一种危险品仓库巡逻机器人的制作方法

本实用新型涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种危险品仓库巡逻机器人。

背景技术：

随着科学技术的发展和社会的进步，仓储行业进入高速发展阶段，仓库空间面积也越来越大，而仓库监管技术并未得到同步发展，导致各地仓库的危险事故频频发生。例如，2015年8月15日，在震惊中外的天津滨海新区塘沽危险品仓库大爆炸中，165人死亡，8人失联，334人受伤，据惠誉国际信用评级有限公司评估该次事故直接损失高达15亿美元。

危化品仓库的危险事故大都是因仓库环境变化造成的，而仓库环境又由空气温湿度、压强、光照、泄露危化品浓度等变量耦合而成，对仓库全范围相关环境变量的检测是预防危险事故的先决条件。

目前危化品仓库管理有纯人工监控和设备监控两种方式，但这两种监控方式都存在很大的缺陷。纯人工管理方式下，无论仓管人员是否充足，管理人员无法24小时不间断无差错地巡逻仓库，另外，管理人员存在个体差异，对环境状态变化的感知敏感度不同，导致仓库环境状态的恶化不能及时被察觉。在设备监控管理方式下，存在以下问题：1)仓库定点安装监控装置容易存在监控盲区；2)安装的检测传感器较单一，且针对性不强，漏报警和误报警率高，系统缺乏智能性；3)需多点安装监控装置，系统成本太高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种危险品仓库巡逻机器人，实现对危险品仓库的自主巡逻、立体检测和远程监控。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种危险品仓库巡逻机器人，包括：支撑架及设置在所述支撑架上的处理器、环境检测单元、巡逻导航检测单元、无线通讯模块、电机驱动单元、电机和电动轮，其中，

所述巡逻导航检测单元和环境检测单元分别与所述处理器电连接；所述电机驱动单元，其输入端与所述处理器电连接，其输出端与所述电机电连接；所述电动轮设置在所述支撑架底部的两侧，与所述电机的输出轴连接；所述无线通讯模块与所述处理器电连接，与设置在计算机和智能手机中的智能终端无线连接；

其中，所述巡逻导航检测单元包括加速度传感器、陀螺仪和红外测距传感器，所述环境检测单元包括危险品泄露传感器和温湿度传感器。

优选地，所述巡逻导航检测单元还包括与所述处理器电连接的视觉传感器，所述视觉传感器设置在所述支撑架的顶部。

优选地，所述危险品仓库巡逻机器人，还包括：舵机云台，其中，所述舵机云台与所述电机驱动单元的输出端电连接，所述视觉传感器安装在所述舵机云台上。

优选地，所述的危险品仓库巡逻机器人，所述环境检测单元还包括与所述处理器电连接的热释电红外线传感器。

优选地，所述环境检测单元还包括火焰传感器和烟雾传感器；所述处理器预留有外接传感器的接口。

优选地，所述无线通讯模块包括WiFi模块，所述WiFi模块与设置在计算机中的智能终端无线连接；所述计算机包括服务器、台式电脑、笔记本电脑和/或平板电脑。

优选地，所述无线通讯模块还包括WCDMA、GSM、CDMA和/或LTE通讯模块，所述WCDMA、GSM、CDMA和/或LTE通讯模块与设置在智能手机中的智能终端无线连接。

优选地，所述处理器采用单片机STM32F103C8T6，所述电机驱动单元包括电机驱动芯片L298N，所述电机驱动芯片L298N共有15个引脚，其中，1号、8号、15号引脚接地；4号引脚外接3.3V直流电源，同时通过电容C2接地；9号引脚外接3.3V直流电源，同时通过电容C1接地；6号、11号引脚外接3.3V直流电源；5号引脚通过上拉电阻R4外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PA6引脚相连；7号引脚通过上拉电阻R3外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PA7引脚相连；10号引脚通过上拉电阻R2外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PB0引脚相连；12号引脚通过上拉电阻R1外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PB1引脚相连；2号、3号、13号、14号引脚为所述电机驱动单元的输出端。

优选地，所述加速度传感器和陀螺仪采用芯片MPU-6050，其中，所述芯片MPU-6050的CLKIN引脚接地，同时通过电容C13和引脚AUX_CL连接，引脚AUX_CL还外接3.3V直流电压；REGOUT引脚通过电容C15接地，FSYNC引脚接地，GND引脚接地，CPOUT引脚通过电容C14接地；SDA引脚通过上拉电阻R17外接3.3V直流电压，同时与单片机STM32F103C8T6的PB9引脚相连；SCL引脚通过上拉电阻R18外接3.3V直流电压，同时与单片机STM32F103C8T6的PB8引脚相连；VDD引脚外接3.3V直流电压，并通过电容C16接地；INT引脚与单片机STM32F103C8T6的PC0引脚相连；其余引脚空置。

优选地，所述3.3V直流电压通过3.3V稳压电路供给，所述3.3V稳压电路包括低压差线性稳压器LDO，所述LDO的输入端与使能端相连，并外接3.3V直流电源，同时通过电容C12接地；接地端接地，输出端与芯片MPU-6050连接，为芯片MPU-6050提供3.3V直流电压，输出端同时通过并联的电容C10和电容C11接地，通过依次连接的电阻R16、正接的发光二极管D3接地。

本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

由上述技术方案可知，本实用新型提供的这种危险品仓库巡逻机器人，由于电机驱动单元的输入端与处理器电连接，输出端与电机电连接，电动轮设置在支撑架底部的两侧，与电机的输出轴连接；无线通讯模块与处理器电连接，与设置在计算机和智能手机中的智能终端无线连接，所以当处理器通过无线通讯模块接收到智能终端发出的运动指令后，处理器通过电机驱动单元驱动电机转动，电机带动电动轮运动，相比现有技术，本实用新型提供的这种危险品仓库巡逻机器人，能实现危险品仓库的自主巡逻，减少危险品仓库管理带来的人工消耗。

另外，由于巡逻导航检测单元和环境检测单元分别与处理器电连接，处理器能够根据环境检测单元检测到的危险品仓库的环境状态信息，在危险品仓库的环境状态综合变化达到预警值的80％时通过无线通讯模块向智能终端进行预警，当达到预警值时通过无线通讯模块向智能终端进行报警；同时，处理器能够根据巡逻导航检测单元检测到的机器人运动状态信息及智能终端发送的危险品仓库内部地形及道路坐标信息，计算出机器人的运动轨迹，并将所述运动轨迹和所述预警或报警信息一起发送给智能终端。通过智能终端，仓库管理人员能实时了解危险品仓库的环境状态综合变化信息及告警信息，相比现有技术，本实用新型提供的这种危险品仓库巡逻机器人，能够实现危险品仓库的立体检测、智能预警、报警和远程监控。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种危险品仓库巡逻机器人的电路示意框图；

图2为本实用新型另一实施例提供的一种危险品仓库巡逻机器人的电路示意框图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种危险品仓库巡逻机器人的电机驱动单元的电路原理图；

图4为本实用新型一实施例提供的一种危险品仓库巡逻机器人的加速度传感器和陀螺仪的电路原理图；

图5为本实用新型一实施例提供的一种危险品仓库巡逻机器人的3.3V稳压电路的电路原理图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1，本实用新型一实施例提供的一种危险品仓库巡逻机器人，包括：支撑架及设置在所述支撑架上的处理器1、环境检测单元2、巡逻导航检测单元3、无线通讯模块4、电机驱动单元5、电机6和电动轮7，其中，

所述巡逻导航检测单元3和环境检测单元2分别与所述处理器1电连接；所述电机驱动单元5，其输入端与所述处理器1电连接，其输出端与所述电机6电连接；所述电动轮7设置在所述支撑架底部的两侧，与所述电机6的输出轴连接；所述无线通讯模块4与所述处理器1电连接，与设置在计算机和智能手机中的智能终端无线连接；

其中，所述巡逻导航检测单元3包括加速度传感器31、陀螺仪32和红外测距传感器33，所述环境检测单元2包括危险品泄露传感器21和温湿度传感器22。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的这种危险品仓库巡逻机器人，由于电机驱动单元的输入端与处理器电连接，输出端与电机电连接，电动轮设置在支撑架底部的两侧，与电机的输出轴连接；无线通讯模块与处理器电连接，与设置在计算机和智能手机中的智能终端无线连接，所以当处理器通过无线通讯模块接收到智能终端发出的运动指令后，处理器通过电机驱动单元驱动电机转动，电机带动电动轮运动，相比现有技术，本实用新型提供的这种危险品仓库巡逻机器人，能实现危险品仓库的自主巡逻，减少危险品仓库管理带来的人工消耗。

另外，由于巡逻导航检测单元和环境检测单元分别与处理器电连接，处理器能够根据环境检测单元检测到的危险品仓库的环境状态信息，在危险品仓库的环境状态综合变化达到预警值的80％时通过无线通讯模块向智能终端进行预警，当达到预警值时通过无线通讯模块向智能终端进行报警；同时，处理器能够根据巡逻导航检测单元检测到的机器人运动状态信息及智能终端发送的危险品仓库内部地形及道路坐标信息，计算出机器人的运动轨迹，并将所述运动轨迹和所述预警或报警信息一起发送给智能终端。通过智能终端，仓库管理人员能实时了解危险品仓库的环境状态综合变化信息及告警信息，相比现有技术，本实用新型提供的这种危险品仓库巡逻机器人，能够实现危险品仓库的立体检测、智能预警、报警和远程监控。

参见图2，优选地，所述巡逻导航检测单元3还包括视觉传感器34，所述视觉传感器34设置在所述支撑架的顶部。

优选地，所述危险品仓库巡逻机器人，还包括：舵机云台7，其中，所述舵机云台7与所述电机驱动单元5的输出端电连接，所述视觉传感器34安装在所述舵机云台7上。

需要说明的是，本实用新型提供的这种危险品仓库巡逻机器人启动后，视觉传感器用于采集危化品仓库地形和巡逻路径的平面地图图像信息，并将平面地图图像信息发送给智能终端，智能终端通过图像处理算法分离出环境特征和路径信息，并构造二维数字化仓库地图。智能终端将路径对应的坐标发送给处理器，处理器利用测距、加速度等传感器配合PID算法使机器人沿着指定路径移动，从而实现机器人自动巡逻导航功能。

另外，视觉传感器还用于采集巡逻过程中的危险品仓库环境图像信息，并将环境图像信息发送给智能终端。仓库管理员通过智能终端可以很方便地了解到危险品仓库环境状态变化信息。

优选地，所述危险品仓库巡逻机器人，所述环境检测单元2还包括与所述处理器1电连接的热释电红外线传感器；所述智能终端中预存有危险品仓库管理人员的面部特征识别信息。

可以理解的是，热释电红外线传感器检测到危险品仓库中有人员时，处理器调用视觉传感器采集危险品仓库中人员的面部特征信息，并将采集的人员面部特征信息通过无线通讯模块发送给智能终端，以使智能终端判断当前人员是否为仓库管理人员。

优选地，所述环境检测单元2还包括火焰传感器和烟雾传感器；所述处理器1预留有外接传感器的接口。

可以理解的是，环境监测单元增设火焰传感器和烟雾传感器，处理器预留外接传感器的接口，可以实现用户根据危险品仓库中保存的危险品种类，选用不同的传感器组合或增设新的传感器来提高危险品仓库环境状态检测的灵敏度和准确度。

优选地，所述无线通讯模块4包括WiFi模块，所述WiFi模块与设置在计算机中的智能终端无线连接；所述计算机包括服务器、台式电脑、笔记本电脑和/或平板电脑。

优选地，所述无线通讯模块4还包括WCDMA、GSM、CDMA和/或LTE通讯模块，所述WCDMA、GSM、CDMA和/或LTE通讯模块与设置在智能手机中的智能终端无线连接。

参见图3，优选地，所述处理器1采用单片机STM32F103C8T6，所述电机驱动单元5包括电机驱动芯片L298N，所述电机驱动芯片L298N共有15个引脚，其中，1号、8号、15号引脚接地；4号引脚外接3.3V直流电源，同时通过电容C2接地；9号引脚外接3.3V直流电源，同时通过电容C1接地；6号、11号引脚外接3.3V直流电源；5号引脚通过上拉电阻R4外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PA6引脚相连；7号引脚通过上拉电阻R3外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PA7引脚相连；10号引脚通过上拉电阻R2外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PB0引脚相连；12号引脚通过上拉电阻R1外接3.3V直流电源，同时与单片机STM32F103C8T6的PB1引脚相连；2号、3号、13号、14号引脚为所述电机驱动单元的输出端。

参见图4，优选地，所述加速度传感器31和陀螺仪32采用芯片MPU-6050，其中，所述芯片MPU-6050的CLKIN引脚接地，同时通过电容C13和引脚AUX_CL连接，引脚AUX_CL还外接3.3V直流电压；REGOUT引脚通过电容C15接地，FSYNC引脚接地，GND引脚接地，CPOUT引脚通过电容C14接地；SDA引脚通过上拉电阻R17外接3.3V直流电压，同时与单片机STM32F103C8T6的PB9引脚相连；SCL引脚通过上拉电阻R18外接3.3V直流电压，同时与单片机STM32F103C8T6的PB8引脚相连；VDD引脚外接3.3V直流电压，并通过电容C16接地；INT引脚与单片机STM32F103C8T6的PC0引脚相连；其余引脚空置。

参见图5，优选地，所述3.3V直流电压通过3.3V稳压电路供给，所述3.3V稳压电路包括低压差线性稳压器LDO，所述LDO的输入端与使能端相连，并外接3.3V直流电源，同时通过电容C12接地；接地端接地，输出端与芯片MPU-6050连接，为芯片MPU-6050提供3.3V直流电压，输出端同时通过并联的电容C10和电容C11接地，通过依次连接的电阻R16、正接的发光二极管D3接地。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。