巡检机器人、及巡检系统的制作方法

1.本技术实施例涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种巡检机器人、及巡检系统。


背景技术：

2.巡检机器人用于在工作场所中进行巡逻和检查，以及时发现异常和安全隐患，从而保证工作场所的安全性。例如，通过巡检机器人上搭载的摄像头拍摄工作场所某些位置的图像，从而根据图像确定工作场所中是否存在危险、安全隐患或者设备是否处于正常运行状态等。基于巡检机器人安装和使用方式的不同，巡检机器人可以分为轨道式巡检机器人、行走式巡检机器人和头戴式巡检机器人等。现有的巡检机器人的需要依靠管理系统的指令进行充电，导致充电及时性和智能性不足。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种巡检机器人、及巡检系统方案，以至少部分解决上述问题。
4.根据本技术实施例，提供了一种巡检机器人，其包括第一芯片、定位部、电池、电池控制器和驱动器，电池控制器分别与电池和第一芯片连接，并将检测到电池的实时电量发送至第一芯片，定位部用于检测巡检机器人的定位位置并将定位位置发送至第一芯片，第一芯片用于：确定实时电量是否低于电量设定值；若实时电量低于电量设定值，则根据定位部发送的定位位置，从预设的充电装置中确定出目标充电装置；根据目标充电装置的装置位置，生成驱动指令，并将驱动指令发送至驱动器，以使驱动器根据驱动指令驱动巡检机器人移动到与目标充电装置配合并充电的充电位置。
5.可选地，第一芯片在根据定位部发送的定位位置信息，确定目标充电装置时，根据定位位置和预设的充电装置的装置位置，确定与定位位置距离最近的充电装置作为目标充电装置。
6.可选地，巡检机器人还包括工业控制设备，工业控制设备用于与巡检机器人的管理系统所在的电子设备通信，第一芯片还用于：若实时电量低于电量设定值，则生成用于指示终止巡检机器人当前巡检任务的终止消息，并将终止消息发送至工业控制设备，以使工业控制设备向电子设备发送用于指示巡检机器人已终止当前巡检任务的通知消息。
7.可选地，巡检机器人还包括第二芯片和充电接收器，第一芯片还用于若根据定位部发送的定位位置确定巡检机器人移动到充电位置，则向工业控制设备发送第一到位消息；工业控制设备用于根据第一到位消息向第二芯片发送第二到位消息；第二芯片根据第二到位消息，向充电接收器发送充电启动消息。
8.可选地，工业控制设备还用于接收到电子设备发送的第一充电指令，并根据第一充电指令向巡检机器人的第二芯片发送用于指示启动充电的第二充电指令，第一充电指令用于指示巡检机器人与选定的充电装置充电；第二芯片用于根据第二充电指令向巡检机器人的充电接收器发送充电控制指令，以使充电接收器启动充电。
9.可选地，第一充电指令为电子设备上运行的巡检机器人的管理系统根据巡检机器人发送的巡检完成消息生成的指令。
10.可选地，第一充电指令为电子设备上运行的巡检机器人的管理系统根据接收的操作生成的指令。
11.可选地，巡检机器人还包括通信组件，通信组件与工业控制设备电连接，工业控制设备通过通信组件与电子设备通信。
12.根据本技术的另一方面，提供一种巡检系统，其包括：行走导轨、充电发射器和巡检机器人，充电发射器设置在行走导轨上，巡检机器人为上述的巡检机器人，巡检机器人可移动地设置于行走导轨，并可与充电发射器配合以对电池充电。
13.根据本技术实施例提供巡检机器人可以根据电量进行智能充电，确保了巡检机器人移动的可靠性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本技术实施例的巡检机器人的器件连接示意图；
16.图2为本技术实施例的巡检系统的巡检机器人与行走导轨配合的示意图；
17.图3为本技术实施例的巡检系统的巡检机器人的第一芯片的充电方法的步骤流程示意图；
18.图4为本技术实施例的巡检系统的巡检机器人的巡检完成进行充电的信号示意图；
19.图5为本技术实施例的巡检系统的巡检机器人的手动充电的信号示意图。
20.10、行走导轨；20、巡检机器人；21、第一芯片；22、工业控制设备；23、第二芯片；24、超声波避障传感器；251、对讲机；252、电池控制器；253、驱动器；254、气体传感器；255、云台；256、tdlas传感器；257、相机；258、wifi；259、交换机；261、红外传感器；262、电池；263、充电接收器；264、充电发射器；31、射频读取器；32、射频标签；50、充电装置；60、管理系统。
具体实施方式
21.为了使本领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术实施例保护的范围。
22.为了便于理解，在对巡检机器人进行说明之前，对保护巡检机器人的系统进行说明如下：
23.巡检系统包括行走导轨10和巡检机器人20，行走导轨10上设置有多个射频标签32，每个射频标签32中配置有唯一标识信息。巡检机器人20上设置有定位部，例如，定位部可以是用于读取射频标签内唯一标识信息的射频读取器31，通过读取到的唯一标识信息就
可以确定巡检机器人在行走导轨10上的位置，由此实现巡检机器人的定位位置。
24.行走导轨10上还设置有充电装置50。根据需要的不同，可以在行走导轨10上安装不同数量的充电装置50。如，在行走导轨10的第一端和第二端分别安装充电装置50。充电装置50可以包括充电发射器，以向巡检机器人提供电能。
25.本实施例中的巡检机器人为了提升数据处理能力，其包括工业控制设备22、第一芯片21(其可以是嵌入式芯片)、第二芯片23(其可以是嵌入式芯片)、电池262、定位部、电池控制器252、驱动器253、充电接收器、通信组件和其他用于实现巡检的传感器等。
26.其中，工业控制设备22的算力大于第一芯片21和第二芯片23。工业控制设备22可以是任何具有计算能力和数据处理能力的处理器、芯片或者器件组合。工业控制设备22用于与运行巡检机器人的管理系统的电子设备(如手机、电脑或者其他服务器集群等)通信，并可以将巡检机器人的数据发送给电子设备，或者接收电子设备发送的指令，并将指令传输给第一芯片21或者第二芯片23。例如，通信组件与工业控制设备22电连接，工业控制设备22通过通信组件与电子设备通信。
27.管理系统用于向使用者展示巡检机器人的状态(如电量、位置、当前执行的巡检任务等等)，且可以接收使用者的指令，如中断巡检，开始充电等等。管理系统可以运行在电子设备上。电子设备可以是手机、个人计算机、计算机集群等，对此不作限制。
28.第一芯片21用于实现巡检机器人的导航功能，以控制巡检机器人的移动和停止，且第一芯片21可以将导航控制的结果发送至工业控制设备22，以便工业控制设备22根据导航控制的结果执行其他业务逻辑。这种巡检机器人配置了独立的第一芯片21，分担了一部分工业控制设备22的计算和控制任务，降低了工业控制设备22的运行负载，而且解决了工业控制设备22配置的数据传输接口不能直接与电池控制器252、驱动器253使用的数据传输接口对接，工业控制设备22不能直接与电池控制器252和驱动器253进行通信的问题。
29.类似地，第二芯片23用于实现巡检机器人的传感器数据处理功能，以接收巡检机器人搭载的传感器(如相机257、气体传感器254)传输的检测数据，并对检测数据进行处理，将处理结果传输给工业控制设备22。
30.下面结合前述的巡检机器人的结构，对巡检机器人的充电方法进行说明如下：该巡检机器人的电池控制器252分别与电池262和第一芯片21连接，并将检测到电池262的实时电量发送至第一芯片21，定位部用于检测巡检机器人的定位位置并将定位位置发送至第一芯片21，第一芯片21用于执行下述步骤：
31.步骤s102：确定实时电量是否低于电量设定值。
32.电量设定值可以根据需要确定，例如，为电池262最大容量的20％。若实时电量低于电量设定值，则表示巡检机器人中配置的电池262的剩余电量可能不足以支持巡检机器人完成一次巡检，因此需要紧急终止当前正在执行的巡检任务，并使巡检机器人进行充电，为此需要执行下述的步骤s104和步骤s106。
33.步骤s104：若实时电量低于电量设定值，则根据定位部发送的定位位置，从预设的充电装置50中确定出目标充电装置50。
34.在一种实现方式中，定位位置可以最新一次的定位部发送的定位位置。例如，在行走导轨10上贴设有多个射频标签，定位部包含的射频读取器31在随着巡检机器人移动的过程中，射频标签到达射频读取器31的数据读取范围内时，被射频读取器31读取到其中的唯
一信息标识，并可以将唯一信息标识发送到第一芯片21。第一芯片21根据预设的唯一信息标识与位置对应关系，可以确定巡检机器人在行走导轨10上的位置。
35.如，唯一信息标识为“0”，则确定巡检机器人的位置为行走导轨10的第一端。唯一信息标识为“5”，则确定巡检机器人的位置为距离行走导轨10的第一端50m处，等等。根据对应关系确定的位置就可以作为该定位位置。
36.需要说明的是，本实施例中定位部发送的定位位置可以是位置本身，也可以是能够确定定位位置的信息，对此不作限制。
37.根据定位位置可以从行走导轨10上的一个或多个充电装置50中确定用于对巡检机器人进行充电的目标充电装置50。目标充电装置50可以是当前处于空闲状态的充电装置50等。
38.或者，在一种可行方式中，第一芯片21根据定位部发送的定位位置信息，确定目标充电装置50具体可以实现为：根据定位位置和预设的充电装置50的装置位置，确定与定位位置距离最近的充电装置50作为目标充电装置50。这样可以保证巡检机器人的电量较低时可以尽快与充电装置50配合，从而实现充电，以防止电量不足导致巡检机器人停在行走导轨10上，影响行走导轨10上的其他巡检机器人移动，从而提升了安全性，防止碰撞。
39.步骤s106：根据目标充电装置50的装置位置，生成驱动指令，并将驱动指令发送至驱动器253，以使驱动器253根据驱动指令驱动巡检机器人移动到与目标充电装置50配合并充电的充电位置。
40.由于巡检机器人采用电机作为动力源，而电机的转速和转动方向等由驱动器253，因此在驱动巡检机器人移动到目标充电装置50的充电位置时，需要第一芯片21根据目标充电装置50的装置位置生成驱动器253能够处理的驱动指令，并将该驱动指令发送给驱动器253。
41.后续，驱动器253可以根据该驱动指令转换为对电机的控制信号，并以此控制信号控制电机转动，从而使巡检机器人移动到充电位置。
42.可选地，由于巡检机器人的管理系统可以显示巡检机器人的状态，以及供使用者配置巡检机器人需要执行的巡检任务等，而在巡检机器人由于电量不足而终止当前巡检任务并进行充电时，可以向管理系统发送消息，以告知其终止当前巡检任务，以方便使用者通过管理系统查看，并及时获知巡检机器人的状态。为了实现该效果，巡检机器人的第一芯片21还用于执行步骤s108。
43.步骤s108：若实时电量低于电量设定值，则生成用于指示终止巡检机器人当前巡检任务的终止消息，并将终止消息发送至工业控制设备22，以使工业控制设备22向电子设备发送用于指示巡检机器人已终止当前巡检任务的通知消息。
44.例如，第一芯片21通过rs232协议与工业控制设备22通信，并可以向其发送终止消息。工业控制设备22接收到终止消息后，使用网口与通信组件连接，并将终止消息处理为符合网口所使用的传输协议的通知消息，将通知消息发送给通信组件。通信组件使用适当的协议和方式(如有线方式或者无线方式，无线方式例如为wifi258)将通知消息发送给电子设备，电子设备将通知消息发送给管理系统，由管理系统进行显示。这样使用者就可以通过管理系统获知巡检机器人终止了当前巡检任务，并进行充电。
45.在本实施例中，通信组件包括交换机259、红外传感器261和wifi258。其中，交换机
259通过网口分别与工业控制设备22、红外传感器261和wifi258连接，以实现数据传输。在其他实施例中，通信组件可以是其他结构，如为蓝牙组件等，对此不作限制。
46.需要说明的是，虽然使用者通过管理系统能够获知巡检机器人由于电量低而终止当前巡检任务并进行充电，但无法通过管理系统中断巡检机器人的充电，这样可以保证巡检机器人及时充电，不会由于电量耗尽而停止在行走导轨10上。
47.可选地，巡检机器人在向目标充电装置50移动的过程中，可以通过定位部获取巡检机器人的实时位置，例如，定位部为射频读取器31，在巡检机器人移动过程中，射频读取器31在经过一个射频标签时从中读取到唯一标识信息，并通过rs485协议发送给第一芯片21，第一芯片21根据预设的唯一标识信息与位置的对应关系就可以确定巡检机器人所在的实时位置。这样当巡检机器人行走到目标充电装置50后，第一芯片21也可以及时获知巡检机器人移动到与目标充电装置50配合的充电位置。第一芯片21还用于在根据定位部发送的定位位置确定巡检机器人移动到充电位置时，向工业控制设备22发送第一到位消息。第一到位消息用于告知工业控制设备22巡检机器人到达充电位置。
48.工业控制设备22用于根据第一到位消息向第二芯片23发送第二到位消息。例如，工业控制设备22通过rs232协议向第二芯片23发送第二到位消息，以告知第二芯片23巡检机器人到位，进而触发第二芯片23控制充电接收器启动充电。
49.例如，第二芯片23根据第二到位消息，向充电接收器发送充电启动消息。具体地，第二芯片23可以通过rs485协议向充电接收器发送启动充电消息。这样充电接收器通过2.4g或者其他方式控制目标充电装置50放电，从而实现充电。
50.通过设置第二芯片23可以承担充电接收器的控制工作，而不需要工业控制设备22进行控制，降低了工业控制设备22的负载，也不需要在工业控制设备22上进行复杂的协议转换运算，减少了资源占用和浪费。
51.除了前述的在巡检机器人电量低于电量设定值时巡检机器人进行自主充电外，巡检机器人还可以依据管理系统或者使用者的指令进行充电。
52.如图4所示，例如，在情况a中，若巡检机器人完成当前巡检任务，移动到行走导轨10的端部，则可以通过工业控制设备22和通信组件向管理系统发送巡检完成消息。管理系统基于该巡检完成消息生成第一充电指令。其中，第一充电指令可以用于指示第一充电指令用于指示巡检机器人与选定的充电装置50充电。管理系统通过电子设备将第一充电指令发送给工业控制设备22。
53.需要说明的是，选定的充电装置50可以是由管理系统60选定，也可以预先配置在巡检机器人中，本实施例对此不作限制。如选定的充电装置50可以距离巡检机器人最近的充电装置50，或者最近的可用充电装置50，或者是管理系统指定的某一充电装置50等。
54.工业控制设备22用于接收到运行该管理系统60的电子设备发送的第一充电指令，并根据第一充电指令向巡检机器人的第二芯片23发送用于指示启动充电的第二充电指令。
55.例如，如图4所示的信号流如下：工业控制设备22接收到第一充电指令后，根据与第二芯片23之间的rs232协议生成第二充电指令，并将第二充电指令发送给第二芯片23。
56.第二芯片23用于根据第二充电指令向巡检机器人的充电接收器263发送充电控制指令，以使充电接收器启动充电。
57.第二芯片23通过充电控制指令使充电接收器启动充电的过程已在前面进行了说
明，故不再赘述。
58.需要说明的是，若巡检机器人巡检完成后已停止在充电装置50上，则第二芯片23可以直接控制充电接收器使用充电装置50充电。若巡检机器人巡检完成后未停止在充电装置50上，则工业控制设备22可以在向第二芯片23发送第二充电指令的情况下，向第一芯片21发送告知消息，以使第一芯片21根据告知消息将巡检机器人导航到选定的充电装置50上，以进行充电。
59.在情况b中，如图5所示的信号流如下：使用者可以手动在管理系统上操作，以指示巡检机器人进行充电。例如，手动控制巡检机器人终止当前巡检任务并进行充电，或者手动控制巡检机器人在完成当前巡检任务后移动到选定的充电装置50上进行充电。不论何种条件，管理系统60接收到使用者的操作后，根据使用者的操作生成第一充电指令。该第一充电指令用于指示巡检机器人在选定的充电装置50上充电。第一充电指令传输到工业控制设备22。工业控制设备22根据第一充电指令生成第二充电指令，并将第二充电指令发送给第二芯片23。第二芯片23根据第二充电指令向充电接收器发送充电控制指令，充电接收器对充电控制指令进行处理和响应，从而与充电发射器264配合进行充电。
60.根据本技术的另一方面，提供一种巡检系统，其包括：行走导轨10、充电发射器和巡检机器人，充电发射器设置在行走导轨10上，巡检机器人为上述的巡检机器人，巡检机器人可移动地设置于行走导轨10，并可与充电发射器配合以对电池262充电。
61.该巡检系统由于巡检机器人中配置了工业控制设备22、第一芯片21和第二芯片23，因此实现导航和传感器控制可以从工业控制设备22中独立出来，以此降低了工业控制设备22的负载，提升了巡检机器人的稳定性。
62.此外，第一芯片21可以进行通过rs485协议分别与电池控制器252、射频读取器31和超声波避障传感器24连接，根据电池控制器252检测电池262的实时电量控制是否需要终止当前巡检任务进行充电。若需要充电，则根据射频读取器31检测的数据确定巡检机器人的位置，并根据位置确定目标充电装置50(也即充电发射器)，并通过can协议控制驱动器253将巡检机器人导航到充电位置。
63.第二嵌入式传感器可以通过rs485协议与传感器、充电接收器以及云台255等通信，以对其数据进行处理。其中，传感器可以是气体传感器254、tdlas传感器(可调谐半导体激光吸收光谱)256和相机257中至少之一。当然若有其他需求也可以配置其他适当的传感器，本实施例对此不作限制。云台255可以用于承载相机257，以减少相机257振动，提升相机257采集图像的清晰度。
64.这种巡检机器人可以根据电量进行智能充电，也可以基于设定的业务逻辑或者手动控制指令进行充电，确保了巡检机器人移动的可靠性。
65.除此之外，为了便于收集声音，巡检机器人还包括对讲机251，对讲机251可以通过usb协议与工业控制设备22连接。
66.以上实施方式仅用于说明本技术实施例，而并非对本技术实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本技术实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本技术实施例的范畴，本技术实施例的专利保护范围应由权利要求限定。