一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统技术方案

一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统属于职业卫生技术领域，包括主控器、机械臂、传感器组件和限位传感器，所述机械臂包括吸尘罩、机械骨架、机械骨架立杆、伺服电机底座、伺服电机、步进电机、吸尘软管和伺服控制器。本发明专利技术通过在除尘区域布设传感器组件实现在除尘区域内对人体的立体交叉定位，可自动识别人体目标在除尘区域中的位置，本除尘系统可随着人体的出现和消失而自动打开或关闭；吸尘软管的位置和吸尘罩的方向可随着人体位置的移动而智能改变，从而进行高效、节能和人性化的智能除尘，改变了传统的人工手动改变除尘系统方向的机械除尘的不足，可广泛应用需要改善从业人员工作环境的场所。

Intelligent mechanical arm dedusting system based on human body recognition

A kind of intelligent mechanical arm dedusting system of human body recognition belongs to the technical field based on occupation health, including master manipulator, sensor assembly and limit sensor, the mechanical arm comprises a dust suction hood, mechanical skeleton, mechanical skeleton pole, servo motor base, servo motor, stepping motor, servo controller and vacuum hose. In the area of dust sensor implemented in the dust area on the human body three-dimensional cross positioning, can automatically identify the human target in the dust in the area of location, the dust removal system with the body appear and disappear automatically open or close the vacuum hose; the position and direction of the dust hood with the mobile body location smart change, smart dust to high efficiency, energy saving and lack of humanization, changed the direction of manual change the traditional mechanical dust removal system, can be used to improve practitioners for place.

【技术实现步骤摘要】
一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统
本专利技术属于职业卫生
，特别是涉及到一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统。
技术介绍
在电力行业设备制造企业中，从业人员长期处于较差的空气环境中工作。传统的除尘设备多为简单机械的统一排风管除尘的方式，其吸尘软管和吸尘罩或固定方向，或需要手动调节，不能随着人的移动而改变，除尘效果不好。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统用于解决传统的除尘设备不能随着人的移动而改变，除尘效果不好的技术问题。一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统，包括主控器、机械臂、传感器组件和限位传感器，所述机械臂包括吸尘罩、机械骨架、机械骨架立杆、伺服电机底座、伺服电机、步进电机、吸尘软管和伺服控制器；所述机械骨架的一端与吸尘罩固定连接，机械骨架的另一端通过转动轴Ⅰ与机械骨架立杆连接；所述机械骨架立杆的下部通过转动轴Ⅱ与伺服电机底座连接；所述伺服电机底座与伺服电机连接；所述伺服电机与伺服控制器连接；所述步进电机至少为两个，其中一个步进电机通过传动链条与所述转动轴Ⅰ连接，另一个步进电机通过传动链条与所述转动轴Ⅱ连接；所述吸尘软管的一端与吸尘罩固定连接，吸尘软管的另一端穿过机械骨架立杆的侧壁下部设置的通孔至机械骨架立杆的外部并与吸气泵连接；所述传感器组件用于对其检测区域内的人体定位；所述限位传感器固定安装在吸尘罩上，用于限定吸尘罩的转动角度；所述主控器与伺服控制器、步进电机、吸气泵、传感器组件以及限位传感器连接，主控器通过伺服控制器和步进电机控制机械臂转向、伸展、定位及防碰撞保护。所述主控器采用MSP430单片机。所述吸尘软管位于机械骨架和机械骨架立杆的内部。所述传感器组件包括热释电红外传感器、测距传感器和光电传感器。所述传感器组件的数量为两个以上，其中，至少一个传感器组件固定安装在机械骨架内部并且位于机械骨架与吸尘罩的连接处，其余的传感器组件固定安装在所述智能机械臂除尘系统的除尘区域内。所述传感器组件在所述智能机械臂除尘系统的除尘区域的侧壁上沿水平方向设置有至少一排，在所述智能机械臂除尘系统的除尘区域的顶部设置有至少一排。所述限位传感器的数量至少为两个，限位传感器固定安装在吸尘罩的两侧。所述测距传感器为雷达传感器。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术通过在除尘区域布设传感器组件实现在除尘区域内对人体的立体交叉定位，可自动识别人体目标在除尘区域中的位置，本除尘系统可随着人体的出现和消失而自动打开或关闭；吸尘软管的位置和吸尘罩的方向可随着人体位置的移动而智能改变，从而进行高效、节能和人性化的智能除尘，改变了传统的人工手动改变除尘系统方向的机械除尘的不足，可广泛应用需要改善从业人员工作环境的场所。机械臂为六自由度转动的机械臂，通过伺服电机和步进电机控制转动。主控器根据传感器组件监测的人体目标的位置信息，控制机械臂将吸尘罩移动到距离人体较近的位置，实现了更准确、智能的除尘效果，并保证不会接触到人体，实现了对人的保护。本专利技术改变了机械臂或机械结构类装置不能智能动作的缺点，通过设计运用单片机芯片的控制系统和伺服控制系统相结合，控制驱动伺服电机、步进电机，将原来单一整体的机械传动变成智能可控的智能动作机械臂单元，结合高效环保节能的除尘设备，以达到智能自动追踪定位目标并且自动除尘工作的目的。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统的工作流程框图。图2为本专利技术一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统中传感器组件在垂直方向的探测方向示意图。图3为本专利技术一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统中传感器组件在水平方向的探测方向示意图。图4为本专利技术一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统中传感器组件的立体交叉探测示意图。图5为本专利技术一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统中传感器组件的布局示意图。图6为本专利技术一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统中传感器组件的布局侧视示意图。图7为本专利技术一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统中机械臂的结构示意图。图中1-主控器、2-机械臂、3-传感器组件、4-限位传感器、201-吸尘罩、202-机械骨架、203-机械骨架立杆、204-伺服电机底座、205-伺服电机、206-步进电机、207-吸尘软管。具体实施方式如图所示，一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统，包括主控器1、机械臂2、传感器组件3和限位传感器4，所述机械臂2包括吸尘罩201、机械骨架202、机械骨架立杆203、伺服电机底座204、伺服电机205、步进电机206、吸尘软管207和伺服控制器；所述机械骨架202的一端与吸尘罩201固定连接，机械骨架202的另一端通过转动轴Ⅰ与机械骨架立杆203连接；所述机械骨架立杆203的下部通过转动轴Ⅱ与伺服电机底座204连接；所述伺服电机底座204与伺服电机205连接；所述伺服电机205与伺服控制器连接；所述步进电机206的数量为两个，其中一个步进电机206通过传动链条与所述转动轴Ⅰ连接，另一个步进电机206通过传动链条与所述转动轴Ⅱ连接；所述吸尘软管207位于机械骨架202和机械骨架立杆203的内部，吸尘软管207的一端与吸尘罩201固定连接，吸尘软管207的另一端穿过机械骨架立杆203的侧壁下部设置的通孔至机械骨架立杆203的外部并与吸气泵连接；所述传感器组件3包括热释电红外传感器、测距传感器和光电传感器，并且热释电红外传感器、测距传感器和光电传感器三种传感器组合在一个套管内，传感器组件3用于感知人体目标的位置和移动信息。传感器组件3的数量为两个以上，其中至少一个传感器组件3固定安装在机械骨架202内部并且位于机械骨架202与吸尘罩201的连接处，用于防止机械臂动作时碰撞到人体目标，其余的传感器组件3固定安装在所述智能机械臂除尘系统的除尘区域内，传感器组件3在所述智能机械臂除尘系统的除尘区域的侧壁上沿水平方向设置有至少一排，在所述智能机械臂除尘系统的除尘区域的顶部设置有至少一排，实现工作区域内对人体的立体交叉定位，如图4所示；所述限位传感器4的数量为两个，限位传感器4固定安装在吸尘罩201的两侧，防止吸尘罩201左右转动的角度过大，以避免伤害吸尘罩201后面的连接部位；所述主控器1与伺服控制器、步进电机206、吸气泵、传感器组件3以及限位传感器4连接。所述主控器1采用低功耗的MSP430单片机，是本系统的控制单元。主控器1根据传感器组件3监测的人体目标的位置信息，控制机械臂2将吸尘罩201移动到距离人体较近的位置，实现了更准确、智能的除尘效果，实现了对人的保护。所述热释电红外传感器的原理是根据人体恒定的温度37°左右，会辐射出特定波长10UM左右的红外线，热释电红外感应元件根据接收到特定波长的红外线给出相应的信号，同时具有低能耗、对热源辐射敏感和体积微小等优点。所述测距传感器是雷达传感器，通过电磁波探测目标利用发射电磁波对目标进行照射并接收照射目标后的反射波，由此获取目标距电磁波发射点的距离、距离变化、方位高度等信息。所述光电传感器是以光电元件作为检测元件的传感器，把光信号红外线、可见光及紫外光辐射等光信号转变成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统，其特征是：包括主控器(1)、机械臂(2)、传感器组件(3)和限位传感器(4)，所述机械臂(2)包括吸尘罩(201)、机械骨架(202)、机械骨架立杆(203)、伺服电机底座(204)、伺服电机(205)、步进电机(206)、吸尘软管(207)和伺服控制器；所述机械骨架(202)的一端与吸尘罩(201)固定连接，机械骨架(202)的另一端通过转动轴Ⅰ与机械骨架立杆(203)连接；所述机械骨架立杆(203)的下部通过转动轴Ⅱ与伺服电机底座(204)连接；所述伺服电机底座(204)与伺服电机(205)连接；所述伺服电机(205)与伺服控制器连接；所述步进电机(206)至少为两个，其中一个步进电机(206)通过传动链条与所述转动轴Ⅰ连接，另一个步进电机(206)通过传动链条与所述转动轴Ⅱ连接；所述吸尘软管(207)的一端与吸尘罩(201)固定连接，吸尘软管(207)的另一端穿过机械骨架立杆(203)的侧壁下部设置的通孔至机械骨架立杆(203)的外部并与吸气泵连接；所述传感器组件(3)用于对其检测区域内的人体定位；所述限位传感器(4)固定安装在吸尘罩(201)上，用于限定吸尘罩(201)的转动角度；所述主控器(1)与伺服控制器、步进电机(206)、吸气泵、传感器组件(3)以及限位传感器(4)连接，主控器(1)通过伺服控制器和步进电机(206)控制机械臂(2)转向、伸展、定位及防碰撞保护。...

【技术特征摘要】
1.一种基于人体识别的智能机械臂除尘系统，其特征是：包括主控器(1)、机械臂(2)、传感器组件(3)和限位传感器(4)，所述机械臂(2)包括吸尘罩(201)、机械骨架(202)、机械骨架立杆(203)、伺服电机底座(204)、伺服电机(205)、步进电机(206)、吸尘软管(207)和伺服控制器；所述机械骨架(202)的一端与吸尘罩(201)固定连接，机械骨架(202)的另一端通过转动轴Ⅰ与机械骨架立杆(203)连接；所述机械骨架立杆(203)的下部通过转动轴Ⅱ与伺服电机底座(204)连接；所述伺服电机底座(204)与伺服电机(205)连接；所述伺服电机(205)与伺服控制器连接；所述步进电机(206)至少为两个，其中一个步进电机(206)通过传动链条与所述转动轴Ⅰ连接，另一个步进电机(206)通过传动链条与所述转动轴Ⅱ连接；所述吸尘软管(207)的一端与吸尘罩(201)固定连接，吸尘软管(207)的另一端穿过机械骨架立杆(203)的侧壁下部设置的通孔至机械骨架立杆(203)的外部并与吸气泵连接；所述传感器组件(3)用于对其检测区域内的人体定位；所述限位传感器(4)固定安装在吸尘罩(201)上，用于限定吸尘罩(201)的转动角度；所述主控器(1)与伺服控制器、步进电机(206)、吸气泵、传感器组件(3)以及限位传感器(4)连接，主控器(1)通过伺服控制器和步进电机(206)控制机械臂(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，高阳，孙成勋，朱宝余，李红彦，徐华雷，刘森，张华飞，关耀华，李智，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，吉林省电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11