室内定点安保机器人及其安保系统的制作方法

本发明涉及安保机器人技术领域，具体是室内定点安保机器人及其安保系统。

背景技术：

国外在安保机器人方面研究起步早，主要有两种类型：美国国防部研制的“机动探测评估反应系统”机器人和爆炸物处理机器人。其中mdars机器人是一种半自主轮式机器人，可分为室内型和室外型两种，主要用于执行各种保安任务，包括巡逻放哨、火警和空气检测、威胁评估、情况判定、探测与阻止入侵者等。室内型主要应用于仓库和办公大楼等场合，而室外型则用于机场、仓库等主要地区。

爆炸物处理机器人可用于探测并排除犯罪分子安放再机场、仓库等公共场所的炸弹和其他危险品，也可用于人质的解救工作。并且目前已有一些成熟的产品投放到市场。荷兰研发的“icamprofhd”但是这款机器人能够提供的安保功能较为单一，只能对移动物体进行有效的监测，不太适合现在人们多方面的安保需求。韩国开发的“irobi”机器人，具备一定的服务和安防功能，拍摄家中非法入侵者，检测门锁和煤气的关闭情况等。但价格比较昂贵且不具备远程控制和视频监控功能，只能执行预先规定好的任务，执行任务的能力有限。美国开发一款巡逻保安机器人k5，主要用于公司园区、大学校园及购物商场的安保巡逻，在巡逻过程中可有效发现异常行为并及时上报给控制中心。k5身上装备了gps和镭射感应装置，可在巡逻过程中识别道路并绕开障碍。但是通常k5的工作范围比较广阔，家里环境过于狭小，gps定位往往不适合工作于室内狭小环境下的机器人定位。日本推出的机器人保安“reborg．x”，它可以根据使用环境以及使用用途按客户要求进行定制，配备了能够读取脸部特征以及服装特征的“图像认知系统”，能够帮助寻找走散的孩子，内置语言软件，可以进行大型活动的解说。

近年来，我国在智能服务机器人领域也发展迅速，国内许多科研机构和高校也都投入大量的人力物力来研究安保服务机器人。我国首台安防机器人anbot已经正式在深圳机场上岗。这款机器人由中国国防科技大学研发、湖南万为智能机器人公司生产。外形似俄罗斯套娃，身高为1.49米，体重78公斤，腰围直径0.8米，最大时速18公里每小时，巡逻时速1公里每小时。续航时间是8个小时，快没电时可以自己寻找充电桩。不仅可以和旅客进行智能语音交互，同时还选配带电防暴叉、电击枪或致盲强光等设备，能有效威慑危险分子。由国内奇趣果公司开发的看家机器人“kiwl7”，具备非法入侵报警、拍照取证、遥控报警、手机遥控、夜视等比较强大的安保功能。但是，此款看家机器人无法自主移动，只能放置于家庭中的某个位置，大大降低了安保功能的发挥。

综上所述，上述国内外的安保机器人主要分为两类：一类是用于大范围区域安保、巡逻，类似保安的巡逻机器人，在巡逻过程中能够提供各种安保功能服务，但是在价格方面比较昂贵，且形体较大，不适宜在家庭室内相对狭小的环境下工作。另一类是在家中用于监控的机器人，这一类机器人往往在监控方面做得非常出色。但是提供的安保功能往往过于单一，且不具备远程控制功能和自主移动能力，不能满足现代家庭对家庭安保功能的需求。因此开展具备远程控制功能、具备较高自主能力、能提供多种安保服务的小型多功能安保机器人，具有非常重要的现实意义。

因此，本发明提供一种新的室内定点安保机器人及其安保系统来解决此问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种室内定点安保机器人及其安保系统，有效的解决了现有安保机器人价格昂贵、体型过大，功能单一、自动能力低下的问题。

本发明包括机器人主体和安保系统，所述机器人主体两侧设有壁面行走系统，所述机器人主体上固定连接有摄像头，所述机器人主体内集成有互相电连接的机器驱动模块、机器控制模块、机器通信模块、机器电压放大模块，所述控制模块和所述的壁面行走系统、摄像头相连，所述的控制模块和预设在室内的安保系统无线相连；

所述的安保系统包括固定连接在室内天花板上的充电座，所述的充电座可和所述的机器驱动模块相连并为机器驱动模块充电，所述的充电座旁固定连接有中控台，所述中控台内集成有互相之间电连接的热成像系统、中控通信模块、中控控制模块、中控电源模块，所述的充电座和所述的中控控制模块电连接，所述的充电座前端延伸出分布在室内天花板和墙面的行走路径。

优选的，所述的壁面行走系统包括转动连接在所述的机器人主体两侧的行走轮，两个所述的行走轮和所述的机器驱动模块相连，两个和所述的行走轮上均固定连接有金属导电带，所述的金属导电带和所述的机器电压放大模块电连接。

优选的，所述的壁面系统包括转动连接在所述机器人主体两侧的六个仿生足，所述的仿生足和所述的机器驱动模块、机器控制模块电连接，每个所述的仿生足下端均固定连接有导电板。

优选的，所述的机器驱动模块包括蓄电池、微型驱动电机，所述的微型驱动电机和所述的壁面行走系统相连；

所述的机器通信模块内集成有无线信号接收单元、无线信号发出单元；

所述的机器电压放大模块内集成有电压放大电路，所述的电压放大电路可将蓄电池的电压放大并供给所述的壁面行走系统。

优选的，所述的热成像系统用于检测室内是否有人进入并定位进入者的位置；

所述的中控通信模块内集成有线信号接收单元、无线信号发出单元、存储器；

所述的中控电源模块和外界电源相连。

优选的，所述的行走路径由负极材料图层涂覆在室内墙面和天花板上，行走路径在经过天花板中央时设有面积较大的悬停区域。

优选的，所述中控台内固定连接有报警器，所述的报警器和所述的中控控制模块、中控电源模块电连接

优选的，所述的机器人主体内可伸缩的安装有电击针，所述的电击针和所述的机器控制模块、机器电压放大模块电连接。

本发明针对现有安保机器人价格昂贵、体型过大，功能单一、自动能力低下的问题做出改进利用热成像系统为机器人定位，利用中控控制模块实现对机器人的自主控制，利用机器通信模块、中控通信模块、用户三方联动，实现室内情况的实时监控和对机器人的远程控制，利用负极材料图层和壁面行走系统使机器人可实现在室内壁面的行走，增设电击针，使机器人具备了一定的主动安保能力，本发明中安保机器人结合中控台具备一定的自动安保和警戒能力，中控台采用热成像系统定位室内的入侵者，具备很强的定位能力，中控台结合用户远程控制使用户可远程监控和控制。

附图说明

图1为本发明行走路径和中控台、充电座的室内布设立体图。

图2为本发明机器人和轮式壁面行走系统立体结构示意图。

图3为本发明机器人和仿生腿壁面行走系统立体结构示意图。

图4为本发明机器人内部模块结构立体示意图。

图5为本发明充电座和中控台立体示意图。

图6为本发明机器人模块结构示意图。

图7为本发明中控台模块结构示意图。

图8为本发明电压放大电路示意图。

图9为发明导电板各层材料参数。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图9对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，本发明为室内定点安保机器人及其安保系统，其特征在于，包括机器人主体1和安保系统，所述机器人主体1两侧设有壁面行走系统2，所述壁面行走系统2可使机器人主体1行走在室内墙壁和天花板上，所述的壁面行走系统2可以是常见的吸盘和液压支腿形成负压吸附或真空吸附的壁面行走方式，也可以是导磁体行走路线配合磁吸附的行走方式、仿生吸附行走方式，所述机器人主体1上固定连接有摄像头3，所述机器人主体1内集成有互相电连接的机器驱动模块4、机器控制模块5、机器通信模块6、机器电压放大模块7，所述控制模块和所述的壁面行走系统2、摄像头3相连，所述的机器控制模块5和预设在室内的安保系统无线相连，其中机器控制模块5用于接受处理来自其他模块的信息以及控制其他模块的工作状态，机器驱动模块4用于驱动壁面行走系统2，为壁面行走系统提供动力，同时机器驱动模块4也为其他模块提供动力，所述的电压放大模块7和机器驱动模块4电连接，同时和壁面行走系统2电连接，电压放大模块7同于将来来自机器驱动模块4的电力升压放大，输出给壁面行走系统2高电压、低电流，使机器人主体1可在室内墙面和天花板行走，为其提供充足的吸力；

所述的安保系统包括固定连接在室内天花板上的充电座9，所述的充电座9可和所述的电源模块相连并为电源模块充电，所述的充电座9旁固定连接有中控台10，所述中控台10内集成有互相之间电连接的热成像系统、中控通信模块、中控控制模块、中控电源模块，所述的充电座9和所述的中控控制模块电连接，所述的中控控制模块用于接收和处理来自中控台10内其他模块的信号，所述的中控控制模块还同于控制中控台10内的其他模块和机器控制模块5，所述的热成像系统用于识别室内是否进入入侵者，同时热成像系统还用于定位入侵者的具体位置，所述的热成像系统将有人入侵的信息和入侵者在室内的具体位置发送给中控控制模块，所述的中控通信模块和所述的机器通信模块6无线连接，其具体的无线连接方式可以是wifi连接，也可以是蓝牙连接或其他常见的连接方式，中控通信模块可通过机器通信模块6接收来自机器控制模块5的信息并将接收到信息传递给中控控制模块，也可将来自中控控制模块的信息通过机器通信模块6传递给机器控制模块5，因所述的摄像头3和所述的机器控制模块5相连，故所述的中控通信模块还用于将机器控制模块5中摄像头3拍摄的画面通过网络远程传输给用户的手持移动设备，需注意的是，用户需提前将手持移动设备和中控台10中的中控通信模块无线连接，并时刻保持中控通信模块和手持移动设备的网络畅通，便于用于远程识别入侵者和远程控制机器人主体1，所述的中控电源模块用于为中控台10内的其他模块和所述的充电座10提供电能，所述的充电座9前端延伸出分布在室内天花板和墙面的行走路径11，所述的机器人主体1上的壁面行走系统2可沿着行走路径11在室内天花板和墙面行走，本实施例在具体使用时，在正常情况下，机器人主体1的机器驱动模块4和充电座10相连，并接受充电座10补充电能，此时机器人主体1处于待机状态，同时，热成像系统时刻处于工作状态；

当室内进入入侵者后，热成像系统识别到室内有人进入并将此信号传递给中控控制模块，中控控制模块通过中控通信模块、机器通信模块6将信息传递给机器控制模块5，并因此控制机器人主体1沿着行走路径11离开充电座10行走，同时，摄像头3开启，开始录制室内的情况，摄像头3将录制的室内录像通过机器控制模块5、机器通信模块6、中控通信模块传递给中控控制模块储存处理，中控中控模块接受到室内录像后存储并通过中控通信模块将室内录像远程传输给用户的手持移动设备；

同时，在机器人主体1离开所述的充电座9后，所述的热成像系统继续工作并实时将室内入侵者的位置传递给中控控制模块，中控控制模块通过中控通信模块、机器通信模块6将实时位置信息传递给机器控制模块5，机器控制模块5接受到实时位置信息后通过机器驱动模块4控制机器人主体1的行走，同时机器控制模块5控制摄像头3的拍摄角度和拍摄方向，以使摄像头3可实时定位拍摄入侵者。

实施例二，在实施例一的基础上，所述的壁面行走系统2包括转动连接在所述的机器人主体1两侧的行走轮，所述行走轮可在机器人主体1两侧摆动并以此实现机器人主体1的转向，两个所述的行走轮和所述的机器驱动模块4相连，两个和所述的行走轮上均固定连接有金属导电带12，所述的金属导电带12和所述的机器电压放大模块7电连接，所述的金属导电带12采用bopp镀铝膜作为金属导电带12，所述的机器电压放大模块7将来自机器驱动模块4的电压放大并输出给所述的金属导电带12，金属导电带12依靠静电吸附原理将所述的机器人主体1吸附在室内墙面上，本实施例中，静电吸附的方式采用《面向壁面移动机器人的静电吸附机理研究》论文中的中的静电吸附技术，当电压达到十一万伏时，即可吸附十六左右公斤的重物，而本实施例中，为保证机器人主体1可牢固的吸附在室内墙面上，机器人主体1体型应较小（长度20-40公分，宽度15-30公分，高度5-10公分，壁厚0.3-0.5公分），其材质采用轻质金属密度小于5克/立方厘米的金属制成并在其内外表面涂覆绝缘图层，故机器人的质量计算具体如下：

故所述的机器电压放大模块7需将来自机器驱动模块4的正常电压放大为几万伏到十几万伏的高压，同时为防止高压产生的危险，机器电压放大模块7内集成有高电阻单元，使机器电压放大模块7输出高电压、低电流，以防止高电压带来的危险，本实施例在具体使用时，机器控制模块5通过机器驱动模块4控制行走轮的前进、后退和转向，同时，金属导电带12将行走轮牢固吸附在室内墙面上，为提高吸附力，可将行走轮设为履带式轮，将金属导电带12宽度增大，以此增加和墙面的接触面积，提高吸附效果。

实施例三，在实施例一的基础上，所述的壁面系统包括转动连接在所述机器人主体1两侧的六个仿生足，所述的仿生足和所述的机器驱动模块4、机器控制模块5电连接，每个所述的仿生足下端均固定连接有导电板13，所述的导电板13和机器电压放大模块7电连接，所述的机器电压放大模块7将来自机器驱动模块4的电压放大并输出给所述的导电板13，导电板13依靠静电吸附原理将所述的机器人主体1吸附在室内墙面上，本实施例中，静电吸附的方式采用《面向壁面移动机器人的静电吸附机理研究》论文中的静电吸附，当电压达到十一万伏时，即可吸附十几公斤的重物，而本实施例中，为保证机器人主体1可牢固的吸附在室内墙面上，机器人主体1体型应较小（长度15-20公分，宽度10-15公分，高度5公分，壁厚0.2-0.3公分），其材质采用轻质金属密度小于5克/立方厘米的金属制成并在其内外表面涂覆绝缘图层，故机器人的质量计算具体如下：

故所述的机器电压放大模块7需将来自机器驱动模块4的正常电压放大为几万伏到十几万伏的高压，同时为防止高压产生的危险，机器电压放大模块7内集成有高电阻单元，使机器电压放大模块7输出高电压、低电流，以防止高电压带来的危险，所述的导电板13的由多层柔性基材料粘合制成，由下至上依次包括基层、电极层、覆盖层、补强层，其中各层材料参数可参考图9，基层用于作为电极层和壁面之间的绝缘层，电极层和机器电压放大模块7电连接，电极层为栅格状的铜网，覆盖层用于作为电极间的绝缘填充物，防止电极间击穿或电离空气，补强层使导电板13具有一定的强度，对导电板13结构起保持作用，本实施例在具体使用时，机器控制模块5可控制各个仿生足以此抬起并行走，机器电压放大模块7为导电板13提供高压电，是未抬起的仿生足可牢固的吸附在室内墙面上。

实施例四，在实施例二或三的基础上，所述的机器驱动模块4包括蓄电池、微型驱动电机，所述的蓄电池为36v蓄电池，机器人主体1和充电座9相连并充电时，即为蓄电池的充电过程，所述的微型驱动电机和所述的壁面行走系统2相连，具体的所述的微型驱动电机和壁面行走系统2中的行走轮或仿生足相连；

所述的机器通信模块6内集成有无线信号接收单元、无线信号发出单元，线信号接收单元可接收来自机器控制模块5和中控控制模块的信号，无线信号发出单元可将接收的信号发出给机器控制模块5和中控控制模块；

所述的机器电压放大模块7内集成有电压放大电路，所述的电压放大电路图可参考图8，其原理为：bg1、bg2、b1构成交、直流变换器，b1升压后经ql桥式整流向c2充电。bg3、bg4组成中空系数大的多谐振荡器，它输出脉冲触发可控硅3ct5导通。电容c2经3ct5和b2、b3、b4的初级放电。于是b2、b3、b4各次级相串联输出万伏高压；

所述的电压放大电路可将蓄电池的电压放大并供给所述的壁面行走系统2，具体的所述的机器电压放大模块7可将电压放大至几万到十几万伏并供给壁面行走系统2中的金属导电带12或导电板13。

实施例五，在实施例四的基础上，所述的热成像系统用于检测室内是否有人进入并定位进入者的位置，热成像系统和中控控制模块相连，可将检测到的入侵者位置信息传送给中控控制模块，；

所述的中控通信模块内集成有无线信号接收单元、无线信号发出单元、存储器，无线信号接收单元可接收来自机器控制模块5和中控控制模块的信号，无线信号发出单元可将接收的信号发出给机器控制模块5和中控控制模块，存储器可将摄像头3通过机器控制模块5、机器通信模块6中控通信模块传输给中控控制模块，所述存储器中设有sd卡，以便于用户转存其中的录像；

所述的中控电源模块和外界电源相连。

实施例六，在实施例五的基础上，所述的行走路径11由负极材料图层涂覆在室内墙面和天花板上，以辅助强化壁面行走系统2中金属导电带12或导电板13的静电吸附能力；

行走路径11在经过天花板中央时设有面积较大的悬停区域，当机器人主体1沿行走路径11行走至悬停区域处，机器控制模块5控制机器人主体1在悬停区域悬停并在此处将室内录像通过摄像头3录制，录制的录像将通过机器控制模块5、机器通信模块6、中控通信模块、中控控制模块传送至用户的手持移动设备上。

实施例七，在实施例六的基础上，所述中控台10内固定连接有报警器，所述的报警器和所述的中控控制模块、中控电源模块电连接，当中控台10中的热成像系统检测到有入侵者进入室内后，热成像系统识别到室内有人进入并将此信号传递给中控控制模块，中控控制模块通过中控通信模块、机器通信模块6将信息传递给机器控制模块5，并因此控制机器人主体1沿着行走路径11离开充电座10行走，同时，中控控制模块控制报警器蜂鸣示警，以警示入侵者，报警器也可播放用户事先设置好的其他声音。

实施例八，在实施例七的基础上，所述的机器人主体1内可伸缩的安装有电击针8，所述的电击针8和所述的机器控制模块5、机器电压放大模块7电连接，当中控台10中的热成像系统检测到有入侵者进入室内后，热成像系统识别到室内有人进入并将此信号传递给中控控制模块，中控控制模块通过中控通信模块、机器通信模块6将信息传递给机器控制模块5，并因此控制机器人主体1沿着行走路径11离开充电座10行走，中控控制模块通孔报警器蜂鸣示警，以警示入侵者，同时，摄像头3开启，开始录制室内的情况，这其间，机器人主体1在行走至行走路径11的悬停区域时即停止行走，摄像头3将录制的室内录像通过机器控制模块5、机器通信模块6、中控通信模块传递给中控控制模块储存处理，中控中控模块接受到室内录像后存储并通过中控通信模块将室内录像远程传输给用户的手持移动设备，用户在接受到录像后并在作出决定前，机器人主体1一直在悬停区域悬停并持续拍摄室内录像，且将录像同步传输至用户的手持移动设备；

当用户决定对入侵者采取措施时，可通过手持移动设备将指令传输至中控通信模块，中控通信模块将指令传输至中控控制模块，中控控制模块通过机器通信模块6控制机器中控模块5采取措施，机器中控模块5控制机器人主体1离开行走路径11的悬停区域并沿着行走路径11行走至地面，依靠热成像系统通过中控控制模块、中控通信模块、机器通信模块6传递给机器控制模块5的实时位置信息行走至入侵者身旁，此时，机器控制模块5控制电击针8从机器人主体1中伸出并将入侵者电晕，以此制止入侵者的进一步行动。

具体使用时，在正常情况下，机器人主体1的机器驱动模块4和充电座10相连，并接受充电座10补充电能，此时机器人主体1处于待机状态，同时，热成像系统时刻处于工作状态；

当室内进入入侵者后，机器人及安保系统按以下步骤工作：

第一步：热成像系统识别到室内有人进入并将此信号传递给中控控制模块，中控控制模块通过中控通信模块、机器通信模块6将信息传递给机器控制模块5，并因此控制机器人主体1沿着行走路径11离开充电座10行走。

第二步：摄像头3开启，开始录制室内的情况，摄像头3将录制的室内录像通过机器控制模块5、机器通信模块6、中控通信模块传递给中控控制模块储存处理，中控中控模块接受到室内录像后存储并通过中控通信模块将室内录像远程传输给用户的手持移动设备，之后，中控控制模块等待用户的指令；

同时，中控控制模块控制报警器蜂鸣示警，以警示入侵者，报警器也可播放用户事先设置好的其他声音；

同时，机器人主体1沿行走路径11行走至悬停区域处，并在悬停区域处悬停并持续监控入侵者的行为并录制，机器控制模块5等待中控控制模块的下一步指令；

同时，中控控制模块将接收到的摄像头3的录像存储在存储器中。

第三步：用户接收到中控台10中的中控控制模块通过中控通信模块发出的录像后，通过录像判定入侵者身份并发布指令：

1、当用户确定入侵者为熟人，且能确定熟人无恶意，则可发布“撤回”指令，中控通信模块接收指令后将指令传送至中控控制模块，中控控制模块控制报警器停止报警，同时通过中控通信模块向机器控制模块发布撤回指令，机器通信模块接收指令并将指令传输给机器控制模块5，机器控制模块5控制摄像头3停止拍摄，同时通过机器驱动模块4控制壁面行走系统2带动机器人主体1行走回充电座9充电；

2、当用户确定入侵者为陌生人，因在此过程中，报警器在不间断报警以警示入侵者，故可判定入侵者存在恶意或不正当意图，用户可发出“阻止”指令，中控通信模块接收指令后将指令传送至中控控制模块，中控控制模块控制报警器继续报警，以防止入侵者警醒，同时通过中控通信模块向机器控制模块发布阻止指令，机器通信模块接收指令并将指令传输给机器控制模块5，机器控制模块5控制摄像头3继续拍摄，同时通过机器驱动模块4控制壁面行走系统2带动机器人主体1离开悬停区域继续行走；

机器控制模块5依靠热成像系统通过中控控制模块、中控通信模块、机器通信模块6传递给机器控制模块5的实时位置信息行走至入侵者身旁，之后，机器控制模块5控制电击针8从机器人主体1中伸出并将入侵者电晕，以此制止入侵者的进一步行动。

第四步：当电击针8伸出后，机器控制模块5控制电击针8在确定的时间后收回，之后，机器控制模块5控制壁面行走系统2带动机器人主体1行走回充电座9充电，当机器人主体1回到充电座主体后，中控控制模块控制报警器停止报警；

同时通过中控通信模块、机器通信模块6、机器控制模块5控制摄像头3停止拍摄；

同时，中控控制系统控制中控通信系统停止向用户发送信息。

本发明针对现有安保机器人价格昂贵、体型过大，功能单一、自动能力低下的问题做出改进利用热成像系统为机器人定位，利用中控控制模块实现对机器人的自主控制，利用机器通信模块、中控通信模块、用户三方联动，实现室内情况的实时监控和对机器人的远程控制，利用负极材料图层和壁面行走系统使机器人可实现在室内壁面的行走，增设电击针，使机器人具备了一定的主动安保能力，本发明中安保机器人结合中控台具备一定的自动安保和警戒能力，中控台采用热成像系统定位室内的入侵者，具备很强的定位能力，中控台结合用户远程控制使用户可远程监控和控制。