CN220087350U - 一种视频角度可控的生命探测装置 - Google Patents

Abstract

一种视频角度可控的生命探测装置，包括控制模块、视频采集模块、无线图传模块、协议转换模块、舵机驱动模块、舵机模块、电机驱动模块和电源转换模块；控制模块通过舵机驱动模块去控制舵机模块，舵机模块带动视频采集模块进行机械运动；控制模块通过协议转换模块控制无线图传模块工作，实现将视频采集模块采集到的视频数据以2.4G无线信号的形式发送出去；该生命探测装置通过后方控制中心无线控制信号可以智能驱动运行以代替消防救援人员进入恶劣生命探测环境，通过视频探查方式实现生命探测，通过无线图传模块实现生命探测装置和后端控制中心的指令交互和数据传输，控制模块作为控制中心，调度各模块有序工作、实现相应功能。

Description

一种视频角度可控的生命探测装置

技术领域

本实用新型属于消防救援技术领域，尤其涉及一种视频角度可控的生命探测装置。

背景技术

现有视频生命探测装置，其应用主要是基于消防救援人员亲身到现场手动操作视频生命探测装置实现的，操作智能化不足；在灾害事故中执行生命探测任务时，很多救援现场环境恶劣、空间狭小、存在人身安全威胁，常规视频生命探测装置严重依赖消防救援人员现场操作，致使安全性不足、应用效能有限，生命探测任务的执行变得十分困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种角度可控的生命探测装置，本生命探测装置是基于电机驱动式机器人、舵机多角度调节和视频探查技术实现灾害事故中被困人员视频生命探测任务的，本生命探测装置能够代替消防救援人员进入恶劣救援现场开展视频生命探测，通过控制舵机实现视频采集模块角度调节，继而实现多角度视频生命探测任务，整体装置应用灵活、可靠，提高消防救援人员自身安全性，提升复杂环境下的生命探测效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种角度可控的生命探测装置，包括控制模块、视频采集模块、无线图传模块、协议转换模块、舵机驱动模块、舵机模块、电机驱动模块和电源转换模块；控制模块和协议转换模块、舵机驱动模块、电机驱动模块连接；控制模块通过舵机驱动模块去控制舵机模块，舵机模块带动视频采集模块进行机械运动，从而实现视频角度的控制；控制模块通过协议转换模块控制无线图传模块工作，实现将视频采集模块采集到的视频数据以无线信号的形式发送出去；电源转换模块为控制模块、舵机驱动模块、电机驱动模块和无线图传模块供电。

所述控制模块中包括芯片STM32F103V8，芯片STM32F103V8的引脚61、62、64、65与舵机驱动模块中芯片U9的引脚2、1、9、10对应连接；芯片STM32F103V8的引脚57与协议转换模块中的DATA端对应连接；芯片STM32F103V8的引脚34、35、36、37与电机驱动模块中芯片U4的引脚3、2和芯片U8的引脚3、2对应连接；芯片STM32F103V8的引脚72、76与U15的引脚2、3连接，用于程序下载及配置；

芯片STM32F103V8的引脚12、13并联X2，X2作为芯片STM32F103V8的外接时钟源，由电容C20、C15作为信号滤波电容单元；由电容C16并联在芯片STM32F103V8的引脚10、11两端，构成信号滤波电容单元；由电容C17并联在芯片STM32F103V8的引脚21、20两端，构成信号滤波电容单元；由电容C18并联在芯片STM32F103V8的引脚22、19两端，构成信号滤波电容单元；由电容C19并联在芯片STM32F103V8的引脚28、27两端，构成信号滤波电容单元；由电容C21并联在芯片STM32F103V8的引脚50、49两端，构成信号滤波电容单元；由电容C22并联在芯片STM32F103V8的引脚75、74两端，构成信号滤波电容单元；由电容C23并联在芯片STM32F103V8的引脚100、99两端，构成信号滤波电容单元；由电阻R10和连接器U16连接到STM32F103V8的引脚94，构成初始引导配置电路；由电阻R11和发光二极管LED0构成指示电路，连接到STM32F103V8的引脚66。

所述舵机驱动模块包含芯片U9，型号为74HC126D，其引脚1、2、10、9与芯片STM32F103V8的引脚62、61、65、64连接，用于舵机驱动数据的收发和指令交互，舵机驱动模块由电源转换模块3.3VCC和GND信号供电；同时，舵机驱动模块通过连接器U11和U12与舵机模块进行连接，其中连接器U11和U12中的引脚3分别用于信号传输，引脚1、2为舵机模块供电，供电电压是5V，电源来自电源转换模块。

所述电机驱动模块包括芯片U4和U8，芯片为A4950，所述U4引脚2、3和U8引脚2、3，与芯片STM32F103V8的引脚35、34、37、36对应连接，用于传输动力驱动控制信号，电阻R2作为U4的匹配电阻，电阻R4作为U8的匹配电阻，U2引脚6、8与电机U5引脚2、1对应连接，U8引脚6、8与电机U7引脚2、1对应连接，电容C1、C2是滤波电容，VBAT、5VCC、GND由电源转换模块提供。

所述协议转换模块包括电阻R5、R6、R7和三极管Q1，电阻R5、R6、R7和Q1构成反向电路，连接STM32F103V8的引脚57和无线图传模块引脚9，实现SBUS协议通信，从而控制无线图传模块的图像传输工作。

所述舵机模块包括连接器U11和连接器U12，连接器U11和连接器U12的引脚3分别和舵机驱动模块中芯片U9的引脚3和8连接，继而实现舵机驱动模块对舵机模块的驱动控制，U11和U12引脚2、1分别为5VCC和GND，由电源转换模块供电。

所述无线图传模块包括图像传输单元U13、外接天线E1和外接天线E2，图像传输单元U13的引脚10、11分别和E1、E2对应连接，用于无线信号的发射；图像传输单元U13的引脚9与STM32F103V8的引脚57对应连接，用于控制信号的传输；图像传输单元U13的引脚1、2、3、4、5、6、7、8与视频采集模块中的摄像头单元U14的引脚1、2、3、4、5、6、7、8对应连接，用于视频图像数据传输和12V电源信号供电。

所述视频采集模块包括单元U14，其引脚1、2、3、4、5、6、7、8与无线图传模块中的图像传输单元U13的引脚1、2、3、4、5、6、7、8对应连接，实现视频采集模块所采集视频数据通过无线图传模块以无线信号的形式发送出去的功能，同时12V和GND为视频采集模块供电。

所述电源转换模块包括连接器U3、芯片U1(LM2576-12.0)、芯片U2(LM2576-5.0)、芯片U6(LM2576-3.3)，开关S1是电源信号开关，电阻R1、R3构成匹配电阻，输出电压信号VBAT，二极管D1单向导通，防止浪涌；电容C9、C10作为U1输入端滤波电容，电感L1、二极管D2、电容C3、电容C6构成输出端滤波整流电路，输出信号12VCC；同时，12VCC作为U2输入信号，电容C4、C7作为输入端滤波电路，电感L2、二极管D3、电容C5、电容C8构成输出端滤波整流电路，输出信号5VCC；同时5VCC作为U6的输入信号，C11、C12作为输入端滤波电容，电感L3、电容C13、电容C14、二极管D4构成U6输出端滤波整流电路，输出信号3.3VCC；至此，电源转换模块形成VBAT、12VCC、5VCC、3.3VCC为各个模块供电。

本实用新型的生命探测装置，一方面可以代替消防救援人员进入一些空间狭小、存在人身安全威胁的恶劣救援现场，执行视频生命探测任务，能够有效提高消防救援人员自身安全性和应急处置效能；另一方面，采用舵机多角度调节和视频探查技术实现视频生命探测功能，能够实现多角度视频生命探测任务，能够有效提高视频生命探测应用灵活性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的一种视频角度可控的生命探测装置的示意图；

图2为本实用新型实施例的控制模块的电路原理图；

图3为本实用新型实施例的雷达模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例的动力驱动模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例的无线通信模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例的电源模块产生5V电压的电路原理图；

图7为本实用新型实施例的电源模块产生3.3V电压的电路原理图；

图8为本实用新型实施例的程序配置模块的电路原理图；

图9为本实用新型实施例的电源转换模块的部分电路原理图；

图10为本实用新型实施例的电源转换模块的另一部分电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。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实用新型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、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

如图1所示，本实施例的一种视频角度可控的生命探测装置包括：控制模块、视频采集模块、无线图传模块、协议转换模块、舵机驱动模块、舵机模块、电机驱动模块和电源转换模块；控制模块和协议转换模块、舵机驱动模块、电机驱动模块连接；控制模块通过舵机驱动模块去控制舵机模块，舵机模块带动视频采集模块进行机械运动，从而实现视频角度的控制；控制模块通过协议转换模块控制无线图传模块工作，实现将视频采集模块采集到的视频数据以2.4G无线信号的形式发送出去；电源转换模块为控制模块、舵机驱动模块、电机驱动模块和无线图传模块供电。

其具体工作原理如下：首先是控制模块控制电机驱动模块驱动电机转动，使机器人移动到目标地点，然后控制模块控制舵机驱动模块，使其驱动舵机模块转动，舵机模块转动带动视频采集模块跟随转动，从而实现视频采集角度的调整，同时，控制模块通过协议转换模块在同步控制无线图传模块的工作，视频采集模块将采集到的视频数据不断传送给无线图传模块，无线图传模块在控制模块的管理下将视频数据以2.4G无线信号的形式发射出去，被后端控制中心接收，形成视频图像，继而实现角度可控的视频生命探测的功能。

如图2所示，是本实用新型实施例的控制模块的电路原理图。控制模块包括芯片STM32F103V8，芯片STM32F103V8的引脚61、62、64、65与舵机驱动模块中的芯片U9的引脚2、1、9、10对应连接；芯片STM32F103V8的引脚57与协议转换模块中的DATA端对应连接；芯片STM32F103V8的引脚34、35、36、37与电机驱动模块中芯片U4的引脚3、2和芯片U8的引脚3、2对应连接；芯片STM32F103V8的引脚72、76与U15的引脚2、3连接，用于程序下载及配置；芯片STM32F103V8的引脚12、13并联X2，X2作为芯片STM32F103V8的外接时钟源，由电容C20、C15作为信号滤波电容单元；由电容C16并联在芯片STM32F103V8的引脚10、11两端，构成信号滤波电容单元；由电容C17并联在芯片STM32F103V8的引脚21、20两端，构成信号滤波电容单元；由电容C18并联在芯片STM32F103V8的引脚22、19两端，构成信号滤波电容单元；由电容C19并联在芯片STM32F103V8的引脚28、27两端，构成信号滤波电容单元；由电容C21并联在芯片STM32F103V8的引脚50、49两端，构成信号滤波电容单元；由电容C22并联在芯片STM32F103V8的引脚75、74两端，构成信号滤波电容单元；由电容C23并联在芯片STM32F103V8的引脚100、99两端，构成信号滤波电容单元；由电阻R10和连接器U16连接到STM32F103V8的引脚94，构成初始引导配置电路；由电阻R11和发光二极管LED0构成指示电路，连接到STM32F103V8的引脚66。

本实施例中，选用的芯片STM32F103V8的主要优点包括：系统实时性强，性能极高，片上IO接口、中断资源丰富，同步工作机制优良，且具有掉电、存储出错、运算溢出等异常处理功能，且具有强大的软件支持，软件包丰富、技术文档全面。

如图3所示，是本实施例的舵机驱动模块的电路原理图。舵机驱动模块包含芯片U9，型号为74HC126D，其引脚1、2、10、9与芯片STM32F103V8的引脚62、61、65、64连接，用于舵机驱动数据的收发和指令交互，舵机驱动模块由电源转换模块3.3VCC和GND信号供电；同时，舵机驱动模块通过连接器U11和U12与舵机模块进行连接，其中U11和U12中的引脚3分别用于信号传输，引脚1、2为舵机模块供电，供电电压是5V，电源来自电源转换模块。

如图4所示，是本实施例的电机驱动模块的电路原理图。电机驱动模块包括U4和U8，芯片为A4950，所述U4的引脚2、3和U8引脚2、3，与芯片STM32F103V8的引脚35、34、37、36对应连接，用于传输动力驱动控制信号，电阻R2作为U4的匹配电阻，电阻R4作为U8的匹配电阻，U2引脚6、8与电机U5引脚2、1对应连接，U8引脚6、8与电机U7引脚2、1对应连接，电容C1、C2是滤波电容，VBAT、5VCC、GND由电源转换模块提供。

如图5所示，是本实施例的协议转换模块的电路原理图。协议转换模块包括电阻R5、R6、R7和三极管Q1，电阻R5、R6、R7和Q1构成反向电路，连接STM32F103V8的引脚57和无线图传模块的引脚9，实现SBUS协议通信，从而控制无线图传模块的图像传输工作。

如图6所示，是本实施例的舵机模块的电路原理图。舵机模块包括单元U11和U12，U11和U12的引脚3分别和舵机驱动模块中单元U9的引脚3和8连接，继而实现舵机驱动模块对舵机模块的驱动控制，U11和U12引脚2、1分别为5VCC和GND，由电源转换模块供电。

如图7所示，是本实用新型实施例的无线图传模块的电路原理图。无线图传模块包括图像传输单元U13、外接天线E1和外接天线E2，图像传输单元U13的引脚10、11分别和E1、E2对应连接，用于无线信号的发射；图像传输单元U13的引脚9与STM32F103V8的引脚57对应连接，用于控制信号的传输；图像传输单元U13的引脚1、2、3、4、5、6、7、8与视频采集模块中的摄像头单元U14的引脚1、2、3、4、5、6、7、8对应连接，用于视频图像数据传输和12V电源信号供电。

如图8所示，是本实施例的视频采集模块的电路原理图。视频采集模块包括摄像头单元U14，其引脚1、2、3、4、5、6、7、8与无线图传模块的图像传输单元U13的引脚1、2、3、4、5、6、7、8对应连接，实现视频采集模块所采集视频数据通过无线图传模块以无线信号的形式发送出去的功能，同时12V和GND为视频采集模块供电。

如图9和图10所示，是本实施例的电源转换模块的电路原理图。电源转换模块包括连接器U3、芯片U1(LM2576-12.0)、芯片U2(LM2576-5.0)、芯片U6(LM2576-3.3)，开关S1是电源信号开关，电阻R1、R3构成匹配电阻，输出电压信号VBAT，二极管D1单向导通，防止浪涌；电容C9、C10作为U1输入端滤波电容，电感L1、二极管D2、电容C3、电容C6构成输出端滤波整流电路，输出信号12VCC；同时，12VCC作为U2输入信号，电容C4、C7作为输入端滤波电路，电感L2、二极管D3、电容C5、电容C8构成输出端滤波整流电路，输出信号5VCC；同时5VCC作为U6的输入信号，C11、C12作为输入端滤波电容，电感L3、电容C13、电容C14、二极管D4构成U6输出端滤波整流电路，输出信号3.3VCC；至此，电源转换模块形成VBAT、12VCC、5VCC、3.3VCC为各个模块供电。

本实施例的视频角度可控的生命探测装置的工作原理举例说明如下：首先，后端控制中心通过2.4G无线信号将运动和视频指令发送给本实施例的视频角度可控的生命探测装置，本实施例的视频角度可控的生命探测装置的无线图传模块接收到空中2.4G无线信号，通过协议转换模块，将解析后的运动和视频指令数据发送给控制模块，控制模块根据运动指令数据控制电机驱动模块工作，电机驱动模块工作则机器人进行预期的运动，控制模块根据视频指令数据控制舵机驱动模块工作，舵机驱动模块驱动2个舵机模块工作，实现视频采集模块的角度变化，同时视频采集模块将视频数据发送给无线图传模块，无线图传模块将视频数据以2.4G无线信号的形式发射出去，后端控制中心接收到空中的2.4G无线信号，也就接收到前端生命探测装置的视频数据，至此，生命探测装置实现角度可控视频探查功能，整个过程中电源转换模块为无线图传模块、电机驱动模块、控制模块及舵机驱动模块供电。

本实用新型的生命探测装置，一方面可以代替消防救援人员进入一些空间狭小、存在人身安全威胁的恶劣救援现场，执行视频生命探测任务，能够有效提高消防救援人员自身安全性和应急处置效能；另一方面，采用舵机多角度调节和视频探查技术实现视频生命探测功能，能够实现多角度视频生命探测任务，能够有效提高视频生命探测应用灵活性和可靠性。

Claims (8)

1.一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：包括：控制模块、视频采集模块、无线图传模块、协议转换模块、舵机驱动模块、舵机模块、电机驱动模块和电源转换模块；所述控制模块和所述协议转换模块、所述舵机驱动模块、所述电机驱动模块连接；所述控制模块通过所述舵机驱动模块去控制所述舵机模块，所述舵机模块带动所述视频采集模块进行机械运动；所述控制模块通过所述协议转换模块控制所述无线图传模块工作，实现将所述视频采集模块采集到的视频数据以无线信号的形式发送出去；所述电源转换模块为所述控制模块、所述舵机驱动模块、所述电机驱动模块和所述无线图传模块供电，

所述控制模块中包括芯片STM32F103V8，所述芯片STM32F103V8的引脚61、62、64、65与所述舵机驱动模块中的芯片U9的引脚2、1、9、10对应连接；所述芯片STM32F103V8的引脚57与所述协议转换模块中的DATA端对应连接；所述芯片STM32F103V8的引脚34、35、36、37与所述电机驱动模块中的芯片U4的引脚3、2和芯片U8的引脚3、2对应连接；所述芯片STM32F103V8的引脚72、76与U15的引脚2、3连接，用于程序下载及配置；所述芯片STM32F103V8的引脚12、13并联X2，X2作为所述芯片STM32F103V8的外接时钟源，由电容C20、C15作为信号滤波电容单元；由电容C16并联在所述芯片STM32F103V8的引脚10、11两端，构成信号滤波电容单元；由电容C17并联在所述芯片STM32F103V8的引脚21、20两端，构成信号滤波电容单元；由电容C18并联在所述芯片STM32F103V8的引脚22、19两端，构成信号滤波电容单元；由电容C19并联在所述芯片STM32F103V8的引脚28、27两端，构成信号滤波电容单元；由电容C21并联在所述芯片STM32F103V8的引脚50、49两端，构成信号滤波电容单元；由电容C22并联在所述芯片STM32F103V8的引脚75、74两端，构成信号滤波电容单元；由电容C23并联在所述芯片STM32F103V8的引脚100、99两端，构成信号滤波电容单元；由电阻R10和连接器U16连接到所述芯片STM32F103V8的引脚94，构成初始引导配置电路；由电阻R11和发光二极管LED0构成指示电路，连接到所述芯片STM32F103V8的引脚66。

2.根据权利要求1所述的一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：所述舵机驱动模块包含芯片U9，型号为74HC126D，其引脚1、2、10、9与所述芯片STM32F103V8的引脚62、61、65、64连接，用于舵机驱动数据的收发和指令交互，所述舵机驱动模块由所述电源转换模块3.3VCC和GND信号供电；同时，所述舵机驱动模块通过连接器U11和连接器U12与所述舵机模块进行连接，其中，连接器U11和连接器U12的引脚3分别用于信号传输，连接器U11和连接器U12的引脚1、2为所述舵机模块供电，供电电压是5V，电源来自所述电源转换模块。

3.根据权利要求1所述的一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：所述电机驱动模块中的所述芯片U4和所述芯片U8为A4950，所述芯片U4的引脚2、3和所述芯片U8的引脚2、3与所述芯片STM32F103V8的引脚35、34、37、36对应连接，用于传输动力驱动控制信号，电阻R2作为所述芯片U4的匹配电阻，电阻R4作为所述芯片U8的匹配电阻，U2引脚6、8与电机U5引脚2、1对应连接，所述芯片U8的引脚6、8与电机U7引脚2、1对应连接，电容C1、C2是滤波电容，VBAT、5VCC、GND由所述电源转换模块提供。

4.根据权利要求1所述的一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：所述协议转换模块包括电阻R5、R6、R7和三极管Q1，所述电阻R5、R6、R7和所述三极管Q1构成反向电路，连接所述芯片STM32F103V8的引脚57和所述无线图传模块的引脚9实现SBUS协议通信，从而控制所述无线图传模块的图像传输工作。

5.根据权利要求1所述的一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：所述舵机模块包括连接器U11和连接器U12，所述连接器U11和所述连接器U12的引脚3分别和所述舵机驱动模块中的所述芯片U9的引脚3和8连接，实现所述舵机驱动模块对所述舵机模块的驱动控制，所述连接器U11和所述连接器U12的引脚2、1分别为5VCC和GND，由所述电源转换模块供电。

6.根据权利要求1所述的一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：所述无线图传模块包括图像传输单元U13、外接天线E1和外接天线E2，所述图像传输单元U13的引脚10、11分别和E1、E2对应连接，用于无线信号的发射；所述图像传输单元U13的引脚9与所述芯片STM32F103V8的引脚57对应连接，用于控制信号的传输；所述图像传输单元U13的引脚1、2、3、4、5、6、7、8与所述视频采集模块中的摄像头单元U14的引脚1、2、3、4、5、6、7、8对应连接，用于视频图像数据传输和12V电源信号供电。

7.根据权利要求6所述的一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：所述视频采集模块中的所述摄像头单元U14的引脚1、2、3、4、5、6、7、8与所述无线图传模块中的所述图像传输单元U13的引脚1、2、3、4、5、6、7、8对应连接，实现所述视频采集模块所采集视频数据通过所述无线图传模块以无线信号的形式发送出去的功能，同时12V和GND为所述视频采集模块供电。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种视频角度可控的生命探测装置，其特征在于：所述电源转换模块包括连接器U3、芯片U1、芯片U2和芯片U6，所述芯片U1为LM2576-12.0、所述芯片U2为LM2576-5.0、所述芯片U6为LM2576-3.3，开关S1是电源信号开关，电阻R1、R3构成匹配电阻，输出电压信号VBAT，二极管D1单向导通；电容C9、C10作为所述芯片U1的输入端滤波电容，电感L1、二极管D2、电容C3、电容C6构成输出端滤波整流电路，输出信号12VCC；同时，输出信号12VCC作为所述芯片U2输入信号，电容C4、C7作为输入端滤波电路，电感L2、二极管D3、电容C5、电容C8构成输出端滤波整流电路，输出信号5VCC；同时输出信号5VCC作为所述芯片U6的输入信号，C11、C12作为输入端滤波电容，电感L3、电容C13、电容C14、二极管D4构成所述芯片U6的输出端滤波整流电路，输出信号3.3VCC；所述电源转换模块形成输出电压信号VBAT、输出信号12VCC、输出信号5VCC、输出信号3.3VCC为各个模块供电。