一种机房巡检机器人的制作方法

1.本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机房巡检机器人。


背景技术：

2.目前，国内随着互联网、大数据等行业的兴起，越来越多的企业采用服务器做后台支撑，服务器机房的巡检管理问题也日益凸显出来。人工巡检仍然是企业服务器机房的主要方式，近年来，人工智能技术在各行各业得到了广泛应用，使用机器人代替人工，提高了工作效率，降低了不良工作环境对人体的影响。
3.因人工巡检在巡检时间上可持续性差，人工记录数据可能记录不准确，并且机房内服务器长期运转，机房内温度高、噪声大，对巡检人员的身体承受力也是一种考验。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述不足，本发明提供一种机房巡检机器人，以解决上述技术问题。
5.本发明提供一种机房巡检机器人，包括：图像采集装置、云台、驱动行走机构、超声探测装置、激光导航仪、工控机、网桥和电源系统；
6.所述图像采集装置安装在云台上，所述云台固定在机器人本体上；图像采集装置、云台、驱动行走机构、超声探测装置、激光导航仪均连接工控机；工控机通过网桥与远程终端通信连接；工控机基于激光导航仪发送的导航信号、超声探测装置发送的探测信号以及巡检目标点控制驱动行走机构执行位移指令；工控机在巡检目标点调整云台俯仰角及水平角以使图像采集装置采集巡检图像；工控机将巡检图像通过网桥发送至远程终端。
7.进一步的，所述图像采集装置包括可见光摄像机，通过所述可见光摄像机采集服务器指示灯状态图像及指针式仪表图像；所述图像采集装置通过交换机与工控机连接。
8.进一步的，所述云台具有上下俯仰和水平方向360度旋转功能，所述云台通过云台控制板和串口线连接工控机，以接收工控机的控制指令或向工控机反馈状态信息。
9.进一步的，所述驱动行走机构包括四个行走轮，每个行走轮均配备驱动电机和转向电机，驱动电机信号线与驱动电机控制板连接；转向电机与编码器同轴连接，信号线一同连接在转向电机控制板，转向电机转动时，相应的编码器信号变化量，使转向电机控制板能够控制四个转向电机在转向时能动作一个固定的角度。
10.进一步的，所述驱动行走机构包括两个驱动电机控制板和两个转向电机控制板，一个驱动电机控制板分管两个驱动电机，一个转向电机控制板分管两个转向电机；两个驱动电机控制板和两个转向电机控制板通过网线连接工控机；所述工控机的控制脚本中定义电机编号，以实现对各电机的独立控制；驱动控制板运用pid控制技术，对机器人行走路线进行纠偏，通过驱动控制板设置驱动电机和转向电机的正方向，设置完成后，对机器人进行四轮定位，先使机器人四轮的机械初始状态朝向标准的正前向；然后在工控机的控制脚本中将该初始状态设置为机器人的初始位置，每次机器人重启完毕，机器人自动回到该初始
位置；机器人受控行走时，根据控制命令进行转向或以不同的速度行走。
11.进一步的，所述超声探测装置包括超声避障及防坠落单元，所述超声避障及防坠落单元向前方和斜下方发送超声波并接收返回的超声波，基于返回的超声波生成障碍告警或下坠告警，并将障碍告警或下坠告警发送至工控机，以使工控机调整驱动行走机构的行走方向。
12.进一步的，所述激光导航仪对机房巡检路线进行扫描，生成地图和工控机的可执行文件。
13.进一步的，所述电源系统包括电源控制单元和自动充电单元，电源控制单元检测电池的电量，并且通过指示灯显示电池的电量；当电源控制单元检测到电池电量不足时，电源控制单元向工控机发送电量不足信号，工控机运行自动充电单元，根据激光导航仪扫描的地图，机器人自动行走到充电箱位置，工控机发出自动充电指令，在自动充电单元的控制下，机器人本体充电机构自动伸出，与充电箱充电机构接触，开始充电；待电源控制单元识别到电池电量充满，电源控制单元向工控机发送电量充满信号，工控机发出充电结束命令，在自动充电单元的控制下，机器人本体的充电机构自动收回，结束充电。
14.本发明的有益效果在于，本发明提供的机房巡检机器人，可有效解决人工巡检服务器机房时，巡检时间可持续性差，效率不高，记录数据容易出错的问题，提升了机房巡检效率和维护效率。
15.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
17.图1是本技术一个实施例的机房巡检机器人的工作硬件架构图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.请参考图1，本实施例提供一种机房巡检机器人，包括以下结构：
23.本发明提供一种机房巡检机器人，包括：图像采集装置、云台、驱动行走机构、超声探测装置、激光导航仪、工控机、网桥和电源系统；
24.图像采集装置安装在云台上，云台固定在机器人本体上；图像采集装置、云台、驱动行走机构、超声探测装置、激光导航仪均连接工控机；工控机通过网桥与远程终端通信连接；工控机基于激光导航仪发送的导航信号、超声探测装置发送的探测信号以及巡检目标点控制驱动行走机构执行位移指令；工控机在巡检目标点调整云台俯仰角及水平角以使图像采集装置采集巡检图像；工控机将巡检图像通过网桥发送至远程终端。
25.具体的，图像采集装置包括可见光摄像机，能够采集服务器各种指示灯状态以及指针式仪表的视频影像或图片。通过网线和交换机与工控机进行数据传输。
26.云台是一个能够上下俯仰和水平方向360度旋转的装置，通过云台控制板和串口线接受工控机的控制命令和状态反馈。
27.驱动行走机构为四轮驱动，在增加行走动力的同时，运动也更加灵活，行走路线控制的更加精准。每个轮子配有驱动电机和转向电机，分别控制机器人的前后行走和转向行走。驱动电机信号线与驱动电机控制板连接，其中转向电机与编码器同轴连接，信号线一同连接在转向电机控制板，转向电机转动时，相应的编码器信号变化量，使转向电机控制板能够控制四个转向电机在转向时能动作一个固定的角度，达到机器人连续转向时能够原地画圆转圈的效果。本发明通过机器人携带的激光导航仪以及自动充电和四轮驱动功能，以实现机器人对服务器机房全区域、全时段的高效巡检。驱动电机控制板和转向电机控制板分别有两个网口信号连接口，一个控制板可以控制左右两个电机，因此机器人有两个驱动电机控制板，两个转向电机控制板，这四个控制板通过网口用网线串联连接，最终有一根网线从控制板输出到达工控机，驱动和转向电机通过控制板和网线接受工控机控制命令，以及数据传输。按照驱动电机的编号，四个控制板网线串联的顺序要和相应的电机编号顺序相对应，同样在工控机控制脚本中电机的定义要和电机的编号相对应，这样也便于出现故障时能够第一时间定位发生故障的电机。其中驱动控制板运用pid控制技术(pid＝port id，在stp(生成树协议)中，若在端口收到的bpdu中bid和path cost相同时，则比较pid来选择阻塞端口。)，对机器人行走路线进行纠偏，按照地图导航路线行走，确保不会走偏。通过控制板设置驱动电机和转向电机的正方向，设置完成后，对机器人进行四轮定位，先使机器人四轮的机械初始状态朝向标准的正前向。然后在工控机的控制脚本中，将该初始状态设置为机器人的初始位置，每次机器人重启完毕，机器人自动回到该初始位置。机器人受控行走时，可以根据控制命令以不同的速度行走。四轮驱动机器人，每个轮子有驱动电机、转向电机和同轴编码器，因此在受控状态，机器人可以前后行走，以及转向任意方向行走，若转向电机都旋转90度，机器人还可以做左右横移运动。
28.超声探测装置包括超声避障及防坠落单元，超声避障以及防坠落单元通过相应的控制板与驱动控制器单元连接(也可以连接工控机)，超声避障及防坠落单元向前方和斜下方发送超声波并接收返回的超声波，基于返回的超声波生成障碍告警或下坠告警，并将障碍告警或下坠告警发送至工控机，以使工控机调整驱动行走机构的行走方向。例如，当巡检机器人前方遇到障碍或者台阶，超声探头和防坠落探头发出触发信号，驱动控制板接收信号，控制驱动电机停止转动，避免发生碰撞和跌落。
29.激光导航仪可以对机房巡检路线进行扫描，生成地图和工控机的可执行文件。
30.工控机是在linux系统环境下，驱动控制板、转向控制板、电源管理板(电源控制单元+自动充电单元)、激光导航仪通过网线或串口线与工控机相连，发送命令和数据反馈。
31.机器人本体携带的网桥通过服务器机房的基站与远程控制计算机连接。技术人员通过在远程控制计算机安装后台文件和数据库，在后台中设置巡检任务，实现对机器人的远程控制。机器人也可以通过网桥和基站向远程控制计算机回传巡检报告。
32.电源系统包括电源控制单元和自动充电单元，电源控制单元检测电池的电量，并且通过指示灯显示电池的电量；当电源控制单元检测到电池电量不足时，电源控制单元向工控机发送电量不足信号，工控机运行自动充电单元，根据激光导航仪扫描的地图，机器人自动行走到充电箱位置，工控机发出自动充电指令，在自动充电单元的控制下，机器人本体充电机构自动伸出，与充电箱充电机构接触，开始充电；待电源控制单元识别到电池电量充满，电源控制单元向工控机发送电量充满信号，工控机发出充电结束命令，在自动充电单元的控制下，机器人本体的充电机构自动收回，结束充电。
33.设定巡检机器人云台的初始位置，作为云台的零点坐标。在机器人开机自检后，机器人云台回到初始位置。手柄遥控机器人行走到每一个特定的服务器机柜需要巡检的位置点，通过网线连接机器人和笔记本电脑，在笔记本电脑打开图像可见光相机拍摄的实时画面，通过控制云台的俯仰和水平转动，以及可见光相机的远近焦距，当可见光相机拍摄的画面能够清晰的显现机柜的巡检位置点图像画面时，将此时的云台位置坐标和可见光焦距下发至云台控制板并标定为巡检位置。通过机器人本体携带的激光导航仪扫描地图的机柜位置坐标以及机器人本体云台坐标和可见光焦距，能够锁定每一个需要巡检的位置并能够呈现出清晰地图像。
34.通过标定所有的巡检位置，生成不同的巡检任务，机器人可以自动执行所有的巡检任务，也可以在某台服务器出现故障时，通过后台远程控制去执行特定的巡检任务，所有的或特定的巡检任务执行完毕，机器人自动生成巡检报告供技术人员参考。
35.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。