一些问题，首先，定位不稳定，巡检机器人的定位受天气，地域，温度，场地的影响较大；其次，适应性不强，现在市面上的巡检机器人大多分为室内巡检机器人和室外巡检机器人，很少有能同时适应室内和室外两种场景的；最后，市面上的巡检机器人每次左右移动需要有较大的拐弯半径，在狭小的空间中巡检时，操作不便，运动不流畅。因此需要一种综合性能强的智能巡检机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能巡检机器人，用于解决现有巡检机器人适应性不强的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种智能巡检机器人，包括底盘、控制模块、定位导航模块和监控模块，所述控制模块、定位导航模块和监控模块设置在所述底盘上；

所述底盘包括电机、主动轮组和从动轮组，所述电机、主动轮组和从动轮组设置在所述底盘上，所述电机用于为所述主动轮组提供动力；

所述定位导航模块包括激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块，所述激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块连接所述控制模块；

所述监控模块包括摄像头，所述摄像头为双目云台相机和/或全景摄像头，所述摄像头连接所述控制模块。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的智能巡检机器人，通过定位导航模块实现定位准确和定位稳定，且适应性强，能够同时适应室内和室外两种环境，解决了现有巡检机器人适应性不强的问题。

进一步地，所述控制模块包括工控机和路由器。

进一步地，所述激光雷达模块包括多线激光雷达和单线激光雷达。

进一步地，所述底盘上设置有超声波雷达组，所述超声波雷达组用于监测智能巡检机器人行驶路径上的障碍物。

附图说明

图1是本实用新型的智能巡检机器人示意图。

具体实施方式

本实用新型所提供的一种智能巡检机器人，包括底盘、控制模块、定位导航模块和监控模块，所述控制模块、定位导航模块和监控模块设置在所述底盘上；

所述底盘包括电机、主动轮组和从动轮组，所述电机、主动轮组和从动轮组设置在所述底盘上，所述电机用于为所述主动轮组提供动力；

所述定位导航模块包括激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块，所述激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块连接所述控制模块；

所述监控模块包括摄像头，所述摄像头为双目云台相机和/或全景摄像头，所述摄像头连接所述控制模块。

所述控制模块包括工控机和路由器。

所述激光雷达模块包括多线激光雷达和单线激光雷达。

所述底盘上设置有超声波雷达组，所述超声波雷达组用于监测智能巡检机器人行驶路径上的障碍物。

具体如图1所示，智能巡检机器人包括底盘，底盘上设置有支架，各模块通过支架设置在底盘上，支架与底盘可一体设置或分体设置。智能巡检机器人上设置有以下模块：单线激光雷达1、RTK模块2、工控机3、路由器4、AGX(Jetson AGX Xavier)5、麦克风6、双目云台相机7、360°全景摄像头8、16线激光雷达9、视频解码器10、超声波雷达11、主动轮12、电池13、全向轮14。一般的，单线激光雷达1、RTK模块2、双目云台相机7、360°全景摄像头8、16线激光雷达9、超声波雷达11等传感器设置时不能相互遮挡。

智能巡检机器人的控制关系和部分连接关系如下：首先，第一条关系网，双目云台相机7与路由器4连接，路由器4与工控机3连接；在这一条关系中，路由器4建立了一个局域网，双目云台相机7通过网线插到路由器4上，路由器4通过网线插到工控机3上，当双目云台相机7工作时，在路由器4建立的局域网内，双目云台相机7拍摄的图片数据上传到局域网内，在局域网内，工控机3控制路由器4，把双目云台相机7拍摄的数据上传到后台。其次，第二条关系网，单线激光雷达1、16线激光雷达9、惯性测量单元IMU、RTK模块2是通过USB连接到工控机3上的，由工控机3直接控制以上功能模块。最后，第三条关系网，超声波雷达11是通过串口连接到电源板上的，电源板与屏幕连接。以上三条关系网实现本智能巡检机器人整机功能。

智能巡检机器人工作时，底盘设置的从动轮采用了全向轮14，具体为欧米轮，其优势为左右和前后向移动较灵活；智能巡检机器人利用16线激光雷达配合惯性测量单元IMU以及RTK模块2(实时动态载波相位差分技术)来达到定位的目的，三者传感器数据融合，可以多场景巡检，不区分室内和室外环境；单线激光雷达1的作用是避障，雷达发出的激光为一条线，它可以检测在同一高度水平面范围内是否有障碍物；16线激光雷达9的作用为建立点云图，定位和避障，惯性测量单元IMU的作用为建立点云图和提供角速度线用于定位，16线激光雷达9能同时发射16条激光线，这16条激光线所在的范围为上下±15°，每条线的扫射范围360°。在定位时，首先16线激光雷达9发射16条激光线，与惯性测量单元IMU配合，建立高精度点云地图，16线激光雷达9还可以起到避障的作用。工作时，16线激光雷达9发射的点云与点云图进行匹配，定位精度高。除此之外，RTK模块2也适用于定位，其作用是定位丢失时的重定位，当定位丢失时，RTK模块2可以修正定位信息，RTK模块2还有一个作用是可以使车在随机地点启动，目前市面上的巡检机器人每次都要到出生地才能启动，而本智能巡检机器人在点云地图内可以随时随地多场景启动，增加了智能巡检机器人的适用性。硬件连接方面，单线激光雷达1，16线激光雷达9，惯性测量单元IMU和RTK模块2不是相互连接的，单线激光雷达1和16线激光雷达9是通信网口，惯性测量单元IMU和RTK模块2是USB网口，上述硬件连接在工控机3的接口上，通过工控机协同工作。

底盘电机采用了差速程序，差速程序是指当智能巡检机器人不是直行时，左右拐弯或者向后转时，不需要采用转向机构，通过电机的差速程序即可实现左右转弯或者向后转。智能巡检机器人左右拐弯或者向后转的动作是以底盘电机设置位置的中轴线与底盘的中心线的交点为旋转中心的，当智能巡检机器人左右拐弯时，电机驱动的外侧轮的速度比电机驱动的内侧轮的速度大。当智能巡检机器人向后转时，智能巡检机器人进行自旋运动，此时左右两侧轮子的速度大小相等，方向相反，左右两侧轮子的速度差值比直行正常行驶的速度大两倍。

本实施例中底盘的前轮即从动轮14为两个欧米轮，底盘的后轮即主动轮12为两个电机提供动力带动的两个橡胶轮，底盘的减震结构在前轮和后轮部分，为垂直减震；当进行巡检时，欧米轮的运动可以进行全向运动，当智能巡检机器人左右转弯或者向后转时，智能巡检机器人会以底盘电机的中轴线与底盘的中心线的交点为旋转中心进行旋转，其优点为拐弯半径小，操作方便，对场地空间要求不高，运动流畅。作为其他实施方式，也可将前轮作为主动轮。本实施例采用了四轮底盘，作为其他方式，可设置不同数量的轮数，只需确定主动轮和从动轮即可。

智能巡检机器人在底盘周围部署了超声波雷达11，当20cm内有障碍物时，会自动停止运动，安全性高。

本实施例中，监控模块由双目云台相机7和360°全景摄像头8组成，双目云台相机7和360°全景摄像头8是为了在智能巡检机器人运动时传输视频流，以达到远程实时监控的目的。例如，双目云台相机7可设置为偏向口罩和其他物品的识别；360°全景摄像头8可设置为偏向行程记录仪方面，记录智能巡检机器人的行驶路径。

本实施例中，智能巡检机器人的控制的控制模块包括了通信模块，用于智能巡检机器人的内部和外部通信。作为其他实施方式，可将控制模块独立设置，用于智能巡检机器人的内部通信，以及用于与外部服务器或控制端通信。

本实施例中，智能巡检机器人扩展了AGX(Jetson AGX Xavier)5和麦克风6，以进行人工智能边缘计算和用于人机交互。

上述实施例仅以一种具体的实施方式说明本实用新型的技术方案，任何对本实用新型进行的等同替换及不脱离本实用新型精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型权利要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种智能巡检机器人，包括底盘、控制模块、定位导航模块和监控模块，所述控制模块、定位导航模块和监控模块设置在所述底盘上；其特征在于：

所述底盘包括电机、主动轮组和从动轮组，所述电机、主动轮组和从动轮组设置在所述底盘上，所述电机用于为所述主动轮组提供动力；

所述定位导航模块包括激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块，所述激光雷达模块、惯性测量单元和RTK模块连接所述控制模块；

所述监控模块包括摄像头，所述摄像头为双目云台相机和/或全景摄像头，所述摄像头连接所述控制模块。

2.根据权利要求1所述的智能巡检机器人，其特征在于：所述控制模块包括工控机和路由器。

3.根据权利要求1所述的智能巡检机器人，其特征在于：所述激光雷达模块包括多线激光雷达和单线激光雷达。

4.根据权利要求1所述的智能巡检机器人，其特征在于：所述底盘上设置有超声波雷达组，所述超声波雷达组用于监测智能巡检机器人行驶路径上的障碍物。

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