基于分布式控制的多功能巡检机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及机器人技术领域，尤其涉及一种基于分布式控制的多功能巡检机器人，包括控制模块、巡航模块、运动模块、图像采集模块、气体检测模块、土壤采样模块、无线通信收发模块及上位机监视模块；控制模块采用MSP430G2553单片机，巡航模块采用RX23T5F523T5ADFM单片机，RX23T5F523T5ADFM单片机通过SCCB通讯方式实时读取由CMOS摄像头采集到的图像信息，经串行通讯方式将位置信息传递至MSP430G2553单片机。本实用新型专利技术以MSP430处理器作为主要控制核心，以RX23T为辅助控制系统，这种分布式控制在数据处理上减小了计算误差，增加数据处理精度。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式控制的多功能巡检机器人
本技术涉及机器人
，尤其涉及一种基于分布式控制的多功能巡检机器人。
技术介绍
当前，人工智能技术的发展带动了机器人领域，智能巡检机器人在室内室外，变电站、机房或者商场有很大的需求。现有的巡检机器人系统，受到硬件、软件的限制，只有一个主控芯片，主控芯片功耗大，长时间运行处理会导致机器人运行速度下降，运行效率变低，最终影响整个机器人的工作。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种基于分布式控制的多功能巡检机器人及工作方法。本技术为实现上述目的，采用以下技术方案：一种基于分布式控制的多功能巡检机器人，其特征在于：包括控制模块、巡航模块、运动模块、图像采集模块、气体检测模块、土壤采样模块、无线通信收发模块及上位机监视模块；所述控制模块采用MSP430G2553单片机作为核心控制单元；所述巡航模块采用RX23T5F523T5ADFM单片机，所述RX23T5F523T5ADFM单片机通过SCCB通讯方式实时读取由CMOS摄像头采集到的图像信息，经二值化处理及模糊控制处理后，从而得出当前位置信息，经串行通讯方式将位置信息传递至所述MSP430G2553单片机，之后经计算处理后得到巡检机器人的路径规划信息；所述运动模块采用履带式运动结构与差速转向方式，并由所述MSP430G2553单片机控制；所述图像采集模块采用红外高清网络摄像头，实时采集画面信息并通过无线网络传送给上位机监视模块；所述气体检测模块由于检测pm2.5、氨气、硫化氢、空气污染气体、烟雾等数据，并将数据信息传送给所述MSP430G2553单片机；所述土壤采样模块用于采集土壤信息，包括两只舵机和挖土铲斗，由MSP430G2553单片机控制；所述无线通讯模块包括ZigBee和WIFI，其中ZigBee用于RX23T5F523T5ADFM单片机与上位机监视模块之间传输数据的传输，WIFI用于RX23T5F523T5ADFM单片机与上位机监视模块之间图像的传输；所述上位机监视模块采用PC机进行监控。优选地，还包括红外避障传感器，用于监测机器人周围障碍物信息，并传送给MSP430G2553单片机。本技术的有益效果是:本技术采用双处理器分布式控制方式，以MSP430处理器作为该系统主要控制核心，以RX23T为辅助控制系统，这种分布式控制在数据处理上减小了计算误差，增加数据处理精度，简化了数据运算过程，从而降低了核心处理器的负担，使控制系统变得更加安全、稳定；2.该32位RX23T5F523T5ADFM处理器具有多种外设通讯接口，如SCI，RSPI，RIIC，UART等。在唤醒延迟和功耗方面，几种省电模式提供了具有灵活性的最大优化方案。3.本技术可以实现人机分离，远程操作，代替工作人员进入复杂环境作业，一定程度上降低了对工作人员的伤害系数。4.机器人运动系统与土壤采样模块采用PWM调速控制方式，使控制更加精准与灵活，速度调节更加平滑，受外界干扰小，整个系统工作可靠。5.采用ZigBeeCC2500无线收发芯片，其工作频段为2.4GHz的ISM频段；它是一款低成本、低功耗、高性能的无线收发芯片。具有良好的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力。6.本技术上位机监视单元采用VisualStudio软件开发友好的人机界面，可实现现场环境数据以及图像视频的实时传输以及控制。附图说明图1为本技术所涉及的系统硬件框图；图2为本技术所涉及的系统初始化程序流程图；图3为本技术所涉及的气体数据采样子程序流程图；图4为本技术所涉及的自主巡航系统流程框图；图5为本技术所涉及的设计原理流程图。具体实施方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本技术的具体实施方式。如图1所示，一种基于分布式控制的多功能巡检机器人，包括：电源、电平转换模块1、电平转换模块2、电平转换模块3、电平转换模块4、第一直流电机、第二直流电机、电机驱动板、机器人控制单元、气体检测单元、无线通信收发模块、网络摄像头、路由器、红外避障传感器、CMOS摄像头、OLED显示屏及上位机组成。电源输出端分别连接电平转换模块1、2的输入端以及DC24v端子排输入端；电平转换模块1的输出端连接DC5v端子排的输入端，电平转换模块2的输出端连接DC12v端子排的输入端，电平转换模块3的输入端连接DC5v端子排的输出端，电平转换模块4的输入端连接DC5v端子排的输出端，电平转换模块4的输出端连接RX23T5F523T5ADFM控制板的电源输入端；第一直流电机、第二直流电机的电源输入端连接DC24v端子排的输出端，第一直流电机控制输入端连接电机驱动板的out1、out2输出端，第二直流电机控制输入端连接电机驱动板的out3、out4输出端；电机驱动板电源输入端连接DC24v端子排的输出端；控制电压输入端连接DC5v端子排输出端；电机驱动板的信号输入端IN1/IN2/IN3/IN4分别对应连接MSP430G2553单片机的P2.1/P2.2/P2.4/P2.5的输出端；MSP430G2553单片机的电源输入端连接DC5v端子排输出端；第二无线通信收发模块的电源输入端连接RX23T5F523T5ADFM电路板的输出端；第一无线通信收发模块电源输入端连接至上位机USB接口的输出端；网络摄像头的电源输入端连接DC12v端子排输出端，它的数据输出端通过网线连接路由器的输入端；路由器的电源输入端连接电平转换模块3的输出端；PM2.5传感器、硫化氢传感器、氨气传感器，烟雾报警传感器，易燃气体传感器的供电电压均为DC5v，全部并联接入端子排DC5v输出端；PM2.5传感器的输出端连接MSP430G2553单片机输入端口P1.0；氨气传感器的输出端连接MSP430G2553单片机输入端口P1.3；硫化氢传感器的输出端连接MSP430G2553单片机输入端口P1.4；烟雾报警传感器的输出端连接MSP430G2553单片机输入端口P1.5；空气污染气体检测传感器的输出端连接MSP430G2553单片机输入端口P1.7；红外避障传感器的输出端连接MSP430G2553单片机输入端口P2.0；CMOS摄像头、OLED显示屏的电源输入端并联接入RX23T5F523T5ADFM电路板的电源输入端。MSP430G2553电路板的P1.1/P1.2端口对应连接RX23T5F523T5ADFM电路板的16/14端口；CMOS摄像头的输出端连接RX23T5F523T5ADFM电路板的信号输入端；OLED显示屏输出端连接RX23T5F523T5ADFM电路板的信号输入端。所述电源DC24v为可充电锂电池提供，所述电平转换模块1为DC24v转DC12v模块,电平转换模块2为DC24v转DC5v模块,电平转换模块3为DC5v转DC9v模块,电平转换模块4为DC5v转3.3v模块。所述MSP430G2553单片机是美国德州仪器(TI)一种16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器；RX23T5F523T5ADFM单片机是瑞萨半导体公司一种32位的低功耗、具有多种通信接口的高性能处理器。所述的气体检测单元，选用高精度气象传感器，通过A/D采样方式采集PM2.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式控制的多功能巡检机器人，其特征在于：包括控制模块、巡航模块、运动模块、图像采集模块、气体检测模块、土壤采样模块、无线通信收发模块及上位机监视模块；所述控制模块采用MSP430G2553单片机作为核心控制单元；所述巡航模块采用RX23T5F523T5ADFM单片机，所述RX23T5F523T5ADFM单片机通过SCCB通讯方式实时读取由CMOS摄像头采集到的图像信息，经二值化处理及模糊控制处理后，从而得出当前位置信息，经串行通讯方式将位置信息传递至所述MSP430G2553单片机，之后经计算处理后得到巡检机器人的路径规划信息；所述运动模块采用履带式运动结构与差速转向方式，并由所述MSP430G2553单片机控制；所述图像采集模块采用红外高清网络摄像头，实时采集画面信息并通过无线网络传送给上位机监视模块；所述气体检测模块由于检测pm2.5、氨气、硫化氢、空气污染气体、烟雾数据，并将数据信息传送给所述MSP430G2553单片机；所述土壤采样模块用于采集土壤信息，包括两只舵机和挖土铲斗，由MSP430G2553单片机控制；所述无线通讯模块包括ZigBee和WIFI，其中ZigBee用于RX23T5F523T5ADFM单片机与上位机监视模块之间传输数据的传输，WIFI用于RX23T5F523T5ADFM单片机与上位机监视模块之间图像的传输；所述上位机监视模块采用PC机进行监控。...

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式控制的多功能巡检机器人，其特征在于：包括控制模块、巡航模块、运动模块、图像采集模块、气体检测模块、土壤采样模块、无线通信收发模块及上位机监视模块；所述控制模块采用MSP430G2553单片机作为核心控制单元；所述巡航模块采用RX23T5F523T5ADFM单片机，所述RX23T5F523T5ADFM单片机通过SCCB通讯方式实时读取由CMOS摄像头采集到的图像信息，经二值化处理及模糊控制处理后，从而得出当前位置信息，经串行通讯方式将位置信息传递至所述MSP430G2553单片机，之后经计算处理后得到巡检机器人的路径规划信息；所述运动模块采用履带式运动结构与差速转向方式，并由所述MSP430G2553单片机控制；所述图像采集模块采用红外高清网络摄像头，实时采...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐庆坤，徐守疆，俞强，耿建州，车有鹏，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：新型
国别省市：天津,12