一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统，包括机器人平台、侦查无人机和监控中心三部分。用户可在监控中心通过无线网络远程控制机器人平台，机器人平台和侦查无人机的位置信息将实时显示在监控中心的地图上。当需要获取空中视角时，侦查无人机自动起飞，当到达指定位置时侦查无人机开启自动悬停功能并拍摄。侦查无人机将原始飞行数据、传感器信息、图像数据发送给机器人平台，机器人平台将数据整合好后一起打包通过无线网络传回监控中心。本发明专利技术将传统固定点监控方式变为移动式监控方式，监控范围明显扩大，使用起来更加灵活方便，减少了人力成本；同时结合了无人机技术，将地面视野扩展至空中，使后台人员的视野更加开阔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统
本专利技术属于道路执法系统领域，具体涉及一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统。
技术介绍
传统的道路执法系统大多依靠的是固定探头监控的方式，但是随着时代的发展，这种传统的道路执法方式逐渐显现出以下几个缺点：1.不灵活，传统探头的位置是固定的，只能监控固定区域；2.成本高，需要铺设线路、搭建支架等设施；3.视野小，只能观测地面固定视野，没有空中视角。目前社会上急需一种行动方便灵活，视野更加开阔的移动式道路监控方式来取代传统的道路监控方式，以满足当前道路执法系统的需求。
技术实现思路
为克服现有现有技术中的不足，本专利技术提供了一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统，该系统内的机器平台人可实时监控道路地面情况，系统内的无人机可从空中监控道路情况，最后机器人平台将地面和空中的图像信息打包通过4G网络传送至监控中心。为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统，机器人平台、侦查无人机和监控中心；所述机器人平台由主控系统、平台动力系统、平台导航系统、平台通信系统、电源管理系统、太阳能充电系统、声光系统、无线充电发射器和无人机起降平台组成；所述主控系统分别与所述平台动力系统、所述平台导航系统、所述平台通信系统、所述声光系统、电源管理系统、太阳能充电系统和无线充电发射器连接，用于数据计算、数据转发、图像处理和发送指令；所述平台动力系统用于为所述机器人平台提供移动载体和动力，以及调节所述机器人平台移动速度；所述平台导航系统用于定位所述机器人平台，用于检测所述机器人平台当前的运动姿态，以及用于扫描所述机器人平台所处的当前环境，并构建三维地形图；所述平台通信系统用于所述机器人平台与所述监控中心及所述侦查无人机之间的通信，用于手动遥控所述机器人平台和所述侦查无人机，以及用于所述机器人平台与所述监控中心及所述侦查无人机之间的图像传输；所述声光系统用于夜间辅助显示所述无人机起降平台的轮廓，用于采集所述机器人平台的现场声音信息，以及用于播放提醒声音和与所述监控中心进行对讲；所述电源管理系统包括BMS单元和锂电池组，所述BMS单元作为所述锂电池组的管理保护器，用于将所述锂电池组电压稳定至合适电压后，给所述机器人平台内所有用电设备供电，并且所述BMS单元对所述锂电池组具有过压保护、过流保护、短路保护等功能；当所述锂电池组的电压小于预设的安全电压时，所述机器人平台会自主运行到充电站进行充电；所述无人机起降平台安装在所述机器人平台的顶部，包括无人机停放区域和太阳能电池板区域；其中，所述无人机停放区域位于所述辅助降落指示灯的中间，用于停放所述侦查无人机；所述无线充电发射器安装在所述无人机起降平台的下方，用于给所述侦查无人机进行无线充电；所述太阳能充电系统包括太阳能电池板和电压转换器，其中，所述太阳电池板安装在所述无人机起降平台的太阳能电池板区域，用于将太阳能转换成电能；所述电压转换器用于将所述太阳能电池板输出的电压转换成合适的电压输送给所述锂电池组充电；所述侦查无人机由无人机机架以及安装在所述无人机机架上的无人机飞控系统、无人机动力系统、无人机定位系统、无人机通信系统、无人机监控系统、无线充电接收器和机载锂电池组成；所述无人机飞控系统分别与所述无人机动力系统、所述无人机定位系统、所述无人机通信系统、所述无人机监控系统、所述无线充电接收器和所述机载锂电池连接，用于接收和计算所述侦查无人机的飞行数据，并发出飞行控制指令，以控制所述侦查无人机的飞行姿态；所述无人机定位系统用于所述侦查无人机的定位，以及用于所述侦查无人机的精准降落；所述无人机动力系统用于为所述侦查无人机提供飞行动力；所述无人机通信系统用于所述侦查无人机与所述机器人平台之间的通信，以及用于所述侦查无人机与所述机器人平台之间的图像传输；所述无人机监控系统用于从空中拍摄当前道路状况；所述无线充电接收器用于接收所述机器人平台上所述无线充电发射器发射的电磁信号，并给所述机载锂电池充电；所述机载锂电池用于给所述侦查无人机上所有的用电设备供电。进一步的，所述主控系统为工业计算机，其配置有inteli5处理器，120G固态硬盘，4GDDR4内存，并带有CAN接口、串口、RJ45网口和WIFI模块。进一步的，所述平台动力系统包括伺服电机、电机驱动器和车轮机构，所述伺服电机的一端通过所述电机驱动器与所述主控系统连接，所述伺服电机的另一端与所述车轮机构连接；其中，所述车轮机构为四轮机构或成履带机构，作为所述机器人平台的移动载体；所述伺服电机用于为所述车轮机构提供动力，其内部集成减速机构，具有电磁刹车功能；所述电机驱动器具有网络通信口、CAN总线接口和232串口，具有电压反馈、电流反馈、过载保护等功能，作为所述伺服电机的控制器，用于调节所述伺服电机的转速，并对所述伺服电机进行保护。进一步的，所述平台导航系统包括卫星导航模块、惯性导航模块和激光导航模块，所述卫星导航模块、所述惯性导航模块和所述激光导航模块分别与所述主控系统连接；其中，所述卫星导航模块包含北斗导航接收机、GPS导航接收机、伽利略导航接收机和GLONASS导航接收机，以分别支持中国北斗系统、美国GPS系统、欧洲伽利略系统和俄罗斯GLONASS系统，用于所述机器人平台的定位；所述惯性导航模块包含六轴加速度传感器和平台电子罗盘，用于检测所述机器人平台的当前运动姿态；所述激光导航模块包含3D激光雷达传感器，用于扫描所述机器人平台所处的当前环境，构建三维地形图。进一步的，所述平台通信系统包括平台数据传输模块、手持遥控器和平台图像传输模块，所述平台数据传输模块、所述手持遥控器和所述平台图像传输模块分别与所述主控系统连接；其中，所述平台数据传输模块包含4GDTU模块和无线终端接入设备（CPE），所述4GDTU模块用于所述机器人平台与所述监控中心及所述侦查无人机之间的4G通信，支持全网通，同时兼容GPRS/3G无线通讯；所述无线终端接入设备用于所述机器人平台与所述监控中心及所述侦查无人机之间的WIFI通信，在所述无线终端接入设备接入附近的WIFI网络后，所述机器人平台即可与连接在WIFI网络中的所述监控中心及其他设备进行通信；所述平台图像传输模块为无线图传设备，用于所述机器人平台与所述监控中心的点对点图像传输；所述手持遥控器用于手动控制所述机器人平台和所述侦查无人机。进一步的，所述声光系统包括照明灯、转向灯、尾灯、刹车灯、声光报警灯、辅助降落指示灯、拾音器和扬声器；其中，所述辅助降落指示灯安装在所述无人机起降平台的周围，用于夜间辅助显示所述无人机起降平台的轮廓；所述拾音器用于采集所述机器人平台的现场声音信息；所述扬声器用于播放提醒声音和与所述监控中心进行对讲。进一步的，所述无人机停放区域为一块正方形塑料板。进一步的，所述无线充电发射器包括发射线圈和发射驱动模块，其中所述发射线圈安装在所述无人机起降平台的下方，所述发射线圈的上方和下方的一定距离内均无金属遮挡。进一步的，所述太阳能电池板可自动折叠，一共4块，分别安装在所述无人机起降平台的无人机停放区域四周；当所述侦查无人机降落在所述无人机起降平台的无人机停放区域时，4块所述太阳能电池板分别与所述无人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统，其特征在于：机器人平台（1）、侦查无人机（2）和监控中心（3）；所述机器人平台（1）由主控系统（11）、平台动力系统（12）、平台导航系统（13）、平台通信系统（14）、电源管理系统（15）、太阳能充电系统（16）、声光系统（17）、无线充电发射器（18）和无人机起降平台（19）组成；所述主控系统（11）分别与所述平台动力系统（12）、所述平台导航系统（13）、所述平台通信系统（14）、所述声光系统（17）、电源管理系统（15）、太阳能充电系统（16）和无线充电发射器（18）连接，用于数据计算、数据转发、图像处理和发送指令；所述平台动力系统（12）用于为所述机器人平台（1）提供移动载体和动力，以及调节所述机器人平台（1）移动速度；所述平台导航系统（13）用于定位所述机器人平台（1），用于检测所述机器人平台（1）当前的运动姿态，以及用于扫描所述机器人平台（1）所处的当前环境，并构建三维地形图；所述平台通信系统（14）用于所述机器人平台（1）与所述监控中心（3）及所述侦查无人机（2）之间的通信和图像传输，以及用于手动遥控所述机器人平台（1）和所述侦查无人机（2）；所述声光系统（17）用于夜间辅助显示所述无人机起降平台（19）的轮廓，用于采集所述机器人平台（1）的现场声音信息，以及用于播放提醒声音和与所述监控中心（3）进行对讲；所述电源管理系统（15）包括BMS单元（151）和锂电池组（152），所述BMS单元（151）作为所述锂电池组（152）的管理保护器，用于将所述锂电池组（152）电压稳定至合适电压后，给所述机器人平台（1）内所有用电设备供电，并且所述BMS单元（151）对所述锂电池组（152）具有过压保护、过流保护、短路保护等功能；所述无人机起降平台（19）安装在所述机器人平台（1）的顶部，包括无人机停放区域和太阳能电池板区域；其中，所述无人机停放区域位于所述辅助降落指示灯（176）的中间，用于停放所述侦查无人机（2）；所述无线充电发射器（18）安装在所述无人机起降平台（19）的下方，用于给所述侦查无人机（2）进行无线充电；所述太阳能充电系统（16）包括太阳能电池板和电压转换器，其中，所述太阳电池板安装在所述无人机起降平台（19）的太阳能电池板区域，用于将太阳能转换成电能；所述电压转换器用于将所述太阳能电池板输出的电压转换成合适的电压输送给所述锂电池组（152）充电；所述侦查无人机（2）由无人机机架（21）以及安装在所述无人机机架（21）上的无人机飞控系统（22）、无人机动力系统（23）、无人机定位系统（24）、无人机通信系统（25）、无人机监控系统（26）、无线充电接收器（27）和机载锂电池（28）组成；所述无人机飞控系统（22）分别与所述无人机动力系统（23）、所述无人机定位系统（24）、所述无人机通信系统（25）、所述无人机监控系统（26）、所述无线充电接收器（27）和所述机载锂电池（28）连接；所述无人机飞控系统（22）包括飞控MCU（221）、陀螺仪（222）、气压计（223）和无人机电子罗盘（224）；其中，所述飞控MCU（221）为嵌入式芯片，用于飞行数据计算和飞行控制指令下发；所述陀螺仪（222）用于输出所述侦查无人机（2）的姿态角和三轴加速度数据；所述气压计（223）用于检测所述侦查无人机（2）周围的气压值；所述无人机电子罗盘（224）用于检测所述侦查无人机（2）的当前运动方向；所述无人机定位系统（24）用于所述侦查无人机（2）的定位，以及用于所述侦查无人机（2）的精准降落；所述无人机动力系统（23）用于为所述侦查无人机（2）提供飞行动力，包括无刷电机（231）、电子调速器（232）和螺旋桨（233），所述螺旋桨（233）安装在所述无刷电机（231）上，所述无刷电机（231）通过所述电子调速器（232）与所述无人机飞控系统（22）连接；所述无人机通信系统（25）用于所述侦查无人机（2）与所述机器人平台（1）之间的通信以及图像传输；所述无人机监控系统（26）用于从空中拍摄当前道路状况，包括自稳云台（261）和高清摄像机（262）；所述无线充电接收器（27）用于接收所述机器人平台（1）上所述无线充电发射器（18）发射的电磁信号，并给所述机载锂电池（28）充电；所述机载锂电池（28）用于给所述侦查无人机（2）上所有的用电设备供电。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机与机器人技术的道路执法系统，其特征在于：机器人平台（1）、侦查无人机（2）和监控中心（3）；所述机器人平台（1）由主控系统（11）、平台动力系统（12）、平台导航系统（13）、平台通信系统（14）、电源管理系统（15）、太阳能充电系统（16）、声光系统（17）、无线充电发射器（18）和无人机起降平台（19）组成；所述主控系统（11）分别与所述平台动力系统（12）、所述平台导航系统（13）、所述平台通信系统（14）、所述声光系统（17）、电源管理系统（15）、太阳能充电系统（16）和无线充电发射器（18）连接，用于数据计算、数据转发、图像处理和发送指令；所述平台动力系统（12）用于为所述机器人平台（1）提供移动载体和动力，以及调节所述机器人平台（1）移动速度；所述平台导航系统（13）用于定位所述机器人平台（1），用于检测所述机器人平台（1）当前的运动姿态，以及用于扫描所述机器人平台（1）所处的当前环境，并构建三维地形图；所述平台通信系统（14）用于所述机器人平台（1）与所述监控中心（3）及所述侦查无人机（2）之间的通信和图像传输，以及用于手动遥控所述机器人平台（1）和所述侦查无人机（2）；所述声光系统（17）用于夜间辅助显示所述无人机起降平台（19）的轮廓，用于采集所述机器人平台（1）的现场声音信息，以及用于播放提醒声音和与所述监控中心（3）进行对讲；所述电源管理系统（15）包括BMS单元（151）和锂电池组（152），所述BMS单元（151）作为所述锂电池组（152）的管理保护器，用于将所述锂电池组（152）电压稳定至合适电压后，给所述机器人平台（1）内所有用电设备供电，并且所述BMS单元（151）对所述锂电池组（152）具有过压保护、过流保护、短路保护等功能；所述无人机起降平台（19）安装在所述机器人平台（1）的顶部，包括无人机停放区域和太阳能电池板区域；其中，所述无人机停放区域位于所述辅助降落指示灯（176）的中间，用于停放所述侦查无人机（2）；所述无线充电发射器（18）安装在所述无人机起降平台（19）的下方，用于给所述侦查无人机（2）进行无线充电；所述太阳能充电系统（16）包括太阳能电池板和电压转换器，其中，所述太阳电池板安装在所述无人机起降平台（19）的太阳能电池板区域，用于将太阳能转换成电能；所述电压转换器用于将所述太阳能电池板输出的电压转换成合适的电压输送给所述锂电池组（152）充电；所述侦查无人机（2）由无人机机架（21）以及安装在所述无人机机架（21）上的无人机飞控系统（22）、无人机动力系统（23）、无人机定位系统（24）、无人机通信系统（25）、无人机监控系统（26）、无线充电接收器（27）和机载锂电池（28）组成；所述无人机飞控系统（22）分别与所述无人机动力系统（23）、所述无人机定位系统（24）、所述无人机通信系统（25）、所述无人机监控系统（26）、所述无线充电接收器（27）和所述机载锂电池（28）连接；所述无人机飞控系统（22）包括飞控MCU（221）、陀螺仪（222）、气压计（223）和无人机电子罗盘（224）；其中，所述飞控MCU（221）为嵌入式芯片，用于飞行数据计算和飞行控制指令下发；所述陀螺仪（222）用于输出所述侦查无人机（2）的姿态角和三轴加速度数据；所述气压计（223）用于检测所述侦查无人机（2）周围的气压值；所述无人机电子罗盘（224）用于检测所述侦查无人机（2）的当前运动方向；所述无人机定位系统（24）用于所述侦查无人机（2）的定位，以及用于所述侦查无人机（2）的精准降落；所述无人机动力系统（23）用于为所述侦查无人机（2）提供飞行动力，包括无刷电机（231）、电子调速器（232）和螺旋桨（233），所述螺旋桨（233）安装在所述无刷电机（231）上，所述无刷电机（231）通过所述电子调速器（232）与所述无人机飞控系统（22）连接；所述无人机通信系统（25）用于所述侦查无人机（2）与所述机器人平台（1）之间的通信以及图像传输；所述无人机监控系统（26）用于从空中拍摄当前道路状况，包括自稳云台（261）和高清摄像机（262）；所述无线充电接收器（27）用于接收所述机器人平台（1）上所述无线充电发射器（18）发射的电磁信号，并给所述机载锂电池（28）充电；所述机载锂电池（28）用于给所述侦查无人机（2）上所有的用电设备供电。2.根据权利要求1所述的基于无人机与机器人技术的道路执法系统，其特征在于：所述平台动力系统（12）包括伺服电机（122）、电机驱动器（121）和车轮机构（123），所述伺服电机（122）的一端通过所述电机驱动器（121）与所述主控系统（11）连接，所述伺服电机（122）的另一端与所述车轮机构（123）连接；其中，所述车轮机构（123）为四轮机构或成履带机构，作为所述机器人平台（1）的移动载体；所述伺服电机（122）用于为所述车轮机构（123）提供动力，其内部还集成减速机构，具有电磁刹车功能；所述电机驱动器（121）具有网络通信口、CAN总线接口和232串口，具有电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，梅涛，方健，
申请(专利权)人：苏州融萃特种机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32