专利名称：风管智能型标识检测采样机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于风管智能型标识检测采样机器人。
背景技术：
随着社会经济的发展，人们越来越关注通风管道内灰尘、细菌、病毒的污染情况， 因此，定期对通风管道内空间进行自动检测、采样、标识非常必要。目前国内外还没有用于 通风管道内自动检测、采样、标识的智能型机器人。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种风管智能型标 识检测采样机器人，它具有盖章、数字打码、喷墨打码、激光打码、静电吸尘、涂胶吸尘、大孔 径物质(海棉)吸尘、照明、行走、红外线感应、全方位摄像、数字存储等功能，智能型微型电 脑进行控制，工作效果好、设备性能稳定、操作方便，效率高、结构精密、重量轻、贮运方便。为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是，所述风管智能型标识检测采 样机器人，有两侧对应装有自动行走装置的机身，所述机身前端装有前红外线传感器、前摄 像头和位于前摄像头两侧的前照明灯，所述机身左侧端装有左红外线传感器，机身右侧端 装有右红外线传感器，所述机身后端装有后摄像头、后照明灯和航空接头，其结构特点是， 所述机身顶端中部位置装有采样器，该采样器后侧机身顶端装有可周向转动的标码器和主 摄像头，该主摄像头四周装有主摄像头照明灯，该标码器上装有可感应并自动测量机器人 移动距离的主红外线传感器。所述自动行走装置的结构是，在机身前下部左侧装有左驱动电机，该左驱动电机 轴同左驱动齿轮副相联，该左驱动齿轮副通过左主动齿轮轴与可由旋转次数自动测量机器 人行走距离的左主动齿轮相联，左主动齿轮后侧的机身上装有左从动齿轮轴以及装在左从 动齿轮轴上的左从动齿轮；在机身前下部右侧装有右驱动电机，该右驱动电机轴同右驱动 齿轮副相联，该右驱动齿轮副通过右主动齿轮轴与可由旋转次数自动测量机器人行走距离 的右主动齿轮相联，右主动齿轮后侧的机身上装有右从动齿轮轴以及装在右从动齿轮轴上 的右从动齿轮；所述左侧履带包绕左主动齿轮和左从动齿轮并装在该左主动齿轮和左从 动齿轮上，所述右侧履带包绕右主动齿轮和右从动齿轮并装在该右主动齿轮和右从动齿轮 上。藉由该齿轮传动结构，通过齿轮计数车轮旋转的次数，计算机器人运行的距离，从 而实现机器人在行走过程中能自动测量行走距离的功能。所述自动行走装置的结构也可以是，在机身前下部左侧装有左驱动电机，该左驱 动电机轴同左主动车轮相联，左主动车轮后侧的机身上装有左从动车轮；在机身前下部右 侧装有右驱动电机，该右驱动电机轴同右主动车轮相联，右主动车轮后侧的机身上装有右 从动车轮。所述采样器的结构为，装在机身内的采样器升降电机通过采样器升降齿轮副与采
5样器升降螺杆相联；该推杆电机通过推杆电机齿轮副与推杆螺杆相联，该推杆螺杆一侧装 有一静电发生器，该静电发生器下端装有静电吸尘板和涂胶层、大孔径物质层吸尘板，该涂 胶层、大孔径物质层吸尘板下侧装有一由底板电机与底板电机齿轮副啮合的底板移动齿 条，该底板移动齿条与移动底板相连；静电发生器左右两端分别通过吸尘板安装卡位和吸 尘板安装卡位弹簧固定在一拉杆盖板上，该拉杆盖板由四根导向杆装在机身上。所述主摄像头置于主摄像头外壳内，该主摄像头和主摄像头照明灯通过主摄像头 俯仰齿轮轴装在主摄像头支架上，该可在同一位置拍摄照片或录制视频的主摄像头俯仰齿 轮轴通过主摄像头俯仰齿轮副与主摄像头俯仰电机相联；所述主摄像头支架装在主摄像头 旋转云台上，由主摄像头旋转云台电机驱动周向旋转的主摄像头旋转云台装在主旋转云台 上，由主旋转云台电机驱动周向旋转的主旋转云台装在机身上；所述后摄像头及后照明灯 与一后摄像头旋转轴相连，该后摄像头旋转轴通过后摄像头旋转齿轮副与后摄像头旋转电 机相联。所述标码器置于标码器外壳内，该标码器通过标码器俯仰轴装在标码器支架上； 该标码器俯仰轴通过标码器俯仰齿轮副与标码器俯仰电机相联；所述标码器支架装在标 码器旋转云台上，由标码器旋转云台电机驱动周向旋转的标码器旋转云台装在主旋转云台 上，由主旋转云台电机驱动周向旋转的主旋转云台装在机身上。所述标码器外壳内安装有印章和印章数字；所述印章与印章筒体齿轮副相连，该 方向印章筒体齿轮副与方向印章旋转齿轮副啮合，该方向印章旋转齿轮副与方向印章旋转 电机相联；所述印章数字包括印章个位数字和印章十位数字，该印章数字固定在印章筒体周 向上，该印章筒体装在印章轴上，该印章筒体与一数字印章旋转齿轮副啮合，该数字印章旋 转齿轮副与印章个位数筒体齿轮副啮合，该数字印章旋转齿轮副与数字印章旋转电机相 联；由印章个位数筒体齿轮副驱动的印章个位数字从动齿轮副与印章十位数字齿轮副相 连，且该印章个位数字从动齿轮副旋转一周带动印章十位数字齿轮副旋转十分之一圈；所述印章数字的上下两侧装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线传 感器及主红外线传感器电路板。所述编码器也可以为安装在标码器外壳内的喷码打码头，该喷码打码头上端设有 与一墨水槽连通的加墨孔，该墨水槽通过供墨管与喷码打码头连通；所述喷码打码头和喷 墨控制系统相连；所述喷码打码头的上下两侧装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线 传感器及主红外线传感器电路板。所述编码器还可以为安装在标码器外壳内的激光打码头，该激光打码头与数字控 制及激光发生控制系统相连；所述激光打码头的上下两侧装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线 传感器及主红外线传感器电路板。所述红外线传感器由红外发射电路和接收电路组成，其中红外发射电路负责产 生、调节和驱动发送高频脉冲信号，红外接收电路负责接收返回的高频脉冲信号。通过 38kHz晶振和非门电路得到一个38kHz的调制脉冲信号；红外发射管发出的红外光经物体 反射后被红外接收模块接收；通过接收头内部自带的集成电路处理后返回一个数字信号，该数字信号输入到微控制器的I/O 口，接收头接收到38kHz的红外脉冲返回输出低电平，否 则输出高电平；通过对I/O 口的检测，以判断物体的有无，检测是否有台阶，防止跌落；机器 人上装有电源管理系统，电压过低会停止清扫，并自动回到风管智能型标识检测采样机器 人充电器处进行充电。藉由该红外线传感器，可以感应机器人移动的距离，从而实现机器人在行走过程 中能自动测量行走距离的功能。进一步地，所述风管智能型标识检测采样机器人还包括控制电路，所述控制电路 包括第一电平转换电路，第二电平转换电路，单片机，12V直流电源电路，24V直流电源电 路，摄像头与照明灯控制电路，后摄像头旋转电机驱动电路，底板移动驱动电路，采样器升 降电机驱动电路，推杆电机驱动电路，主旋转云台电机驱动电路，标码器旋转云台电机驱动 电路，主摄像头旋转云台驱动电路，标码器俯仰驱动电路，主摄像头俯仰电机驱动电路，方 向印章旋转电机驱动电路，数字印章旋转电机驱动电路，红外传感器控制电路，激光头控制 电路，喷墨头控制电路，激光发生器控制电路，喷墨系统控制电路，车身左侧行走电机驱动 电路，车身右侧行走电机驱动电路；并且可回放在同一位置拍摄的照片或录制的视频的微型电脑的串口输出用信号电缆 依次经接口电路的第一电平转换电路和第二电平转换电路接至单片机的信号输入端；所述单片机的控制信号接口还分别同摄像头与照明灯控制电路，后摄像头旋转电 机驱动电路，底板移动驱动电路，采样器升降电机驱动电路，推杆电机驱动电路，主旋转云 台电机驱动电路，标码器旋转云台电机驱动电路，主摄像头旋转云台驱动电路，标码器俯仰 驱动电路，主摄像头俯仰电机驱动电路，方向印章旋转电机驱动电路，数字印章旋转电机驱 动电路，红外传感器控制电路，激光头控制电路，喷墨头控制电路，激光发生器控制电路，喷 墨系统控制电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路的前级信号控 制端连接；12V直流电源电路经稳压模块向单片机提供工作电源，所述摄像头与照明灯控制 电路的后级信号控制端分别同所述照明灯、摄像头和视频采集卡连接，其中摄像头的输出 信号经视频采集卡送至微型电脑，后摄像头旋转电机驱动电路的后级信号控制端同后摄像 头旋转电机相连，底板移动驱动电路的后级信号控制端同底板移动电机相连，采样器升降 电机驱动电路的后级信号控制端同采样器升降电机相连，推杆电机驱动电路的后级信号控 制端同推杆电机相连，主旋转云台电机驱动电路的后级信号控制端同主旋转云台电机相 连，标码器旋转云台电机驱动电路的后级信号控制端同标码器旋转云台相连，主摄像头旋 转云台驱动电路的后级信号控制端同主摄像头旋转云台相连，标码器俯仰驱动电路的后级 信号控制端同标码器俯仰电机相连，主摄像头俯仰电机驱动电路的后级信号控制端同主摄 像头俯仰电机相连，方向印章旋转电机驱动电路的后级信号控制端同方向印章旋转电机相 连，数字印章旋转电机驱动电路的后级信号控制端同数字印章旋转电机相连，红外传感器 控制电路的后级信号控制端同各红外传感器相连，激光头控制电路的后级信号控制端同激 光头相连，喷墨头控制电路的后级信号控制端同喷墨头相连，激光发生器控制电路的后级 信号控制端同激光发生器相连，喷墨系统控制电路的后级信号控制端同喷墨系统相连，车 身左侧行走电机驱动电路的后级信号控制端同车身左侧行走电机相连，车身右侧行走电机 驱动电路的后级信号控制端同车身右侧行走电机相连。
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所述控制电路包括第一电平转换电路，第二电平转换电路，单片机，12V直流电源 电路，24V直流电源电路，摄像头与照明灯控制电路，主摄像头与照明灯俯仰驱动电路，后摄 像头与照明灯俯仰驱动电路，标码器俯仰驱动电路，主云台旋转驱动电路，标码器旋转云台 驱动电路，主摄像头旋转云台驱动电路，各传感器控制电路，采样器升降驱动电路，推杆驱 动电路，底板移动驱动电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路；并 且可回放在同一位置拍摄的照片或录制的视频的微型电脑的串口输出用信号电缆 依次经接口电路的第一电平转换电路和第二电平转换电路接至单片机的信号输入端；所述单片机的控制信号接口还分别同各传感器控制电路，摄像头与照明灯控制电 路，主摄像头与照明灯俯仰驱动电路，后摄像头与照明灯俯仰驱动电路，标码器俯仰驱动电 路，主云台旋转驱动电路，标码器旋转云台驱动电路，主摄像头旋转云台驱动电路，采样器 升降驱动电路，推杆驱动电路，底板移动驱动电路等信后级号控制端连接；所述摄像头与照明灯控制电路的信号控制端分别同所述照明灯、摄像头和视频 采集卡连接，摄像头的输出信号经视频采集卡送至微型电脑，各传感器控制电路的后级信 号控制端分别同相应的传感器相连，各驱动电路的后级信号控制端分别同相应驱动电机相 连。所述各摄像头在清洗消毒前与清洗消毒后，具有在同一位置拍摄照片或录制视频 的功能，并且还具有回放时同时显示清洗消毒前与清洗消毒后在同一位置拍摄的照片图像 或录制录像视频的功能。所述航空接头与控制线缆上相连，该控制线缆上印有如尺寸刻度标记。本发明的工作原理如下 启动自动行走装置，则实现车身前后行走和左右转弯。启动主旋转云台电机，主旋转云台左右运动；启动主摄像头旋转云台电机，主摄像 头旋转云台左右运动，启动主摄像头俯仰电机，主摄像头上下运动；启动标码器旋转云台电 机，标码器旋转云台左右运动，启动标码器俯仰电机，标码器上下运动。启动采样器升降电机，通过采样器升降螺杆实现采样器上下运动。启动推杆电机， 通过推杆螺杆实现静电发生器水平方向前后移动。启动后摄像头旋转电机，通过后摄像头旋转齿轮副实现后摄像头、照明灯上下旋 转。启动数字印章旋转电机，实现不同的数字打码。由以上可知，本发明所述的风管智能型标识检测采样机器人，具有盖章、数字打 码、喷墨打码、激光打码、静电吸尘、涂胶吸尘、大孔径物质(海棉)吸尘、照明、行走、红外 线感应、全方位摄像、数字存储等功能，智能型微型电脑进行控制，工作效果好、设备性能稳 定、操作方便，效率高、结构精密、重量轻、贮运方便。
图1是本发明一种实施例的整机外形结构示意图；图2是图1所示装置的前视结构示意图；图3是图1所示装置的后视结构示意图4是图1所示装置的左视结构示意图；图5是图1所示装置的俯视结构示意图；图6是图1所示装置的前视结构示意图(带局部剖视)；图7是图1所示装置的后视结构示意图(带局部剖视)；图8是图1所示装置的左视结构示意图(机身带局部剖视)；图9是图1所示装置的左视结构示意图(驱动带局部剖视)；图10是图1俯视结构示意图(带局部剖视)；图11是图1中所示装置的激光打码器前视结构示意图；图12是图11中所示装置的激光打码器左视结构示意图(带局部剖视)；图13是图1中所示装置的喷墨打码器前视结构示意图；图14是图13中所示装置的喷墨打码器左视结构示意图(带局部剖视)；图15是图13中所示装置的印章打码器前视结构示意图；图16是图1中所示装置的印章打码器左视结构示意图(带局部剖视)；图17是图1中所示装置的印章打码器俯视结构示意图(带局部剖视)；图18是图1是本发明轮式行走机构的实施例外形结构示意图；图19是图18中轮式行走机构的左视结构示意图；图20是图18中轮式行走机构的俯视结构示意图；图21是一种实施例的控制电路框图；图22是图21中单片机的一种实施例主控芯片电路图；图23是图21中摄像头与照明灯控制电路的一种实施例电路；图24是图21中第一电平转换电路、第二电平转换电路及12V直流电源电路、24V 直流电源电路、稳压模块的一种实施例电路；图25是图21中传感器信号处理电路的一种实施例电路
图26是图21中由24V J1流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线
图27是图21中由12V J1流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线
图28是图21中红外线传感器实施例电路图29是图21中所述驱动隔离电路的一种实施例线路图
在附图中
1，机身；2，左侧履带；3，右侧履带;
4，C型尾部；5，左主动齿轮；6，左从动齿轮；
7，左主动齿轮轴；8，左从动齿轮轴；9，左主动外侧板；
10，11，左红外线传感器;12，标码器外壳；13，主摄像头外壳；
14，左后灯；15，右后灯；16，后摄像头；
17，航空接头；18，主摄像头照明灯；19，主摄像头；
20，21，主红外线传感器;23，24，前照明灯；25，前摄像头；
26，27，前红外线传感器;28，采样块安装槽；29，采样器；
30，拉杆；31，主旋转云台；32，标码器旋转云台
33，主摄像头旋转云台；34，右驱动电机；35，右驱动齿轮副；
36，左驱动电机；37，左驱动齿轮副；38，左主动齿轮轴；
39，主旋转云台电机； 41，标码器旋转云台电机 44，主摄像头俯仰齿轮副 47，标码器俯仰齿轮轴； 52，底板电机； 55，后摄像头旋转齿轮副 58，采样器升降螺杆； 61，静电发生器；
40，主摄像头旋转云台电机； 42，主摄像头俯仰电机；43，标码器俯仰电机； 45，标码器俯仰齿轮副；46，主摄像头俯仰齿轮轴
48，49，主摄像头支架 53，底板电机齿轮副 56，后摄像头旋转轴 59，推杆电机齿轮副
50，51，标码器支架； 54，后摄像头旋转电机 57，采样器升降齿轮副 60，推杆螺杆； 63，静电吸尘板； 65，移动底板；
62，底板移动齿条； 64，涂胶层，大孔径物质层吸尘板； 66，左电路板；67，68，左红外线传感器电路板；
69，右主动齿轮；70，73，右红外线传感器；72，右电路板；
71，74右红外线传感器电路板；75，右从动齿轮；
76，77，78，79，导向杆； 80，81，吸尘板安装卡位弹簧；
82，83，吸尘板安装卡位； 84，推杆电机； 86，拉杆盖板；87，激光打码头
88，89，主红外线传感器电路板；
92，墨水槽;
95，数字印章旋转齿轮副； 97，印章个位数筒体齿轮副 101，方向印章旋转齿轮副； 103，数字印章旋转电机； 105，印章十位数字齿轮副； 108，右主动车轮；
85，采样器升降电机； 90，喷码打码头； 91，供墨管； 94，印章； 98，印章轴； 100，方向印章旋转电机
93，加墨孔； 96，印章筒体； 99，印章数字； 102，方向印章筒体齿轮副； 104，印章个位数字从动齿轮副； 106，左主动车轮；107，左从动车轮； 109，右从动车轮；110，右从动齿轮轴
具体实施例方式实施例1一种风管智能型标识检测采样机器人，如图1 3所示，有两侧对应装有自动行走 装置的机身1，所述机身1前端装有前红外线传感器26、27、前摄像头25和位于前摄像头25 两侧的前照明灯23、24，所述机身1左侧端装有左红外线传感器10、11，机身1右侧端装有 右红外线传感器70、73，所述机身1后端的C型尾部上装有后摄像头16、后照明灯14、15和 航空接头17，所述机身1顶端中部位置装有采样器29，该采样器29后侧机身1顶端装有可 周向转动的标码器12和主摄像头19，该主摄像头19四周装有主摄像头照明灯18，该标码 器12上装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线传感器20、21。所述航空接头17与控制线缆上相连，该控制线缆上印有如尺寸刻度标记。如图1、4、5所示，所述自动行走装置的结构是，在机身1前下部左侧装有左驱动电 机36，该左驱动电机36轴同左驱动齿轮副37相联，该左驱动齿轮副37通过左主动齿轮轴 7与左主动齿轮5相联，左主动齿轮5后侧的机身1上装有左从动齿轮轴8以及装在左从动 齿轮轴8上的左从动齿轮6 ；在机身1前下部右侧装有右驱动电机34，该右驱动电机34轴 同右驱动齿轮副35相联，该右驱动齿轮副35通过右主动齿轮轴38与右主动齿轮69相联，右主动齿轮69后侧的机身1上装有右从动齿轮轴110以及装在右从动齿轮轴110上的右 从动齿轮75 ；所述左侧履带2包绕左主动齿轮5和左从动齿轮6并装在该左主动齿轮5和 左从动齿轮6上，所述右侧履带3包绕右主动齿轮69和右从动齿轮75并装在该右主动齿 轮69和右从动齿轮75上。所述履带采用高摩擦系数、高弹性的橡胶制作。如图8、10所示，所述机身1中部装有采样器29，所述采样器29的结构为，装在机 身1内的采样器升降电机85通过采样器升降齿轮副57与采样器升降螺杆58相联；该推杆 电机84通过推杆电机齿轮副59与推杆螺杆60相联，该推杆螺杆60 —侧装有一静电发生 器61，该静电发生器61下端装有静电吸尘板63和涂胶层、大孔径物质层吸尘板64，该涂胶 层、大孔径物质层吸尘板64下侧装有一由底板电机52与底板电机齿轮副53啮合的底板移 动齿条62，该底板移动齿条62与移动底板65相连；静电发生器61左右两端分别通过吸尘 板安装卡位82，83和吸尘板安装卡位弹簧80，81固定在一拉杆盖板86上，该拉杆盖板86 由四根导向杆76，77，78，79装在机身1上。所述静电发生器61工作时，通过静电吸尘板63吸附灰尘；也可通过静电发生器 61配合涂胶层、大孔径物质层吸尘板64，优选为海绵，吸附灰尘。如图6、7、10所示，所述主摄像头19置于主摄像头外壳13内，该主摄像头19和主 摄像头照明灯18通过主摄像头俯仰齿轮轴46装在主摄像头支架48、49上，该主摄像头俯 仰齿轮轴46通过主摄像头俯仰齿轮副44与主摄像头俯仰电机42相联；所述主摄像头支 架48、49装在主摄像头旋转云台33上，由主摄像头旋转云台电机40驱动周向旋转的主摄 像头旋转云台33装在主旋转云台31上，由主旋转云台电机39驱动周向旋转的主旋转云台 31装在机身1上；所述后摄像头16及后照明灯14、15与一后摄像头旋转轴56相连，该后 摄像头旋转轴56通过后摄像头旋转齿轮副55与后摄像头旋转电机54相联。如图4、6所示，所述标码器12置于标码器外壳12内，该标码器12通过标码器俯 仰轴47装在标码器支架50、51上；该标码器俯仰轴47通过标码器俯仰齿轮副45与标码器 俯仰电机43相联；所述标码器支架50、51装在标码器旋转云台32上，由标码器旋转云台电 机41驱动周向旋转的标码器旋转云台32装在主旋转云台31上，由主旋转云台电机39驱 动周向旋转的主旋转云台31装在机身1上。如图15、16、17所示，所述标码器外壳12内安装有印章94和印章数字99 ；所述印 章94与印章筒体齿轮副102相连，该方向印章筒体齿轮副102与方向印章旋转齿轮副101 啮合，该方向印章旋转齿轮副101与方向印章旋转电机100相联；所述印章数字99包括印章个位数字和印章十位数字，该印章数字99固定在印章 筒体96周向上，该印章筒体96装在印章轴98上，该印章筒体96与一数字印章旋转齿轮副 95啮合，该数字印章旋转齿轮副95与印章个位数筒体齿轮副97啮合，该数字印章旋转齿轮 副95与数字印章旋转电机103相联；由印章个位数筒体齿轮副97驱动的印章个位数字从 动齿轮副104与印章十位数字齿轮副105相连，且该印章个位数字从动齿轮副104旋转一 周带动印章十位数字齿轮副105旋转十分之一圈。所述印章数字(99)的上下两侧装有主红外线传感器(20，21)及主红外线传感器 电路板(88，89)。进一步地，参见图21，所述的风管智能型标识检测采样机器人还包括控制电路，所 述控制电路包括第一电平转换电路，第二电平转换电路，单片机，12V直流电源电路，24V直
11流电源电路，摄像头与照明灯控制电路，后摄像头旋转电机驱动电路，底板移动驱动电路， 采样器升降电机驱动电路，推杆电机驱动电路，主旋转云台电机驱动电路，标码器旋转云台 电机驱动电路，主摄像头旋转云台驱动电路，标码器俯仰驱动电路，主摄像头俯仰电机驱动 电路，方向印章旋转电机驱动电路，数字印章旋转电机驱动电路，红外传感器控制电路，车 身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路；并且可回放在同一位置拍摄的照片或录制的视频的微型电脑的串口输出用信号电缆 依次经接口电路的第一电平转换电路和第二电平转换电路接至单片机的信号输入端；所述单片机的控制信号接口还分别同摄像头与照明灯控制电路，后摄像头旋转电 机驱动电路，底板移动驱动电路，采样器升降电机驱动电路，推杆电机驱动电路，主旋转云 台电机驱动电路，标码器旋转云台电机驱动电路，主摄像头旋转云台驱动电路，标码器俯仰 驱动电路，主摄像头俯仰电机驱动电路，方向印章旋转电机驱动电路，数字印章旋转电机驱 动电路，红外传感器控制电路，激光头控制电路，喷墨头控制电路，激光发生器控制电路，喷 墨系统控制电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路的前级信号控 制端连接；所述摄像头与照明灯控制电路的后级信号控制端分别同所述照明灯、摄像头和视 频采集卡连接，其中摄像头的输出信号经视频采集卡送至微型电脑，后摄像头旋转电机驱 动电路的后级信号控制端同后摄像头旋转电机相连，底板移动驱动电路的后级信号控制端 同底板移动电机相连，采样器升降电机驱动电路的后级信号控制端同采样器升降电机相 连，推杆电机驱动电路的后级信号控制端同推杆电机相连，主旋转云台电机驱动电路的后 级信号控制端同主旋转云台电机相连，标码器旋转云台电机驱动电路的后级信号控制端同 标码器旋转云台相连，主摄像头旋转云台驱动电路的后级信号控制端同主摄像头旋转云台 相连，标码器俯仰驱动电路的后级信号控制端同标码器俯仰电机相连，主摄像头俯仰电机 驱动电路的后级信号控制端同主摄像头俯仰电机相连，方向印章旋转电机驱动电路的后级 信号控制端同方向印章旋转电机相连，数字印章旋转电机驱动电路的后级信号控制端同数 字印章旋转电机相连，红外传感器控制电路的后级信号控制端同各红外传感器相连，车身 左侧行走电机驱动电路的后级信号控制端同车身左侧行走电机相连，车身右侧行走电机驱 动电路的后级信号控制端同车身右侧行走电机相连。所述控制电路中还包括有用来隔离微处理器和电机的驱动隔离电路。所述12V直流电源电路向图20中单片机左侧各工作电路提供工作电源并经稳压 模块向单片机提供工作电源，24V直流电源电路向图20中单片机右侧各工作电路提供工作 电源。图22是图21中单片机的一种实施例主控芯片电路图，其中Ul为机器人的主控制 芯片，机器人的运行动作和各种环境参数的采集和处理都要通过这个微处理器进行加工处理。图23是图21中摄像头与照明灯控制电路的一种实施例电路图，其中(a)为灯光 控制电路，J5是灯光的连接插座，灯光的切换是通过三极管Q9、Q12的关断和导通来实现， 而灯光的强弱调节是通过PWM调节来实现；(b)为摄像头控制电路，J6为摄像头的连接插 座，摄像头的切换是通过三极管Q1、Q5的关断和导通来实现的。图24是图21中第一电平转换电路、第二电平转换电路及12V直流电源电路、24V直流电源电路、稳压模块的一种实施例电路。其中(a)为硬件看门狗电路，JPI是一个硬件 看门狗芯片，它的主要作用是在微处理器由于意外情况失控后从新启动微处理器，从而保 证系统运行的安全靠；(b)为连线接口，即Jl是驱动部分和微处理器部分的连线接口 Jl 输出转换后的指令，(c)稳压模块，其中J2为控制电路部分的电源输入端，J2接微型电脑 (上位机)的串口，在通过集成稳压芯片进行稳压得到稳定的+5V电压；(d)和(e)分别是 +12V电源、+24V电源，其中J3、J4是驱动电路的稳压集成电路，为电机驱动提供稳定的电 压。图25是图21中传感器信号处理电路(接口电路)的一种实施例电路，其中J7是 相应的传感器接口。图26是图21中由24V直流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线路， U1、U2为大电流电机的驱动电路，其中机械电机，行走电机，都由它们来驱动。图27是图21中由12V直流电源电路做电机驱动电源的驱动电路中的一组线路， U14、U15为小电流电机的驱动电路，照明灯、摄像头的旋转电机就是由这个电路来驱动的。参见图1和图28，所述机身1四周共装有6个红外线传感器，每种打码器上装有 2个红外线传感器，每个红外线传感器由红外发射电路和接收电路组成，所述红外线传感器 由红外发射电路和接收电路组成，如图30(a)所示，其中红外发射电路负责产生、调节和驱 动发送高频脉冲信号，如图30(b)所示，红外接收电路负责接收返回的高频脉冲信号。如图 28所示即为图21中一种红外线传感器实施例的电路，通过38kHz晶振和非门电路得到一 个38kHz的调制脉冲信号；发射管发出的红外光经物体反射后被红外接收模块接收；通过 接收头内部自带的集成电路处理后返回一个数字信号，该数字信号输入到微控制器的I/O 口，接收头接收到38kHz的红外脉冲返回输出低电平，否则输出高电平；通过对I/O 口的检 测，可以判断物体的有无，检测是否靠近管壁，防止碰撞。图29是所述驱动隔离电路的一种实施例线路图，其中UlO起到隔离微处理器和电 机驱动的作用。上述方案采用微型电脑控制，具有智能型、自动化和软件化的操作平台，装置体积 小、使用灵活方便，行走、打码定位准确、摄像与录像及时方便，可直接生成影视文件。本发明的机械机构工作过程如下参见图1至图10，启动图10所示左侧履带驱动电机36，左侧履带前后运动；启动 右侧履带驱动电机34，左侧履带前后运动；通过驱动程序控制车身两侧履带，则实现车身 前后行走和左右转弯。参见图1至图10，启动图6所示主旋转云台电机39，主旋转云台左右运动；启动主 摄像头旋转云台电机40，主摄像头旋转云台左右运动，启动主摄像头俯仰电机42，主摄像 头上下运动；启动标码器旋转云台电机41，标码器旋转云台左右运动，启动标码器俯仰电 机43，标码器上下运动。参见图1至图10，启动图8所示采样器升降电机57，通过采样器升降螺杆实现采 样器上下运动。启动推杆电机59，通过推杆螺杆实现静电发生器水平方向前后移动。参见图1至图10，启动图8所示后摄像头旋转电机54，通过后摄像头旋转齿轮副 实现后摄像头、照明灯上下旋转。参见图1至图10，启动图8所示数字印章旋转电机103，实现不同的打码数字。
本发明所述风管智能型标识检测采样机器人技术参数有1、驱动部分指标不规则障碍物越障高度大于4. 5cm，爬坡能力大于45°。2、监视部分指标摄像头800万象素；摄像头旋转360°。3、打码部分指标可上下、左右全方位打码。实施例2一种风管智能型标识检测采样机器人，如图1 3所示，有两侧对应装有自动行走 装置的机身1，所述机身1前端装有前红外线传感器26、27、前摄像头25和位于前摄像头25 两侧的前照明灯23、24，所述机身1左侧端装有左红外线传感器10、11，机身1右侧端装有 右红外线传感器70、73，所述机身1后端的C型尾部上装有后摄像头16、后照明灯14、15和 航空接头17，所述机身1顶端中部位置装有采样器29，该采样器29后侧机身1顶端装有可 周向转动的标码器12和主摄像头19，该主摄像头19四周装有主摄像头照明灯18，该标码 器12上装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线传感器20、21。如图18 20所示，所述自动行走装置的结构是，在机身1前下部左侧装有左驱动 电机36，该左驱动电机36轴同左主动车轮106相联，左主动车轮106后侧的机身1上装有 左从动车轮107 ；在机身1前下部右侧装有右驱动电机34，该右驱动电机34轴同右主动车 轮108相联，右主动车轮108后侧的机身1上装有右从动车轮109。所述各车轮采用高摩擦 系数、高弹性的橡胶制作。在左电路板66和右电路板72的控制下，左轮驱动电机36和右轮驱动电机34分 别驱动左轮主动车轮106和右轮主动车轮108旋转，实现风管智能型标识检测采样机器人 自动前进、后退或转向。如图9所示，左电路板66两侧装有左红外线传感器10，11，该左红外线传感器10， 11 一侧装有左红外线传感器电路板67，68。如图13 14所示，所述标码器外壳12内安装有喷码打码头90，该喷码打码头90 上端设有与一墨水槽92连通的加墨孔93，该墨水槽92通过供墨管91与喷码打码头90连 通；所述喷码打码头90和喷墨控制系统相连。所述喷码打码头90的上下两侧装有主红外 线传感器20，21及主红外线传感器电路板88，89。如图21所示，所述的风管智能型标识检测采样机器人还包括控制电路中包括喷 墨头控制电路，喷墨系统控制电路，所述喷墨头控制电路的后级信号控制端同喷墨头相连， 喷墨系统控制电路的后级信号控制端同喷墨系统相连。所述风管智能型标识检测采样机器人的其它各部件的结构组成以及其控制方式 与实施例1相同，不再赘述。实施例3一种风管智能型标识检测采样机器人，如图1 3所示，有两侧对应装有自动行走 装置的机身1，所述机身1前端装有前红外线传感器26、27、前摄像头25和位于前摄像头25 两侧的前照明灯23、24，所述机身1左侧端装有左红外线传感器10、11，机身1右侧端装有 右红外线传感器70、73，所述机身1后端的C型尾部上装有后摄像头16、后照明灯14、15和 航空接头17，所述机身1顶端中部位置装有采样器29，该采样器29后侧机身1顶端装有可 周向转动的标码器12和主摄像头19，该主摄像头19四周装有主摄像头照明灯18，该标码 器12上装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线传感器20、21。
如图13 14所示，所述标码器外壳12内安装有激光打码头87，该激光打码头87 与数字控制及激光发生控制系统相连。所述激光打码头87的上下两侧装有主红外线传感器20，21及主红外线传感器电 路板88，89。如图21所示，所述的风管智能型标识检测采样机器人的控制电路中包括激光头 控制电路，激光发生器控制电路，所述激光头控制电路的后级信号控制端同激光头相连，激 光发生器控制电路的后级信号控制端同激光发生器相连。所述风管智能型标识检测采样机器人的其它各部件的结构组成以及其控制方式 与实施例1相同，不再赘述。
1权利要求
一种风管智能型标识检测采样机器人，有两侧对应装有自动行走装置的机身(1)，所述机身(1)前端装有前红外线传感器(26、27)、前摄像头(25)和位于前摄像头(25)两侧的前照明灯(23、24)，所述机身(1)左侧端装有左红外线传感器(10、11)，机身(1)右侧端装有右红外线传感器(70、73)，所述机身(1)后端装有后摄像头(16)、后照明灯(14、15)和航空接头(17)，其特征是，所述机身(1)顶端中部位置装有采样器(29)，该采样器(29)后侧机身(1)顶端装有可周向转动的标码器(12)和主摄像头(19)，该主摄像头(19)四周装有主摄像头照明灯(18)，该标码器(12)上装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线传感器(20、21)。
2.根据权利要求1所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述自动行走 装置的结构是，在机身(1)前下部左侧装有左驱动电机(36)，该左驱动电机(36)轴同左驱 动齿轮副(37)相联，该左驱动齿轮副(37)通过左主动齿轮轴(7)与可由旋转次数自动测 量机器人行走距离的左主动齿轮(5)相联，左主动齿轮(5)后侧的机身(1)上装有左从动 齿轮轴(8)以及装在左从动齿轮轴(8)上的左从动齿轮(6)；在机身(1)前下部右侧装有右 驱动电机(34)，该右驱动电机(34)轴同右驱动齿轮副(35)相联，该右驱动齿轮副(35)通 过右主动齿轮轴(38)与可由旋转次数自动测量机器人行走距离的右主动齿轮(69)相联， 右主动齿轮(69)后侧的机身(1)上装有右从动齿轮轴(110)以及装在右从动齿轮轴(110) 上的右从动齿轮(75)；所述左侧履带(2)包绕左主动齿轮(5)和左从动齿轮(6)并装在该 左主动齿轮(5)和左从动齿轮(6)上，所述右侧履带(3)包绕右主动齿轮(69)和右从动齿 轮(75)并装在该右主动齿轮(69)和右从动齿轮(75)上。
3.根据权利要求1所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述自动行走 装置的结构是，在机身(1)前下部左侧装有左驱动电机(36)，该左驱动电机(36)轴同左主 动车轮(106)相联，左主动车轮(106)后侧的机身(1)上装有左从动车轮(107)；在机身(1) 前下部右侧装有右驱动电机(34)，该右驱动电机(34)轴同右主动车轮(108)相联，右主动 车轮(108)后侧的机身(1)上装有右从动车轮(109)。
4.根据权利要求1所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述采样器 (29)的结构为，装在机身(1)内的采样器升降电机(85)通过采样器升降齿轮副(57)与采 样器升降螺杆(58)相联；该推杆电机(84)通过推杆电机齿轮副(59)与推杆螺杆(60)相 联，该推杆螺杆(60) —侧装有一静电发生器(61)，该静电发生器(61)下端装有静电吸尘 板(63)和涂胶层、大孔径物质层吸尘板(64)，该涂胶层、大孔径物质层吸尘板(64)下侧装 有一由底板电机(52)与底板电机齿轮副(53)啮合的底板移动齿条(62)，该底板移动齿条 (62)与移动底板(65)相连；静电发生器(61)左右两端分别通过吸尘板安装卡位(82，83) 和吸尘板安装卡位弹簧(80，81)固定在一拉杆盖板(86)上，该拉杆盖板(86)由四根导向 杆(76，77，78，79)装在机身(1)上。
5.根据权利要求1所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述主摄像头 (19)置于主摄像头外壳(13)内，该可在同一位置拍摄照片或录制视频的主摄像头(19)和 主摄像头照明灯(18)通过主摄像头俯仰齿轮轴(46)装在主摄像头支架(48、49)上，该主 摄像头俯仰齿轮轴(46)通过主摄像头俯仰齿轮副(44)与主摄像头俯仰电机(42)相联；所 述主摄像头支架(48、49)装在主摄像头旋转云台(33)上，由主摄像头旋转云台电机(40) 驱动周向旋转的主摄像头旋转云台(33)装在主旋转云台(31)上，由主旋转云台电机(39)驱动周向旋转的主旋转云台(31)装在机身(1)上；所述后摄像头(16)及后照明灯(14、15) 与一后摄像头旋转轴(56)相连，该后摄像头旋转轴(56)通过后摄像头旋转齿轮副(55)与 后摄像头旋转电机(54)相联。
6.根据权利要求1所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述标码器 (12)置于标码器外壳(12)内，该标码器(12)通过标码器俯仰轴(47)装在标码器支架(50、 51)上；该标码器俯仰轴(47)通过标码器俯仰齿轮副(45)与标码器俯仰电机(43)相联； 所述标码器支架(50、51)装在标码器旋转云台(32)上，由标码器旋转云台电机(41)驱动 周向旋转的标码器旋转云台(32)装在主旋转云台(31)上，由主旋转云台电机(39)驱动周 向旋转的主旋转云台(31)装在机身(1)上。
7.根据权利要求6所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述标码器外 壳(12)内安装有印章(94)和印章数字(99)；所述印章(94)与印章筒体齿轮副(102)相 连，该方向印章筒体齿轮副(102)与方向印章旋转齿轮副(101)啮合，该方向印章旋转齿轮 副(101)与方向印章旋转电机(100)相联；所述印章数字(99)包括印章个位数字和印章十位数字，该印章数字(99)固定在印章 筒体(96)周向上，该印章筒体(96)装在印章轴(98)上，该印章筒体(96)与一数字印章 旋转齿轮副(95)啮合，该数字印章旋转齿轮副(95)与印章个位数筒体齿轮副(97)啮合， 该数字印章旋转齿轮副(95)与数字印章旋转电机(103)相联；由印章个位数筒体齿轮副 (97)驱动的印章个位数字从动齿轮副(104)与印章十位数字齿轮副(105)相连，且该印章 个位数字从动齿轮副(104)旋转一周带动印章十位数字齿轮副(105)旋转十分之一圈；所述印章数字(99)的上下两侧装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线传 感器(20，21)及主红外线传感器电路板(88，89)。
8.根据权利要求6所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述标码器外 壳(12)内安装有喷码打码头(90)，该喷码打码头(90)上端设有与一墨水槽(92)连通的加 墨孔(93)，该墨水槽(92)通过供墨管(91)与喷码打码头(90)连通；所述喷码打码头(90) 和喷墨控制系统相连；所述喷码打码头(90)的上下两侧装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线 传感器(20，21)及主红外线传感器电路板(88，89)。
9.根据权利要求6所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述标码器外 壳(12)内安装有激光打码头(87)，该激光打码头(87)与数字控制及激光发生控制系统相 连；所述激光打码头(87)的上下两侧装有可感应并自动测量机器人移动距离的主红外线 传感器(20，21)及主红外线传感器电路板(88，89)。
10.根据权利要求1 9之一所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，它还 包括控制电路，所述控制电路包括第一电平转换电路，第二电平转换电路，单片机，12V直流 电源电路，24V直流电源电路，摄像头与照明灯控制电路，后摄像头旋转电机驱动电路，底板 移动驱动电路，采样器升降电机驱动电路，推杆电机驱动电路，主旋转云台电机驱动电路， 标码器旋转云台电机驱动电路，主摄像头旋转云台驱动电路，标码器俯仰驱动电路，主摄像 头俯仰电机驱动电路，方向印章旋转电机驱动电路，数字印章旋转电机驱动电路，红外传感 器控制电路，激光头控制电路，喷墨头控制电路，激光发生器控制电路，喷墨系统控制电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路；并且可回放在同一位置拍摄的照片或录制的视频的微型电脑的串口输出用信号电缆依次 经接口电路的第一电平转换电路和第二电平转换电路接至单片机的信号输入端；所述单片机的控制信号接口还分别同摄像头与照明灯控制电路，后摄像头旋转电机驱 动电路，底板移动驱动电路，采样器升降电机驱动电路，推杆电机驱动电路，主旋转云台电 机驱动电路，标码器旋转云台电机驱动电路，主摄像头旋转云台驱动电路，标码器俯仰驱动 电路，主摄像头俯仰电机驱动电路，方向印章旋转电机驱动电路，数字印章旋转电机驱动电 路，红外传感器控制电路，激光头控制电路，喷墨头控制电路，激光发生器控制电路，喷墨系 统控制电路，车身左侧行走电机驱动电路，车身右侧行走电机驱动电路的前级信号控制端 连接；12V直流电源电路经稳压模块向单片机提供工作电源，所述摄像头与照明灯控制电路 的后级信号控制端分别同所述照明灯、摄像头和视频采集卡连接，其中摄像头的输出信号 经视频采集卡送至微型电脑，后摄像头旋转电机驱动电路的后级信号控制端同后摄像头旋 转电机相连，底板移动驱动电路的后级信号控制端同底板移动电机相连，采样器升降电机 驱动电路的后级信号控制端同采样器升降电机相连，推杆电机驱动电路的后级信号控制端 同推杆电机相连，主旋转云台电机驱动电路的后级信号控制端同主旋转云台电机相连，标 码器旋转云台电机驱动电路的后级信号控制端同标码器旋转云台相连，主摄像头旋转云台 驱动电路的后级信号控制端同主摄像头旋转云台相连，标码器俯仰驱动电路的后级信号控 制端同标码器俯仰电机相连，主摄像头俯仰电机驱动电路的后级信号控制端同主摄像头俯 仰电机相连，方向印章旋转电机驱动电路的后级信号控制端同方向印章旋转电机相连，数 字印章旋转电机驱动电路的后级信号控制端同数字印章旋转电机相连，红外传感器控制电 路的后级信号控制端同各红外传感器相连，激光头控制电路的后级信号控制端同激光头相 连，喷墨头控制电路的后级信号控制端同喷墨头相连，激光发生器控制电路的后级信号控 制端同激光发生器相连，喷墨系统控制电路的后级信号控制端同喷墨系统相连，车身左侧 行走电机驱动电路的后级信号控制端同车身左侧行走电机相连，车身右侧行走电机驱动电 路的后级信号控制端同车身右侧行走电机相连。
11.根据权利要求1所述的风管智能型标识检测采样机器人，其特征是，所述航空接头 (17)与控制线缆上相连，该控制线缆上印有如尺寸刻度标记。
全文摘要
一种风管智能型标识检测采样机器人，它有机身，所述机身前端装有前红外线传感器、前摄像头和前照明灯，所述机身左、右侧端分别装有左、右红外线传感器，所述机身后端装有后摄像头、后照明灯和航空接头，所述机身顶端装有采样器，机身顶端装有标码器和主摄像头，该主摄像头四周装有主摄像头照明灯，该标码器上装有主红外线传感器。它具有盖章、数字打码、喷墨打码、激光打码、静电吸尘、涂胶吸尘、大孔径物质吸尘、齿轮旋转测量行走距离、红外线感应测量行走距离、控制线缆刻度测量行走距离、照明、行走、红外线感应、全方位摄像、数字存储等功能，智能控制，工作效果好、设备性能稳定、操作方便，效率高、结构精密、重量轻、贮运方便。
文档编号H04N5/232GK101893524SQ20101019571
公开日2010年11月24日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者祝加铧, 金银龙, 雷学军, 雷训, 雷谨榕 申请人:雷学军;祝加铧;雷谨榕;雷训