CN218446478U - 一种基于履带式机器人的安全巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于履带式机器人的安全巡检系统，包括履带式机械本体、运动控制模块、定位与导航模块；履带式机械本体包括履带式底盘；运动控制模块设置在履带式底盘内部空间，包括防撞及避障传感器、运动控制板、伺服电机驱动器，防撞及避障传感器通过IO接口与运动控制板通讯；伺服电机驱动器通过CAN总线与运动控制板通讯；定位与导航模块设置在履带式机械本体上部前方，包括彩色相机与深度相机、激光雷达和惯性测量单元IMU，IMU用于采集运动过程中的三轴加速度和三轴角度。本实用新型提高了巡检效率和可靠性，解决了系统调速响应、速度控制稳定性和抗干扰能力问题，作为智能化巡检信息获取平台，具有很大的研发和推广使用价值。

Description

一种基于履带式机器人的安全巡检系统

技术领域

本实用新型涉及安全巡检技术领域，具体而言，涉及一种基于履带式机器人的安全巡检系统。

背景技术

现有机器人的安全巡检装置是由工控机系统模块、履带式底盘和机器人传感器模块、运动控制板、显示器等部件组成，履带式底盘由四条履带组成，包括两条主履带与两条摆臂履带，机器人传感器模块通过IO接口与运动控制板通讯的一种巡检系统，广泛用于机器人周围环境的检测。

现有履带式机器人装置在智慧园区生产安全设施应用中定位与导航性能欠佳，基于激光雷达的定位导航方案具有准确的定位，但其经济成本较高，同时，因为激光雷达的工作原理，其在长廊环境中容易出现建图与定位失败；基于视觉的定位导航方案成本较低，但智慧园区生产安全设施内部光源分布不均，不能很好地估计环境的深度信息。而履带式机器人因运动时可能的打滑导致定位精度下降。

总之，现有安全巡检机器人技术存在以下缺点：

1、机器人在智慧园区生产安全设施内部环境中运动能力较差；

2、智慧园区生产安全设施内机器人定位与导航性能欠佳；

3、智慧园区生产安全设施结构与设备视觉检测算法受环境影响大；

4、图像拼接差：传统的图像拼接算法只能将图像拼接成二维全景图；

5、分割性能差：智慧园区生产安全设施设备检测技术受光照环境影响较大、分割性能欠佳。考虑到现有语义分割训练过程中计算量较大。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种采用多传感器融合的定位导航方案，结合多传感器信息的优势，克服单一传感器信息不足的缺点，实现履带式机器人的准确定位与导航，采用履带式机器人运动控制与定位导航以及生产安全设施结构与生产安全设备视觉检测装置的组成结构及安装方式，以智能化巡检方式提高在成本、可扩展性、灵活性、可靠性等方面的优势。

本实用新型提供一种基于履带式机器人的安全巡检系统，包括：履带式机械本体、运动控制模块、定位与导航模块；

所述履带式机械本体包括履带式底盘，所述履带式底盘包括两侧的两条主履带、两侧的两条摆臂履带，在上下楼梯时通过转动摆臂增加机器人与楼梯的接触点，使得重心在支撑面内不致倾覆；同一侧的主履带的前轮与摆臂履带的大轮之间通过传动销连接，使同侧的主履带和摆臂履带速度保持一致；

所述运动控制模块设置在所述履带式底盘的内部空间，包括防撞及避障传感器、运动控制板、伺服电机驱动器，所述防撞及避障传感器与所述运动控制板之间电连接，通过IO接口与运动控制板通讯，用于机器人周围环境的检测；所述运动控制板与所述伺服电机驱动器之间电连接，所述伺服电机驱动器通过 CAN总线与所述运动控制板通讯，接收控制指令实现电机的调速和定位以驱动机器人实现指定的运动，同时，所述伺服电机驱动器向所述运动控制板反馈电机的光电编码器信息，所述运动控制板根据编码器信息与运动学模型计算产生机器人的里程计信息；

优选地，所述运动控制板为基于单片机。

所述定位与导航模块设置在所述履带式机械本体的上部前方，包括彩色相机与深度相机、激光雷达和惯性测量单元IMU；所述彩色相机与深度相机通过 USB接口与上位机进行通讯，激光雷达通过高速网口与上位机进行通讯，惯性测量单元IMU通过串口与上位机通讯；所述彩色相机与深度相机与所述激光雷达用于采集机器人运动时环境场景信息，所述惯性测量单元IMU用于采集机器人运动过程中的三轴加速度和三轴角度信息。

考虑到生产安全设施具有较长走廊特征与攀爬楼梯的需要，同时兼顾经济成本，定位与导航部分将使用激光雷达和惯性测量单元(IMU)进行融合，使用彩色相机与深度相机进行楼梯结构特征与参数的识别。所述彩色相机与深度相机通过USB接口与上位机进行通讯，激光雷达通过高速网口与上位机进行通讯，彩色相机与深度相机与激光雷达均可以采集机器人运动时环境场景信息； IMU通过串口与上位机通讯，采集机器人运动过程中的三轴加速度和三轴角度信息。

进一步地，所述防撞及避障传感器包括超声传感器、激光测距传感器中的一种或多种，用于对机器人周围环境进行超声波距离检测和/或光学距离检测。

进一步地，所述安全巡检系统还包括视觉检测模块，所述视觉检测模块设置在所述履带式机械本体的前方，包括：云台位置调整机构、可见光摄像机、电机及其驱动、云台测控单元；所述可见光摄像机设置在所述云台位置调整机构的上部，所述电机及其驱动与所述云台位置调整机构之间电连接以驱动云台位置调整机构运动；所述云台测控单元与所述电机及其驱动之间电连接，用于对云台位置调整机构的状态进行闭环控制。

进一步地，所述履带式机械本体还包括：导航与检测传感器支撑机构、防撞及避障传感器支撑机构，其中，所述导航与检测传感器支撑机构设置在定位与导航模块和视觉检测模块的下方，用于支承定位与导航模块和视觉检测模块；所述防撞及避障传感器支撑机构设置在所述防撞及避障传感器的下方，用于支承所述防撞及避障传感器；

进一步地，所述履带式机械本体还包括主履带与摆臂履带运动机构，所述主履带与摆臂履带运动机构包括驱动轮、导向轮以及承重轮，所述驱动轮设置在主履带或摆臂履带的后部，所述导向轮设置在主履带或摆臂履带的前部，所述驱动轮带动主履带或摆臂履带进行卷绕运动，所述导向轮用于引导主履带或摆臂履带的卷绕方向；所述承重轮设置在所述驱动轮的轮轴与履带之间，用于支承所述驱动轮。

进一步地，所述安全巡检系统还包括：电源管理模块，所述电源管理模块设置在所述履带式机械本体的内部前方不同功能模块对电源的需求不同，因而所述电源管理模块适配系统所需的24V及12V的电源电压，用于对所述安全巡检系统的电源供给。

进一步地，所述安全巡检系统还包括工控机系统模块，所述工控机系统模块设置在所述履带式机械本体的上部中间，所述工控机系统模块包括智能 Express-BASE核心组件、显示屏，还包括人机交互所需要的键盘、鼠标以及通信网卡，用于人机交互的查看和操作；

优选地，所述显示屏为HDMI显示屏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型安全巡检系统提高了巡检效率和可靠性，解决了系统调速响应、速度控制稳定性和抗干扰能力问题，作为智能化巡检的信息获取平台，具有很大的研发和推广使用价值。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例面向智慧园区生产安全设施的基于履带式机器人的安全巡检系统的实物图；

图2为本实用新型工控机系统模块的组成示意图；

图3为本实用新型实施例安全巡检系统的方案框图；

图4为本实用新型实施例机器人上楼梯全过程的状态图；

图5为本实用新型实施例定位与导航相关传感器的实物图；

图6为本实用新型实施例机器人导航过程的轨迹图；

图7为本实用新型实施例机器人在动态环境下的避障的状态图；

图8为本实用新型实施例机器人多转弯情况下的路径轨迹图；

图9为本实用新型实施例大厅内部结构场景重建实验的场景图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和产品的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步详细说明。

本实用新型实施例提供一种基于履带式机器人的安全巡检系统，参见图1、图3所示，包括：履带式机械本体、运动控制模块、定位与导航模块；

所述履带式机械本体包括履带式底盘，所述履带式底盘包括两侧的两条主履带、两侧的两条摆臂履带，在上下楼梯时通过转动摆臂增加机器人与楼梯的接触点，使得重心在支撑面内不致倾覆；同一侧的主履带的前轮与摆臂履带的大轮之间通过传动销连接，使同侧的主履带和摆臂履带速度保持一致；

所述运动控制模块设置在所述履带式底盘的内部空间，包括防撞及避障传感器、基于单片机的运动控制板、伺服电机驱动器，所述防撞及避障传感器与所述运动控制板之间电连接，通过IO接口与运动控制板通讯，用于机器人周围环境的检测；所述运动控制板与所述伺服电机驱动器之间电连接，所述伺服电机驱动器通过CAN总线与所述运动控制板通讯，接收控制指令实现电机的调速和定位以驱动机器人实现指定的运动，同时，所述伺服电机驱动器向所述运动控制板反馈电机的光电编码器信息，所述运动控制板根据编码器信息与运动学模型计算产生机器人的里程计信息；

所述定位与导航模块设置在所述履带式机械本体的上部前方，包括彩色相机与深度相机、激光雷达和惯性测量单元IMU；所述彩色相机与深度相机通过 USB接口与上位机进行通讯，激光雷达通过高速网口与上位机进行通讯，惯性测量单元IMU通过串口与上位机通讯；所述彩色相机与深度相机与所述激光雷达用于采集机器人运动时环境场景信息，所述惯性测量单元IMU用于采集机器人运动过程中的三轴加速度和三轴角度信息。

考虑到生产安全设施具有较长走廊特征与攀爬楼梯的需要，同时兼顾经济成本，定位与导航部分将使用激光雷达和惯性测量单元(IMU)进行融合，使用彩色相机与深度相机进行楼梯结构特征与参数的识别。所述彩色相机与深度相机通过USB接口与上位机进行通讯，激光雷达通过高速网口与上位机进行通讯，彩色相机与深度相机与激光雷达均可以采集机器人运动时环境场景信息； IMU通过串口与上位机通讯，采集机器人运动过程中的三轴加速度和三轴角度信息。

所述防撞及避障传感器包括超声传感器、激光测距传感器中的一种或多种，用于对机器人周围环境进行超声波距离检测和/或光学距离检测。

所述安全巡检系统还包括视觉检测模块，所述视觉检测模块设置在所述履带式机械本体的前方，包括：云台位置调整机构、可见光摄像机、电机及其驱动、云台测控单元；所述可见光摄像机设置在所述云台位置调整机构的上部，所述电机及其驱动与所述云台位置调整机构之间电连接以驱动云台位置调整机构运动；所述云台测控单元与所述电机及其驱动之间电连接，用于对云台位置调整机构的状态进行闭环控制。

所述履带式机械本体还包括：导航与检测传感器支撑机构、防撞及避障传感器支撑机构，其中，所述导航与检测传感器支撑机构设置在定位与导航模块和视觉检测模块的下方，用于支承定位与导航模块和视觉检测模块；所述防撞及避障传感器支撑机构设置在所述防撞及避障传感器的下方，用于支承所述防撞及避障传感器；

所述履带式机械本体还包括主履带与摆臂履带运动机构，所述主履带与摆臂履带运动机构包括驱动轮、导向轮以及承重轮，所述驱动轮设置在主履带或摆臂履带的后部，所述导向轮设置在主履带或摆臂履带的前部，所述驱动轮带动主履带或摆臂履带进行卷绕运动，所述导向轮用于引导主履带或摆臂履带的卷绕方向；所述承重轮设置在所述驱动轮的轮轴与履带之间，用于支承所述驱动轮。

所述安全巡检系统还包括：电源管理模块，所述电源管理模块设置在所述履带式机械本体的内部前方不同功能模块对电源的需求不同，因而所述电源管理模块适配系统所需的24V及12V的电源电压，用于对所述安全巡检系统的电源供给。

所述安全巡检系统还包括工控机系统模块，所述工控机系统模块设置在所述履带式机械本体的上部中间，所述工控机系统模块包括智能Express-BASE 核心组件、显示屏，还包括人机交互所需要的键盘、鼠标以及通信网卡，用于人机交互的查看和操作；

优选地，所述显示屏为HDMI显示屏。

实施例

根据智慧园区生产安全环境巡检的任务要求，设计并开发了一套能够代替人工完成智慧园区生产环境安全巡检任务的履带式巡检机器人系统。该机器人具有全空域、模块化、稳定等特点，搭载环境质量传感器、高清相机等传感器系统，利用上位机控制管理软件可以实现远程控制、数据查询、图像监测等功能。

本实用新型实施例基于履带式机器人的安全巡检系统是面向生产安全设施的履带式机器人自动化巡检系统，如图3所示，该系统主要包含了履带式机器人机械本体部分、工控机系统模块、运动控制模块、定位与导航模块、电源管理及视觉检测模块。

履带式机械本体部分包括能够在斜度不超过30°的楼梯上下的履带式底盘。由于生产安全设施空间内楼梯分布较多，需要使用履带式机器人作为本体进行巡检以方便爬梯。履带式底盘由四条履带组成，包括两条主履带与两条摆臂履带，在上下楼梯时通过转动摆臂增加机器人与楼梯的接触点，使得重心在支撑面内不致倾覆。每条主履带由驱动轮、导向轮以及承重轮组成。同一侧的主履带前轮与摆臂履带大轮间通过传动销连接，使同侧的主履带和摆臂履带速度保持一致。

工控机系统模块包括安装有ROS系统的Ubuntu主机及显示器等外设。 Ubuntu主机接收相关的彩色与深度图像、激光雷达点云及IMU位姿信息，实现机器人的定位、建图和导航算法并接收云台传输的生产安全设施图像数据并进行检测。另外，工控机可以通过串口向基于单片机的运动控制板发送运动控制指令，并接收运动控制板发送的里程计信息。

运动控制模块包括基于单片机的运动控制板、防撞及避障传感器和伺服电机及驱动器等。基于单片机的运动控制板拥有数量丰富的GPIO接口和数据通讯端口，可以接收机器人的防撞及避障传感器数据，通过串口接收来自工控机的运动控制指令，转化为电机驱动的控制信号。

防撞及避障传感器包括了超声传感器和激光测距传感器等，用于机器人周围环境的检测，通过IO接口与运动控制器通讯。伺服电机驱动器通过CAN与运动控制板通讯，接收控制指令实现电机的调速和定位以驱动机器人实现指定的运动。同时，驱动器向运动控制板反馈电机的光电编码器信息，控制板根据编码器信息与运动学模型计算产生机器人的里程计信息。

电源管理模块为整个履带式机器人系统供电。不同功能模块对电源的需求不同，因而电源模块应适配系统所需的24V及12V的电源电压。

定位与导航模块包括了彩色相机与深度相机、激光雷达和惯性测量单元 (IMU)。

考虑到生产安全设施具有较长走廊特征与攀爬楼梯的需要，同时兼顾经济成本，定位与导航部分将使用激光雷达和惯性测量单元(IMU)进行融合，使用彩色相机与深度相机进行楼梯结构特征与参数的识别。彩色相机与深度相机通过USB与上位机进行通讯，激光雷达通过高速网口与上位机进行通讯，相机与激光雷达均可以采集机器人运动时环境场景信息；IMU通过串口与上位机通讯，采集机器人运动过程中的三轴加速度和三轴角度信息。

视觉检测模块具有一个机器人上搭载的云台，云台通过高速网口为上位机提供拍摄到的视频图像信息，上位机对信息进行处理，实现生产安全设施内部结构的重建并获得生产安全设施结构的生产安全设施缺陷。

根据智慧园区生产安全设施环境中台阶多、散热差、光线昏暗的特点，同时，考虑机器人轻量化设计要求，对系统中各模块工作元件进行选型及设计，其具体型号与参数如表1所列：

表1

工控机系统模块包括智能Express-BASE核心组件以及人机交互所需要的键盘、鼠标、HDMI显示屏及通信网卡等设备，如图2所示是工控机系统模块各组成部分实物图。

其中安装Ubuntu16.04系统的智能工控机内集成了机器人操作系统(RobotOperating System,ROS),ROS系统内开发了包括建图、定位、运动规划与导航算法等软件，是工控机模块系统的控制核心。通过工控机可以实现各种底层驱动及核心算法模块开发，机器人的传感器模块数据经过工控机接收后传送至核心算法模块中进行处理，输出环境地图及机器人自主爬梯导航需要的运动控制信号。

运动控制模块包括以STM32F407为主控芯片的运动控制板卡和大疆C620 直流无刷马达控制器。C620控制器内部采用32位高性能MCU，使用电机的霍尔信号作为电流与位置反馈,支持CAN总线与PWM控制。

如图5所示，定位与导航模块由激光雷达、RealSense d435i相机以及惯性测量单元IMU构成。激光雷达型号为镭神智能N30101A，可用于测量半径范围16m内的物体，其通过以太网口与工控机连接，发送点云数据。RealSense d435i相机用于获取环境的可见光图像与深度图像，其通过USB与工控机连接，主要用于机器人的自主爬梯。

惯性测量单元IMU为生产安全自行研发，可提供三轴加速度信息、三轴角速度信息并通过计算得到位姿欧拉角。IMU模块包括ADIS16365组件与 STM32F407控制芯片，ADIS16365组件产生六轴原始数据，经SPI通信传送至STM32F407控制芯片，通过补偿滤波与四元数计算得到物体姿态信息，其通过USB与工控机连接，发送IMU的角度信息

为验证本实用新型实施例的履带式机器人运动控制与定位导航技术及智慧园区生产安全设施结构与设备机器视觉检测技术，进行履带式机器人的楼梯爬行实验、履带式机器人的自主定位与导航实验及智慧园区生产安全设施结构与设备的机器视觉检测实验设计。多数智慧园区设施存在较多长廊及楼梯，本实用新型实施例的实验均在具有较长走廊和楼梯的教学楼内开展。

进行履带式机器人的楼梯爬行实验以验证所述的基于多信息融合的自动化爬梯技术，如图4所示，使用图像对齐方法，将RealSense d435i模块的彩色图像和深度图像像素点进行一一对应。根据对齐的图像数据，使用上面提出的 LSD直线检测，当机器人偏向楼梯的一侧时，机器人调整自身位姿。当机器人对准楼梯后，行进至距离第一级台阶0.3m处停止，根据Sobel算子勾勒楼梯边缘，两条边缘间为楼梯竖直面，读取该区域的深度值。单级台阶的实际结构参数为宽300mm，高200mm，该算法测量得出结果。根据融合的楼梯图像，得到测试收起摆臂到达平地要求。

分别进行多信息融合建图实验和机器人自主导航实验以验证提出的自主定位与导航技术，实验场地为含有较长走廊的教学楼。

1)多信息融合建图实验

使用手柄对机器人本体进行运动控制，使其在平地上行走一个长6m，宽 3.5m的矩形路径，运动速度为1m/s。通过使用所述的里程计和IMU经过扩展卡尔曼滤波融合算法后得到的轨迹信息的轨迹图中，未使用IMU融合的里程计信息(红色轨迹)在转弯过程中偏差较大，融合IMU后的里程计(绿色轨迹)在转弯时没有出现很大的偏移。

此时，机器人在x轴上的运动路程为12m，在y轴上的运动路程为7m，总运动路程为19m。理论上机器人的最终定位点应为(0,0)，未经过融合的里程计信息为(0.62,0.54)，经扩展卡尔曼滤波融合IMU信息后的最终定位点为(0.13, 0.09)，总定位误差由3.5％降低至1.3。实验数据表明，与IMU信息融合后的里程计信息能够有效减少因为传感器信息与运动滑移造成的定位误差。

2)机器人自主导航实验

如图6所示是机器人使用地图与激光雷达信息进行自主导航轨迹图，红色轨迹为机器人运动信息。路径规划中使用A*算法生成预定运动轨迹。在进行运动规划时，根据3.3.1节定位结果分析，将机器人的最大运动速度限制为 1.2m/s。经过人工测量，起点与终点的距离大约为45m，机器人自图6中红色轨迹左侧出发到达右侧终点实际花费时间约为62s。

在机器人前进时，激光雷达不断检测周围环境，当路径上出现障碍物时，机器人会根据障碍物的尺寸位置以及自身当前在地图中的位姿，重新规划路径，直到机器人到达预定目的。在机器人进行自主导航过程中环境中存在动态障碍，机器人能较好地绕开距离机器人本体0.3m的动态障碍物。如图7所示为机器人动态避障过程。

由于履带式机器人在转弯过程中履带容易打滑，致使定位精度下降，因此，本节使用通过目标点和障碍物的设置，使机器人经过含有较多转弯的路径，记录机器人的定位精度。在地图中设置10个目标点并记录坐标，使用机器人自主导航功能，可得到机器人的自主导航路径如图8所示。

由图8可知，使用本实用新型实施例提出的机器人自主定位导航技术，在行走长度约220m含有较多转弯的路径时，定位误差为0.36m，在行走过程中可以根据激光雷达信息，有效绕开静态障碍物，有效改善了履带式机器人在长走廊内定位导航性能欠佳的情况。

进行结构视觉重建实验和视觉设备检测实验以验证提出的智慧园区生产安全设施结构与设备的机器视觉检测技术。

1)结构视觉重建实验

使用Gsou单目USB摄像头在含有楼梯信息的大厅内对三个场景录制视频，使用基于SfM的视觉三维重建算法，从视频中提取20张图片重建得到立体图，如图9所示。该视觉重建方法可重建反映立体信息的三维点云图。

基于以上背景，开展履带式机器人运动控制与定位导航技术设计。将在建立摆臂履带式机器人运动学模型和各类传感器数学模型的基础上，结合激光雷达、彩色相机、深度相机及IMU等多传感器信息，采用图像对齐与基于直接直线检测法和Sobel边缘检测算法的楼梯结构参数检测方法，发展一种基于多信息融合的自动化爬梯技术。同时，使用扩展卡尔曼滤波融合里程计与IMU 信息，改善履带式机器人的定位导航性能。

结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型；对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (7)

1.一种基于履带式机器人的安全巡检系统，其特征在于，包括：履带式机械本体、运动控制模块、定位与导航模块；

所述履带式机械本体包括履带式底盘，所述履带式底盘包括两侧的两条主履带、两侧的两条摆臂履带，同一侧的主履带的前轮与摆臂履带的大轮之间通过传动销连接；

所述运动控制模块设置在所述履带式底盘的内部空间，包括防撞及避障传感器、运动控制板、伺服电机驱动器，所述防撞及避障传感器与所述运动控制板之间电连接，通过IO接口与运动控制板通讯；所述运动控制板与所述伺服电机驱动器之间电连接，所述伺服电机驱动器通过CAN总线与所述运动控制板通讯；

所述定位与导航模块设置在所述履带式机械本体的上部前方，包括彩色相机与深度相机、激光雷达和惯性测量单元IMU，用于采集机器人运动时环境场景信息，以及采集机器人运动过程中的三轴加速度和三轴角度信息。

2.根据权利要求1所述的安全巡检系统，其特征在于，所述防撞及避障传感器包括超声传感器、激光测距传感器中的一种或多种，用于对机器人周围环境进行超声波距离检测和/或光学距离检测。

3.根据权利要求2所述的安全巡检系统，其特征在于，还包括视觉检测模块，所述视觉检测模块设置在所述履带式机械本体的前方，包括：云台位置调整机构、可见光摄像机、电机及其驱动、云台测控单元；所述可见光摄像机设置在所述云台位置调整机构的上部，所述电机及其驱动与所述云台位置调整机构之间电连接以驱动云台位置调整机构运动，所述云台测控单元与所述电机及其驱动之间电连接。

4.根据权利要求3所述的安全巡检系统，其特征在于，所述履带式机械本体还包括：导航与检测传感器支撑机构、防撞及避障传感器支撑机构，其中，所述导航与检测传感器支撑机构设置在定位与导航模块和视觉检测模块的下方，用于支承定位与导航模块和视觉检测模块；所述防撞及避障传感器支撑机构设置在所述防撞及避障传感器的下方，用于支承所述防撞及避障传感器。

5.根据权利要求1所述的安全巡检系统，其特征在于，所述履带式机械本体还包括主履带与摆臂履带运动机构，所述主履带与摆臂履带运动机构包括驱动轮、导向轮以及承重轮，所述驱动轮设置在主履带或摆臂履带的后部，所述导向轮设置在主履带或摆臂履带的前部，所述驱动轮带动主履带或摆臂履带进行卷绕运动，所述导向轮用于引导主履带或摆臂履带的卷绕方向；所述承重轮设置在所述驱动轮的轮轴与履带之间，用于支承所述驱动轮。

6.根据权利要求1所述的安全巡检系统，其特征在于，还包括：电源管理模块，所述电源管理模块设置在所述履带式机械本体的内部前方，所述电源管理模块适配24V及12V的电源电压，用于对所述安全巡检系统的电源供给。

7.根据权利要求1所述的安全巡检系统，其特征在于，还包括工控机系统模块，所述工控机系统模块设置在所述履带式机械本体的上部中间，所述工控机系统模块包括智能Express-BASE核心组件、显示屏，用于人机交互的查看和操作。

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