一种全向侦察机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体来说，涉及一种全向侦察机器人。

背景技术：

汽车底部构件的使用状态直接影响到行车安全。

现有观察汽车底部构件的装置包括：（一）车底检查杆。车底检查杆包括镜面反射检查杆和视频摄像检查杆两类。其中，镜面反射检查杆是利用凸面镜原理，操作员通过镜面反射直接观察车底状态；而视频摄像检查杆则通过摄像头对车底进行检查，并通过显示液晶屏显示摄像头拍摄到的图像。但是，上述两类车底检查杆的使用存在以下缺陷：由于操作人员需要人工将检查杆探入车底空间，从而存在使用不便、加强操作人员劳动强度的问题；同时检查结果容易受操作人员操作经验的影响。（二）车底检查仪。这种类型检测设备一般固定在地面，在车辆通过检测仪器上方时，检测设备对车底的图像进行扫描，生成图片并传递给操作员。通常包括线形扫描技术和图像拼接技术：其中，线形扫描技术使用线性照相机，在车辆通过检测仪器上方时，线性照相机将车辆底盘的线点矩阵排列，形成一幅整个车底的图像；图像拼接技术：在车辆通过检测设备时，检测设备上的多台照相机对车底进行连续拍摄，并使用编译软件将多张相片拼接为一幅完整的汽车底盘图像。这类设备在使用之前需要对操作人员进行较长时间的技术培训和现场安装调试，存在使用不便的缺陷。（三）移动式车底检查。这类设备一般使用移动底盘搭载摄像设备对汽车底盘进行视频检查，并通过无线传输系统传递信号。主要分为履带式，常规轮式和两轮式。履带式检查系统一般为专用排爆设备的扩展功能，通过搭载车底检查模块实现对汽车底盘的检查，但操作非常复杂；常规轮式为在轮式底盘上搭载视频检查设备对汽车底盘进行检查，这种设备由于自身结构和运动原理的弱点，容易在车底迷失方向，并经常出现卡死在车底无法退出的现象；两轮式车底检查为空间检查专用设备，通过两个轮子差速的方式进行移动和转向，但该类设备由于自身特定，无法适应较远距离的信息通讯。（四）全向侦察机器人系统。公告号为CN 202037601 U的中国专利公开了一种全向侦察机器人系统，包括：车体和控制器；所述车体包括：带动所述车体自由移动的移动组件、用于获取外部图像信息的图像获取模块、控制组件、信号传输组件和能源组件。所述控制器包括：云台调节装置、旋转操控杆、调速开关、方向操控杆和显示屏幕。该机器人系统采用四轮全向轮形式配合俯仰侦察云台，能够实现对车底等狭小空间的检查作业，但是存在几方面的明显不足：1)该机器人系统全向轮形式采用四轮斜45度两两相对对称布局方案，同时每个轮子与驱动电机直连，导致机器人内部空间割裂，不利于内部器件的布局，使得机器人整体高度偏高，不适用于更低矮空间；2）该机器人系统采用单一的摄像头云台，图像画面无法兼顾机器人同时行进和检查车底，操作性差；3）该全向侦察机器人系统防水等级差，无法满足潮湿和阴雨环境下的使用；4）该机器人系统续航能力差，单次满电下只能进行几个小时的作业，满足不了现实应用中持续长时间的检查作业需求；5）该侦察机器人系统机器人模块采用金属外壳，会对无线传输产生一定的屏蔽干扰，有效遥控距离指标只有50米，无法满足更远距离的使用；6）该侦察机器人系统功能单一，只能依靠手动操作来实现功能，效率较低；7）该系统缺少视频录制回看、图像保存、4G远程回传等功能，无法满足侦察过程中的证据保留、远程监控等需求；8）该系统还存在越障能力差、轮子运行噪音大等缺点。

针对上述相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种全向侦察机器人，布局合理，功能多样。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种全向侦察机器人，包括机器人本体及与该机器人本体通信连接的遥控器，所述机器人本体的左右两侧各分别可拆卸地设置有与其侧面平行的两个行走轮，所述行走轮各分别连接有一个驱动电机，所述驱动电机各分别通过一个驱动电路电连接有设置于该机器人本体内部的主控板所述主控板还分别电连接有电源模块、广角摄像头、测距传感器、可变焦摄像头、4G模块和扩展接口，所述电源模块可拆卸地设置于该机器人本体的左右两侧，所述广角摄像头和测距传感器均设置于该机器人本体的顶部，所述可变焦摄像头固定连接在可旋转的云台上，所述云台设置于该机器人本体的前侧，并且该云台依次通过云台驱动舵机以及一驱动电路电连接主控板，所述4G模块和扩展接口均设置于该机器人本体的后侧，所述扩展接口包括RS232电气接口和机械安装接口。

进一步地，所述遥控器的内部设置有遥控器主控板，所述遥控器主控板分别电连接有操作摇杆、功能按键、平板电脑、遥控器电源模块，所述操作摇杆、功能按键均设置于该遥控器正面的两侧，所述平板电脑通过快拆卡扣可拆卸地安装于该遥控器正面的中部，所述遥控器电源模块可拆卸地安装于该遥控器的背面。

进一步地，所述机器人本体包括固定连接的上下两个塑料壳，所述机器人本体的连接面及动密封面上均设有密封圈。

进一步地，所述行走轮为麦克纳姆式全向轮、履带轮、异形轮或橡胶轮。

进一步地，所述主控板通过基于GFSK调制方式的无线数传模块和基于宽带FM视频调制、FM伴音调制方式的图传模块通信连接遥控器。

进一步地，所述广角摄像头为175度大广角固定式摄像头，所述广角摄像头和可变焦摄像头的边缘均环绕有照明灯。

进一步地，所述测距传感器为红外测距传感器或雷达测距传感器。

进一步地，所述4G模块包括SIM卡插槽，所述4G模块通信连接有远程终端监控指挥中心客户端。

进一步地，所述远程终端监控指挥中心客户端包括手机客户端、PC机和网页端。

本实用新型的有益效果：机器人内部空间布局更合理，机器人整体高度更低，满足更低矮空间的作业要求；大大丰富了系统的侦察功能和终端遥控器的操作方式，侦察范围更全面，操作更便利，功能更完善；防水等级更高，满足在潮湿、下雨环境中的使用；大大提高了系统的作业时间，达到无间断续航；系统的遥控传输距离更大，增加了有线传输方案，满足了更广的应用；增加了系统的智能性，提高侦察效率；增加了遥控器视频录制回看、图像截图、文档保存查看等功能，以及远程监控指挥功能；增加全向侦察机器人系统的扩展功能，满足更多功能的作业要求；提高全向侦察机器人本体的越障能力，降低机器人运行中的轮子噪音；系统的机器人和终端遥控器的重量更轻，外观更美观，提供了更好的客户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例所述的全向侦察机器人的整体结构示意图一；

图2是根据图1所示的全向侦察机器人的整体结构示意图二；

图3是根据图1所示的全向侦察机器人的内部结构示意图；

图4是根据图1所示的全向侦察机器人的车底自动巡回侦察工作原理图；

图5是根据本实用新型实施例所述的遥控器的正面示意图；

图6是根据图4所示的遥控器的背面示意图；

图7是根据本实用新型实施例所述的主控板的电路图；

图8是根据本实用新型实施例所述的遥控器主控板的电路图。

图中：

1、机器人本体；2、电源模块；3、广角摄像头；4、测距传感器；5、可变焦摄像头；6、行走轮；7、4G模块；8、扩展接口；9、遥控器；10、操作摇杆；11、功能按键；12、平板电脑；13、快拆卡扣；14、遥控器电源模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-8所示，根据本实用新型实施例所述的一种全向侦察机器人，包括机器人本体1和与机器人本体1通信连接的遥控器9，所述机器人本体1的左右两侧各分别可拆卸地设置有与其侧面平行的两个行走轮6，所述行走轮6各分别连接有一个驱动电机，所述驱动电机各分别通过一个驱动电路电连接有设置于该机器人本体1内部的主控板，所述主控板还分别电连接有电源模块2、广角摄像头3、测距传感器4、可变焦摄像头5、4G模块7和扩展接口8，所述电源模块2可拆卸地设置于该机器人本体1的左右两侧，所述广角摄像头3和测距传感器4均设置于该机器人本体1的顶部，所述可变焦摄像头5固定连接在可旋转的云台上，所述云台设置于该机器人本体1的前侧，并且该云台依次通过云台驱动舵机以及一驱动电路电连接主控板，所述4G模块7和扩展接口8均设置于该机器人本体1的后侧，所述扩展接口8包括RS232电气接口和机械安装接口。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述遥控器9的内部设置有遥控器主控板，所述遥控器主控板分别电连接有操作摇杆10、功能按键11、平板电脑12、遥控器电源模块14，所述操作摇杆10、功能按键11均设置于该遥控器9正面的两侧，所述平板电脑12通过快拆卡扣13可拆卸地安装于该遥控器9正面的中部，所述遥控器电源模块14可拆卸地安装于该遥控器9的背面。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述机器人本体1包括固定连接的上下两个塑料壳，所述机器人本体1的连接面及动密封面上均设有密封圈。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述行走轮6为麦克纳姆式全向轮、履带轮、异形轮或橡胶轮。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述主控板通过基于GFSK调制方式的无线数传模块和基于宽带FM视频调制、FM伴音调制方式的图传模块通信连接遥控器9。

在本实用新型的一个具体实施例中于，所述广角摄像头3为175度大广角固定式摄像头，所述广角摄像头3和可变焦摄像头5的边缘均环绕有照明灯。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述测距传感器4为红外测距传感器或雷达测距传感器。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述4G模块7包括SIM卡插槽，所述4G模块7通信连接有远程终端监控指挥中心客户端。

在本实用新型的一个具体实施例中，所述远程终端监控指挥中心客户端包括手机客户端、PC机和网页端。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。

本实用新型所述的固定连接、固定安装及设置方式可采用螺钉连接、粘接、卡接等常规技术手段替换。

为了改善全向侦察机器人系统的内部器件空间，合理布局，从而降低机器人的整体高度，本实用新型采用四个麦克纳姆式全向轮及其悬挂驱动系统作为行走轮6来实现机器人本体任意方向的行进和旋转功能，每个全向轮均有独立的悬挂结构和驱动电路板，再通过主控板的算法来实现全向运动。该全向轮的四个轮子两两平行相互对称布置于机器人本体1的左右两侧，而全向轮的驱动电机通过锥齿轮实现直角转接，使得四个驱动电机平行布置于机器人本体1内部两侧，从而给机器人内部器件预留了充足的安装空间，或者全向轮与电机直连的形式也能起到同样的作用，达到合理布局的效果，降低了机器人整体高度。

为了改进全向侦察机器人系统的摄像头侦查模块，本实用新型采用了双摄像头方案，一个175度大广角固定式摄像头放置于机器人本体1正上方，辅以环绕的照明灯，实现对于机器人本体1正上方大范围的侦察；另一个可变焦摄像头放置于机器人前端可90度以上俯仰的云台上，用于机器人行进中对路况和周边环境进行观察，同时还能通过遥控器9上的操作摇杆10和功能按键11来分别调整云台及相机变焦，以实现对可疑处进行详细侦察识别的功能。而遥控器9接收设置在主动板上的画面分隔电路传输的双画面图像时，可以通过遥控器主控板对双画面或者通过功能按键11中的画面切换控制按键将其中的任意一个画面呈现到平板电脑上。双摄像头方案这种将行进和侦察画面同时或任意切换呈现给操作者的功能，大大提高了操作便利性，广角摄像头3及图像畸变自动矫正和云台上可变焦摄像头4的配合使得系统的侦察范围更加全面。

本实用新型采用防水设计，在系统机器人本体1上的所有动密封面和塑料壳所有结合面全部采用密封圈密封设计，使得该设备具有很好的防水设计，即使在室外大雨的天气中也可以正常工作。

本实用新型将机器人本体1的电池模块2设计为左右两侧可快速拆卸的模块，通过在电池模块2和机器人本体1之间采用卡扣连接形式，在按下解锁按钮后便可快速拆下电池模块2进行更换，从而实现机器人无间断续航。而遥控器9同样设计了可快速更换的平板电脑12和遥控器电源模块14，来实现遥控器9终端的无间断续航。电池模块2与机器人本体1之间、遥控器9与遥控器电源模块14之间以及平板电脑12与遥控器9之间的卡扣连接形式可以有很多样式，本实用新型电池模块2和遥控器电源模块14均采用的是压簧形式，遥控器9与平板电脑12采用的是扭簧形式，而压簧、扭簧、柔性壳体等其他可替代形式的卡扣都是能达到一样的效果。

为了提高全向侦察机器人的遥控传输距离，本实用新型机器人本体1和遥控器9均采用塑料外壳可以很好地解决避免金属外壳的屏蔽作用，主控板和遥控器主控板间使用基于GFSK调制方式的无线数传模块和基于宽带FM视频调制、FM伴音调制的图传模块进行通信，遥控传输距离能够达到150米以上，而其他WIFI、蓝牙等形式的无线控制形式也是能够满足要求的替代形式。另外为了满足屏蔽或者其他特殊环境下全向侦察机器人的控制，本实用新型还可以通过线缆连接机器人本体和遥控器，从而进行有线控制。

为了提高全向侦察机器人系统的智能化，本实用新型设计了全向侦察机器人车底自动巡回侦察功能，在机器人本体1正上方安装红外或者雷达测距传感器，通过测距传感器4反馈检测物体的信号并进行内部控制算法处理，实现全向侦察机器人在汽车正前方自动走过车底后返回并停止，以完成自动巡回侦察，自动巡回侦察的功能，可通过功能按键11中的一键巡回侦察功能按键开启。基于此类应用形式外加激光雷达扩展附件的建模功能，还可以拓展出多种其他功能的自动智能模式，如多次反复巡回侦察、目标区域外围巡察、目标区域定位巡察等智能模式。

为完善全向侦察机器人系统的视频录制回看、图像截图、文档保存查看等功能，本实用新型的遥控器9上设置了平板电脑，平板电脑内的软件系统界面基于MFC开发，软件系统与全向侦察机器人的通讯连接由串口、无线数传模块和图传模块组成，软件系统通过对视频采集卡的操作来完成视频的截图、录像等功能。同时机器人本体1上增加的4G模块7实现了远程监控指挥中心客户端实时监控全向侦察机器人的功能。4G远程无线视频监控功能采用的是将图像数据通过3G或4G无线网络实时上传视频到远程监控指挥中心客户端，远程监控指挥中心客户端包括手机客户端，PC机，网页端等。

为了丰富全向侦察机器人系统功能，本实用新型在机器人本体上设置了RS232电气接口和机械安装接口，可以安装上机械手、随动云台、危险物探测器、激光雷达，实现抓取物体、定位侦察、危险物探测、目标区域建模等多功能扩展；另外，本实用新型还设计了机器人本体1的可更换行走轮6，通过更换其他不同形式的行走轮6，如履带轮、异形轮等轮子可使得机器人本体能够适应不同路况和环境。

本系统采用的麦克纳姆式全向轮的越障能力和低噪声明显好于普通形式的全向轮。

全向侦察机器人系统由机器人本体1，遥控器9和远程终端监控指挥中心客户端组成，而机器人本体1上设有多套可拆卸地电源模块2以及包含机械手、随动云台、危险物探测器、激光雷达、橡胶轮、履带轮和异形轮等扩展附件；遥控器9上设有可快拆的遥控器电源模块14、可快拆三防平板电脑12和软件系统；远程终端监控指挥中心客户端包含手机客户端、PC机和网页端等。

本全向侦察机器人系统由操作员通过遥控器9控制机器人本体1进入侦察区域，机器人本体1采集目标区域图像传输到遥控器9的平板电脑12上反馈给操作员完成人机交互过程，同时机器人本体还能够通过4G网络传输到远程监控指挥中心客户端。系统的侦察环境包含了车辆、大型货柜、货架、集装箱、会议场馆桌椅的底部及其它各种狭小低矮空间的检查。系统提供的多套可快速拆装的电源模块2能够交替充电和使用使得本系统实现了无间断续航。全向机器人本体采用了密封圈的密封设计，使得机器人本体防水等级达到IP65以上，满足本系统在潮湿、下雨环境中的使用。另外，在屏蔽或者其他特殊环境下本实用新型还可以通过线缆连接机器人本体1和遥控器9进行有线控制。当机器人需要在坑洼不平或其他全向轮无法顺利通过的地面运行时，本实用新型可以通过更换如履带轮、异形轮和橡胶轮等形式的轮子来满足。机器人本体1上的电源模块2以及遥控器9上的遥控器电源模块14、可快拆三防平板电脑12的交替使用保证了该系统的无间断续航使用。

机器人本体1中包含了四套具备独立悬挂的麦克纳姆式全向轮轮系及其独立驱动电机和驱动电路板的驱动系统，用于收发遥控器9控制指令数据的无线数传模块，用于传输图像数据的图传模块，用于发送远程图像数据的4G模块7，处理遥控器9指令和控制管理机器人本体1各个功能的主控板，机器人本体上方是175度大广角摄像头及照明灯和测距传感器4，机器人前端是可以俯仰的云台、可变焦摄像头5和照明灯，机器人后部则是4G模块7上的SIM卡插槽和两个扩展接口，而快拆式电源模块2安装在机器人本体1左右两侧。

全向侦察机器人的自动巡回功能，以汽车底部的检查为例，将机器人本体1放到汽车正前方，操作遥控器9上的一键自动巡回功能按键，机器人本体1通过测距传感器4和控制算法能够实现自动从汽车车底正前方头部开始行进到使出汽车尾部再由尾部原路退回到头部，其他场景的应用与此类似。而本系统拓展出多种其他功能的自动智能模式，如多次反复巡回侦察、目标区域外围巡察、目标区域定位巡察等智能模式，也是通过调整模块控制和按键功能就能实现。

遥控器9上包含了两个控制机器人任意方向行进和旋转及云台俯仰的操作摇杆10，八个功能按键11，分别为一键巡回侦察功能按键、可变焦摄像头变焦调节按键、机器人本体上的照明灯开关按键、机器人本体运动速度调节按键、画面切换控制按键等。遥控器9上还设置了快拆卡扣13和遥控器电池快拆机构，能够快速地拆装平板电脑12和遥控器电源模块14。

平板电脑12上设计了软件系统，主要功能有：显示图像、拍照、录像、查看图片、视频回放、蓝牙状态、电量信息以及机器人工作状态等。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，改善了全向侦察机器人系统的内部器件空间，合理布局，从而降低机器人的整体高度，改善现有技术中存在的系统空间布局不合理，系统高度偏高无法进入更低矮空间的缺点；改进了摄像头侦查模块，使用双摄像头方案，使得系统的侦察范围更全面，提高系统的操作便利性，解决现有技术中存在的检查范围小，照明光线不足，操作性差等问题；提高了全向侦察机器人系统防水等级，解决现有技术防水等级不足无法在潮湿、下雨环境中使用的问题；电池为可快速更换结构，实现无间断续航，解决现有技术中系统续航时间短无法持续长时间工作的缺点；提高了全向侦察机器人系统的遥控传输距离，解决现有技术中的遥控传输距离偏短的缺点；增加了全向侦察机器人系统的智能性，提高侦察效率，解决现有技术中只能依靠手动操作，不智能低效率的缺点；完善了全向侦察机器人的功能，可通过遥控器实现视频录制回看、图像截图、文档保存查看等功能，同时在系统机器人本体上增加4G无线回传功能，实现可远程通过PC机、手机客户端、网页P2P观看保存实时侦察画面，监控侦察过程，从而实现信息联网，完善现有技术；增加了全向侦察机器人系统的扩展功能；提高了全向侦察机器人本体的越障能力，降低机器人运行中的轮子噪音。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。