專利名稱：一種基于無線通信的偵察機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于無線通信的偵察機(jī)器人，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著許多嚴(yán)重事故的發(fā)生，消防，搶險，防爆，檢測等技術(shù)領(lǐng)域中的許多任 務(wù)包含著其相應(yīng)的危險性，已經(jīng)不適合人們親身去完成這些任務(wù)。
在我國，煤炭行業(yè)的傷亡事故，尤其是重特大傷亡事故的頻頻發(fā)生，其中該類事故 的發(fā)生約有76%都是由于瓦斯、火災(zāi)的爆炸造成的，事故發(fā)生后，煤礦井下巷道內(nèi)的一氧化 碳和瓦斯?jié)舛群芨?，煙霧大，能見度低，隨時還會發(fā)生二次爆炸，給救護(hù)工作和偵察工作帶 來了很大的困難和危險。
針對上述問題，開發(fā)設(shè)計一種用于煤礦井下發(fā)生瓦斯、粉塵等爆炸事故后能代替 人，及時地進(jìn)入事故現(xiàn)場，實(shí)時的將現(xiàn)場信息通過無線傳輸發(fā)送給總部的偵察機(jī)器人就成 為一種必要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種基于無線通信的偵察機(jī)器人。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明包括機(jī)器人及檢測中心；檢測中心包括無線通信模塊一，機(jī)器人包括無線 通信模塊二，機(jī)器人通過無線通信模塊二與檢測中心的無線通信模塊一相互通信。
所述檢測中心包括顯示器，遙控器，無線通信模塊一與遙控器相互通信，遙控器與 顯示器連接。
所述機(jī)器人包括攝像頭采集模塊，中央處理控制模塊，超聲波測距模塊，光電測距 模塊，機(jī)器人機(jī)械體，電機(jī)控制模塊，無線通信模塊二 ；光電測距模塊內(nèi)設(shè)置光電傳感器，機(jī) 器人機(jī)械體帶有四肢，四肢上裝有電機(jī)控制模塊，電機(jī)控制模塊控制驅(qū)動車身及四肢的運(yùn) 動；所述中央處理控制模塊接收和處理信息，并向各個模塊發(fā)出指令信息；所述的超聲波 測距模塊用于測距并將信息輸入到中央處理控制模塊；攝像頭采集模塊采集信息，并將采 集到的信號數(shù)據(jù)通過機(jī)器人上的無線傳輸模塊二發(fā)送端到無線通信模塊一，實(shí)時地將信息 發(fā)送到中央控制系統(tǒng)的無線模塊的接收端，接收到的數(shù)據(jù)通過中央控制系統(tǒng)處理判斷，并 實(shí)時地將接收到且處理后的信息在檢測中心的顯示模塊中顯示，遙控器主要是通過無線模 塊對偵查機(jī)器人的中央處理控制模塊進(jìn)行控制，遙控器負(fù)責(zé)對偵查機(jī)器人發(fā)出指令進(jìn)行控 制。
本發(fā)明原理利用攝像頭采集模塊，通過機(jī)器人將危險環(huán)境下的情境采集并通過 無線模塊實(shí)時的將圖片數(shù)據(jù)發(fā)送到檢測中心，使勘察人員實(shí)時了解危險環(huán)境下的狀況，并 且避免了像現(xiàn)在工作人員的實(shí)地考察，降低了工作人員的生命危險。機(jī)器人利用超聲波檢 測模塊，檢測機(jī)器人行駛前的障礙物，是機(jī)器人實(shí)施躲避障礙物。
本發(fā)明有益效果降低工作人員在煤礦爆炸后進(jìn)入現(xiàn)場檢查的安全隱患，有利于工作人員利用該機(jī)器人遠(yuǎn)程通信發(fā)送現(xiàn)場的一系列情況，檢查現(xiàn)場的實(shí)際情況，也保護(hù)了 工作人員的人身安全。


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圖具體實(shí)施方式
如圖1所示一種基于無線通信的偵察機(jī)器人，包括機(jī)器人及檢測中心；檢測中心 包括無線通信模塊一，機(jī)器人包括無線通信模塊二，機(jī)器人通過無線通信模塊二與檢測中 心的無線通信模塊一相互通信。
檢測中心包括無線通信模塊一，顯示器，遙控器，無線通信模塊一與遙控器相互通 信，遙控器與顯示器連接。
機(jī)器人包括攝像頭采集模塊，中央處理控制模塊，超聲波測距模塊，機(jī)器人機(jī)械 體，電機(jī)控制模塊，無線通信模塊二 ；機(jī)器人機(jī)械體帶有四肢，四肢上裝有電機(jī)控制模塊，電 機(jī)控制模塊控制驅(qū)動車身及四肢的運(yùn)動；所述中央處理控制模塊接收和處理信息，并向各 個模塊發(fā)出指令信息；所述的超聲波測距模塊用于測距并將信息輸入到中央處理控制模 塊；攝像頭采集模塊采集信息，并將采集到的信號數(shù)據(jù)通過機(jī)器人上的無線傳輸模塊二發(fā) 送端到無線通信模塊一，實(shí)時地將信息發(fā)送到中央控制系統(tǒng)的無線模塊的接收端，接收到 的數(shù)據(jù)通過中央控制系統(tǒng)處理判斷，并實(shí)時地將接收到且處理后的信息在檢測中心的顯示 模塊中顯示，遙控器主要是通過無線模塊對偵查機(jī)器人的中央處理控制模塊進(jìn)行控制，遙 控器負(fù)責(zé)對偵查機(jī)器人發(fā)出指令進(jìn)行控制。
如圖2所示電路芯片型號如圖所示。為了使機(jī)器人能夠有效地避開障礙物，在本 機(jī)器人上，為其安置了 5MW激光管，是機(jī)器人能夠探測前方是否存在障礙物姚亞瀾，以便及 時地做出判斷，實(shí)時地對調(diào)整自身的運(yùn)動速度與方向。激光的發(fā)射原理及產(chǎn)生過程的特殊 性決定了激光具有普通光所不具有的單色性好、相干性好、方向性好、亮度高等特點(diǎn)。
如圖3所示在該模塊中，采用了 TCT40-16R/T(直徑16MM)型號的超聲波傳感器， 作為機(jī)器人測距的信息模塊。該傳感器在40KHZ的頻率下能夠正常地工作，隨時進(jìn)行測距， 實(shí)時地將信號傳給CPU, CPU對其進(jìn)行分析,處理,將控制信號傳輸給電機(jī)與舵機(jī),控制機(jī)器 人判斷障礙物的位置，并對其進(jìn)行及時的躲避，改變其運(yùn)動的方向。
如圖4所示攝像頭采集模塊采用0V7620CM0S攝像頭。攝像頭工作的主要原理是 按一定的分辨率，以隔行掃描的方式采樣圖像上的點(diǎn)，當(dāng)掃描到某點(diǎn)時，就通過圖像傳感芯 片將該點(diǎn)處圖像的灰度轉(zhuǎn)換成與灰度成一一對應(yīng)關(guān)系的電壓值，然后將此電壓值通過視頻 信號端輸出。
如圖5所示無線通信模塊一及無線通信模塊二均采用CC 1100的無線控制模塊 對機(jī)器人的控制，避免用導(dǎo)線對其進(jìn)行控制，使機(jī)器人能夠適應(yīng)更多的地形。在做實(shí)物過程 中，曾嘗試采用2401進(jìn)行控制，發(fā)現(xiàn)2401的傳輸距離比較小，不利于控制，容易失去采集信 號。經(jīng)過大量的實(shí)驗及精細(xì)的篩選，最后決定采用CCllOO作為無線傳輸模塊，從而實(shí)現(xiàn)了 傳輸距離的提高。CCllOO是一種低成本真正單片的UHF收發(fā)器，為低功耗無線應(yīng)用而設(shè)計。 電路主要設(shè)定為在315、433、868和915MHZ的ISM (工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)學(xué))和SRD (短距離設(shè)備) 頻率波段，可以容易地設(shè)置為300-348MHZ、400-464MHZ和800-928MHZ的其他頻率。RF收 發(fā)器集成了一個高度可配置的調(diào)制解調(diào)器。這個調(diào)制解調(diào)器支持不同的調(diào)制格式，其數(shù)據(jù) 傳輸率可達(dá)500KBPS。通過開啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項，能使性能得到提 升。CCllOO為數(shù)據(jù)包處理、數(shù)據(jù)緩沖、突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸、清晰信道評估、連接質(zhì)量指示和電磁波 激發(fā)提供廣泛的硬件支持。CCllOO的主要操作參數(shù)和64位傳輸/接收FIFO (先進(jìn)先出堆 棧)可通過SPI接口控制。
如圖6六所示電機(jī)的控制電路原理圖，其與一貫的履帶式機(jī)器人不同，在本機(jī)器 人的結(jié)構(gòu)中，將輪胎與四肢同時安置。在機(jī)器人行進(jìn)路況好時，四肢收起，只需用輪胎與導(dǎo) 航舵機(jī)行進(jìn)。電機(jī)的控制采用了 H橋電路實(shí)現(xiàn)?？刂票跧置高電平(U=VCC),控制臂2置為 低電平(U=O)時，Ql、Q4截止，Q2、Q3導(dǎo)通，電機(jī)左端低電平，右端高電平，所以電流沿著箭 頭方向流動。設(shè)電機(jī)正轉(zhuǎn)。控制臂I置為低電平、控制臂2置高電平時，Q2、Q3截止，Q1、Q4 導(dǎo)通，電機(jī)左端為高電平，右端低電平，所以電流沿箭頭方向流動。設(shè)電機(jī)反轉(zhuǎn)。當(dāng)置控制 臂1、2均為低電平時，QU Q2導(dǎo)通，Q3、Q4截止，電機(jī)兩端均為高電平，電機(jī)不轉(zhuǎn)；當(dāng)置控制 臂1、2均為高電平時，Q1、Q2截止，Q3、Q4導(dǎo)通，電機(jī)兩端均為低電平，電機(jī)也不轉(zhuǎn)。
如圖7所不電源的控制模塊。對于電源方面，由于本機(jī)器人共有i 個舵機(jī)和一 個電機(jī)及其他模塊，需要的電流很大。尤其在舵機(jī)方面，采用了 LM2576穩(wěn)壓芯片(最大電流 可達(dá)3A)對其進(jìn)行控制，使舵機(jī)在負(fù)載的情況下能有足夠的電流驅(qū)動，以便及時的對檢查出 的信息做出相應(yīng)的反應(yīng)。
如圖8所示該裝置的軟件流程圖。在程序中，首先通過開關(guān)開啟，開啟各個模 塊的電源，假若機(jī)器人遇到通過光電檢測模塊和超聲波測距模塊，障礙物，判斷是否有障礙 物，如果有將通過攝像頭采集模塊，發(fā)送現(xiàn)場壁障圖像，如如果沒有，機(jī)器人繼續(xù)行進(jìn)，當(dāng) 機(jī)器人失去控制時，將會自動運(yùn)行機(jī)器人本身的壁障和情景發(fā)送圖像，如果沒有，可遙控器 機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人能夠在危險的礦炸環(huán)境下及時采集現(xiàn)場的信息，是工作人員及時了解 現(xiàn)場信息，也降低了工作人員的現(xiàn)場的安全隱患。
如圖9所示為該裝置的結(jié)構(gòu)簡圖，該結(jié)構(gòu)簡圖是通過制作的實(shí)體，通過PR0E5. O 繪制出于實(shí)體同比例的機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)模型簡圖。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于無線通信的偵察機(jī)器人，包括機(jī)器人及檢測中心，其特征在于檢測中心包括無線通信模塊一，機(jī)器人包括無線通信模塊二，機(jī)器人通過無線通信模塊二與檢測中心的無線通信模塊一相互通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線通信的偵察機(jī)器人，其特征在于檢測中心包括顯示器，遙控器，無線通信模塊一與遙控器相互通信，遙控器與顯示器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線通信的偵察機(jī)器人，其特征在于機(jī)器人包括攝像頭采集模塊，中央處理控制模塊，超聲波測距模塊，光電測距模塊，機(jī)器人機(jī)械體，電機(jī)控制模塊，無線通信模塊二 ；光電測距模塊內(nèi)設(shè)置光電傳感器，機(jī)器人機(jī)械體帶有四肢，四肢上裝有電機(jī)控制模塊，電機(jī)控制模塊控制驅(qū)動車身及四肢的運(yùn)動；所述中央處理控制模塊接收和處理信息，并向各個模塊發(fā)出指令信息；所述的超聲波測距模塊用于測距并將信息輸入到中央處理控制模塊；攝像頭采集模塊采集信息，并將采集到的信號數(shù)據(jù)通過機(jī)器人上的無線傳輸模塊二發(fā)送端到無線通信模塊一，實(shí)時地將信息發(fā)送到中央控制系統(tǒng)的無線模塊的接收端，接收到的數(shù)據(jù)通過中央控制系統(tǒng)處理判斷，并實(shí)時地將接收到且處理后的信息在檢測中心的顯示模塊中顯示，遙控器主要是通過無線模塊對偵查機(jī)器人的中央處理控制模塊進(jìn)行控制，遙控器負(fù)責(zé)對偵查機(jī)器人發(fā)出指令進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無線通信的偵察機(jī)器人，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的檢測中心包括無線通信模塊一，機(jī)器人包括無線通信模塊二，機(jī)器人通過無線通信模塊二與檢測中心的無線通信模塊一相互通信。
文檔編號B25J13/08GK102990665SQ20121052562
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者馬浩東, 姚亞瀾, 于洋 申請人:大連民族學(xué)院