CN118721239A - 一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巡检设备技术领域，尤其为一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，包括机器人主体，机器人主体的一侧设置有红外热成像仪，红外热成像仪用于探测工作环境中的红外辐射，机器人主体的一端设置有摄像头，机器人主体用于捕捉工作环境中的视觉信息，机器人主体的一侧还设置有气体传感器，用于实时监测工作环境中内部的有毒有害气体浓度，中央控制器，设置于机器人主体的内部，本发明中，通过在巡检机器人集成了高清摄像头、红外热成像仪、气体传感器及声音采集器，实现对工作环境的全面监控，使工作人员可迅速识别潜在危险，如温度异常、气体泄漏等，有效解决了传统巡检方式效率低下、安全隐患大的问题。

Description

一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人

技术领域

本发明涉及巡检设备技术领域，具体为一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人。

背景技术

在矿山、隧道等复杂且风险较高的作业环境中，传统的巡检方式往往依赖于人工，不仅效率低下且存在较大的安全隐患。在风险环境中，由于光线不足、空间狭小且存在有毒有害气体等危险因素，人工巡检难度大、风险高。同时，工作环境内部可能发生的突发事件，如停电、坍塌等，需要快速而准确的应急响应措施。

现有技术中，虽然已有部分巡检机器人被应用于高风险环境，但这些机器人大多仅具备基本的巡检功能，如图像采集、数据传输等，缺乏综合性的监控与紧急指引能力，具体而言，现有巡检机器人在监控方面往往只能提供有限的视觉信息，无法全面反映工作环境内部的环境状况，在紧急情况下，也缺乏有效的指引手段，帮助在场人员迅速撤离至安全区域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，机器人主体，所述机器人主体的一侧设置有红外热成像仪，所述红外热成像仪用于探测工作环境中的红外辐射，所述机器人主体的一端设置有摄像头，所述机器人主体用于捕捉工作环境中的视觉信息，所述机器人主体的一侧还设置有气体传感器，用于实时监测工作环境中内部的有毒有害气体浓度；

中央控制器，设置于机器人主体的内部，所述中央控制器包括有无线通讯模块、数据处理模块、报警模块，所述中央控制器还包括有无线通信接收端，所述无线通信接收端设置于机器人主体的一端，所述无线通信接收端与无线通讯模块电性连接，通过无线通信接收端与远程处理端连接；

LED指示灯，所述LED指示灯设置于机器人主体的一端位于摄像头的上方，所述LED指示灯与中央控制器的报警模块电性连接，所述LED指示灯用于紧急情况时通过闪烁指示人员撤离；

声音报警器，设置于机器人主体的一侧，所述声音报警器与中央控制器的报警模块电性连接，通过声音报警器可向工作环境中发送语音信息；

滑轨，设置于机器人主体的上方，所述机器人主体的顶部设置有至少为三的行走机构，且通过行走机构可沿着滑轨行走。

优选的，所述机器人主体的内部还设置有驱动电机，所述行走机构通过驱动电机进行驱动，所述行走机构还包括有连动架，所述连动架的顶部设置有滑轮，所述滑轮与滑轨的底部滑动配合，所述连动架的底部设置有气缸，通过气缸可驱动连动架上下移动。

优选的，所述机器人主体的顶部两侧分别设置有一个固定架，所述固定架的一侧设置有防脱块，所述滑轨的底部设置有定位板，所述定位板与固定架的对应面开设有与防脱块外侧相互适配的定位槽，所述固定架的另一侧设置有安装板，所述安装板的顶部设置有红外测距仪，所述红外测距仪用于检测滑轨的高度信息，所述红外测距仪与中央控制器中数据处理模块电性连接。

优选的，所述固定架的顶部开设有安装槽，该安装槽中安装有微型刷具，所述微型刷具与滑轨的下表面接触。

优选的，所述机器人主体的一侧还设置有收声口，所述机器人主体内部设置有声音采集器，所述声音采集器与中央控制器的数据处理模块电性连接，所述声音采集器通过收声口可采集工作环境中的声音信息。

优选的，所述机器人主体设置为两个，并通过连接装置进行连接，两个所述机器人主体均配备有监控和紧急指引功能。

优选的，所述机器人主体的顶部位于固定架的一侧分别设置有一个清洁装置，所述清洁装置包括有导风仓，所述导风仓的顶部设置有扩风罩，所述导风仓的底部设置有离心风机，所述离心风机的吸风端通过导风仓的内腔与扩风罩相连通。

优选的，所述导风仓的一侧开设有排尘口，且排尘口的内壁设置有导尘板，所述机器人主体的顶部两侧设置有集尘仓，所述导风仓的内腔位于离心风机的吸风端处设置有防尘板。

优选的，所述机器人主体的顶部还设置有AR投影器，所述AR投影器在工作环境的地面或墙面产生投影，所述机器人主体的一侧还设置有应急照明灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中，通过在巡检机器人集成了高清摄像头、红外热成像仪、气体传感器及声音采集器，实现对工作环境的全面监控。高清摄像头与红外热成像仪互补，即便在光线不足时也能清晰成像，气体传感器实时监测有害气体浓度，声音采集器捕捉异常声响。这些数据通过无线通信即时反馈至处理端，工作人员可迅速识别潜在危险，如温度异常、气体泄漏等，有效解决了传统巡检方式效率低下、安全隐患大的问题，为矿洞、隧道等危险工作环境作业提供了可靠的安全屏障；

2.本发明中，基于巡检机器人的检测功能，当环境参数超出安全阈值时，通过LED指示灯闪烁，警报提示音、AR投影为工作人员，提供直观、清晰的撤离路径指示，确保在场人员能迅速、有序地撤离至安全区域。同时，该信息同步传输至远程处理端，便于管理层快速响应，协调救援力量，显著增强了在场人员的应急响应能力和救援效率；

3.本发明中，通过在巡检机器人上设置有自适应行走装置，该装置能够根据轨道的微小变化自动调整高度，确保与轨道紧密贴合，减少运行阻力，避免脱轨风险，此外，并配置有清理装置，轨道表面的灰尘、泥土等杂物，维护轨道清洁，减少磨损，延长使用寿命，使机器人在紧急情况行走时，避免受到干扰，提高机器人紧急指引的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中机器人主体的部分结构示意图；

图3为本发明图1中机器人主体的剖面图；

图4为本发明图2中行走机构与滑轨连接处放大图；

图5为本发明图4中清洁装置的整体结构示意图；

图中：1、机器人主体；11、红外热成像仪；111、AR投影器；12、摄像头；13、LED指示灯；14、收声口；141、声音采集器；15、声音报警器；16、气体传感器；17、应急照明灯；18、驱动电机；19、中央控制器；191、无线通讯接收端；2、连接装置；3、行走机构；31、连动架；32、滑轮；33、气缸；4、滑轨；41、定位板；42、定位槽；5、固定架；51、防脱块；52、微型刷具；53、安装板；54、红外测距仪；6、清洁装置；61、导风仓；62、扩风罩；63、离心风机；64、防尘板；65、排尘口；66、集尘仓。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：

一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，包括

机器人主体1，机器人主体1的一侧设置有红外热成像仪11，红外热成像仪11用于探测工作环境中的红外辐射，机器人主体1的一端设置有摄像头12，机器人主体1用于捕捉工作环境中的视觉信息，机器人主体1的一侧还设置有气体传感器16，用于实时监测工作环境中内部的有毒有害气体浓度；

中央控制器19，设置于机器人主体1的内部，中央控制器19包括有无线通讯模块、数据处理模块、报警模块，中央控制器19还包括有无线通信接收端191，无线通信接收端191设置于机器人主体1的一端，无线通信接收端191与无线通讯模块电性连接，通过无线通信接收端191与远程处理端连接；

LED指示灯13，LED指示灯13设置于机器人主体1的一端位于摄像头12的上方，LED指示灯13与中央控制器19的报警模块电性连接，LED指示灯13用于紧急情况时通过闪烁指示人员撤离；

声音报警器15，设置于机器人主体1的一侧，声音报警器15与中央控制器19的报警模块电性连接，通过声音报警器15可向工作环境中发送语音信息；

滑轨4，设置于机器人主体1的上方，机器人主体1的顶部设置有至少为三的行走机构3，且通过行走机构3可沿着滑轨4行走。

本实施例中，请参照图4，机器人主体1的内部还设置有驱动电机18，行走机构3通过驱动电机18进行驱动，行走机构3还包括有连动架31，连动架31的顶部设置有滑轮32，滑轮32与滑轨4的底部滑动配合，连动架31的底部设置有气缸33，通过气缸33可驱动连动架31上下移动，本实施例中，通过气缸33可驱动连动架31上下运动，使滑轮32上下移动，使行走机构3可根据滑轨4表面的高度差进行调整，使滑轮32与滑轨4紧密贴合，减少运行阻力，避免脱轨风险。

本实施例中，请参照图2、图4，机器人主体1的顶部两侧分别设置有一个固定架5，固定架5的一侧设置有防脱块51，滑轨4的底部设置有定位板41，定位板41与固定架5的对应面开设有与防脱块51外侧相互适配的定位槽42，固定架5的另一侧设置有安装板53，安装板53的顶部设置有红外测距仪54，红外测距仪54用于检测滑轨4的高度信息，红外测距仪54与中央控制器19中数据处理模块电性连接，本实施例中，通过红外测距仪54实时收集滑轨4的高度数据，并将数据传输至中央控制器19，通过中央控制器19对这些数据进行处理，识别出轨道的高度差，根据轨道的高度差，控制单元计算出每个滑轮32需要调整的具体高度量，再启动气缸33对滑轮32的高度进行调整，同时通过防脱块51与定位槽42相互配合，使机器人主体1与滑轨4连接更加稳固，避免滑轮32脱落后，机器人主体1直接掉落。

本实施例中，请参照图4，固定架5的顶部开设有安装槽，该安装槽中安装有微型刷具52，微型刷具52与滑轨4的下表面接触，本实施例中，当机器人主体1沿着滑轨4进行滑行时，微型刷具52首先与滑轨4的表面接触，通过微型刷具52扫除滑轨4中的灰尘、泥土和碎石等杂物，确保滑轮32与滑轨4在滑动时的稳定性。

本实施例中，请参照图1、图3，机器人主体1的一侧还设置有收声口14，机器人主体1内部设置有声音采集器141，声音采集器141与中央控制器19的数据处理模块电性连接，声音采集器141通过收声口14可采集工作环境中的声音信息，本实施例中，通过声音采集器141监听机器人主体1工作环境的声音，如发现设备异常声响、人员呼救等，通过中央控制器19的无线传输模块，将异常声音传输至远程处理端，使工作人员及时发现潜在危险。

本实施例中，请参照图1，机器人主体1设置为两个，并通过连接装置2进行连接，两个机器人主体1均配备有监控和紧急指引功能，本实施例中，通过设置有两个机器人主体1，当一个机器人主体1的部件出现损坏或异常后，使监控和紧急指引功能能正常使用，且当监控数据出现异常时，可使两个机器人主体1采集到的数据进行比对、校准。

本实施例中，请参照图4-5，机器人主体1的顶部位于固定架5的一侧分别设置有一个清洁装置6，清洁装置6包括有导风仓61，导风仓61的顶部设置有扩风罩62，导风仓61的底部设置有离心风机63，离心风机63的吸风端通过导风仓61的内腔与扩风罩62相连通，本实施例中，通过离心风机63运行产生离心力，当滑轨4的下表面被微型刷具52清扫后，产生的杂物，在离心力的作用下，被吸入导风仓61的内腔中。

本实施例中，请参照图4-5，导风仓61的一侧开设有排尘口65，且排尘口65的内壁设置有导尘板，机器人主体1的顶部两侧设置有集尘仓66，导风仓61的内腔位于离心风机63的吸风端处设置有防尘板64，本实施例中，通过设置有防尘板64，避免较大的杂质进入离心风机63内部，影响离心风机63正常运转，同时设置有防尘板64和导尘板，使杂质在导风仓61内腔中堆积后，滑落至集尘仓66中，便于统一进行清理。

本发明中，请参照图1，机器人主体1的顶部还设置有AR投影器111，AR投影器111在工作环境的地面或墙面产生投影，机器人主体1的一侧还设置有应急照明灯17，本实施例中，通过AR投影器111在地面或墙面上产生投影，为现场人员提供清晰的撤离指引，和注意事项，提高撤离效率和安全性。

本发明工作原理：

步骤一、机器人主体1在矿洞、隧道等环境工作时，通过摄像头12负责捕捉工作环境内的视觉信息，包括人员活动、设备状态、地质结构等，并通过设置有红外热成像仪11，通过探测物体表面的红外辐射，生成热成像图，揭示工作环境内部的温度分布，同时与机器人主体1形成互补，确保在光线不足时也能准确识别潜在的热源或冷点，并通过气体传感器16实时监测工作环境内的一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)等有害气体浓度，并实时将浓度信息通过无线通信接收端191发送至远程处理端，通过声音采集器141通过收声口14捕捉工作环境内的声音信号，包括机械运转声、岩石松动声等，为异常检测提供音频依据，所有传感器采集到的数据，包括视频图像、温度分布图、气体浓度值和声音信号，均通过中央控制器19配置的无线通讯模块和无线通信接收端191，实时传输至远程处理端，处理端接收到数据后对信息进行处理和分析，提取出关键的环境参数和安全信息，工作人员根据这些信息，可以迅速识别工作环境内的潜在危险，如温度异常、气体泄漏或机械故障等，并采取相应的预防措施或应对措施；

步骤二、当机器人主体1配置的传感器检测到环境参数超出预设的安全阈值时，通过中央控制器19接收到异常信号后，会启动报警模块，并控制LED指示灯13开始闪烁，发出视觉警报，同时控制声音报警器15发出高分贝的警报提示音，向现场人员传达紧急信息，并启动AR投影器111，根据预设的撤离路径，使AR投影器111地面上投射出清晰的撤离指示，并通过驱动电机18启动行走机构3，使机器人主体1沿着滑轨4行走，并随着行走路线，和AR投影器111投射的撤离指引，将在场人员撤离至安全位置，此外，驱动电机18通过无线通信模块，将异常信息及撤离指引同步传输至远程处理端。远程处理端的工作人员在接收到这些信息后，可以迅速评估现场情况，协调救援力量，制定并执行相应的救援计划，也可通过声音报警器15进行喊话，对现场人员做出指示或重新制定撤离路线；

步骤三，当机器人主体1沿着轨道行走时，通过红外测距仪54检测滑轨4表面的高度差，并将检测到的数据信息发送至中央控制器19，中央控制器19对轨道的平整度、宽度、位置进行判断，根据轨道状态检测的结果，中央控制器19计算出每个轮子需要调整的具体参数，启动对应的气缸33，通过气缸33给予动力控制连动架31上下移动，对单独的行走机构3的高度进行调整，每个行走机构3都能独立调整其高度，使机器人主体1能够始终保持与滑轨4的良好贴合，减少因高度差引起的颠簸和振动，提高行驶稳定性，减少因颠簸和振动对机器人主体1及其部件的损害，延长其使用寿命和维修周期。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：包括

机器人主体（1），所述机器人主体（1）的一侧设置有红外热成像仪（11），所述红外热成像仪（11）用于探测工作环境中的红外辐射，所述机器人主体（1）的一端设置有摄像头（12），所述机器人主体（1）用于捕捉工作环境中的视觉信息，所述机器人主体（1）的一侧还设置有气体传感器（16），用于实时监测工作环境中内部的有毒有害气体浓度；

中央控制器（19），设置于机器人主体（1）的内部，所述中央控制器（19）包括有无线通讯模块、数据处理模块、报警模块，所述中央控制器（19）还包括有无线通信接收端（191），所述无线通信接收端（191）设置于机器人主体（1）的一端，所述无线通信接收端（191）与无线通讯模块电性连接，通过无线通信接收端（191）与远程处理端连接；

LED指示灯（13），所述LED指示灯（13）设置于机器人主体（1）的一端位于摄像头（12）的上方，所述LED指示灯（13）与中央控制器（19）的报警模块电性连接，所述LED指示灯（13）用于紧急情况时通过闪烁指示人员撤离；

声音报警器（15），设置于机器人主体（1）的一侧，所述声音报警器（15）与中央控制器（19）的报警模块电性连接，通过声音报警器（15）可向工作环境中发送语音信息；

滑轨（4），设置于机器人主体（1）的上方，所述机器人主体（1）的顶部设置有至少为三的行走机构（3），且通过行走机构（3）可沿着滑轨（4）行走。

2.根据权利要求1所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）的内部还设置有驱动电机（18），所述行走机构（3）通过驱动电机（18）进行驱动，所述行走机构（3）还包括有连动架（31），所述连动架（31）的顶部设置有滑轮（32），所述滑轮（32）与滑轨（4）的底部滑动配合，所述连动架（31）的底部设置有气缸（33），通过气缸（33）可驱动连动架（31）上下移动。

3.根据权利要求2所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）的顶部两侧分别设置有一个固定架（5），所述固定架（5）的一侧设置有防脱块（51），所述滑轨（4）的底部设置有定位板（41），所述定位板（41）与固定架（5）的对应面开设有与防脱块（51）外侧相互适配的定位槽（42），所述固定架（5）的另一侧设置有安装板（53），所述安装板（53）的顶部设置有红外测距仪（54），所述红外测距仪（54）用于检测滑轨（4）的高度信息，所述红外测距仪（54）与中央控制器（19）中数据处理模块电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述固定架（5）的顶部开设有安装槽，该安装槽中安装有微型刷具（52），所述微型刷具（52）与滑轨（4）的下表面接触。

5.根据权利要求1所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）的一侧还设置有收声口（14），所述机器人主体（1）内部设置有声音采集器（141），所述声音采集器（141）与中央控制器（19）的数据处理模块电性连接，所述声音采集器（141）通过收声口（14）可采集工作环境中的声音信息。

6.根据权利要求1所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）设置为两个，并通过连接装置（2）进行连接，两个所述机器人主体（1）均配备有监控和紧急指引功能。

7.根据权利要求1所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）的顶部位于固定架（5）的一侧分别设置有一个清洁装置（6），所述清洁装置（6）包括有导风仓（61），所述导风仓（61）的顶部设置有扩风罩（62），所述导风仓（61）的底部设置有离心风机（63），所述离心风机（63）的吸风端通过导风仓（61）的内腔与扩风罩（62）相连通。

8.根据权利要求7所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述导风仓（61）的一侧开设有排尘口（65），且排尘口（65）的内壁设置有导尘板，所述机器人主体（1）的顶部两侧设置有集尘仓（66），所述导风仓（61）的内腔位于离心风机（63）的吸风端处设置有防尘板（64）。

9.根据权利要求1所述的一种具有监控与紧急指引功能的巡检机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）的顶部还设置有AR投影器（111），所述AR投影器（111）在工作环境的地面或墙面产生投影，所述机器人主体（1）的一侧还设置有应急照明灯（17）。