一种具有越障功能的巡逻机器人的制作方法

本实用新型涉及巡逻机器人技术领域，尤其是一种具有越障功能的巡逻机器人。

背景技术：

机器人无疑是未来各行各业的主力军，目前也有多处商家已经采用了机器人进行服务，比如餐饮服务机器人、家政机器人等等。服务机器人市场正在快速发酵，随着社会的进步发展，目前服务机器人的应用已经扩展到很多领域。其中巡逻机器人在商场、仓库、机场等大型场所的规模和数量不断扩大。

现今在人员密集的场所，失窃案件、暴力案件也频繁发生，各商场对于安保程度的需求也在日益增大。当意外事件发生时，保安或警察未必能够及时到场进行处理，在某些情况下也会表现出人性中的软弱和妥协。而国内现有服务机器人则大多有感知和认知技术上的瓶颈使用户体验差、开发难度大、供应链不完善所造成的产品迟迟不能上市等问题。其中重要的一点就是其大多只能在平整的地面上进行巡逻等操作。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种具有一定的攀爬能力，适用范围更加广泛的具有越障功能的巡逻机器人。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有越障功能的巡逻机器人，包括外壳、车轮、电机、控制板和越障履带，所述外壳包括顶盖、底板、内侧壳和外侧壳，顶盖安装在底板的顶部，顶盖和顶板的两侧分别设有一个外侧壳，外侧壳的内侧设有内侧壳，内侧壳通过脚部平板连接顶盖，外侧壳与内侧壳之间设有履带轮，外侧壳、内侧壳和履带轮之间通过螺栓连接；车轮包括两个前轮和两个后轮，位于外壳前端的两个前轮通过联轴器连接电机的输出轴，位于外壳后端的两个后轮通过轮轴连接外壳；前轮与后轮的外侧均安装有附属履带轮，前轮的附属履带轮、履带轮、后轮的附属履带轮之间通过越障履带连接；外壳内设有控制板、电机驱动、电池和电机，电机通过电机支架安装到底板上，电池和电机驱动均固定在底板上；外壳上设有四个红外测距传感器，位于外壳前端的红外测距传感器通过3D打印件固定在底板上，位于外壳左侧、右侧和后端的红外测距传感器安装于顶盖的三个折弯处；外壳的后端设有光电传感器，光电传感器通过钣金支架固定在底板上；外壳的上方设有摄像头，摄像头通过底座安装到底板上。

作为本实用新型的进一步方案：所述外侧壳的两端均呈弧形，并向上翘起。

作为本实用新型的进一步方案：所述控制板包括MCU，MCU的型号为STM32F103。

作为本实用新型的进一步方案：所述电机驱动是双路60A大功率H桥，设有两个电流反馈检测接口、一个内逻辑取电选择端、四个上拉电阻选择端、两路直流电机接口、四线两相步进电机接口、控制电机方向指示灯和四个标准固定安装孔。

作为本实用新型的进一步方案：所述光电开关的型号为E18-D80NK。

作为本实用新型的进一步方案：所述红外测距传感器的型号为GP2Y0A21YK0FF。

作为本实用新型的进一步方案：所述红外测距传感器和光电传感器替换为超声波传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该具有越障功能的巡逻机器人履带与车轮使用同一电机驱动，通过履带越至较高巡逻平台，来达到越障巡逻的预期效果。其可适用于更为复杂的地形，优势显而易见，大幅减少路况对巡逻车的限制，从而提高机器人的机动能力，弧形外壳支持对小阶梯火车小坡的攀爬及越过障碍，设定好路线，就能自主侦查、巡逻，具有广阔的市场前景，值得大力推广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的顶盖的整体示意图；

图3为本实用新型的基本控制原理图；

图4为本实用新型的红外测距传感器工作原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型实施例中，一种具有越障功能的巡逻机器人，包括外壳、车轮、电机8、控制板10和越障履带9，所述外壳包括顶盖1、底板2、内侧壳3和外侧壳4，顶盖1安装在底板2的顶部，顶盖1和顶板的两侧分别设有一个外侧壳4，外侧壳4的内侧设有内侧壳3，内侧壳3通过脚部平板连接顶盖1，外侧壳4与内侧壳3之间设有两个履带轮5，外侧壳4、内侧壳3和履带轮5之间通过螺栓连接；车轮包括两个前轮6和两个后轮7，位于外壳前端的两个前轮6通过联轴器连接电机8的输出轴，位于外壳后端的两个后轮7通过轮轴连接外壳；前轮6与后轮7的外侧均安装有附属履带轮5，前轮6的附属履带轮5、履带轮5、后轮7的附属履带轮5之间通过越障履带9连接。

外壳内设有控制板10、电机驱动11、电池12和电机8，电机8通过电机支架安装到底板2上，电池12和电机驱动11均固定在底板2上。

外壳上设有四个红外测距传感器13，位于外壳前端的红外测距传感器13通过3D打印件14固定在底板2上，位于外壳左侧、右侧和后端的红外测距传感器13安装于顶盖1的三个折弯处。

外壳的后端设有光电传感器15，光电传感器15通过钣金支架16固定在底板2上；

外壳的上方设有摄像头17，摄像头17通过底座安装到底板2上。

上述，外侧壳4的两端均呈弧形，并向上翘起。

上述，控制板10包括MCU，主控采用基于cotex-m3架构的STM32，结合所研究机器人的工作环境以及处理速度，采用STM32F103为MCU能够做到性价比高、配置丰富灵活、低功耗等。

上述，电机驱动11是双路60A大功率H桥，电机驱动11部分采用电机驱动11模块双路60A大功率H桥，此模块设有2个电流反馈检测接口、内逻辑取电选择端、4个上拉电阻选择端、2路直流电机接口和四线两相步进电机接口、控制电机方向指示灯、4个标准固定安装孔。该驱动板体积小，重量轻，而且具有强大的驱动能力，其峰值电流和峰值电压分别为2A和46V。在使用过程中可额外安装散热片使运行更加稳定。

上述，光电开关为E18-D80NK型号的漫反射式避障传感器模块接近开关。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，能够有效的避免了可见光的干扰。而透镜的使用，也使得这款传感器最远可以检测80厘米距离的问题（由于红外光的特性，不同颜色的物体，能探测的最大距离也有不同；白色物体最远，黑色物体最近）。

上述，红外测距传感器13为红外测距传感器模块GP2Y0A21YK0FF，红外测距由红外测距传感器13模块GP2Y0A21YK0FF实现，它由一个集成组合PSD（位置敏感探测器），IRED（红外发光二极管）和信号处理电路组成。测量方法采用三角测量法，所以各种对象的反射率，环境温度和工作时间不容易影响到距离检测。此器件输出的电压即对应的检测距离。因此，这种传感器也可以用来作为接近传感器。如图所示红外测距传感器13包括红外线131发射器、CCD检测器132和滤镜133，采用三角测量法。

为更好表达图中零件及装配关系，图中未显示内容有导线（杜邦线，电机8线等）若干，螺栓螺母若干。

进一步，本机器所使用的的履带越障结构，斜面平板结构也可实现。因此斜面平板结构为替代方案。

进一步，本机器所使用的整体车顶盖1，可通过拆分散件，如3D打印件14，定制铝（钢，塑料）板材等由螺栓螺母连接件连接所代替，因此，通过拆分散件拼装车顶盖1为替代方案。

进一步，本机器所使用的红外测距传感器13，光电传感器15进行检测路障。可通过超声波传感器等实现，因此超声波传感器为替代方案。

本实用新型的结构特点及其优点：一、本实用新型利用红外传感和测距技术，实现对周围物体的时时捕捉，从而确定目标所在位置，传感器把信号反馈给控制板10，控制板10及时对信息作出处理，判断地形的基本特征，通过对电机8的控制改变车轮速度，进而控制履带使机器完成相应的动作，达到越障碍巡逻的目的，其对巡逻环境的要求就少很多，特别是仓库等地方，其地形复杂，适合本实用新型所述的具有强适应能力的巡逻小车。

一、本实用新型特点在于，在遇到障碍时，可直接依靠履带从而顺利的跨越障碍，达到巡逻不受地形的影响的效果。本实用新型是基于stm32控制的可越障的巡逻机器人。对于校园这种人员密集的场所在没有人干预、无需对环境做任何规定和改变的条件下有目的的移动和完成相应的任务。本实用新型利用红外传感和测距技术，实现对周围物体的时时捕捉，从而确定目标所在位置，传感器把信号反馈给控制板10，控制板10及时对信息作出处理，通过对电机8的控制改变车轮速度，进而使机器完成相应的动作，达到越障碍巡逻的目的。

本实用新型的工作原理及其使用方法：制作越障巡逻机器人的整体结构，前面依靠两侧的车轮，同时带动履带，当传感器返回的状态符合越障要求时，依靠履带来达到越障巡逻的预期效果，可通过履带越至较高巡逻平台，每侧的履带由四个齿轮位（两个履带轮5、两个附属履带轮5）带动。在车体前端安装有红外测距传感器13模块，此器件输出的电压对应的检测距离，用于感知机器与前方障碍的距离。车身内装有双路60A大功率H桥，双路60A大功率H桥上设有2个电流反馈检测接口、内逻辑取电选择端、4个上拉电阻选择端、2路直流电机接口和四线两相步进电机接口、控制电机方向指示灯、4个标准固定安装孔，以实现整体驱动。

本实用新型的工作流程：机器人通过循迹进行巡逻工作，在巡逻过程中，通过前后左右四个方向的传感器检测规定范围内的超标障碍物，并通过摄像头17云台实时传输图像数据。当在巡逻途中遇到适当大小的障碍物（与车顶盖1高比例为1：1，并且非三中所述障碍物）可通过同步履带装置进行越障，继续进行正常巡逻。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。