一种室内科考机器人制造技术

技术编号:18436704 阅读:36 留言:0更新日期:2018-07-14 02:13
本发明专利技术涉及一种室内科考机器人,包括工控机、控制计算机、底层驱动电路板、运动修正模块、运动模块、清洁模块、监控模块、采集模块和感知模块,所述的工控机与控制计算机无线连接,底层驱动电路板与工控机串口连接,监控模块与工控机连接,运动修正模块、运动模块、清洁模块、采集模块和感知模块分别与底层驱动电路板连接。与现有技术相比,本发明专利技术具有防止科考机器人运动跑偏、清洁科考观察环境、自主避障巡航、提高科考进度、有效防止设备损害、采集效率高等优点。

An indoor science examination robot

The invention relates to an indoor science and examination robot, including industrial control machine, control computer, bottom drive circuit board, motion correction module, motion module, cleaning module, monitoring module, acquisition module and perception module. The industrial control machine is connected with the control computer wireless connection, the bottom layer drive circuit board is connected with the industrial control computer serial port. The monitoring module is connected with the industrial control machine, and the motion correction module, the motion module, the cleaning module, the acquisition module and the perception module are connected with the underlying drive circuit board respectively. Compared with the existing technology, the invention has the advantages of preventing the movement and running of the science examination robot, cleaning the science examination and observing the environment, independent obstacle avoidance and cruise, improving the progress of the examination, effectively preventing the damage of the equipment, and the high collecting efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种室内科考机器人
本专利技术涉及科考机器人领域,尤其是涉及一种室内科考机器人。
技术介绍
室内科考机器人主要用于人类不便于进入的洞穴、墓葬、裂谷、塌陷区或危险环境的科学考察或文物抢救挖掘。现有的室内科考机器人一般是科考人员通过有线或者无线遥控来控制科考机器人前进、后退或转向。但是由于机器人左右侧履带或者轮胎与地面间的摩擦力始终不相等的原因,会造成反复的自动偏离操作方向,操作人员需要不断调整前进方向,很容易因操作失误而导致机器或科考对象受损。同时,洞穴等科考现场环境大多不是平面,现有的科考机器人多数只采用电子指南针或收发器进行方向识别,无法对机器人在非平面的位姿进行识别或调整。科考现场中,对现场目标及环境信息的完整收集是保证科考内容准确性的重要环节,然而传统科考机器人对于布满灰尘泥土的环境无法清理并做出进一步探究而错过重要的科考内容,导致科考内容的准确性降低。此外,对于标本采集作业,可同时实现固体目标和液体目标采集的科考机器人较少,且采集效率偏低。传统科考机器人不具有自主巡航科考能力,人工操作成本较高,科考进度慢。而由于传统科考机器人大多只携带摄像机,通过摄像机拍摄的图像控制机器人考察,使科考区域视野受到限制,对障碍物的分布及边界无法进行实时的科考任务规划设计,对科考进度有一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效防止机器人运动跑偏、提高科考准确性及科考效率的室内科考机器人。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种室内科考机器人,该科考机器人包括:机器人本体;控制计算机,用于对机器人本体发送控制指令及规划运动路径;工控机,设于机器人本体内,并与控制计算机无线连接,用于接收或发布控制指令,所述的工控机设有WIFI模块和发射天线;底层驱动电路板,与工控机通过串口连接,用于对科考机器人的活动进行控制;运动修正模块,与底层驱动电路板连接,用于对科考机器人的运动偏移进行修正,所述的运动修正模块包括电子指南针和IMU,电子指南针和IMU分别与底层驱动电路板连接;清洁模块,固定在机器人本体前端,并与底层驱动电路板连接,用于对科考机器人所在的科考区域进行清洁或清理,所述的清洁模块包括支架、风力清洁机构和水流清洁机构;采集模块,与底层驱动电路板连接,用于实现科考机器人对液体目标或固体目标的采集;监控模块,与工控机连接,用于实现科考机器人的自动避障巡航;感知模块,设于机器人本体的前端及后端,并与底层驱动电路板连接,用于检测科考机器人周围的障碍物信息;运动模块,设于机器人本体上,并与底层驱动电路板连接,用于完成科考机器人的行驶及转向。优选地,所述的风力清洁机构包括风机及与风机连接的出风管道,所述的水流清洁机构包括自吸泵及与自吸泵连接的水流管道,所述的风机固定在支架顶部,所述的自吸泵设于支架侧壁上,所述的水流管道固定在支架上,风机、自吸泵分别与底层驱动电路板连接。优选地,所述的支架上设有向下倾斜的坡度端,出风管道的出风口与水流管道的喷水口分别架设在坡度端上。优选地,所述的采集模块包括固液采集器、推杆电机、采集模块驱动单元和采集器电机,所述的固液采集器的一端与推杆电机通过固定螺栓固定,另一端与采集器电机连接,所述的采集器电机、推杆电机分别通过采集模块驱动单元与底层驱动电路板连接。优选地,所述的固液采集器包括螺旋输送结构和扁钻头,所述的螺旋输送结构与采集器电机连接,螺旋输送结构的四周设有轴芯,所述的扁钻头固定在螺旋输送结构的底部,固液采集器的出口端设有橡胶塞。优选地,所述的监控模块包括摄像机和激光雷达,所述的摄像机设于机器人本体四周,所述的激光雷达固定在机器人本体上,摄像机与激光雷达分别通过USB接口与工控机连接。优选地,所述的自动避障巡航通过激光雷达对周围环境扫描并建立包括障碍物分布在内的科考区域全局地图,结合工控机的D*算法对环境地图处理后实现。优选地,所述的运动模块包括履带电机驱动单元、设于机器人本体两侧的左履带、右履带以及分别与左履带、右履带连接的左履带电机和右履带电机,所述的左履带电机和右履带电机分别与履带电机驱动单元连接,所述的履带电机驱动单元与底层驱动电路板连接。优选地,所述的感知模块包括设于机器人本体前侧的前端红外传感器及设于机器人本体后侧的后端红外传感器,前端红外传感器与后端红外传感器分别与底层驱动电路板连接,当前端红外传感器与后端红外传感器检测到障碍物时,履带电机驱动单元控制左履带电机与右履带电机首先停止转动,并立即向相反方向转动,直至前端红外传感器与后端红外传感器检测不到障碍物时,左履带电机与右履带电机停止转动。优选地,所述的水流管道通过管卡固定在支架上。与现有技术相比,本专利技术具有以下优点:(1)本专利技术利用电子指南针及IMU对科考机器人跑偏进行修正,电子指南针可对科考机器人进行方向识别,IMU可对科考机器人进行位姿识别,IMU获取位姿数据后,电子指南针再确定科考机器人的方向,能够更加有效的防止机器人自动跑偏的发生;(2)本专利技术自带清洁模块,清洁模块及时利用风机和水流对考察环境的灰尘淤泥进行清理,避免错过重要的科考细节,提高科考内容的准确性;(3)本专利技术的科考机器人配备固液采集器进行标本采集,推杆电机与固液采集器采用固定螺栓连接方便拆解,当进行采集操作时,利用推杆电机将固液采集器伸出,无需采集作业时可通过推杆电机将固液采集器收回,操作方便且节省空间;(4)本专利技术采集模块的固液采集器采用了钻探式结构,利用扁钻头旋转采集固体标本,固体标本变成粉末后,拔掉橡胶塞即可倒出标本,结构简单,采集效率高;(5)相比于传统的人工遥控更加智能便捷,本专利技术的科考机器人通过激光雷达对周围环境扫描并建立包括障碍物分布在内的科考区域全局地图,结合工控机的D*算法实现机器人的自动避障巡航,控制计算机通过全局地图进行路径规划,并将规划后的路径控制指令发送给科考机器人,提高了科考进度;(6)本专利技术利用红外传感器检测科考机器人附近的障碍物,当科考机器人检测到障碍物时,可及时让小车停止运动并转向行驶至无障碍物区域,能够有效防止设备损害或科考目标被破坏。附图说明图1为本专利技术室内科考机器人的结构示意图;图2为本专利技术室内科考机器人的采集模块的结构示意图;图3为本专利技术室内科考机器人的清洁模块的主视结构示意图;图4为本专利技术室内科考机器人的清洁模块的侧视结构示意图;图中标号所示:1、左履带电机,2、右履带电机,3、推杆电机,4、采集器电机,5、自吸泵,6、风机,7、履带电机驱动单元,8、采集模块驱动单元,9、清洁模块驱动单元,10、底层驱动电路板,11、电子指南针,12、IMU,13、调压器,14、工控机,15、前端红外传感器,16、后端红外传感器,17、激光雷达,18、摄像机,19、锂电池,20、固定螺栓,21、固液采集器的出口端,22、橡胶塞,23、轴芯,24、螺旋输送结构,25、扁钻头,26、水流管道,261、喷水口,262、进水口,27、出风管道,271、出风口,28、支架,281、坡度端,29、管卡。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例本专利技术涉及一种室内科考机器人,包括机器人本体、工控机14、控制计算机、底层驱动电路板10、运动修正模块、运动模块、采集模块、清洁模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内科考机器人,其特征在于,该科考机器人包括:机器人本体;控制计算机,用于对机器人本体发送控制指令及规划运动路径;工控机(14),设于机器人本体内,并与控制计算机无线连接,用于接收或发布控制指令,所述的工控机(14)设有WIFI模块和发射天线;底层驱动电路板(10),与工控机(14)通过串口连接,用于对科考机器人的活动进行控制;运动修正模块,与底层驱动电路板(10)连接,用于对科考机器人的运动偏移进行修正,所述的运动修正模块包括电子指南针(11)和IMU(12),电子指南针(11)和IMU(12)分别与底层驱动电路板(10)连接;清洁模块,固定在机器人本体前端,并与底层驱动电路板(10)连接,用于对科考机器人所在的科考区域进行清洁或清理,所述的清洁模块包括支架(28)、风力清洁机构和水流清洁机构;采集模块,与底层驱动电路板(10)连接,用于实现科考机器人对液体目标或固体目标的采集;监控模块,与工控机(14)连接,用于实现科考机器人的自动避障巡航;感知模块,设于机器人本体的前端及后端,并与底层驱动电路板(10)连接,用于检测科考机器人周围的障碍物信息;运动模块,设于机器人本体上,并与底层驱动电路板(10)连接,用于完成科考机器人的行驶及转向。...

【技术特征摘要】
1.一种室内科考机器人,其特征在于,该科考机器人包括:机器人本体;控制计算机,用于对机器人本体发送控制指令及规划运动路径;工控机(14),设于机器人本体内,并与控制计算机无线连接,用于接收或发布控制指令,所述的工控机(14)设有WIFI模块和发射天线;底层驱动电路板(10),与工控机(14)通过串口连接,用于对科考机器人的活动进行控制;运动修正模块,与底层驱动电路板(10)连接,用于对科考机器人的运动偏移进行修正,所述的运动修正模块包括电子指南针(11)和IMU(12),电子指南针(11)和IMU(12)分别与底层驱动电路板(10)连接;清洁模块,固定在机器人本体前端,并与底层驱动电路板(10)连接,用于对科考机器人所在的科考区域进行清洁或清理,所述的清洁模块包括支架(28)、风力清洁机构和水流清洁机构;采集模块,与底层驱动电路板(10)连接,用于实现科考机器人对液体目标或固体目标的采集;监控模块,与工控机(14)连接,用于实现科考机器人的自动避障巡航;感知模块,设于机器人本体的前端及后端,并与底层驱动电路板(10)连接,用于检测科考机器人周围的障碍物信息;运动模块,设于机器人本体上,并与底层驱动电路板(10)连接,用于完成科考机器人的行驶及转向。2.根据权利要求1所述的一种室内科考机器人,其特征在于,所述的风力清洁机构包括风机(6)及与风机(6)连接的出风管道(27),所述的水流清洁机构包括自吸泵(5)及与自吸泵(5)连接的水流管道(26),所述的风机(6)固定在支架(28)顶部,所述的自吸泵(5)设于支架(28)侧壁上,所述的水流管道(26)固定在支架(28)上,风机(6)、自吸泵(5)分别与底层驱动电路板(10)连接。3.根据权利要求2所述的一种室内科考机器人,其特征在于,所述的支架(28)上设有向下倾斜的坡度端(281),出风管道(27)的出风口(271)与水流管道(26)的喷水口(261)分别架设在坡度端(281)上。4.根据权利要求1所述的一种室内科考机器人,其特征在于,所述的采集模块包括固液采集器、推杆电机(3)、采集模块驱动单元(8)和采集器电机(4),所述的固液采集器的一端与推杆电机(3)通过固定螺栓(2...

【专利技术属性】
技术研发人员:王庆渠党淑雯史瀚海杨建业秦秀清韩路亚余美红张丽秦乾坤
申请(专利权)人:上海工程技术大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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