一种智能安防巡逻机器人的制作方法

本发明公开了一种智能安防巡逻机器人，具体为安防机器人技术领域。

背景技术：

当前，安防行业的发展，有几个重要问题亟待解决：用工需求充足，但出现严重的用工荒问题；从业者文化素质较低；从业人员老龄化严重，40岁以上从业人员达到55％，从业人员老龄化趋势不容乐观。在“中国制造”向“中国智造”迈进的今天，传统制造业纷纷掀起“换机潮”来压缩成本，在严重依赖人力巡逻和监控的安防行业，这一需求尤为迫切。据估计到2020年我国安防市场规模预计达到万亿，安防和无人机等特种机械领域尤具优势。此前已有工业机器人代替繁重复杂的体力劳动的先例，已经解决在恶劣环境下作业的问题。如今，智能安防机器人适应时代发展需求，为人们处理安全防范事故，将成为未来智能安防的重要发展方向。

安防行业是机器人技术应用的一个重要的细分领域，是国民生活安全感的根本需求。我国安防行业自上世纪70年代末开始起步，随着经济的发展，生活水平的提高，从传统的门锁到现在城市中随处可见的防盗指纹锁、防盗门、视频监控系统等的广泛应用都体现出人们对安全防范与日俱增的强烈需求，传统的安防体系逐渐无法满足日益增长的安防需求，正面临着发展瓶颈。为此，我们提出了一种智能安防巡逻机器人投入使用，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能安防巡逻机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能安防巡逻机器人，包括车体，所述车体的左端连接有后轴，且后轴对称设置在车体的上下两端，所述后轴位于车体外侧的一端通过键连接有驱动轮，所述车体上贯穿连接有中轴，且中轴位于后轴的右侧，所述中轴位于车体外侧的一端连接有导向轮，所述驱动轮与导向轮之间通过主履带连接，所述车体上还连接有气缸，所述气缸右侧的伸缩杆与前轴转动连接，且前轴安装在摆腿履带上，所述摆腿履带的左端贯穿中轴；

所述车体上还安装有控制装置，所述控制装置包括51单片机、图像采集模块、烟雾传感器、电源模块、摄像头闪光灯、全角度云台、车载记录仪、舵机模块、警报模块、电平转换模块、循迹模块、机械臂、pc上位机终端、手机app终端以及车载灭火器；

所述循迹模块采用红外避障的方式，即发射管发射红外线后，遇到障碍物后红外线反射回来被接收管接收，接收管导通，经所述电平转换模块处理后，模块输出低电平，如果红外线没有遇到障碍物就不会被反射回，接收管不导通，经所述电平转换模块处理后，模块输出高电平；所述机械臂用于清理小车周边的故障；所述蓝牙模块用于小车与pc上位机终端之间的通信，所述51单片机接收并执行由所述手机app终端下达的各种控制指令，并将采集到的信息上传至手机app终端；所述烟雾传感器用于采集当前的烟雾状态，并上传至所述51单片机中，当出现火灾时，由所述51单片机控制车载灭火器启动，实现灭火；所述舵机模块通过手机app终端控制小车驱动轮的运行，并驱动所述机械臂移除障碍物；

所述图像采集模块用于随着小车的运行，实时采集周边的图像，并将采集的实时图像上传至pc上位机终端；所述车载记录仪安装在全角度云台上，实现所述车载记录仪的全角度旋转，用于采集小车周边环境图像，其中所述全角度云台由所述51单片机控制的步进电机实现旋转；所述摄像头闪光灯用于防止小车周围灯光太暗，避免在所述pc上位机终端上远程观察不到周围环境的问题；所述51单片机还与警报模块连接，当出现火灾时，由所述51单片机控制其发出警报；所述电源模块为所述51单片机提供稳定的电压；

所述手机app终端用于将手机与小车上的所述蓝牙模块进行通信，使用谷歌开发平台上设计app，在app界面上，有不同的按钮，功能为小车的前后左右控制、差速转向控制、烟雾采集、重力感应、摄像头旋转指令按钮，通过给所述51单片机发送不同的指令，小车做执行相应的动作；

所述pc上位机终端通过所述图像采集模块和所述车载记录仪对小车所在位置的当前图像进行采集，通过所述51单片机处理后进行实时显示，人们通过观察当前图像信息，做出判断来通过所述手机app终端控制各小车执行相应的模式。

优选的，所述主履带由履带板、履带节和履带销组成，其中履带节在内侧依次连接履带板，且履带节与驱动轮及导向轮之间形成链轮配合。

优选的，所述摆腿履带为上窄下宽的水滴状，所述摆腿履带的上下两侧分别开有小端孔和大端孔，其中小端孔和大端孔均通过其内部安装的轴承分别与前轴和中轴连接。

优选的，所述51单片机内置60kb的flash存储器以及2kb的数据存储器，在其活动模式时耗电250μa/mips，输入端口的漏电流最大为50na。

优选的，所述图像采集模块采用ov2640摄像头，摄像头输出的最大分辨率为1200*1000，输出的格式是yuv和rgb，jpeg的图像，图像传输速度最高可以达到达到15帧/秒。

优选的，所述51单片机还与路面检测模块和驱动模块连接；所述路面检测模块采用st188反射式红外发射光电传感器，由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成；所述驱动模块采用直流电机驱动，并配合lm298驱动芯片，保持巡线小车的稳定转速和转矩输出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明能够按照规定路线自动巡航，当检测到火灾迹象之后，原地报警，等待管理员救援，并自动切换到手动模式下，管理员到达之后，根据情况通过手机app终端可遥控机器人撤离，特定无人场所下如发现有人入内，报警驱赶，在手动模式下，管理员可以通过遥控手柄控制整机运动，检测火灾或者通过车载手机的方式来录制或实时传送影像资料。

2、本发明在两条摆腿履带的协助下，能适应更复杂恶劣的地形环境，可爬楼梯、翻越沟渠、攀越45°斜坡等。主履带的驱动电机带动后轴转动，使机构实现行进动作；摆腿履带在车体外侧，对称布置，其驱动轮与主履带系统的前轮同轴，使用电机驱动，实现越障动作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制系统原理框图。

图中：1车体、2主履带、3控制系统、4后轴、5驱动轮、6中轴、7导向轮、8摆腿履带、9前轴、10气缸、1151单片机、12图像采集模块、13烟雾传感器、14电源模块、15摄像头闪光灯、16全角度云台、17车载记录仪、18舵机模块、20警报模块、21电平转换模块、22循迹模块、23机械臂、24pc上位机终端、25手机app终端、26车载灭火器。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种智能安防巡逻机器人，包括车体1，所述车体1的左端连接有后轴4，且后轴4对称设置在车体1的上下两端，所述后轴4位于车体(1)外侧的一端通过键连接有驱动轮5，所述车体1上贯穿连接有中轴6，且中轴6位于后轴4的右侧，所述中轴6位于车体1外侧的一端连接有导向轮7，所述驱动轮5与导向轮7之间通过主履带2连接，所述车体1上还连接有气缸10，所述气缸10右侧的伸缩杆与前轴9转动连接，且前轴9安装在摆腿履带8上，所述摆腿履带8的左端贯穿中轴6；

所述车体1上还安装有控制装置3，所述控制装置3包括51单片机11、图像采集模块12、烟雾传感器13、电源模块14、摄像头闪光灯15、全角度云台16、车载记录仪17、舵机模块18、警报模块20、电平转换模块21、循迹模块22、机械臂23、pc上位机终端24、手机app终端25以及车载灭火器26；

所述循迹模块21采用红外避障的方式，即发射管发射红外线后，遇到障碍物后红外线反射回来被接收管接收，接收管导通，经所述电平转换模块20处理后，模块输出低电平，如果红外线没有遇到障碍物就不会被反射回，接收管不导通，经所述电平转换模块20处理后，模块输出高电平；所述机械臂22用于清理小车周边的故障；所述蓝牙模块23用于小车与pc上位机终端24之间的通信，所述51单片机11接收并执行由所述手机app终端25下达的各种控制指令，并将采集到的信息上传至手机app终端25；所述烟雾传感器13用于采集当前的烟雾状态，并上传至所述51单片机11中，当出现火灾时，由所述51单片机11控制车载灭火器26启动，实现灭火；所述舵机模块18通过手机app终端25控制小车驱动轮6的运行，并驱动所述机械臂22移除障碍物；

所述图像采集模块12用于随着小车的运行，实时采集周边的图像，并将采集的实时图像上传至pc上位机终端24；所述车载记录仪17安装在全角度云台16上，实现所述车载记录仪的全角度旋转，用于采集小车周边环境图像，其中所述全角度云台16由所述51单片机11控制的步进电机实现旋转；所述摄像头闪光灯15用于防止小车周围灯光太暗，避免在所述pc上位机终端24上远程观察不到周围环境的问题；所述51单片机11还与警报模块19连接，当出现火灾时，由所述51单片机11控制其发出警报；所述电源模块14为所述51单片机11提供稳定的电压；

所述手机app终端25用于将手机与小车上的所述蓝牙模块23进行通信，使用谷歌开发平台上设计app，在app界面上，有不同的按钮，功能为小车的前后左右控制、差速转向控制、烟雾采集、重力感应、摄像头旋转指令按钮，通过给所述51单片机11发送不同的指令，小车做执行相应的动作；

所述pc上位机终端24通过所述图像采集模块12和所述车载记录仪17对小车所在位置的当前图像进行采集，通过所述51单片机11处理后进行实时显示，人们通过观察当前图像信息，做出判断来通过所述手机app终端25控制各小车执行相应的模式。

其中，所述主履带2由履带板、履带节和履带销组成，其中履带节在内侧依次连接履带板，且履带节与驱动轮5及导向轮7之间形成链轮配合，所述摆腿履带8为上窄下宽的水滴状，所述摆腿履带8的上下两侧分别开有小端孔和大端孔，其中小端孔和大端孔均通过其内部安装的轴承分别与前轴9和中轴6连接，所述51单片机11内置60kb的flash存储器以及2kb的数据存储器，在其活动模式时耗电250μa/mips，输入端口的漏电流最大为50na，所述图像采集模块12采用ov2640摄像头，摄像头输出的最大分辨率为1200*1000，输出的格式是yuv和rgb，jpeg的图像，图像传输速度最高可以达到达到15帧/秒，所述51单片机11还与路面检测模块和驱动模块连接；所述路面检测模块采用st188反射式红外发射光电传感器，由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成；所述驱动模块采用直流电机驱动，并配合lm298驱动芯片，保持巡线小车的稳定转速和转矩输出。

工作原理：依靠主履带2运转在普通路况行进，此时气缸10上的活塞杆收缩，摆腿履带8抬起，机构触碰到障碍物时，主履带2停止，控制气缸10动作，活塞杆伸出，带动前轴9及摆腿履带8的小端下放，此时前端受力的摆腿履带8绕中轴6转动，压紧障碍物并围绕压紧点转动，车体1受到中轴6处摆腿履带8提供的提升力，围绕主履带2后端与地面的接触点转动，直至活塞杆运动至极限位置时转动停止，驱动轮5启动，车体1开始上攀台阶，持续上攀至主履带2受到稳定支撑时，控制气缸10动作，活塞杆收缩，带动摆腿履带8抬起，完成越障动作；

循迹模块21采用红外避障的方式，即发射管发射红外线后，遇到障碍物后红外线反射回来被接收管接收，接收管导通，经电平转换模块20处理后，模块输出低电平，如果红外线没有遇到障碍物就不会被反射回，接收管不导通，经电平转换模块20处理后，模块输出高电平；机械臂22用于清理小车周边的故障；蓝牙模块23用于小车与pc上位机终端24之间的通信，51单片机11接收并执行由手机app终端25下达的各种控制指令，并将采集到的信息上传至手机app终端25；烟雾传感器13用于采集当前的烟雾状态，并上传至51单片机11中，当出现火灾时，由51单片机11控制车载灭火器26启动，实现灭火；舵机模块18通过手机app终端25控制小车驱动轮6的运行，并驱动机械臂22移除障碍物；

图像采集模块12随着小车的运行，实时采集周边的图像，并将采集的实时图像上传至pc上位机终端24；车载记录仪17安装在全角度云台16上，实现车载记录仪17的全角度旋转，用于采集小车周边环境图像，其中全角度云台16由51单片机11控制的步进电机实现旋转；摄像头闪光灯15用于防止小车周围灯光太暗，避免在pc上位机终端24上远程观察不到周围环境；51单片机11还与警报模块19连接，当出现火灾时，由51单片机11控制其发出警报；通过电源模块14为51单片机11提供稳定的电压；

手机app终端25用于将手机与小车上的蓝牙模块23进行通信，使用谷歌开发平台上设计app，在app界面上，有不同的按钮，功能为小车的前后左右控制、差速转向控制、烟雾采集、重力感应、摄像头旋转指令按钮，通过给51单片机11发送不同的指令，小车做执行相应的动作；

pc上位机终端24通过图像采集模块12和车载记录仪17对小车所在位置的当前图像进行采集，通过51单片机11处理后进行实时显示，人们通过观察当前图像信息，做出判断来通过手机app终端25控制各小车执行相应的模式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。