CN218557081U - 一种粮库粮情智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能巡检装置领域，具体是公开一种粮库粮情智能巡检机器人，包括实现机器人可移动的移动平台、搭载在移动平台上的机器人躯干以及连接在机器人躯干上的机器人头部，所述移动平台包括平台底盘及安装设置在平台底盘上的移动系统模块、悬架机构、行驶驱动机构和定位导航模块，所述机器人躯干包括连接设置在平台底盘上的躯干主体和安装设置在躯干主体上的智能检测模块、智能交互模块和智能避障模块，所述机器人头部包括实现机器人头部可左右转动和俯仰转动的左右俯仰转动结构及设置在左右俯仰转动结构上跟随其运动的视觉检测模块。该结构设置的智能巡检机器人特别适合于粮库智能巡检，能够更为灵活工作，有效代替传统人工巡检。

Description

一种粮库粮情智能巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及智能巡检装置领域。

背景技术

粮库即专门用于储存粮食的仓库，这种粮库需要专业的技术人员、检测设备等管理监控，传统采用的是人工巡检、检测的模式，例如日常需要工作人员需要佩戴呼吸器进入气调仓粮膜内工作，检查仓内气体浓度、储粮温湿度以及粮食是否结露、霉变等情况，还有粮仓内外的环境因素将直接导致粮食的质量问题，部分粮仓缺乏影响粮食存储的关键数据的实时监控，如温湿度、气体浓度等，造成粮食质量隐患，因此没有频繁的巡检检测，很难保障储粮安全以及气调成效。传统模式工作时需要多名值班人员多次攀爬测量粮仓内外温度，再与粮仓内传感器监控的温度比对，层层上报后才可决定下一步工作，这种传统的巡检方式存在着劳动强度高，作业风险高，无法长时间作业以及工作人员需要佩戴呼吸器等的问题，还有，该巡检模式受到巡检人员生理、心理以及技能水平等因素的影响，容易出现潜在安全隐患难以发现等问题，传统为避免这些问题采用多人巡检的模式，虽然缓解了事件发现时间滞后、误报等问题，但也同时存在其他问题，例如频率有限、劳动强度大、人员安全难以保障等诸多不利因素。

现有一些机房内智能巡检机器人，但这种机器人不是针对粮库巡检专用，相对于在粮库内使用，现有巡检机器人存在着机器人进行粮情检测时头部运动表现比较僵硬，头部俯仰及旋转结构在使用时其头部和机身不能相对转动，不同范围及角度的检测需要机器人进行全机运动调整等的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种特别适合于粮库智能巡检，能够更为灵活工作，有效代替传统人工巡检的一种粮库粮情智能巡检机器人。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种粮库粮情智能巡检机器人，包括实现机器人可移动的移动平台、搭载在移动平台上的机器人躯干以及连接在机器人躯干上的机器人头部，所述移动平台包括平台底盘及安装设置在平台底盘上的移动系统模块、悬架机构、行驶驱动机构和定位导航模块，所述机器人躯干包括连接设置在平台底盘上的躯干主体和安装设置在躯干主体上的智能检测模块、智能交互模块和智能避障模块，所述机器人头部包括实现机器人头部可左右转动和俯仰转动的左右俯仰转动结构及设置在左右俯仰转动结构上跟随其运动的视觉检测模块。

左右俯仰转动结构包括左右旋转架、第一驱动电机、水平旋转轴、第二驱动电机和安装架，所述第一驱动电机的转动输出连接左右旋转架带动其转动，所述第二驱动电机安装设置在左右旋转架上，所述水平旋转轴连接第二驱动电机的转动输出由其带动转动，所述安装架固定设置在水平旋转轴上，所述安装架上连接设有机器人头部的外壳体，所述视觉检测模块设置在所述外壳体内，所述视觉检测模块安装设置在外壳体和/或安装架上，所述第一驱动电机和/或第二驱动电机为云台电机。

所述左右旋转架与第一驱动电机之间通过垂直旋转轴连接，所述左右旋转架连接在垂直旋转轴上端，所述第一驱动电机的转动输出连接垂直旋转轴的下端，所述左右旋转架包括水平连接在垂直旋转轴上端的旋转板和分别立设在旋转板两端的立板，所述第二驱动电机安装设置在其一立板上，另一立板供水平旋转轴可转动支撑架设，所述立板与旋转板之间设有加强结构，所述水平旋转轴与立板上设有用于限定机器人头部俯仰运动范围的俯仰运动限位机构，所述垂直旋转轴下端穿出在外壳体外，所述外壳体上开设有用于机器人头部俯仰运动时避开垂直旋转轴的活动槽。

所述智能检测模块包括检测系统模块和设置在躯干主体上的环境参数检测仪，所述环境参数检测仪的数据传输给检测系统模块。

所述环境参数检测仪包括温湿度传感器、异味传感器、噪音传感器和/或PM2.5传感器。

所述智能交互模块包括交互系统模块及靠近机器人头部安装设置在躯干主体前侧上部的触摸屏、人脸识别摄像头、麦克风和安装设置在躯干主体前侧的红外相机和可见光相机，所述的触摸屏、人脸识别摄像头、麦克风、红外相机和可见光相机线路数据连接交互系统模块。

所述智能避障模块包括避障系统模块及在躯干主体前侧下部安装设置的激光雷达、在躯干主体上的前后侧设置的超声传感器和在躯干主体布设的视觉相机，所述激光雷达、超声传感器和视觉相机数据传输给避障系统模块，所述平台底盘的周围一圈设置防撞检测带，所述防撞检测带数据传输给避障系统模块。

所述行驶驱动机构包括分别通过悬架机构支撑连接在平台底盘上的两对称布设的主动差速轮、在两主动差速轮的中心轴上分别连接设置以驱动两主动差速轮的直流无刷电机、布设在平台底盘的底面上的万向轮，两直流无刷电机由移动系统模块控制，所述定位导航模块为设置在底盘底部的二维码识别模块，所述二维码识别模块数据传输给移动系统模块。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：本发明的一种粮库粮情智能巡检机器人，其移动平台定位导航模块结合智能避障模块可实现采用无轨导航技术按照设定的目标点自主规划路径，并根据巡检需求控制移动平台的行驶驱动机构来调整机器人姿态。其智能交互模块的设置可在工作使用时，工作人员进行根据日常巡检需求在液晶触摸屏上预先设定好机器人巡检任务，也可以临时更改相关内容，机器人实时监控设备信息，上传对应设备相关数据及环境数据，并可在后台分析任务数据、统计及查看等，同时还可支持在机房内自动引领检修人员到达指定地点，对检修人员的操作进行全程摄录，管理人员能够实时远程监护，当发生异常的检修操作能够按需进行视频回溯。其智能检测模块能够实时对机房环境内进行多种监测，保障机房设备的正常运行环境。

上述结构设置的智能巡检机器人特别适合于粮库粮仓内的日常巡检使用可实现以农产品为操作对象、兼有人类部分信息感知和四肢行动功能、灵活监测、可重复编程的柔性自动化或半自动化设备，从而可代替传统人工巡检，减轻劳动强度,解决劳动力不足的问题,同时提高劳动生产率和作业质量，机器人的头部、躯干的结构设置能够提高其运动的自然效果，整体重量可减轻，还可降低生产制造成本。

附图说明

图1是本实用新型涉及的一种粮库粮情智能巡检机器人的整体结构示意图(机器人躯干去掉外壳体)；

图2是本实用新型涉及的左右俯仰转动结构的立体结构示意图；

图3是本实用新型涉及的机器人头部的立体结构示意图；

图4和图5是本实用新型设计的移动平台的结构示意图。

图中：

移动平台1；平台底盘11；悬架机构12；行驶驱动机构13；

主动差速轮131；直流无刷电机132；万向轮133；定位导航模块14；

机器人躯干2；躯干主体21；触摸屏22；人脸识别摄像头23；

麦克风24；红外相机25；可见光相机26；激光雷达27；

超声传感器28；防撞检测带20；机器人头部3；

左右俯仰转动结构31；左右旋转架311；垂直旋转轴3111；旋转板3112；

立板3113；加强筋板3114；限位部件3115；第一驱动电机312；

水平旋转轴313；限位杆3131；第二驱动电机314；安装架315；

外壳体316；活动槽3161。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

本实施例公开的一种粮库粮情智能巡检机器人，如图1所示，可呈仿人形的形态，包括实现机器人可移动的移动平台1、机器人躯干2以及连接在机器人躯干上的机器人头部3，现有的一些机器人头部的运动是比较不自然，甚至是不会动的，而本实施例的结构设置是一种能够达到运动更为自然灵活的结构设置，下面结合附图详细描述各部分的结构位置连接关系。

所述移动平台1用于实现机器人可移动，其结构如图1、图4和图5所示，包括平台底盘11及安装设置在平台底盘11上的移动系统模块(图中不可见)、悬架机构12、行驶驱动机构13和定位导航模块14，所述行驶驱动机构13包括分别通过悬架机构12支撑连接在平台底盘11上的两对称布设的主动差速轮131、在两主动差速轮131的中心轴上分别连接设置以驱动两主动差速轮131的直流无刷电机132、布设在平台底盘11的底面上的万向轮133，两直流无刷电机132由移动系统模块控制，图中平台底盘11呈圆形状，两主动差速轮131在中间段的对称两侧设置，所述万向轮133在两主动差速轮131的前后两侧的两侧分别布设，直流无刷电机132通常配置有减速器，通过控制两主动差速轮131的转动速度差即可实现机器人的转向，所述悬架机构12可提供支撑避振，为综合工况的运动性能提供保障，从而使得机器人在形式工作中能够平稳进行，满足机器人日常行走、原地旋转及一定范围内的越障和爬坡。所述定位导航模块14为设置在底盘底部的二维码识别模块，所述二维码识别模块数据传输给移动系统模块，能够满足机器人任务点的精准定位，配合无轨导航技术，使机器人能够创建巡检地图，具备巡检策略的定义能力，支持巡检策略的新建\导入导出功能，支持巡检周期的定义，包括巡检次数、巡检时间的设置，支持巡检模块的创建，支持巡检对象的定义。

所述机器人躯干2搭载在移动平台1上，如图1所示，所述机器人躯干2包括连接设置在平台底盘11上的躯干主体21和安装设置在躯干主体21上的智能检测模块、智能交互模块和智能避障模块，本实施例主要是应用在粮食仓库的，因此所述智能检测模块主要包括检测系统模块和设置在躯干主体21上的环境参数检测仪，所述环境参数检测仪的数据传输给检测系统模块以获得环境参数提供给系统或后台检测、判断等，这里所述环境参数检测仪主要包括温湿度传感器、异味传感器、噪音传感器和/或PM2.5传感器，图中设置在躯干主体21的下部布设，实时对机器人行驶过程中周围环境进行监测，保障机房设备的正常运行环境。所述智能交互模块包括交互系统模块及靠近机器人头部3安装设置在躯干主体21前侧上部的触摸屏22、人脸识别摄像头23、麦克风24和安装设置在躯干主体21前侧的红外相机25和可见光相机26，所述的触摸屏22、人脸识别摄像头23、麦克风24、红外相机25和可见光相机26线路数据连接交互系统模块，通过该模块结构可满足值班人员对机器人下达命令、语音交互及危险警告的功能。所述智能避障模块包括避障系统模块及在躯干主体21前侧下部安装设置的激光雷达27、在躯干主体21上的前后侧设置的超声传感器28和在躯干主体21布设的视觉相机(图中未示出)，所述激光雷达27、超声传感器28和视觉相机29数据传输给避障系统模块，所述平台底盘11的周围一圈设置防撞检测带20，所述防撞检测带20数据传输给避障系统模块，图中所述超声传感器28设置在前后侧的两端，所述视觉相机可配置有多种相机，通过该模块结构配合平台底盘的工作，可大大提高智能机器人的障碍物检测能力及避障能力，增加机器人使用寿命，保障机房设备运行。

所述机器人头部3，如图2和图3所示，包括实现机器人头部3可左右转动和俯仰转动的左右俯仰转动结构31及设置在左右俯仰转动结构31上跟随其运动的视觉检测模块。左右俯仰转动结构31包括左右旋转架311、第一驱动电机312、水平旋转轴313、第二驱动电机314、安装架315和外壳体316，其中左右旋转架311、第一驱动电机312、水平旋转轴313、第二驱动电机314和安装架315是构成机器人头部实现左右俯仰转动的主要结构。所述第一驱动电机312固定安装在机器人机器人躯干2的转接板上，其用于实现头部的左右转动的驱动，实现第一维度的转动，因此机器人的整个头部是连接在第一驱动电机312的转动输出轴上的，第一驱动电机312的转动输出轴为垂直朝向。

所述左右旋转架311连接第一驱动电机312的转动输出，从而实现带动转动，本实施例附图中所示的，所述左右旋转架311与第一驱动电机312之间通过垂直旋转轴3111连接，所述左右旋转架311连接在垂直旋转轴3111上端，所述第一驱动电机312的转动输出连接垂直旋转轴3111的下端，法兰结构锁固连接，结构稳定，也有利于机器人脖颈处空间结构设计，如为无脖颈结构设置的机器装置，该垂直旋转轴3111也可省略设置或改进其他结构连接设置。本实施例中为达到较为平稳可靠的支撑头部的左右转动，所述左右旋转架311的结构如图中所示，包括通过法兰结构水平锁固连接在垂直旋转轴3111上端的旋转板3112和分别立设在旋转板3112两端的立板3113，所述立板3113与旋转板3112之间设有加强结构，如图中为在两者连接的垂直内角处设置有加强筋板3114，从而增加该处的支撑结构稳定性。所述第二驱动电机314固定安装设置在左右旋转架311的其一立板3113的内侧壁上，第二驱动电机2的输出轴为水平朝向，所述水平旋转轴313是主要用于承载支撑机器人头部上的各跟随运动的部件设备安装的部件，其一端连接第二驱动电机314的转动输出由其带动转动，其另一端可转动支撑架设在左右旋转架311的另一立板3113上，通过第二驱动电机314驱动旋转实现机器人头部俯仰方向的转动，实现第二维度的转动，其水平旋转轴313能够达到平稳稳定的旋转支撑；本实施例中所述第一驱动电机312和/或第二驱动电机314可采用为云台电机，图中为两者都采用云台电机，这是一种现有产品，为机电一体化设计，内置电机驱动及位置传感器，其内部集成有高精度绝对值编码器和高性能钕铁硼永磁体，提供大转矩和高精度控制，可使机器人头部转动更平滑无卡顿，同时其提供上位机调参，支持微处理器直接发送命令，简单易用，其外壳采用高强度轻量化铝材，扁平化设计满足机器人头部结构紧凑、减重的需求。

本实施例附图中的结构设置，机器人头部的俯仰活动并不用达到360°的活动的，图中机器人头部结构设置也不能达到360°的活动，为避免操作活动范围造成磕碰异响等问题，本实施例中所述水平旋转轴313与左右旋转架311上设有用于限定机器人头部俯仰运动范围的俯仰运动限位机构，具体是，所述俯仰运动限位机构包括一端固定连接在水平旋转轴313上靠近一侧立板3113内侧壁设置的的限位杆3131和固定设置在左右旋转架311的立板3113内侧壁上的能够在机器人头部俯仰运动范围两端分别挡住限位杆3131的限位部件3115，结构设置简单，合理利用内部空间达到所需作用效果。

所述安装架315用于供机器人头部的其他部件设备的安装设置，其固定设置在水平旋转轴313上，如图中所示水平旋转轴313的中间段设有固定锁固结构供安装架315平稳锁固，这样安装设置在安装架315的其他部件设备能够平稳的跟随左右俯仰转动结构的动作运动，以较好的达到机器人的头部的工作进行。所述外壳体316锁固连接在安装架315上连接，该外壳体316从外观上构成机器人头部外轮廓，也可用于防护作用，罩住安装设置在外壳体内设有所述视觉检测模块，所述视觉检测模块可安装设置在外壳体316和/或安装架315以实现跟随运动进行工作，对于无需跟随运动的可安装在其他部件上。附图中所述垂直旋转轴3111下端穿出在外壳体316外，垂直旋转轴3111的设置与外壳体316的跟随活动存在活动空间的冲突，因此这里所述外壳体316上开设有用于机器人头部俯仰运动时避开垂直旋转轴3111的活动槽3161。所述视觉检测模块可包括热成相相机、可见光相机、人脸识别相机、麦克风等等，该部分为包括根据机器人性能设置的设备部件，这里不具体限定，不详细说明，不影响对本案技术方案的清楚理解。

上述技术方案中机器人的头部左右俯仰运动由不同维度的两个电机结合左右旋转架和安装架的结构设置来实现机器人头部的左右俯仰旋转带动，该结构设置可达到左右360°的自由转动和俯仰正负160°左右范围的转动角度，基本能够实现机器人应用中头部运动的全方位的需求，对于机器人工作设备中的视觉设备能达到全方位监测的状态，也可满足机器人头部及其他外设件的角度变换需求，其第一驱动电机和第二驱动电机可优选采用云台电机及其上述机械结构设置，可使工作人员与机器人交流时机器人的头部运动更加自然。并且上述结构设置可达到将笨重、复杂的头部结构优化为结构简单、重量轻和降低生产制造成本的有益效果，还有利于头部内空间进行合理利用，特别适合运用于巡检机器人、服务机器人、表演机器人等人形机器人的头部结构。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (7)

1.一种粮库粮情智能巡检机器人，包括实现机器人可移动的移动平台、搭载在移动平台上的机器人躯干以及连接在机器人躯干上的机器人头部，其特征在于，所述移动平台包括平台底盘及安装设置在平台底盘上的移动系统模块、悬架机构、行驶驱动机构和定位导航模块，所述机器人躯干包括连接设置在平台底盘上的躯干主体和安装设置在躯干主体上的智能检测模块、智能交互模块和智能避障模块，所述机器人头部包括实现机器人头部可左右转动和俯仰转动的左右俯仰转动结构及设置在左右俯仰转动结构上跟随其运动的视觉检测模块。

2.如权利要求1所述的一种粮库粮情智能巡检机器人，其特征在于，左右俯仰转动结构包括左右旋转架、第一驱动电机、水平旋转轴、第二驱动电机和安装架，所述第一驱动电机的转动输出连接左右旋转架带动其转动，所述第二驱动电机安装设置在左右旋转架上，所述水平旋转轴连接第二驱动电机的转动输出由其带动转动，所述安装架固定设置在水平旋转轴上，所述安装架上连接设有机器人头部的外壳体，所述视觉检测模块设置在所述外壳体内，所述视觉检测模块安装设置在外壳体和/或安装架上，所述第一驱动电机和/或第二驱动电机为云台电机。

3.如权利要求2所述的一种粮库粮情智能巡检机器人，其特征在于，所述左右旋转架与第一驱动电机之间通过垂直旋转轴连接，所述左右旋转架连接在垂直旋转轴上端，所述第一驱动电机的转动输出连接垂直旋转轴的下端，所述左右旋转架包括水平连接在垂直旋转轴上端的旋转板和分别立设在旋转板两端的立板，所述第二驱动电机安装设置在其一立板上，另一立板供水平旋转轴可转动支撑架设，所述立板与旋转板之间设有加强结构，所述水平旋转轴与立板上设有用于限定机器人头部俯仰运动范围的俯仰运动限位机构，所述垂直旋转轴下端穿出在外壳体外，所述外壳体上开设有用于机器人头部俯仰运动时避开垂直旋转轴的活动槽。

4.如权利要求1-3任意一项所述的一种粮库粮情智能巡检机器人，其特征在于，所述智能检测模块包括检测系统模块和设置在躯干主体上的环境参数检测仪，所述环境参数检测仪的数据传输给检测系统模块；

和/或，所述智能交互模块包括交互系统模块及靠近机器人头部安装设置在躯干主体前侧上部的触摸屏、人脸识别摄像头、麦克风和安装设置在躯干主体前侧的红外相机和可见光相机，所述的触摸屏、人脸识别摄像头、麦克风、红外相机和可见光相机线路数据连接交互系统模块；

和/或，所述智能避障模块包括避障系统模块及在躯干主体前侧下部安装设置的激光雷达、在躯干主体上的前后侧设置的超声传感器和在躯干主体布设的视觉相机，所述激光雷达、超声传感器和视觉相机数据传输给避障系统模块，所述平台底盘的周围一圈设置防撞检测带，所述防撞检测带数据传输给避障系统模块。

5.如权利要求4所述的一种粮库粮情智能巡检机器人，其特征在于，在所述智能检测模块包括环境参数检测仪时，所述环境参数检测仪包括温湿度传感器、异味传感器、噪音传感器和/或PM2.5传感器。

6.如权利要求1-3任意一项所述的一种粮库粮情智能巡检机器人，其特征在于，所述行驶驱动机构包括分别通过悬架机构支撑连接在平台底盘上的两对称布设的主动差速轮、在两主动差速轮的中心轴上分别连接设置以驱动两主动差速轮的直流无刷电机、布设在平台底盘的底面上的万向轮，两直流无刷电机由移动系统模块控制，所述定位导航模块为设置在底盘底部的二维码识别模块，所述二维码识别模块数据传输给移动系统模块。

7.如权利要求4所述的一种粮库粮情智能巡检机器人，其特征在于，所述行驶驱动机构包括分别通过悬架机构支撑连接在平台底盘上的两对称布设的主动差速轮、在两主动差速轮的中心轴上分别连接设置以驱动两主动差速轮的直流无刷电机、布设在平台底盘的底面上的万向轮，两直流无刷电机由移动系统模块控制，所述定位导航模块为设置在底盘底部的二维码识别模块，所述二维码识别模块数据传输给移动系统模块。

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