一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，包括機器人主體和控制終端，所述機器人主體包括驅動單元、環(huán)境信息采集端和視頻信息采集端；所述環(huán)境信息采集端包括控制器、溫濕度傳感器、煙霧傳感器和人體感應傳感器，所述控制器還連接有第一無線通信模塊；所述視頻信息采集端包括相互連接的USB攝像頭和嵌入式開發(fā)平臺，所述嵌入式開發(fā)平臺還連接有第二無線通信模塊。本發(fā)明靈活性好，能夠根據控制終端的控制到達任何需要進行環(huán)境監(jiān)測的區(qū)域，近距離對環(huán)境信息進行采集并發(fā)送視頻情況；并能夠適應各類危險環(huán)境，主動發(fā)現生產現場出現的可燃有毒氣體濃度超標等各類危險情況，極大地提高了生產安全性。
【專利說明】一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網和自動控制【技術領域】，涉及一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人。
【背景技術】
[0002]油氣勘探與開發(fā)行業(yè)是一種具有危險性的行業(yè)，其采油現場環(huán)境條件惡劣，可燃氣體彌漫，大型生產設備數量與種類繁多，稍有不慎，極易發(fā)生事故，造成財產和個人安全不可估量的損失。隨著信息技術的快速發(fā)展，油氣生產物聯(lián)網技術越來越多的應用到了油氣勘探與開發(fā)行業(yè)，提高了石油工業(yè)中油氣開采的智能化和安全性。油氣生產物聯(lián)網系統(tǒng)采用傳感、射頻、通信等技術，全面感知油氣開采過程中多種生產數據和設備工作參數，以此提高油氣生產過程中生產決策的準確性、實時性和安全性。但物聯(lián)網應用于石油工業(yè)中才剛剛開始，目前油氣生產物聯(lián)網的環(huán)境信息采集一般采用定點監(jiān)測的方式，靈活性較差，針對復雜環(huán)境難以進行全區(qū)域和近距離監(jiān)測。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現有技術存在的問題，提供一種靈活性好且控制方便的用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人。
[0004]為此，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，包括機器人主體和控制終端，所述機器人主體包括驅動單元、環(huán)境信息采集端和視頻信息采集端，所述環(huán)境信息采集端和視頻信息采集端安裝于所述驅動單元上；
所述驅動單元包括行走機構和電機驅動電路，所述電機驅動電路能夠驅動行走機構作任意方向的移動；
所述環(huán)境信息采集端包括控制器、溫濕度傳感器、煙霧傳感器和人體感應傳感器，所述溫濕度傳感器、煙霧傳感器和人體感應傳感器分別與控制器相連接；所述控制器還連接有用于與控制終端進行通信的第一無線通信模塊，并與電機驅動電路相連接；
所述視頻信息采集端包括相互連接的USB攝像頭和嵌入式開發(fā)平臺，所述嵌入式開發(fā)平臺加載有能夠將視頻圖像進行采集和壓縮的視頻服務器軟件，且所述嵌入式開發(fā)平臺還連接有用于與控制終端進行通信的第二無線通信模塊。
[0005]進一步地，所述控制終端為PC機和/或Android智能手機。
[0006]進一步地，所述環(huán)境信息采集端與控制終端的通信方式為WifkGPRS或藍牙。
[0007]進一步地，視頻信息采集端與控制終端的通信方式為wifi。
[0008]進一步地，所述環(huán)境信息采集端還包括紅外避障傳感器，所述紅外避障傳感器與控制器相連接。
[0009]進一步地，所述控制器還連接有報警器。
[0010]進一步地，所述嵌入式開發(fā)平臺加載的視頻服務器軟件為MJPG-streamer視頻服務器軟件。
[0011]進一步地，所述嵌入式開發(fā)平臺選用Tiny210嵌入式開發(fā)平臺。
[0012]本發(fā)明智能機器人能夠通過視頻信息采集端，將所采集視頻信息進行編碼和壓縮后通過無線通信方式傳輸到控制終端進行處理，在一定范圍內，操控人員能夠通過控制終端觀看機器人傳回來的視頻圖像，實現可移動的無線視頻監(jiān)控的目的；通過攜帶的溫濕度傳感器、人體感應傳感器、煙霧傳感器等模塊，實現智能機器人對周圍環(huán)境數據的采集功能，并通過無線通信方式實時傳輸至控制終端，為操控人員提供參考。同時智能機器人具有報警功能，當環(huán)境參數超過警戒值時，例如，當煙霧濃度傳感器監(jiān)測到周圍可燃氣體濃度超過設定的警戒值時，控制器將控制報警器發(fā)出報警信號。此外，本發(fā)明油氣生產物聯(lián)網智能機器人系統(tǒng)具有兩種工作模式:一是人為主動控制模式，即控制人員遠程無線控制機器人的行走路線；二是自主避障模式，即智能機器人完全脫離人的主動控制，通過開啟紅外避障傳感器實現自主行走和避障功能。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:靈活性好，能夠根據控制終端的控制到達任何需要進行環(huán)境監(jiān)測的區(qū)域，近距離對環(huán)境信息進行采集并發(fā)送視頻情況；能夠適應各類危險環(huán)境，避免了定點監(jiān)測時有些區(qū)域必須人工檢測所帶來的不安全性；能夠主動發(fā)現生產現場出現的可燃有毒氣體濃度超標等各類危險情況，極大地提高了生產安全性；能夠實現自動控制和無人值守，極大地降低了用工需求和勞動強度，提高了生產效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明智能機器人的結構框圖；
圖2為本發(fā)明環(huán)境信息采集端控制器的結構示意圖；
圖3為本發(fā)明驅動單元行走機構的結構示意圖；
圖4為本發(fā)明驅動單元電機驅動電路的電路結構圖；
1-控制終端，101-PC機，102-Android智能手機,2-環(huán)境信息采集端,201-控制器，202-溫濕度傳感器，203-煙霧傳感器，204-報警器，205-紅外避障傳感器，206-人體感應傳感器，207-第一無線通信模塊，3-視頻信息采集端，301-USB攝像頭，302-嵌入式開發(fā)平臺，303-第二無線通信模塊，4-驅動單元，401-電機驅動電路，402-行走機構，4021-驅動電機，4022-萬向輪。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，包括機器人主體和控制終端I，所述機器人主體包括驅動單元4、環(huán)境信息采集端2和視頻信息采集端3，環(huán)境信息采集端2和視頻信息采集端3安裝于驅動單元4上。
[0016]驅動單元4包括行走機構402和電機驅動電路401，行走機構402由四個萬向輪4022和與其連接的驅動電機4021構成(如圖3所示)，電機驅動電路401通過控制四個驅動電機4022的正轉、反轉和停止，實現智能機器人的直走、后退、左前轉彎、左后轉彎、右前轉彎、右后轉彎、原地左轉與原地右轉等幾種運動情況。
[0017]環(huán)境信息采集端2包括控制器201、溫濕度傳感器202、煙霧傳感器203、報警器204、紅外避障傳感器205和人體感應傳感器206，溫濕度傳感器202、煙霧傳感器203、報警器204、紅外避障傳感器205和人體感應傳感器206分別與控制器201相連接；控制器201還連接有用于與控制終端I進行通信的第一無線通信模塊207，并與電機驅動電路401相連接；本發(fā)明選用STC系列90C516RD+單片機做為控制器，其結構如圖2所示；煙霧傳感器203選用MQ-2型氣敏式煙霧傳感器，它能夠及時檢測到可燃性氣體的存在及其濃度；溫濕度傳感器202采用DHTll數字溫濕度傳感器，能夠對生產現場的溫度和濕度信息進行及時采集；人體感應傳感器206通過檢測人體輻射的紅外線進行工作，能夠感應到3?10米內的生命跡象，將該生命跡象轉化為電信號，并傳至單片機核心控制系統(tǒng)。
[0018]視頻信息采集端3包括相互連接的USB攝像頭301和嵌入式開發(fā)平臺302，嵌入式開發(fā)平臺302選用Tiny210嵌入式開發(fā)平臺，并加載有MJPG-streamer視頻服務器軟件，且嵌入式開發(fā)平臺302還連接有用于與控制終端I進行通信的第二無線通信模塊303。具有視頻信息采集與處理功能的智能機器人的設計與實現，首先要選定目標平臺，由于視頻信息采集與處理的核心功能是視頻數據的編解碼，其算法實現過程較為復雜，對處理器各方面性能有較高要求。通過對ARM7、ARM9、ARM11和Cortex_A8等市面上主流的嵌入式處理器體系架構的比較，本發(fā)明選用了性價比較高、具有較大的市場占有率和優(yōu)秀的處理性能的Cortex-AS架構的嵌入式開發(fā)平臺一一Tiny210做為本發(fā)明視頻信息采集與處理的目標平臺，Tiny210是高性能的Cortex_A8核心板，采用三星S5PV210作為主處理器，運行主頻可高達IGHz。而MJPG-streamer視頻服務器可以有效減小CPU的開銷、降低功耗，因此特別適合智能機器人系統(tǒng)視頻信息采集功能。具體地，系統(tǒng)通過智能機器人所配有的USB攝像頭，實現視頻圖像信息的實時采集功能，所采集視頻信息經Tiny210內置的S5PV210處理器以
H.264標準進行編碼和壓縮后通過無線通信方式傳輸到控制終端I進行處理。
[0019]控制終端I為PC機和/或Android智能手機；且環(huán)境信息采集端2與與控制終端I的通信方式為wif1、GPRS或藍牙，視頻信息采集端3與控制終端的通信方式為wifi。Android智能手機作為控制終端時,通過Android客戶端應用程序進行遠程控制。特別地，選用Android智能手機作為控制終端時，由于其便攜性，可實現隨時隨地地系統(tǒng)遠程控制。
[0020]具體工作時，本發(fā)明油氣生產物聯(lián)網智能機器人系統(tǒng)具有兩種工作模式:
一是人為主動控制模式，此時紅外避障傳感器205關閉，控制人員通過控制終端I遠程控制機器人的行走路線；
二是自主避障模式，此時紅外避障傳感器205開啟，智能機器人完全脫離人的主動控制，實現自主行走和避障功能。具體地，紅外避障傳感器205利用紅外發(fā)射管發(fā)射紅外光，通過檢測反射回來的紅外光可以感知3cnT80Cm范圍內障礙物的存在，產生電平轉換，利用單片機的I/O端口檢測紅外避障傳感器205的電平輸出狀態(tài)，以此判定前方有無障礙物。若檢測到障礙物，經單片機I/O 口控制電機驅動電路401，經由電機驅動電路401及時調整智能機器人兩側驅動電機的轉向，以改變運行方向，最終達到避開障礙物的目的。
[0021]此外，本發(fā)明智能機器人系統(tǒng)還具有報警功能，當環(huán)境參數數據超過一定極限值時，控制器201可控制報警器204發(fā)出相應的報警提示信號，以提醒工作人員注意。
【權利要求】
1.一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，包括機器人主體和控制終端，所述機器人主體包括驅動單元、環(huán)境信息采集端和視頻信息采集端，所述環(huán)境信息采集端和視頻信息采集端安裝于所述驅動單元上； 所述驅動單元包括行走機構和電機驅動電路，所述電機驅動電路能夠驅動行走機構作任意方向的移動； 所述環(huán)境信息采集端包括控制器、溫濕度傳感器、煙霧傳感器和人體感應傳感器，所述溫濕度傳感器、煙霧傳感器和人體感應傳感器分別與控制器相連接；所述控制器還連接有用于與控制終端進行通信的第一無線通信模塊，并與電機驅動電路相連接； 所述視頻信息采集端包括相互連接的USB攝像頭和嵌入式開發(fā)平臺，所述嵌入式開發(fā)平臺加載有能夠將視頻圖像進行采集和壓縮的視頻服務器軟件，且所述嵌入式開發(fā)平臺還連接有用于與控制終端進行通信的第二無線通信模塊。
2.根據權利要求1所述的一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，所述控制終端為PC機和/或Android智能手機。
3.根據權利要求1所述的一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，所述環(huán)境信息采集端與控制終端的通信方式為wif1、GPRS或藍牙。
4.根據權利要求1所述的一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，所述視頻信息采集端與控制終端的通信方式為wifi。
5.根據權利要求1所 述的一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，所述環(huán)境信息采集端還包括紅外避障傳感器，所述紅外避障傳感器與控制器相連接。
6.根據權利要求1所述的一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，所述控制器還連接有報警器。
7.根據權利要求1所述的一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，所述嵌入式開發(fā)平臺加載的視頻服務器軟件為MJPG-streamer視頻服務器軟件。
8.根據權利要求1所述的一種用于油氣生產物聯(lián)網的智能機器人，其特征在于，所述嵌入式開發(fā)平臺選用Tiny210嵌入式開發(fā)平臺。
【文檔編號】G05D1/02GK104020767SQ201410254576
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月10日 優(yōu)先權日:2014年6月10日
【發(fā)明者】趙宏, 楊鵬, 金保召, 梁喜軍, 楊玉東, 周春龍, 張艷敏, 盧玲玲 申請人:蘭州理工大學