CN104483969B - 道路自动巡逻机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路自动巡逻机器人，包括机器人本体，设于机器人本体底部的地面驱动装置，设于机器人本体上的控制交互装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置和储能供能装置，控制交互装置上分别连接有地面驱动装置、路径安全自动判断装置、定位导航装置、功能执行器和储能供能装置，地面驱动装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置、控制交互装置通过储能供能装置供电。本发明能根据预先设定的指令或后台控制中心的指令到任何需要的道路或地面进行巡逻，而且可到危险地方执行实时数据和样本采集。

Description

道路自动巡逻机器人

技术领域

本发明涉及一种智能巡逻装置，尤其是涉及一种道路自动巡逻机器人。

背景技术

现有的道路巡逻或地面巡逻，通常采用二种方式，一种是安排相关人员到现场执行巡逻，另一种是在现场安装相关的监控设备，前一种方式需要大量人员去执行这一任务，而且无法保证全天候巡逻，后一种方式需要大量的监控设备，需要大量的投入。此外，对于不能安装监控设备或安装不方便的地方，就难以通过监控设备进行监控。

发明内容

本发明的目的是提供一种道路自动巡逻机器人。

本发明解决的是现有的道路巡逻或地面巡逻需要大量人员且无法保证全天候巡逻，或是需要大量设备投入的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种道路自动巡逻机器人，包括机器人本体，设于机器人本体底部的地面驱动装置，设于机器人本体上的控制交互装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置和储能供能装置，控制交互装置上分别连接有地面驱动装置、路径安全自动判断装置、定位导航装置、功能执行器和储能供能装置，地面驱动装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置、控制交互装置通过储能供能装置供电。

本发明的有益效果是：本发明能根据预先设定的指令或后台控制中心发送给控制交互装置的指令，自动到任何需要的道路或地面进行巡逻，而且可到危险地方执行实时数据和样本采集。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明背面结构示意图。

图3为本发明侧面结构示意图。

图4为路径安全自动判断装置内部结构示意图。

图5为样本采集箱内部结构示意图。

图6为本发明工作原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示，本发明包括机器人本体，设于机器人本体底部的地面驱动装置1，设于机器人本体上的控制交互装置5、路径安全自动判断装置6、功能执行器4、定位导航装置3和储能供能装置2，控制交互装置5上分别连接有地面驱动装置1、路径安全自动判断装置6、定位导航装置3、功能执行器4和储能供能装置2，地面驱动装置1、路径安全自动判断装置6、功能执行器4、定位导航装置3、控制交互装置5通过储能供能装置2供电。

所述的地面驱动装置1包括驱动控制模块、直流无刷电机、传动辊轮、紧急制动器,驱动控制模块和直流无刷电机、紧急制动器连接，直流无刷电机和传动辊轮连接，紧急制动器和直流无刷电机转轴连接，驱动控制模块接收控制交互装置7的控制指令,并按指令来控制地面驱动装置1动作、或启动紧急制动器制动将直流无刷电机转轴抱死。紧急制动器为电磁制动器。

地面驱动装置1驱动过程：驱动控制模块接收控制信号后，驱动直流无刷电机转动，通过直流无刷电机驱动传动辊轮转动，从而驱动道路自动巡逻机器人依靠机械导向装置8沿着人工铺设的机械路径7行进（行进到定位导航装置3设置的机械路径7指定位置）。道路自动巡逻机器人也可以在不用机械导向装置8的情况下，根据预先设定的位置信息，依靠定位导航装置3、控制交互装置5驱动地面驱动装置1在道路或地面巡逻。

所述的控制交互装置7包括交互控制处理模块、无线收发器、信号转换器、人机交互终端;交互控制处理模块与无线收发器、信号转换器、人机交互终端连接；交互控制处理模块接收和处理来自地面驱动装置1、路径安全自动判断装置6、功能执行器4、定位导航装置3、储能供能装置2的信号，处理后的信号输送给信号转换器转成无线信号，再通过无线收发器发送至后台控制中心处理。后台控制中心处理的信号通过无线收发器发送给信号转换器；信号转换器将收到的无线信号转换后发送给交互控制处理模块；交互控制处理模块对信号进行处理后,发送给地面驱动装置1、路径安全自动判断装置6、功能执行器4、定位导航装置3、储能供能装置2,从而实现远程操作该道路自动巡逻机器人的动作。人机交互终端用于该道路自动巡逻机器人的周边人员与机器人或后台控制中心进行在线通话或视频对讲。

所述的路径安全自动判断装置6包括壳体，设于壳体内的路径识别传感器和障碍物识别传感器，壳体16安装于机器人本体上。所述的路径识别传感器为两组,每组路径识别传感器包含两只激光式光电传感器，在壳体内部向前方向和向后方向各安装一组；向前方向的激光式光电传感器62、激光式光电传感器63在壳体内左右安装，左部的激光式光电传感器63角度右倾，右部的激光式光电传感器62角度左倾，以使发射出的两束激光在前方交叉66；同样地向后方向的两只激光式光电传感器在壳体内部左右安装，左部的激光式光电传感器64角度右倾，右部的激光式光电传感器65角度左倾，以使发射出的两束激光在前方交叉。所述的障碍物识别传感器为超声波传感器，共有两组，在壳体的前部和后部各安装一组，每组障碍物识别传感器包含超声波探头61八只。路径安全自动判断装置6对行进路径的状况进行安全自动判断并把判断信息发送给控制交互装置5。

激光式光电传感器的工作原理是：当发射的激光照射到前方的机械路径7时，发生反射，如无机械路径7，则不发生反射，由此判断机械路径7是否安全完好。

障碍物识别传感器的工作原理：超声波回声定位原理，其超声波探头61以最大水平120度垂直70度范围辐射，上下左右搜寻目标，当有障碍物时，发出信号。

所述的功能执行器4包括控制处理模块、数据存贮器、湿度传感器、温度传感器、能见度传感器、热成像仪、移动测速仪、摄像机、超声波传感器、环境照明灯、蜂鸣器、警示灯、样本采集箱14。控制处理模块上分别连接有数据存贮器、湿度传感器、温度传感器、能见度传感器、热成像仪、移动测速仪、摄像机、超声波传感器、环境照明灯、蜂鸣器、警示灯、样本采集箱14；所述的样本采集箱14包括箱体、设于箱体内的气体采集仓17、固体取料手16和液体取料臂15。控制处理模块、数据存贮器、湿度传感器、温度传感器、能见度传感器、热成像仪、移动测速仪、摄像机、超声波传感器、样本采集箱14设于机器人本体内，环境照明灯、蜂鸣器、警示灯设于机器人外部（图上没有标示）。功能执行器6通过湿度传感器、温度传感器、能见度传感器、热成像仪、移动测速仪、摄像机、超声波传感器、样本采集箱14对道路自动巡逻机器人周围环境的相关信息数据进行采集。采集的信息数据、相关信息数据的位置数据（通过定位导航装置4获取）存储在数据存贮器上并发送给控制处理模块，控制处理模块根据控制交互装置5的命令进行相关处理。处理后的数据通过控制交互装置5发送给后台控制中心；如控制交互装置5发送给后台控制中心的发送功能发生故障，则处理后的数据存储在数据存储器上。等故障处理后再发送给后台控制中心。

控制处理模块对采集的数据与设定的数据值进行比较分析，如有数据异常，异常数据信号经控制交互装置5向后台控制中心提示；同时控制交互装置5发信号给地面驱动装置1，停止机器人移动，并同时发信号给功能执行器4，使摄像机对准异常环境位置，启动蜂鸣器和警示灯进行现场声光提示，如光线太暗时则还自动开启环境照明灯进行补光；遇环境不适宜人去的地方，后台控制中心通过控制交互装置5对地面驱动装置1下达驱动命令，将道路自动巡逻机器人行进至指定位置，启动样本采集箱14采集现场样本，采集完成后下达返回命令。

所述的定位导航装置3包括信号管控主板、GPS/GIS定位器,信号管控主板和GPS/GIS定位器连接；信号管控主板接受后台控制中心通过控制交互装置5发给的命令，通过GPS/GIS定位器提供的位置信号定位当前位置,并与后台控制中心设定的目标位置比较,输出控制信号给控制交互装置5，再由控制交互装置5发信号给地面驱动装置1,从而使地面驱动装置1按设定行进路径行进。

所述的储能供能装置2包括控制主板、蓄电池、充电器，控制主板分别与蓄电池、充电器连接，控制主板的功能是对蓄电池电量高低进行自动检测，并把检测结果发送到控制交互装置5，以决定是否进行充电。当电量不足时，控制主板发信号给控制交互装置5，再由控制交互装置5命令地面驱动装置1通过定位导航装置3的定位信息自动寻找到最近的充电桩进行充电。

所述的机器人本体的背部设有机械导向装置8，该机械导向装置8包括槽形导向轮8、导向轮9、导向轮10、导向轮11八支，旋转轴承十六支、连接轴12八支、安装护架13一组，所述的槽形导向轮11安装于所述连接轴12的旋转轴承上，连接轴12安装于护架13上，护架13安装于机器人本体上。槽形导向轮以四支为一组，分成上导向轮组和下导向轮组，上导向轮组和下导向轮组分别设于机器人本体背部上侧和下侧。

该道路自动巡逻机器人在沿人工铺设的机械路径7行走的情况下，依靠槽形导向轮与人工铺设的机械路径7扣合，通过地面驱动装置1驱动行进。

所述的路径安全自动判断装置6、功能执行器4、定位导航装置3、储能供能装置2还与地面驱动装置1的驱动模块连接；当地面驱动装置1接收不到控制交互装置5的正常工作信号时或在控制交互装置5失效时，驱动模块自行启动工作，直接接收来自路径安全自动判断装置6、功能执行器4、定位导航装置3、储能供能装置2信号并处理和发送相关指令，使它们执行相关动作。这时的地面驱动装置1代替控制交互装置5的部分控制处理功能，起到副控制中心作用，确保道路自动巡逻机器人运行安全。

本发明还包括还有外置的后台控制中心和充电桩。

Claims (9)

1.一种道路自动巡逻机器人，包括机器人本体，其特征在于它还包括设于机器人本体底部的地面驱动装置，设于机器人本体上的控制交互装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置和储能供能装置，机器人本体的背部设有机械导向装置，控制交互装置上分别连接有地面驱动装置、路径安全自动判断装置、定位导航装置、功能执行器和储能供能装置，地面驱动装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置、控制交互装置通过储能供能装置供电；所述的地面驱动装置包括驱动控制模块、直流无刷电机、传动辊轮、紧急制动器,所述的控制交互装置包括交互控制处理模块、无线收发器、信号转换器、人机交互终端，所述路径安全自动判断装置包括壳体，设于壳体内的路径识别传感器和障碍物识别传感器，壳体安装于机器人本体上；所述的路径识别传感器为两组,每组路径识别传感器包含两只激光式光电传感器，在壳体内部向前方向和向后方向各安装一组，所述激光式光电传感器是当发射的激光照射到前方的机械路径时，发生反射，如无机械路径，则不发生反射，由此判断机械路径是否安全完好。

2.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述的驱动控制模块和直流无刷电机、紧急制动器连接，直流无刷电机和传动辊轮连接，紧急制动器和直流无刷电机转轴连接，驱动控制模块接收控制交互装置的控制指令并按控制指令来控制地面驱动装置动作、或启动紧急制动器制动将直流无刷电机转轴抱死。

3.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述的交互控制处理模块与无线收发器、信号转换器、人机交互终端连接；交互控制处理模块接收和处理来自地面驱动装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置、储能供能装置的信号，处理后的信号输送给信号转换器转成无线信号，再通过无线收发器发送；无线收发器把收到的信号发送给信号转换器，信号转换器将收到的无线信号转换后发送给交互控制处理模块；交互控制处理模块对信号进行处理后发送给地面驱动装置、路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置、储能供能装置。

4.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述的向前方向的两只激光式光电传感器在壳体上部左右安装，左部的激光式光电传感器角度右倾，右部的激光式光电传感器角度左倾，以使发射出的两束激光在前方交叉；同样地向后方向的两只激光式光电传感器在壳体内部左右安装，左部的激光式光电传感器角度右倾，右部的激光式光电传感器角度左倾，以使发射出的两束激光在前方交叉；所述的障碍物识别传感器为超声波传感器，共有两组，在壳体的前部和后部各安装一组，每组障碍物识别传感器包含超声波探头八只；路径安全自动判断装置对行进路径的状况进行安全自动判断并把判断信息发送给控制交互装置。

5.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述的功能执行器包括控制处理模块、数据存贮器、湿度传感器、温度传感器、能见度传感器、热成像仪、移动测速仪、摄像机、超声波传感器、环境照明灯、蜂鸣器、警示灯和样本采集箱；控制处理模块上分别连接有数据存贮器、湿度传感器、温度传感器、能见度传感器、热成像仪、移动测速仪、摄像机、超声波传感器、环境照明灯、蜂鸣器、警示灯、样本采集箱；所述的样本采集箱包括箱体、设于箱体内的气体采集仓、固体取料手和液体取料臂。

6.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述的定位导航装置包括信号管控主板、GPS/GIS定位器,信号管控主板和GPS/GIS定位器连接；信号管控主板接受控制交互装置的命令，通过GPS/GIS定位器提供的位置信号定位地面驱动装置当前位置,并与设定的目标位置比较,输出控制信号给控制交互装置，再由控制交互装置发信号给地面驱动装置,从而使地面驱动装置按设定行进路径行进。

7.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述的储能供能装置包括控制主板、蓄电池、充电器，控制主板分别与蓄电池、充电器连接，控制主板的功能是对蓄电池电量高低进行自动检测，并把检测结果发送到控制交互装置，以决定是否进行充电。

8.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述机械导向装置包括槽形导向轮八支，旋转轴承十六支、连接轴八支、安装护架一组，所述的槽形导向轮安装于所述连接轴的旋转轴承上，连接轴安装于护架上，护架安装于机器人本体上；槽形导向轮以四支为一组，分成上导向轮组和下导向轮组，上导向轮组和下导向轮组分别设于机器人本体背部上侧和下侧。

9.根据权利要求1所述的道路自动巡逻机器人，其特征在于所述的路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置、储能供能装置还与地面驱动装置的驱动控制模块连接；在控制交互装置失效时，驱动控制模块自行启动工作，给路径安全自动判断装置、功能执行器、定位导航装置、储能供能装置发送控制信号，使它们执行相关动作。