通信机房远程巡视机器人的制作方法

文档序号:15019227发布日期:2018-07-25 00:18阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种通信机房远程巡视机器人,其特征在于:包括底座、四台直流电机、直流电机驱动模块、系统电源模块、高清摄像头、全角度云台、WiFi传输模块、电池电压检测系统、GSM报警模块、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、舵机控制模块、小型电压表、MCU最小系统;

所述直流电机驱动模块、电池电压检测系统、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、与MCU最小系统相连接,系统电源模块通过电池电压检测系统与MCU最小系统相连接,WiFi传输模块、GSM报警模块、舵机控制模块与串口扩展模块相连接;

所述直流电机驱动模块选用L293D,最大输出电流为1A,电机驱动模块与8.4V电池直接相连,该电机驱动模块内置7805稳压芯片,驱动L293D无需外接5V电源;每组L293D引脚1A、3A短接,短接后接MCUI/O,2A、4A短接,短接后接MCUI/O;通过MCUI/O高低电平实现对电机正反转的控制;

所述直流电机为四个小功率直流电机,输入电流200mA至300mA,采用输出电流可达1A的L293D驱动模块对其进行驱动,左侧两台电机共用直流电机驱动模块驱动,右侧两台电机共用一套直流电机驱动模块驱动;

所述系统电源模块包括电池和电源稳压系统两部分,采用7805稳压电路,电池为两节容量为4800mA、电压为3.7V的锂电池串联;可输入为8.4V,输出为5V,给MCU最小系统、GMS报警模块、红外避障模块、红外循迹模块、WiFi传输模块、高清摄像头、串口扩展模块和舵机控制模块进行供电,满足巡视机器人多模块电源需求;

所述高清摄像头采用720P光线自动补偿高清摄像头,USB接口方式,与WiFi传输模块直接相连,通过WiFi传输模块将拍摄到的图像信息发给计算机;

所述全角度云台采用两台9g舵机实现,一台实现水平角度180度旋转,一台实现垂直角度180度旋转,舵机与舵机模块相连,转动角度受接收脉冲高电平持续时间控制,每个基准脉冲周期为20ms,高电平持续时间0.5ms至2.5ms对应舵机舵盘转动角度0度至180度;高清摄像头安装在全角度云台上后,通过两台舵机的转动实现高清摄像头全角度无死角拍摄;

所述WiFi传输模块为64M高速无线传输模块,可通过无线信号与计算机进行配对直连,给计算机实时传送视频画面,同时WiFi传输模块还扩展了一组串口线,与串口扩展模块相连,通过串口扩展模块与下位机MCU最小系统进行数据交换,上位机软件给机器人发送的前进后退指令以及舵机转动等指令通过WiFi传输模块发送给下位机MCU最小系统,然后下位机MCU最小系统根据相关指令完成相关动作;

所述电池电压检测系统直接与电池两端相连,通过4.7K电阻和2K电阻对采集的电池电压信号进行分压,接入LM324运算放大器的输入负端,基准电压从7805输出5V电压,通过4.7K电位器与2K电阻分压获得,基准电压接LM324运算放大器的正极,电池电压整定值可通过调节4.7K电位器进行调节,输出端同时接MCU最小系统的I/O和欠压指示灯,当电池电压低于电池电压整定值后,LM324输出端为高电平,将欠压信号发送给MCU最小系统,同时点亮欠压指示灯,从视觉上和电平信号上提示电池欠压;

所述GSM报警模块采用华为GTM900无线模块,通过查询该模块指令集,可通过串口扩展模块接收的指令向指定手机发送短信,当巡视机器人处于休眠状态时,会对通信机房的温湿度进行实时检测,当机房环境温度超出整定值后,MCU最小系统就会给GSM报警模块发送指令,GSM报警模块就会向指定手机发送报警短信,当电池欠压时,GSM报警模块也会向制定号码发送欠压报警短信;

所述温湿度传感器模块使用DHT11温湿度模块,该模块有三个接线端子,分别为VCC、GND和DATA,VCC接+5V电源,DATA与MCUI/O相连,串口单线异步通信,输出数字量,湿度测量范围20%至95%,温度测量范围为0度至50度,满足机房温湿度测量范围;当MCU最小系统需要采集环境温湿度时,通过I/O向DHT11温湿度传感器模块的DATA端子发送开始信号,之后DHT11给MCU最小系统反馈温湿度数字信号,一次通信时间为4ms左右;

所述红外避障模块采用红外对管形式,包括一个红外线发射二极管,一个红外线接收二极管,当前面有障碍物时,发射二级管发出的红外线照射在障碍物上,有红外线反射回接收二极管,传感器输出低电平,没有障碍物时避障传感器输出高电平,传感器输出端接MCU最小系统,向MCU最小系统反馈检测信号;

所述红外循迹模块,采用红外对管形式,由一个红外线发射二极管,一个红外线接收二极管组成,设置于机器人前端底部,共三组;

所述串口扩展模块采用GM8125串口扩展芯片,该芯片可实现一个串口扩展至五个串口,使用时采用多通道模式,母串口可以同时与五个子串口同时全双工通信,子串口波特率是母串口波特率的六分频;采用STC89C52作为MCU最小系统,只有一组串口,而WiFi传输模块、舵机模块和GSM报警模块都是以串口方式进行通信,串口扩展模块在MCU最小系统和外围硬件起到了数据协调作用,MCU最小系统与母串口相连,各外围硬件与子串口相连,多通道模式下实现了MCU最小系统与WiFi传输模块、舵机模块和GSM报警模块同时全双工通信;

所述舵机控制模块使用了16台专业机器人舵机控制模块,最多可同时控制16台舵机与MCU通过串口扩展模块进行通信,通过MCU最小系统发送指令给舵机控制模块,舵机控制模块控制指定的舵机以指定的速度转动指定的角度,实现对云台两台舵机和起落架舵机的控制;

所述MCU最小系统采用STC89C52MCU,外围电台采用经典接法即外接复位开关和晶振,P0口接4.7K排阻在作为上拉电阻保证P0口的电流输出能力,P3.0和P3.1作为串口通信接口,晶振频率选用11.0592MHz;降低了串口通信误码率,保证了系统的稳定性;

所述MCU最小系统、舵机控制模块、红外循迹模块构成自动充电系统,自动充电系统采用舵机实现其起降动作,能够精准的控制起落角度,当巡视机器人到达充电位置后,根据编程设置,能够实现起落架下降,搭载到充电桩上对系统进行充电,当充电完成后起落架不动作,MCU最小系统通过控制信号继电器将电池与外部电源断开,系统供电采用外部电源;管理员通过网络对巡视机器人进行远程控制巡视机房时,起落架升起,巡视机器人采用电池供电。

2.根据权利要求1所述的通信机房远程巡视机器人,其特征在于:所述小型电压表为傻瓜式电压表,无需单独供电,直接接在电池两端,能显示电池两端的电压。

3.根据权利要求1所述的通信机房远程巡视机器人,其特征在于:所述底座为长方形玻璃纤维底板,其四角部各设矩形缺口。

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