本發(fā)明涉及監(jiān)測技術領域，尤其涉及室內(nèi)自定位監(jiān)測平臺。

背景技術：

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，為加快農(nóng)作物的生長，達到優(yōu)質、高產(chǎn)的目的，需對溫室的環(huán)境進行監(jiān)測，進而結合農(nóng)作物的生長規(guī)律，控制溫室內(nèi)的環(huán)境，實現(xiàn)對溫室內(nèi)環(huán)境的調(diào)控，這就是溫室環(huán)境控制技術。近年來，我國的設施農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展，智能控制系統(tǒng)，無線監(jiān)控系統(tǒng)在溫室大棚中的應用也越來越普遍。無線傳感器網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)解決了傳統(tǒng)有線傳輸數(shù)據(jù)布線難，擴展不方便等劣勢。另一方面，現(xiàn)代工業(yè)天線技術雖然發(fā)展比較成熟，但在靈敏度、抗干擾能力、能耗、工作效率等方面不盡如意。為了優(yōu)化現(xiàn)有工業(yè)天線性能，加強監(jiān)測平臺的定位靈敏度、抗干擾能力，利用回聲定位功能的蝙蝠的耳部，其由外耳、中耳、內(nèi)耳構成。外耳包括耳廓、外耳道和鼓膜。耳廓的形狀有利于聲波能量的聚集、收集聲音，還可以判斷聲源的位置。目前對于動物外耳接收超聲波的研究尚處于機理研究階段，人工外耳接收裝置也很不完善，無法達到動物的聲波接收效果，因此急需相應的裝置完成接收聲波的模擬，通過控制相關器件的運動實現(xiàn)動物外耳接收的模擬、分析和研究。

因此，本發(fā)明提出一種室內(nèi)自定位監(jiān)測平臺，結合動物聲音特性模擬器和智能車載探測平臺，通過運用動物外耳或模擬耳部，進行回聲定位，檢測平臺方位、位置等信息，實現(xiàn)在各種環(huán)境下隨時參數(shù)監(jiān)測以及耳部和頭部精確的運動控制和模擬。對促進動物發(fā)聲、聲波接收機理、回聲定位研究，以及提高采集數(shù)據(jù)的質量有重要作用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種室內(nèi)自定位監(jiān)測平臺，能夠安裝模擬動物外耳或者真實動物外耳，采用自行走及自導航機器人技術作為環(huán)境參數(shù)采集傳感器以及動物聲音特性模擬器的載體，通過動物聲音特性模擬器進行平臺系統(tǒng)的回聲定位。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

室內(nèi)自定位監(jiān)測平臺，包括車載底盤，所述車載底盤上設有參數(shù)采集模塊、攝像機模塊、電源管理模塊、驅動管理模塊及無線通信模塊，所述參數(shù)采集模塊、攝像機模塊、電源管理模塊、驅動管理模塊及無線通信模塊都與控制主板通信；

所述車載底盤還設有聲波發(fā)射裝置和聲學接收裝置，所述聲學接收裝置與頭部控制裝置和耳朵運動控制裝置都相連，所述頭部控制裝置模擬頭部運動，所述耳朵運動控制裝置控制聲學接收裝置的運動以模擬動物外耳的運動，所述頭部控制裝置、耳朵運動控制裝置及聲學接收裝置都與控制器連接，通過回聲進行自定位。

所述頭部控制裝置包括第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺和直線運動裝置，所述第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺和直線運動裝置都與控制器連接，第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺的兩側各連接所述聲學接收裝置；所述直線運動裝置帶動所述第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺做直線運動。

所述直線運動裝置包括設置在所述車載底盤上的導軌，所述導軌上設有齒條，齒條上連接所述耳朵運動控制裝置，伺服旋轉電機通過轉動齒輪帶動齒條做直線運動；所述伺服旋轉電機與所述控制器連接。

所述聲學接收裝置包括耳部安裝底座，所述耳部安裝底座安裝在所述耳朵運動控制裝置上，所述耳部安裝底座上安裝有根部信號接收器，所述耳部安裝底座上安裝有模擬外耳，根部接收器接收模擬外耳發(fā)生形變時的物理信號，所述根部接收器與所述控制器連接。

所述耳朵運動控制裝置包括第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺，所述第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺設置在所述頭部控制裝置上，所述第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺上設有第一連桿，所述連桿的頂部與所述模擬外耳的上部連接；第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺上還設有支架，支架上設有伺服直線電機，伺服直線電機通過第二連桿連接所述模擬外耳的中部。

所述第一連桿為l型連桿。

所述控制主板與小車控制app通信，通過小車控制app實現(xiàn)所述監(jiān)測平臺的運動控制。

所述車載底盤采用二驅履帶式車載底盤。

所述驅動管理模塊四橋雙電機驅動模塊，支持電機電壓7-24v。

所述參數(shù)采集模塊包括溫濕度傳感器、光照度傳感器及二氧化碳濃度傳感器，實現(xiàn)對現(xiàn)場參數(shù)的采集。

本發(fā)明的有益效果：

(1)實現(xiàn)自動行走和導航，可以不需要人工干預，實現(xiàn)巡航；

(2)實現(xiàn)定路徑、定點參數(shù)采集；

(3)實現(xiàn)溫濕度、二氧化碳濃度、光照度等參數(shù)的實時監(jiān)測；

(4)采用無線通信技術，實現(xiàn)與后臺管理系統(tǒng)的實時圖像、數(shù)據(jù)傳輸；

(5)可以通過后臺管理系統(tǒng)實現(xiàn)人工控制；

(6)電量不足時返回自動充電功能。

(7)實現(xiàn)動物頭部和耳朵運動的模擬，可實現(xiàn)發(fā)聲位置的變化模擬。

(8)可克服動物耳朵聲學特性研究過程中無法主動控制動物頭部和耳部運動的困難；

(9)可實現(xiàn)耳部和頭部精確的運動控制和模擬，尤其是耳部的復雜空間運動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2(a)為本發(fā)明的外部俯視外觀圖；

圖2(b)為本發(fā)明的內(nèi)部剖視結構圖；

圖2(c)為本發(fā)明的正視圖；

圖2(d)為本發(fā)明的側視圖；

其中：1履帶，2參數(shù)采集模塊，3攝像機模塊，4車載底盤，5電源管理模塊，6驅動管理模塊，7充電插座，8無線接收裝置，9控制主板，10無線通信模塊，11車燈，12提攜手柄，13耳部安裝底座，14根部接收器，15模擬外耳，16耳部連接螺絲，17耳部上端連接頭，18l型連桿，19第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺，20第二連桿，21位移傳感器，22伺服直線電機，23支架，24第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺，25齒條，26伺服旋轉電機，27導軌。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

室內(nèi)自定位監(jiān)測平臺，分為上下兩個裝置組合而成。

本裝置可以安裝模擬動物外耳或者真實動物外耳，采用自行走及自導航機器人技術作為環(huán)境參數(shù)采集傳感器以及動物聲音特性模擬器的載體，通過動物聲音特性模擬器進行平臺系統(tǒng)的回聲定位，檢測平臺方位、位置等信息；攝像機模塊實時采集行走路徑的圖像，通過圖像、方位、位置等信息的處理，實現(xiàn)道路及障礙物判斷、自動行走以及在各種環(huán)境下隨時參數(shù)監(jiān)測，提高采集數(shù)據(jù)的質量有重要作用。

如圖1所示，智能車載環(huán)境參數(shù)采集平臺位于裝置下面，包括車載底盤4、攝像機模塊3、參數(shù)采集模塊2、控制主板9、底盤驅動模塊6、電源管理模塊5、無線通信模塊10組成。

車載底盤4作為各種設備儀器的載體及行走裝置，通過預先下載的小車控制app可以控制小車前進后退、調(diào)速以及讀取環(huán)境探測參數(shù)。

如圖2(a)-圖2(d)所示，動物外耳聲音特性模擬器位于裝置上面，包括底座、聲波發(fā)射裝置、聲學接收裝置、頭部控制裝置、耳朵運動控制裝置及控制器。

聲波發(fā)射裝置產(chǎn)生信號，引起模擬外耳的物理形變，聲學接收裝置用來測量模擬外耳接收的信號，耳朵運動控制裝置、頭部控制裝置控制耳部與頭部的運動模擬。

所述車載底盤4，采用二驅履帶式車載底盤4，該底盤具有載重量大，行駛穩(wěn)定，越障性強等特點；履帶1選用鋅合金材料，相較于其他材料，成本低，堅固且耐腐蝕，能滿足在稍惡劣的環(huán)境中的運行。

車載底盤4上設有充電插座7，為電池充電。車載底盤4的前面設有車燈11，兩側設有提攜手柄12。

所述攝像機模塊3，采用高清攝像頭，利用雙舵機構建雙軸系統(tǒng)實現(xiàn)二自由度，并可根據(jù)需要自動或遙控調(diào)整攝像頭角度。

所述參數(shù)采集模塊2，使用溫濕度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳濃度傳感器實現(xiàn)對現(xiàn)場參數(shù)的采集。

所述控制主板9，采用arduino控制主板，嵌入式開源操作系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的開放性及二次開發(fā)性，實現(xiàn)圖像實時處理、平臺運動姿態(tài)控制、參數(shù)實時采集及通信控制等功能，控制主板22是車載平臺的大腦。

所述底盤驅動模塊6，是四橋雙電機驅動模塊，支持電機電壓7-24v，并有欠壓保護功能，當電池電量不足時，會自動停止電機運轉，起到保護電源的作用。具有雙路電機接口，每路額定輸出電流7a，控制信號與l298n電機驅動芯片邏輯相似，每路都支持三線控制使能、正反轉及制動；使能信號由控制主板22輸出不同占空比的pwm波形控制電機的轉速和轉向，正反轉控制信號可串聯(lián)限位開關?？刂菩盘柺褂霉嚯娏黩寗臃绞?，支持絕大多數(shù)單片機直接驅動；使用光耦對全部控制信號進行隔離，并有靜電泄放回路，有效保證了控制電路的安全。

所述電源管理模塊5，電源采用高容量鋰電池，電池壽命長，主要實現(xiàn)電池的充放電管理，并且平臺可實現(xiàn)電量不足時自返回充電功能。標準電壓：12v額定容量：2200mah工作電流：不超過5a充電：恒流恒壓12.6v。

所述無線通信模塊10，由無線接收裝置8接收信號，選用wifi，運行l(wèi)inux系統(tǒng)，可長期穩(wěn)定運行。采用2個1x192.0mm鍍金排針接口，可非常穩(wěn)定的固定在底板上。該模塊預置工作室openwrt固件，適配工作室各系列驅動板，實現(xiàn)視頻傳輸及指令雙向傳輸功能。具有體積小、功耗低、發(fā)熱量小，wifi、網(wǎng)口傳輸性能穩(wěn)定的特點，可以滿足視頻傳輸?shù)膸捯蟆?/p>

所述聲學接收裝置，由根部信號接收器14與耳部安裝底座13組成。其中，模擬外耳15連接在耳部安裝底座13上，根部接收器14用來接收耳朵發(fā)生的形變時的物理信號。

所述頭部控制裝置，由第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺19、導線、直線運動裝置組成。其中直線運動裝置由伺服旋轉電機26、齒輪、齒條25、導軌27組成，控制頭部的直線運動，當開始伺服旋轉電機26時，通過轉動齒輪，并帶動齒條25進行前進后退的直線運動，齒條25位于導軌27上，雙舵機構建雙軸系統(tǒng)云臺實現(xiàn)頭部的二自由度運動并與控制器導線相連。其上連接兩個真實外耳或模擬外耳15，其下可連接頭部，用來模擬動物的外耳部分并控制頭部運動。第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺19用來進行水平和垂直兩個方向轉動。

所述耳朵運動控制裝置，由伺服直線電機22、第二連桿20、支架23、第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺24、位移傳感器21組成。其中，模擬外耳中部有連接螺絲16，螺絲16連接第二連桿20與伺服直線電機22相連，當開始伺服直線電機22時，通過第二連桿20，來使耳部進行后退運動。其上有位移傳感器21。用來測量耳朵后退運動所產(chǎn)生的位移。外耳上部有連接頭17，通過l型連桿18與第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺24相連，第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺24用來控制耳朵尖部牽動。

所述控制器，其與伺服直線電機22，伺服旋轉電機26，第一雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺19、第二雙舵機雙軸系統(tǒng)云臺24連接。用來控制實現(xiàn)耳部和頭部精確的運動控制和模擬，尤其是耳部的復雜空間運動。

該平臺通過車載底盤作為各種設備儀器的載體及行走裝置，通過動物聲音特性模擬器進行平臺系統(tǒng)的回聲定位，檢測平臺方位、位置等信息；攝像機模塊實時采集行走路徑的圖像。通過圖像、方位、位置等信息的處理，實現(xiàn)道路及障礙物判斷、自動行走以及在各種環(huán)境下隨時參數(shù)監(jiān)測，底盤驅動模塊用來實現(xiàn)車載底盤的前進、后退及轉向控制；電源管理模塊實現(xiàn)對車載電源的充放電管理；通信模塊是車載平臺與后臺軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的媒介。智能手機預先下載小車控制app可以控制小車前進后退以及調(diào)速。動物聲音特性模擬器進行平臺的回聲定位。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。