1.本实用新型涉及目标检测技术领域，具体为一种小区道路巡检机器人。
背景技术：
2.目前国内居民小区存在诸多交通问题，违章停车是小区物业建设智能交通中普遍存在的问题。传统的人力巡逻等方案，其工作效率受限制性较大。小区道路巡检机器人的兴起为检测违章停车等现象提供了机遇。
3.对于小区内复杂的交通环境，一些住户因为停车场的有限性会选择在道路两旁停放车辆，由于小区内人流量大，过往车辆多，其中违章停放的车辆潜在威胁大，尤其在消防通道区等一些安全救急区域，需要确保道路环境畅通无阻，因此为了缓解人力负担，有时会利用到巡检机器人来进行巡检工作。
4.但是现阶段，大多数巡检机器人价格昂贵，不仅提高了使用的成本和复杂度，并且在一些恶劣环境下中，检测干扰大，影响工作效率。
技术实现要素：
5.针对现有检测技术的缺点，本实用新型提供了一种基于改进cnn的小区道路巡检机器人，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种小区道路巡检机器人，包括供电模块、控制模块、传感器模块和预警模块，所述控制模块包括fpga处理器和arm主控制器，所述控制模块与传感器模块电性连接，所述传感器模块包括超声波传感器、双目摄像头、光电传感器和接收发电路，所述供电模块包括可充电式蓄电池、光伏电池板和超级电容器。
7.巡检机器人在工作期间需要完成启动、变速、匀速运行、急停制动等不同操作。因此,巡检机器人要求自身供电模块能适应频繁的大电流放电,并且具有使用寿命长、能量易于回收等环境友好特性。目前一些巡检机器人使用的镍镉和镍氢电池寿命短、充电时间长、有污染、功率密度低，不宜进行大功率放电，也不宜实现对能量的回收。混合储能系统作为一种包含蓄电池和超级电容的储能系统，根据超级电容器的输出有效能量和输出功率，采用10支型号为ucp14v10000，电容量为10000f,额定电流600a，串联工作电压范围为9
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14v，最大输出功率可达7.65kw；并搭配使用可充电式锂离子蓄电池。机器人在启动加速阶段时，超级电容器为满足运行需求，快速响应输出最大功率，蓄电池输出稳态功率；在匀速行驶时，混合储能系统输出功率不变，维持稳态；在减速制动运行时，蓄电池维持系统运行，超级电容器吸收制动反馈回来的多余能量。
8.可选的，所述fpga处理器与arm主控制器通过4条传输线连接。
9.可选的，所述供电模块分别与传感器模块、控制模块以及预警模块、执行系统电性连接。
10.可选的，所述控制模块的设计采用fpga、arm作为巡检机器人的控制核心，其中arm
作为主控制器，fpga作为副控制器。供电模块通过分流保护电路给控制模块提供电力，电机驱动部分的电路设计由以下三部分组成：6n137光耦隔离电路、ir2101驱动电路、h桥电机控制电路。电驱模块使用电机参数额定电压为12v，额定电流为3a，转速为5000转/秒，额定功率为36w的直流有刷电机，采用驱动ir2101电路去驱动h全桥电机电。为了防止回流造成主副控制器的损坏，采用光耦隔离电路将输入信号进行隔离保护，提升整个驱动电路的稳定性。
11.可选的，所述传感器模块较为复杂，主要由以下模块组成：双目视觉图像采集模块、超声测距避障模块、光电传感器模块。超声波避障指向性强，原理简单，成本便宜，在机器人避障中被广泛使用。其中hc
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sr04超声波模块常用于机器人避障、物体测距、停车场检测等。选取hc
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sr04超声波传感器作为避障测距定位模块。hc
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sr04主要包括超声波发射器、接收器、控制电路三个部分。其中fpga控制器给hc
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sr04的trig引脚端发送持续的高电平脉冲信号，通过程序控制trig引脚端使模块工作，此时超声波模块发出信号，echo引脚端接收与障碍物接触反射回来信号，计算两者间距离，实现避障测距。通常照片只包含二维层面的信息，因此单一的摄像头获取到的信息及其有限。而双目视觉摄像头的基本工作原理是利用两个平行的摄像头进行拍摄，然后根据两幅图像之间的视差，在数据足够时生成高分辨率的深度图。机器人采用的双目摄像头采集部分主要使用ov5640芯片；分辨率1280*720像素，焦距1458像素，角度误差小于0.5度。光电传感器主要将光能转换为电能。
12.可选的，所述预警模块的表面设置开关和预警灯，通过导线连接，当机器人检测到目标时，控制模块经过判断是否预警，若预警则发出红灯闪烁，并且通过远程控制可以发送预警指令给用户，用户在远程界面也可以对机器人进行操控。
13.可选的，所述执行系统包括履带车轮、舵机云台、电机等，当机器人进行动作时，控制模块发送指令负责协调各部分元器件动作。
14.可选的，控制模块中主副控制器之间通信的4条所述传输线包括串行时钟线、主机输入和从机输出数据线、主机输出和从机输入数据线以及从机选择线。
15.本实用新型提供了一种小区道路巡检机器人，具备以下有益效果：
16.该小区道路巡检机器人，新能源供电系统能支持高温差自主续航工作，避免其受到温差影响而不能正常工作，同时其整体制造成本低，维护简单，使用寿命长，相对于普通的巡检机器人提高了识别准确率，并且拥有集远程监控、自动巡航以及人工操作的多功能平台，方便工作人员对其进行使用和操作，可对不同环境下的违停车辆进行检测预警，arm处理器通过spi3连接方式与fpga芯片进行通信，提高了数据传输速度和工作效率。
附图说明
17.图1为本实用新型整体结构示意图；
18.图2为本实用新型超声波传感器原理示意图；
19.图3为本实用新型电机驱动结构示意图；
20.图4为本实用新型驱动电路原理一示意图；
21.图5为本实用新型驱动电路原理二示意图；
22.图6为本实用新型主副控制器通信示意图；
23.图7为本实用新型保护电路原理示意图；
24.图8为本实用新型巡检流程示意图；
25.图9为本实用新型整体框架示意图；
26.图10为本实用新型避障仿真示意图；
27.图11为本实用新型远程操作界面控制示意图；
28.图12为本实用新型各模块工作流程图。
29.图中：1、双目摄像头；2、舵机云台；3、机器人主体；4、左履带；5、右履带；6、支撑力臂；7、光伏电池板；8、预警灯。
具体实施方式
30.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。
31.请参阅图1至图12，本实用新型提供一种技术方案：一种小区道路巡检机器人，包括执行系统、供电模块、控制模块、预警模块，还包括传感器模块，控制模块包括fpga处理器和arm主控制器，fpga处理器与arm主控制器通过4条传输线连接，传感器模块包括超声波传感器和接收发电路、双目摄像头1、光电传感器，由控制模块进行控制，控制模块负责在整个系统的运行，对接收的图像进行处理，预警模块根据控制模块指令判断是否进行预警。
32.fpga处理器是本机器人的核心处理器之一，其功能包括高速图像数据采集、超声回波信号数据存储、和arm主控制器之间的通信、a/d转换器的控制以及传感器的控制。
33.fpga处理器选用xc3s1000型号，容量为100万门，工作频率为80mhz，fpga处理器在整个控制模块中充当从机角色，对传感器模块采集传输的图像数据进行处理，将处理好的数据信息发送给arm主控制器；其中arm和fpga之间采用spi3连接方式实现通信传输。
34.arm主控制器采用at9lrm9200型号作为主控制器，工作环境基于arm920t内核，主频为180mhz，采用开源的linux操作系统，编程环境友好。
35.本实用新型中，供电模块分为蓄电池和超级电容器、光伏电池板，当天气状况良好时，光伏电池板通过光电传感器将光能转换为电能，超级电容器吸收电能存储，蓄电池进行工作；当天气状况不佳时，蓄电池和超级电容器共同放电，确保电源质量，以满足硬件平台的电源要求。
36.本实用新型中，供电模块分别与传感器模块、控制模块以及预警模块、执行系统电性连接。
37.本实用新型中，预警模块采用预警灯8，当检测到有违停车辆时，预警灯8发出红光闪烁，并通过远程连接区域网发送到用户端，用户根据远程操控界面进行控制。
38.本实用新型中，执行系统中包括直流电机、双履带轮、支撑力臂6、舵机云台2等，控制模块发送动作指令，相应执行元器件跟随动作。其中，当摄像头需要调整方位时，舵机云台2可以水平旋转180度，也可以垂直进行旋转；此外，使用履带轮可以很好的保持机器人运行稳定和速度稳定，直流电机负责控制转速，履带轮包括左履带4和右履带5。
39.本实用新型中，4条传输线包括串行时钟线、主机输入和从机输出数据线、主机输出和从机输入数据线以及从机选择线。
40.arm主控制器和fpga处理器之间的spi通信方式是在主机和外围低速器件之间进
行同步串行数据传输的一种方式，在arm主控制器器件的移位脉冲下，数据按位传输，高位在前，低位在后，数据传输速度比i2c总线要快，数据传输速率高，该接口方式一般使用4条线：串行时钟线sclk、主机输入和从机输出数据线miso、主机输出和从机输入数据线mosi以及低电平有效的从机选择线cs。该连接方式的优点在于：
41.(1)当有多个spi从设备与spi主机相连时，设备的其它信号线sck、mosi及miso同时并联到相同的spi总线上，即无论有多少个从设备，都共同只使用这3条总线。
42.(2)每个从设备都有独立的一条cs信号线，cs信号线独占主机的一个引脚，即有多少个从设备，就有多少条cs片选信号线。
43.(3)spi协议中没有设备地址，是通过使用cs信号线来寻址，当主机要选择从设备时，把该从设备的cs信号线设置为低电平，该从设备即被选中，即片选有效，接着主机开始与被选中的从设备进行spi通讯。所以spi通讯以cs线置低电平为开始信号，以cs线被拉高作为结束信号。
44.(4)sck作为时钟信号线，用于通讯数据同步。由通讯主机产生，决定了通讯的速率，不同的设备支持的最高时钟频率不一样。
45.整个检测系统的控制模块主从机之间的工作模式如下：spi在sclk时钟信号线控制下通过移位寄存器，每个sclk时钟周期传输1字节的数据，共有四种工作模式,各个工作模式的不同在于sclk不同,具体工作由时钟极性cpol,时钟相位cpha决定。
46.(1)cpol：决定时钟空闲时的电平为高或低；
47.(2)1＝时钟低电平时有效，空闲时为高；
48.(3)0＝时钟高电平时有效，空闲时为低；
49.(4)cpha：定义spi数据传输的两种基本模式。
50.0代表时钟周期的上升沿采集数据，时钟周期的下降沿输出数据；1代表时钟周期的下降沿采集数据，时钟周期的上升沿输出数据。
51.综上所述，该小区道路巡检机器人，工作流程如下：
52.首先混合储能系统提供电能，传感器模块通过传感器实时检测道路、障碍物、车辆车牌等数据信息，并将信息发送给控制模块。然后，控制模块通过对信息的读取和处理后，发送执行命令给执行机构，执行机构实现机器人在道路上的巡检功能，双目摄像头1采集所需要的数据信息。远程遥控模块可使机器人与用户端之间实现通讯，用户端接收机器人传来的信息，用户发出所需指令，控制机器人的运行。
53.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。