一种礼花发射机器人的制作方法

本发明属于自动化机器人智能控制技术领域，特别是一种礼花发射机器人。

背景技术：

随着社会经济的发展，民用和工厂生产使用的自动化水平越来越高。对于机器人来说，安全性和可靠性是尤为重要的，这不仅关系着工厂的生产利益还关系着千家万户的生命和财产安全。放烟火是中华名族古老的节日民俗活动。每逢春节、元宵节和重大活动，都要施放礼花助兴。如今的礼花表演大多数采用的还是人工点火的方式，这不仅需要消耗大量的人力，还存在着一定的危险性，有可能对人的生命造成危害。

目前市场上的礼花的燃放方式分为两种，第一种是人工燃放，第二种是基于遥控器的远程操控点火装置燃放。这两种方式都有缺陷，人工燃放危险性大，；远程操控点火装置燃放成本高，每一批礼花都需要安装一个或者多个电子装置，而且燃放的地点固定不可移动。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安全可靠、操作方便、实用性强的礼花发射机器人，在无人靠近的环境下完成礼花表演的点火工程。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种礼花发射机器人，包括车体、安装在车体上的传送带装置、升降固定装置、自动点火装置、控制系统、通信模块、传感器系统，其中传感器系统包括光电传感器、压力传感器；

所述光电传感器用于检测输出信号开关量的变化，来判断所述传送带装置上是否有未被燃放的礼花，若5s中未检测到礼花，则控制系统通过通信模块发送信号给上位机告知礼花已经全部燃放完毕；所述压力传感器用于检测机械手承受的压力值是否发生变化，来判断礼花是否正确的放置在相应位置上，只有在压力传感器输出值符合标准时，控制系统才会发出指令给自动点火装置进行点火。

进一步地，所述车体包括车底架、车体横向档板、车体纵向档板、车体曲面挡板、电源开关、急停开关、指示灯、蜂鸣器；其中，所述车底架为纵向和横向钢梁组成的正方形框架，作为车体的基础承载着车体；车体横向档板通过螺钉固定于外侧横向钢梁上，车体纵向档板通过螺钉固定于外侧纵向钢梁上，车体曲面档板通过螺钉固定于外侧半圆形弧度钢梁上，并且车体纵向档板与车体横向档板通过车体曲面挡板连接；电源开关、急停开关、指示灯、蜂鸣器依次镶嵌于车体横向档板上；所述电源开关用于开启和关闭电源；所述急停开关用于在紧急情况下制动礼花发射机器人；所述指示灯用于指示礼花发射机器人的停止、启动、行驶、制动状态；所述蜂鸣器作报警用。

进一步地，所述传送带装置包括传送带装置横向挡板、传送带装置环形挡板、传送带装置纵向挡板、传送带、传动装置；所述传送带装置固定在车体的上方，传送带装置横向挡板通过螺钉固定于传送带最外侧横向钢梁上，传送带装置纵向挡板通过螺钉固定于传送带最外侧纵向钢梁上，传送带装置环形挡板通过螺钉固定于传送带最外侧半圆形弧度钢梁上，并且传送带装置纵向挡板与传送带装置横向挡板通过传送带装置环形挡板连接；所述传动装置共需要四个，分别固定在四个传送带装置环形挡板内侧；传送带通过传动装置相连置于传送带装置的顶部。

进一步地，所述升降装置包括第一伺服电机、减速器、第一伺服电机支撑座、链轮、链条、传动轴、第一偏心轮、升降板支撑座、升降板支撑杆、升降板、通信模块、光电传感器、升降固定装置U型挡板；其中，第一伺服电机通过链轮、链条带动传动轴转动，传动轴通过第一偏心轮使升降板进行升降运动；第一电机支撑座通过螺钉安装在升降装置内部的支撑平台上；第一伺服电机安装在第一电机支撑座上，第一伺服电机连接减速器；减速器的联轴器和传动轴的中部分别安装链轮，该两个链轮与链条啮合连接；传动轴两端连接第一偏心轮；第一偏心轮的外端通过升降板支撑杆连接升降板；升降板支撑座安装在升降装置内部的支撑平台上，升降板支撑杆一端连接升降板支撑座、另一端连接升降板；升降固定装置U型挡板的左侧设有光电传感器。

进一步地，所述固定装置包括第二伺服电机、第二伺服电机机座、第二电机保护装置、第二电机固定支架、第二偏心轮、机械手、动力杆、推动杆、连接杆、支撑座；其中，第二伺服电机固定在第二伺服电机机座上；第二伺服电机机座通过螺栓和螺母固定在第二电机保护装置的底板上，第二电机保护装置用螺栓和螺母固定于升降板上；第二电机固定支架固定在电机的表面，第二电机固定支架两侧嵌于升降固定装置中，能够上下滑动；第二偏心轮固定在第二伺服电机上；动力杆、推动杆、连接杆和机械手依次连接，支撑座支撑机械手和连接杆，第二伺服电机转动带动第二偏心轮转动，通过上述机构的组合使机械手张开或闭合，完成固定礼花的工作；机械手的内侧设有压力传感器。

进一步地，所述控制系统包括主控制器系统、步进电机控制系统、伺服电机控制系统，主控制器系统和通信模块连接实现远程控制；主控制器系统根据光电传感器、压力传感器的检测数据，将外部指令转化为车体的运动指令，并发送给步进电机控制系统和伺服电机控制系统。

进一步地，所述自动点火装置包括支撑架、储气箱、导气管、点火装置、小型直流电机、连接线、传送带、礼花底座；所述储气箱固定在支撑架上，储气箱内的乙烷在压力状态下液态储存，导气管分别连接储气箱和点火装置，点火装置通过螺栓和螺母固定在传送带装置内侧环形挡板上，点火装置的喷火口对准传送带上礼花底座的开口处，连接线则分别连接小型直流电机的转轴和点火装置的压电陶瓷片上，通过控制系统控制小型直流电机转动，带动点火装置的压电陶瓷，使压电陶瓷表面产生电荷，完成点火工作。

进一步地，所述通信模块包括无线发射模块和无线接收模块，通信模块用于实现上位机和礼花发射机器人之间的数据通讯；通信模块采用循环交织纠检错编码，具有无线唤醒功能和组网功能。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)具有安全性和可靠性高的特点，自动点火装置可使礼花发射机器人实现在无人靠近的情况下进行点火，大大降低了危险性；(2)可操作性强，礼花发射机器人可以通过上位机按照操作人的判断自由选择礼花表演地点，增强了表演的观赏性，而且当传送带上礼花燃放完毕后，可以远程控制机器人返回到礼花存放处进行下一批礼花的更换，这样大大减少了不必要时间的浪费；(3)实用性强，传送带装置可以放置多组礼花，而且传送带相对位置的有序放置可以避免多组礼花在非人为的情况下被同时点燃。

附图说明

图1是本发明礼花发射机器人的结构示意图。

图2是本发明礼花发射机器人的车体结构示意图。

图3是本发明礼花发射机器人的升降固定装置结构示意图。

图4是本发明礼花发射机器人的自动点火装置结构示意图。

图5是本发明礼花发射机器人的控制系统结构图。

附图标识：1为车体、2为传送带装置、3为升降固定装置、4为升降装置、5为固定装置、6为自动点火装置、7为控制系统、8为通信模块、9为光电传感器、10为压力传感器、11为车底架、12为车体横向档板、13为车体纵向档板、14为传送带装置横向挡板、15为车体曲面挡板、16为传送带装置环形挡板、17为传送带装置纵向挡板、18为传送带、19为礼花底座、19为传送带装置曲面挡板、20为电源开关、21为急停开关、22为指示灯、23为蜂鸣器、24为升降固定装置U型挡板、25为第二伺服电机、26为第二伺服电机机座、27为第二电机保护装置、28为第二电机固定支架、29为支撑架、30为储气箱、31为导气管、32为点火装置、33为机械手。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明礼花发射机器人的结构示意图，所述礼花发射机器人包括车体1、安装在车体1上的传送带装置2、升降固定装置3、自动点火装置6、控制系统7、通信模块8、传感器系统，其中传感器系统包括光电传感器9、压力传感器10。

所述光电传感器9用于检测输出信号开关量的变化，来判断所述传送带装置2上是否有未被燃放的礼花，若5s中未检测到礼花，则控制系统7通过通信模块8发送信号给上位机告知礼花已经全部燃放完。此方法具有良好的稳定性，选用的光电传感器9输出为开关量，当光电传感器9在5s内检测到开关量发生变化则说明传送带上还有未燃放的礼花，反之控制系统7会通过通信模块8发出信号给上位机告知礼花燃放完毕。

所述压力传感器10用于检测机械手承受的压力值是否发生变化，来判断礼花是否正确的放置在相应位置上，只有在压力传感器10输出值符合标准时，控制系统7才会发出指令给自动点火装置2进行点火。具体地，所述压力传感器10通过检测固定装置的机械手上的压力值来判断礼花是否已经固定到自动点火装置6的相应位置处，此方法具有良好的精确度，当机械手固定任务未完成时，控制系统7读取压力传感器10的数值为固定失败的特征信息，从而不发出点火指令，直到控制系统7读取所述压力传感器10的数值为固定成功的特征信息，才会发出点火指令给自动点火装置6。

所述自动点火装置6分别与控制系统7、通信模块8导线连接；控制系统7和传送带装置2连接形成传送驱动，驱动传送带装置2进行旋转传送；控制系统7和升降固定装置3连接形成升降驱动，驱动升降装置4进行升降；控制系统7和自动点火装置6连接形成点火驱动，驱动自动点火装置6进行点火。

如图2所示，为本发明礼花发射机器人的车体结构示意图，所述车体1包括车底架11、车体横向档板12、车体纵向档板13、车体曲面挡板15、电源开关20、急停开关21、指示灯22、蜂鸣器23；其中，所述车底架11为纵向和横向钢梁组成的正方形框架，作为车体的基础承载着车体；车体横向档板12通过螺钉固定于外侧横向钢梁上，车体纵向档板13通过螺钉固定于外侧纵向钢梁上，车体曲面档板15通过螺钉固定于外侧半圆形弧度钢梁上，并且车体纵向档板13与车体横向档板12通过车体曲面挡板15连接；电源开关20、急停开关21、指示灯22、蜂鸣器23依次镶嵌于车体横向档板12上；所述电源开关20用于开启和关闭电源；所述急停开关21用于在紧急情况下制动礼花发射机器人；所述指示灯22用于指示礼花发射机器人的停止、启动、行驶、制动状态；所述蜂鸣器23作报警用。

如图3所示，为本发明提出的礼花发射机器人的升降固定装置和传送带装置的结构示意图。所述传送带装置2包括传送带装置横向挡板14、传送带装置环形挡板16、传送带装置纵向挡板17、传送带18、传动装置；所述传送带装置2固定在车体1的上方，传送带装置横向挡板14通过螺钉固定于传送带最外侧横向钢梁上，传送带装置纵向挡板17通过螺钉固定于传送带最外侧纵向钢梁上，传送带装置环形挡板16通过螺钉固定于传送带最外侧半圆形弧度钢梁上，并且传送带装置纵向挡板17与传送带装置横向挡板14通过传送带装置环形挡板16连接；所述传动装置共需要四个，分别固定在四个传送带装置环形挡板16内侧；传送带18通过传动装置相连置于传送带装置2的顶部。

所述升降装置4包括第一伺服电机、减速器、第一伺服电机支撑座、链轮、链条、传动轴、第一偏心轮、升降板支撑座、升降板支撑杆、升降板、通信模块8、光电传感器9、升降固定装置U型挡板24；其中，第一伺服电机通过链轮、链条带动传动轴转动，传动轴通过第一偏心轮使升降板进行升降运动；第一电机支撑座通过螺钉安装在升降装置4内部的支撑平台上；第一伺服电机安装在第一电机支撑座上，第一伺服电机连接减速器；减速器的联轴器和传动轴的中部分别安装链轮，该两个链轮与链条啮合连接；传动轴两端连接第一偏心轮；第一偏心轮的外端通过升降板支撑杆连接升降板；升降板支撑座安装在升降装置4内部的支撑平台上，升降板支撑杆一端连接升降板支撑座、另一端连接升降板；升降固定装置U型挡板24的左侧设有光电传感器9。所述光电传感通过检测输出信号开关量的变化来判断所述传送带装置2上是否有未被燃放的礼花，若5s中未检测到礼花，则所述控制系统7通过所述通信模块8发送信号给上位机告知礼花已经全部燃放完毕。

所述固定装置5包括第二伺服电机25、第二伺服电机机座26、第二电机保护装置27、第二电机固定支架28、第二偏心轮、机械手33、动力杆、推动杆、连接杆、支撑座；其中，第二伺服电机25固定在第二伺服电机机座26上；第二伺服电机机座26通过螺栓和螺母固定在第二电机保护装置27的底板上，第二电机保护装置27用螺栓和螺母固定于升降板上；第二电机固定支架28固定在电机的表面，第二电机固定支架28两侧嵌于升降固定装置3中，能够上下滑动；第二偏心轮固定在第二伺服电机25上；动力杆、推动杆、连接杆和机械手33依次连接，支撑座支撑机械手33和连接杆，第二伺服电机25转动带动第二偏心轮转动，通过上述机构的组合使机械手33张开或闭合，完成固定礼花的工作；机械手33的内侧设有压力传感器10。所述压力传感器10可以通过检测所述机械手33承受的压力值是否发生变化来判断礼花是否正确的放置在相应位置上，只有在所述压力传感器10输出值符合标准时，所述控制系统7才会发出指令给所述自动点火装置6进行点火。

如图4所示，为本发明提出的礼花发射机器人的自动点火装置的结构示意图。所述自动点火装置6包括支撑架29、储气箱30、导气管31、点火装置32、小型直流电机、连接线、传送带18、礼花底座19。所述储气箱30固定在所述支撑架29上，所述储气箱30内的乙烷在压力状态下会呈现出液体状态以此来储存，所述导气管31分别连接所述储气箱30和所述点火装置32，所述点火装置32通过螺栓和螺母固定在所述传送带装置2内侧所述环形挡板上，所述点火装置32的喷火口正好对准所述传送带18上所述礼花底座19的开口处，所述连接线则分别连接所述小型直流电机的转轴和所述点火装置32的压电陶瓷片上，通过所述控制系统7控制所述小型直流电机转动带动所述点火装置32的压电陶瓷受外力作用，表面产生电荷，从而完成点火的工作。

如图5所示，为本发明礼花发射机器人的控制系统结构图，所述控制系统7包括主控制器系统、步进电机控制系统、伺服电机控制系统，所述主控制器系统和所述通信模块8连接实现远程控制；主控制器系统根据光电传感器9、压力传感器10的检测数据，将外部指令转化为车体1的运动指令，并发送给步进电机控制系统和伺服电机控制系统。具体地，所述主控器系统和所述传感器模块连接用于检测所述传送带18上是否还有礼花未被燃放和检测所述机械手33是否将礼花固定在正确的点火位置；所述主控制器系统和所述自动点火装置6连接实现自动点火功能；所述步进电机控制系统用于驱动礼花发射机器人在路面上正常行驶；所述伺服电机控制系统用于控制所述传送带装置2正常的进行传送礼花和控制所述升降固定装置3升降所述机械手33以及控制机械手夹紧礼花。

所述通信模块8包括无线发射模块和无线接收模块，主要用于实现控制端和礼花发射机器人之间的数据通讯；所述通信模块8采用高效的循环交织纠检错编码，具有无线唤醒功能和组网功能。

综上所述，本发明礼花发射机器人中，自动点火装置可使礼花发射机器人实现在无人靠近的情况下进行点火，大大降低了危险性，具有安全性和可靠性的特点；礼花发射机器人可以通过上位机按照操作人的判断自由选择礼花表演地点，增强了表演的观赏性，而且当传送带上礼花燃放完毕后，可以远程控制机器人返回到礼花存放处进行下一批礼花的更换，这样大大减少了不必要时间的浪费，具有较强的可操作性；传送带装置可以放置多组礼花，而且传送带相对位置的有序放置可以避免多组礼花在非人为的情况下被同时点燃，具有较强的实用性。