CN218825297U - 用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人，包括巡检车组件和传感器组件。本实用新型的有益效果是：实现了多种传感器集成，对小区应用场景有更强环境适应性，具备自主导航、自动避障、自动报警、自动数据上传、视频智能分析等功能，更大程度上解决当前障碍物遮挡和监控盲区问题，进一步帮助小区内诸如公共设施损毁、违章行为发生等异于工业场景的特殊情况及时发现，还能够替代物业安保人员，不仅可以避免由于监控盲区忽视的小区内异常人员出入和火灾等情况发生，还能弥补由于人员工作时长限制与经验不足等造成的巡查效率缺陷，实现对小区内部的重点监控和巡逻，及时处理小区内部的小区内部安全巡查和环境维护问题。

Description

用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人

技术领域

本实用新型涉及一种巡查机器人，具体为一种用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人，属于机器人智能巡查技术领域。

背景技术

目前，巡检机器人研究多用于工业建设领域内搭载，在社区或小区等人群生活场景使用较少。然而，由于社区或小区具有覆盖面积大、居民人数多以及内部环境设施复杂等特点，依靠传统的固定式监控设备容易产生监控死角，通过安保人力巡检会更耗时耗力。

现有技术中，存在于小区使用的机器人主要包括两种类型：固定式和移动式。一方面，考虑小区内部道路条件的复杂性，大多采用固定式机器人完成小区场景的适应，此类型机器人主要固定于某地点，专注于某项事务的监测识别，如进行门岗车辆识别、出入体温测量或垃圾分类指引等；另一方面，移动式机器人也被投入小区使用，如完成路面清扫、物流派送、通知宣传等功能，此类机器人在路径规划和自主避障方面能够独立完全且相对只能处理较为单一的任务，在移动场景中未能实现多类型功能的集成，存在定位识别精度不足问题。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人，包括

巡检车组件，构成所述多传感器集成式机器人的移动主体，且其包括巡检车本体，巡检车本体包括车身、控制底盘和支架；

传感器组件，用于对小区内的各种情况进行巡查，安装于所述巡检车本体上的支架上，且其包括安装在巡检车本体前端的毫米波雷达以及前端GNSS；安装在巡检车本体上方的污染传感器集成盒、红外传感器、激光雷达、高清摄像头、安装在巡检车本体尾端的后端GNSS以及安装在巡检车本体四周的超声波雷达；

其中，所述传感器组件均与巡检车本体的控制底盘配置的多路电源电性连接，且传感器组件与巡检车本体车身内置的控制模块信号传输连接。

作为本实用新型再进一步的方案：巡检车本体内设置的控制模块包括用于监控控制底盘与传感器的运行状态并进行数据控制的计算机、用于控制巡检车底盘完成行进、停止、避障和规划的工控机、带刹车编码器的直角行星减速伺服电机以及电池；

其中，计算机型号为NVIDIA JETSON XAVIER NX，电池为48V60Ah铅酸蓄电池。

作为本实用新型再进一步的方案：在巡检车本体车身的前后侧分别设置有四个超声波雷达以及车身左右侧分别设置有两个超声波雷达，用于检测车身周围障碍物，控制车身运动状态，并与车身前侧安置的毫米波雷达相配合。

作为本实用新型再进一步的方案：巡检车本体的车身后侧安装的超声波雷达上方安置急停按钮，且急停按钮控制的刹车组件与巡检车本体的驱动后轮相连接。

作为本实用新型再进一步的方案：前端GNSS和后端GNSS均为HARXON GPS500GNSS型号的天线，且前端GNSS和后端GNSS均连接至车身工控机内安置的诺瓦泰718D板卡。

作为本实用新型再进一步的方案：高清摄像头采用海康威视DS-2DC4C142IMW-DE型号的前视摄像头，用于检测前方车道线及车辆障碍物，且高清摄像头对环境信息进行图像采集。

作为本实用新型再进一步的方案：激光雷达采用OUSTER 0S1-32-U型号的雷达，且激光雷达的激光发射器搭载有旋转基座。

作为本实用新型再进一步的方案：污染传感器集成盒的盒内包含由车身电源完成供电，并连接车身计算机进行数据解析与存储分析的龙腾伟业品牌O₃、CO、SO₂、NO₂、PM2.5、PM10、噪音、光线等污染传感器。

作为本实用新型再进一步的方案：红外传感器为Fluke RSE300型号的红外热像仪，且红外传感器与位于前侧的前端GNSS和位于后侧的激光雷达三者错位安置。

作为本实用新型再进一步的方案：巡检车本体的车身后部设有充电口。

本实用新型的有益效果是：

1)本机器人实现了多种传感器集成，对小区应用场景有更强环境适应性，各传感器采集数据信息融合决策，排除其他因素带来的误差，提高了反应效率；

2)本机器人具备自主导航、自动避障、自动报警、自动数据上传和视频智能分析功能，能够24小时自主巡查，解决了当前障碍物遮挡和监控盲区问题，进一步帮助小区内诸如公共设施损毁、违章行为发生等异于工业场景的特殊情况及时发现；

3)本机器人能够替代物业安保人员，不仅能够避免由于监控盲区忽视的小区内异常人员出入和火灾等情况发生，还能够弥补由于人员工作时长限制与经验不足等造成的巡查效率缺陷，实现对小区内部的重点监控和巡逻，节省人力物力，降低人员的管理和使用成本，充分发挥巡检机器人的移动巡查优势，及时处理小区内部的小区内部安全巡查和环境维护问题。

附图说明

图1为本实用新型侧视结构示意图；

图2为本实用新型俯视结构示意图。

图中：1、巡检车本体，2、工控机，3、计算机，4、伺服电机，5、电池，6、毫米波雷达，7、前端GNSS，8、污染传感器集成盒，9、红外传感器，10、激光雷达，11、高清摄像头，12、后端GNSS，13、急停按钮，14、超声波雷达。

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做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。

实施例一

如图1至图2所示，一种用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人，包括巡检车组件和传感器组件。

其中，巡检车组件构成多传感器集成式机器人的移动主体，且其包括采用现有各类型号移动小车的巡检车本体1，巡检车本体1包括车身、控制底盘和支架；

巡检车本体1的车身上方以及四周均安装有多个支架；巡检车本体1的控制底盘位于车身的下方，并采用后驱电动车后桥结构，双叉臂独立悬架，内置核心控制模块，可以实时控制转向、油门，并实时反馈运行数据，方便对接无人驾驶系统，且巡检车本体1的控制底盘配置多路电源输出，支持扩展相关传感器的安装。

传感器组件用于对小区内的各种情况进行巡查，并分别安装在巡检车本体1所设置的支架上，且其包括安装在巡检车本体1前端的毫米波雷达6以及前端GNSS7、安装在巡检车本体1上方的污染传感器集成盒8、红外传感器9、激光雷达10、高清摄像头11、安装在巡检车本体1尾端的后端GNSS12以及安装在巡检车本体1四周的超声波雷达14，传感器组件均与巡检车本体1的控制底盘配置的多路电源进行电性连接，且传感器组件与巡检车本体1车身内设置的控制模块进行信号传输连接。

实施例二

如图1至图2所示，本实施例中除包括实施例一中的所有技术特征之外，还包括：

巡检车本体1内设置的控制模块包括用于监控巡检车控制底盘与传感器的运行状态并进行数据控制的计算机3、用于控制巡检车底盘完成行进、停止、避障、规划等操作的工控机2、带刹车编码器的直角行星减速伺服电机4和电池5；其中，计算机3型号为NVIDIAJETSON XAVIER NX，伺服电机4位于电池5与工控机2之间，通过驱动后轮为小车移动提供动力，电池5为48V60Ah铅酸蓄电池，且电池5电性连接车身各传感器与各控制机，用于提供全车电力支持。

巡检车本体1在车身的前后侧分别设置有四个超声波雷达14以及在左右侧分别设置有两个超声波雷达14，用于检测车身周围障碍物，控制车身运动状态，并与车身前侧安置的毫米波雷达6相配合，当检测检测车身到前方存在物体后，进一步检测前方中距相对运动物体，冗余感知，防止碰撞。

巡检车本体1的车身后侧所安装的超声波雷达14上方安置急停按钮13，且急停按钮13所控制的刹车组件与巡检车本体1的驱动后轮相连接，便于紧急情况下对巡检车本体1进行急停控制，防止碰撞。

前端GNSS7和后端GNSS12均为HARXON GPS500GNSS型号的天线，且前端GNSS7和后端GNSS12均连接至车身工控机2内安置的诺瓦泰718D板卡，用于完成所述多传感器集成式机器人的定位。

高清摄像头11采用海康威视DS-2DC4C142IMW-DE型号的前视摄像头，用于检测前方车道线及车辆障碍物，且高清摄像头11对环境信息进行图像采集，便于机器视觉的事件检测算法实现。

激光雷达10采用OUSTER 0S1-32-U型号的雷达，且激光雷达10的激光发射器搭载有旋转基座，可实现全方位的扫描，连续检测获取周围环境信息，可实现0.8-105米距离范围测距，污染传感器集成盒。

污染传感器集成盒8的盒内包含由车身电源完成供电，并连接车身计算机2进行数据解析与存储分析的龙腾伟业品牌O₃、CO、SO₂、NO₂、PM2.5、PM10、噪音、光线等污染传感器，用于采集车身周围全方向的环境污染信息。

红外传感器9为Fluke RSE300型号的红外热像仪，且红外传感器9与位于前侧的前端GNSS7和位于后侧的激光雷达10三者错位安置，防止遮挡。

巡检车本体1的车身后部设有充电口，巡检车将根据车身定位与充电桩距离判定电量是否足够，在电量仅支持回程时将启动低电量模式，自行规划路线返回充电桩，使所述多传感器集成式机器人通过插入后侧充电头完成自动充电。

实施例三

如图1至图2所示，本实施例中除包括实施例一中的所有技术特征之外，还包括：

巡检车本体1内置的工控机2与计算机3分别控制机器人移动与传感器操作，提高处理效率，获取小区环境后数据信息后能够及时分析和上报至小区服务器，利用边缘计算技术及时完成巡查系统反馈，构成“采集-传输-分析-预警-决策”管控闭环，大大缩短机器人的小区事件发现与响应时间。

巡检车本体1通过前端GNSS7、激光雷达10、超声波雷达14以及后端GNSS12实现自主导航功能，人为设定小区内部巡逻区域和巡检路线后进行自主导航行走，使其运动轨迹遍布小区内各类路段，减少小区安全监控死角。

巡检车本体1在按照设定线路巡查时，高清摄像头11和车身四周的超声波雷达14可以完成实时对机器人的自动避障功能，在发现障碍物信息可以即使避让或转向，同时镜头自带对讲功能，根据远程对讲系统可控制语音示警等。

巡检车本体1通过高清摄像头11拍摄发现公共设施损毁影响与违规行为，或通过红外传感器9发现火情或夜间可疑人员，经过控制器将通过无线模块发送报警信息至人员手机，及时语音示警和上报，具有自动报警功能，避免人员生命财产安全的损失。

巡检车本体1实时的自身工作参数、传感器状态、外界环境的工作参数等上传至小区服务器端与云端，具有自动数据上传功能，供后续人员进行分析改进。

通过巡检车本体1内置计算机3的智能算法，完成摄像头巡查数据的实时分析预判，具有视频智能分析功能，鉴别公共设施状况和小区人员身份信息、行为状态，发现可能存在的井盖缺失、公共设备损毁、车辆违规占道、垃圾满溢堆积等问题，及时完成巡查示警功能，保障小区内部安全与清洁。

巡检车本体1通过污染传感器集成盒8的各类气体、噪声、光线等污染传感器，具有环境污染分析功能，监测小区环境内存在的污染事件，如违规施工、居民噪音、空气污染等状况，及时监测小区环境污染条件，实现及时预警上报，营造和维护小区的宜居环境。

一种用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人，所具有的功能：

(1)定位：装置激光雷达预先进行小区内部环境信息扫描，进行地图构建，规划机器人行驶路径；小区开阔道路巡检车优先依靠GNSS定位，在部分GNSS信号丢失或信号强度弱的情况下，使用激光雷达slam定位功能保证车辆正常运行；

(2)移动：使用时，用户通过遥控端发送指令，机器人接收指令并传递给控制模块，控制模块根据用户指令，控制车轮转动，使机器人前进。内置工控机根据预设线路，控制机器人按照规划路线自行移动、避障、转向等状态；激光雷达、毫米波雷达和超声波传感器可探测机器人前进方向及四周障碍物，与摄像头互补避免盲区，并将信息传递给控制模块计算机，实现自主导航，在探测不可越过障碍物时，机器人自带避障系统进行保护，也会向用户发送提示信息，为用户提供操作参考。

(3)视觉检测：高清摄像头采集机器人周围环境图像传递给计算机等控制模块，控制模块经过内置机器视觉算法分析处理，识别小区场景内存在的井盖丢失、垃圾溢满、车辆违停等事件，并将结果传递给用户，使得用户可在遥控端软件上观看图像，并根据图像做出行为指令；

(4)巡查监控：机器人开始工作后，摄像头、红外热像仪、激光雷达、噪声传感器与多类气体污染传感器等各感知小区环境影像、温度、声音、大气污染等信息，并将数据传输给内置计算机，根据各算法完成分析处理。判定小区环境信息的处理结果，并反馈给内置工控机，用于控制机器人的行动反应，以及反馈给用户及小区服务器进行信息上报和示警。

(5)电源：机器人电量较低时会发送提示信息，并自主赶回充电地点，通过车身后侧充电口插入充电头完成充电。

工作原理：通过搭载多种环境监控传感器于移动机器人上，在小区内部进行全天候、全时段的移动巡查。针对小区场景的巡检机器人搭载高清可见光相机、红外热像仪、激光雷达等智能化检测装置和智能分析算法软件，利用边缘计算技术，完成数据快速采集、实时信息传输、智能分析预警到快速决策反馈的管控闭环。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于小区智能巡查的多传感器集成式机器人，其特征在于：包括巡检车组件，构成所述多传感器集成式机器人的移动主体，且其包括由车身、控制底盘和支架组成的巡检车本体(1)；

传感器组件，用于对小区内的各种情况进行巡查，安装于所述巡检车本体(1)上的支架上；

所述传感器组件包括：

安装在所述巡检车本体(1)前端的毫米波雷达(6)以及前端GNSS(7)；

安装在所述巡检车本体(1)上方的污染传感器集成盒(8)、红外传感器(9)、激光雷达(10)和高清摄像头(11)；

安装在所述巡检车本体(1)尾端的后端GNSS(12)；

安装在所述巡检车本体(1)四周的超声波雷达(14)；

其中，所述传感器组件均与手术巡检车本体(1)的控制底盘配置的多路电源电性连接，所述传感器组件与巡检车本体(1)车身内置的控制模块信号传输连接。

2.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述巡检车本体(1)车身内置的控制模块包括用于监控控制底盘与传感器的运行状态并进行数据控制的计算机(3)、用于控制巡检车底盘完成行进、停止、避障和规划的工控机(2)、带刹车编码器的直角行星减速伺服电机(4)以及电池(5)；

其中，所述计算机(3)型号为NVIDIA JETSON XAVIER NX，所述电池(5)为48V60Ah铅酸蓄电池。

3.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：在所述巡检车本体(1)车身的前后侧分别设置有四个超声波雷达(14)以及车身的左右侧分别设置有两个超声波雷达(14)，并且，所述超声波雷达(14)与毫米波雷达(6)相配合。

4.根据权利要求2所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述巡检车本体(1)的车身后侧安装的超声波雷达(14)上方设有急停按钮(13)，且所述急停按钮(13)控制的刹车组件与巡检车本体(1)的驱动后轮相连接。

5.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述前端GNSS(7)和后端GNSS(12)均为HARXON GPS500GNSS型号的天线，且所述前端GNSS(7)和后端GNSS(12)均连接至车身工控机(2)内安置的诺瓦泰718D板卡。

6.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述高清摄像头(11)采用海康威视DS-2DC4C142IMW-DE型号的前视摄像头。

7.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述激光雷达(10)采用OUSTER 0S1-32-U型号的雷达，且激光雷达(10)的激光发射器搭载有旋转基座。

8.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述污染传感器集成盒(8)的盒内包含龙腾伟业品牌的污染传感器。

9.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述红外传感器(9)为Fluke RSE300型号的红外热像仪。

10.根据权利要求1所述的多传感器集成式机器人，其特征在于：所述巡检车本体(1)的车身后部设有充电口。

Images