空地协同式智能巡检机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种空地协同式智能巡检机器人，包括机器人平台、无人机，机器人平台包括车体、设置在车体底部的车轮及驱动组件、设置在车体上的：机械手臂、环境感知组件、通讯器、机器人控制器以及电源组件，通讯器对无人机与基站实现通信连接。本实用新型专利技术搭建全天候的自主导航多类型机器人平台，保证机器人可以全方位、全天候执行给定的导航和巡检任务，是一款综合运用物联网、人工智能、云计算、大数据等技术，集成环境感知、动态决策、行为控制等，具备自主感知、自主行走、自主保护、互动交流等能力，可帮助人类完成基础性、重复性、危险性的安保工作，推动安保服务升级，降低安保运营成本的多功能综合智能装备。

【技术实现步骤摘要】
空地协同式智能巡检机器人
本技术属于机器人
，具体涉及一种空地协同式智能巡检机器人。
技术介绍
近年来，化工行业重大爆炸事故主要由危化品泄露所导致，而导致泄露事故的最主要原因就是巡检力度不够。为了降低化工行业安全事故的发生率，巡检工作已经成为化工行业必不可少的工作之一。目前，检修和巡检作业主要依靠人工完成，由于人员素质层次不齐，通常存在安全意识淡薄、安全责任不落实、安全监管工作不到位等问题，难以保证巡检工作的可靠性和准确性。另外，化工行业通常占地面积大，且包含大量压力容器和近百公里的压力输送管道，巡检作业的工作环境十分复杂，仅仅依靠人工难以完成所有巡检任务。随着智能运维的推进，机器人巡检需求日益增长，化工行业已经逐步使用机器人代替人工执行巡检任务，这样不仅可以大幅降低人工成本，还可以确保巡检的效率和可靠性。虽然将机器人应用于化工行业安全巡检有很多优点，但是现阶段的巡检机器人普遍都是单一机器人类型的巡检设备，而且智能程度不高，其中包括无人车和无人机。现阶段巡检机器人包括无人车和无人机，主要存在以下不足：1、缺乏无人车与无人机的多机器人协同技术：单一无人车巡检设备受到自身工作原理的限制，对路面的平整性要求过高，无法执行崎岖路面、楼梯爬高以及高空环境的巡检工作；单一无人机巡检设备受到巡航能力限制，飞行时长和负载能力都很有限，无法执行携带多种传感器，而且不能远距离飞行。2、缺乏可搭载无人机的自主移动平台：现阶段的巡检无人机在执行任务时，仍需要作业人员通过交通工具将其带到指定地点，这种巡检方式仍然存在效率低、浪费人力物力资源等不足。3、缺乏自主能力：现阶段的无人机在执行巡检任务时，仍需要作业人员现场遥控无人机对化工环境和设备进行近距离的图像采集工作，这种巡检方式缺乏自主性，巡检效率低下。4、缺乏防爆性能：现阶段的无人车和无人机通常不具备防爆性能，高速无刷电机及高能量电池将产生超高的电流，一旦接触到可燃气体就会发生爆炸，潜在的失火、爆炸等隐患就已经让人难以想象其后果。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种空地协同式智能巡检机器人，应用于化工行业的安全巡检工作。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种空地协同式智能巡检机器人，包括机器人平台、无人机，所述的机器人平台包括车体、设置在所述的车体底部的车轮及驱动组件、设置在所述的车体上的：机械手臂、环境感知组件、通讯器、机器人控制器以及电源组件，所述的通讯器对所述的无人机与基站实现通信连接。优选地，所述的机械手臂包括设置在所述的车体上底座、可转动地连接在所述的底座上的关节组件、可转动地连接在所述的关节组件上的机械爪以及驱动各部件转动的转动驱动件，所述的关节组件包括一个或多个首尾依次可转动连接的连接关节。进一步优选地，所述的关节组件包括与所述的底座可转动地连接的第一连接关节、与所述的第一连接关节可转动地连接的第二连接关节、与所述的第二连接关节可转动地连接的第三连接关节、与所述的第三连接关节可转动地连接的第四连接关节、与所述的第四连接关节可转动地连接的第五连接关节，所述的机械爪与所述的第五连接关节可转动地连接。进一步优选地，所述的机械爪包括可转动地连接在所述的关节组件上的爪体、连接在所述的爪体上的一对爪手以及驱动所述的爪手进行抓取动作的爪手驱动组件，所述的爪手驱动组件包括设置在所述的爪体上的蜗杆、连接在所述的爪手一端并与所述的蜗杆配合的涡轮、驱动所述的蜗杆转动的爪手驱动件。优选地，所述的机器人平台还包括设置在所述的车体上供所述的无人机起降及充电的平台主体，所述的平台主体与所述的电源组件相连接。优选地，所述的环境感知组件包括激光雷达、传感器组件以及摄像及照相组件。进一步优选地，所述的传感器组件包括气体浓度传感器、湿温度传感器。进一步优选地，所述的摄像及照相组件包括可见光高清摄像机、红外线摄像机、单目相机。优选地，所述的机器人平台还包括设置在所述的车体上的触屏显示器。进一步优选地，所述的触屏显示器内集成有麦克风、扬声器。优选地，所述的通讯器内集成有惯性导航设备、GPS设备。优选地，所述的无人机包括机身、无人机控制组件、设置在所述的机身上的：起落架、螺旋桨组、无人机驱动及电源组件以及摄像及传感组件。进一步优选地，所述的无人机控制组件包括飞控模块、数传和图传模块，所述的飞控模块包括设置在所述的机身上的飞控密封盒、设置在所述的飞控密封盒内的飞行控制器、电源管理器以及调参接口，所述的飞行控制器分别与所述的电源管理器、调参接口相连接；所述的数传和图传模块包括设置在所述的机身上的数传和图传密封盒、设置在所述的数传和图传密封盒内的数传和图传无人机端、与所述的数传和图传无人机端相连接的数传和图传地面端，所述的数传和图传无人机端与所述的飞行控制器相连接。进一步优选地，所述的无人机驱动及电源组件包括电源防爆盒、设置在所述的电源防爆盒内的电池、电子调速器以及集线器、电机座、设置在所述的电机座上的电机，所述的电池与所述的电源管理器相连接，所述的电池通过所述的集线器与所述的电子调速器相连接，所述的电子调速器的输入端与所述的调参接口相连接，所述的电子调速器的输出端与所述的电机相连接。进一步优选地，所述的摄像及传感组件包括摄像机、传感器密封盒、设置在所述的传感器密封盒内的传感器控制板、与所述的传感器控制板相连接的气体传感器。进一步优选地，所述的螺旋桨组设置有四组，每组所述的螺旋桨组设置有两个螺旋桨，两个所述的螺旋桨上下设置。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点：本技术搭建全天候的自主导航多类型机器人平台，保证机器人可以全方位、全天候执行给定的导航和巡检任务，是一款综合运用物联网、人工智能、云计算、大数据等技术，集成环境感知、动态决策、行为控制等，具备自主感知、自主行走、自主保护、互动交流等能力，可帮助人类完成基础性、重复性、危险性的安保工作，推动安保服务升级，降低安保运营成本的多功能综合智能装备。附图说明附图1为本实施例的结构示意图；附图2为本实施例中机器人平台的结构示意图（消隐平台主体）；附图3为本实施例中机械手臂的结构示意图；附图4为本实施例中机械爪的结构示意图；附图5为本实施例中无人机的结构示意图；附图6为本实施例的结构示意框图；附图7为本实施例中巡检系统关系示意图；附图8为实现图像感知的工作流程图；附图9为本实施例中空地协同多机器人定位及建图的示意框图；附图10为本实施例中感知定位计算的示意框图；附图11为本实施例中地图创建的示意框图；附图12为本实施例中多信息融合定位的示意图框图；附图13a、13b为本实施例中无人机旋翼动力学模型；附图14为本实施例中无人机跟踪控制系统示意框图；附图15为本实施例中无人机控制器状态机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空地协同式智能巡检机器人，其特征在于：包括机器人平台、无人机，所述的机器人平台包括车体、设置在所述的车体底部的车轮及驱动组件、设置在所述的车体上的：机械手臂、环境感知组件、通讯器、机器人控制器以及电源组件，所述的通讯器对所述的无人机与基站实现通信连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种空地协同式智能巡检机器人，其特征在于：包括机器人平台、无人机，所述的机器人平台包括车体、设置在所述的车体底部的车轮及驱动组件、设置在所述的车体上的：机械手臂、环境感知组件、通讯器、机器人控制器以及电源组件，所述的通讯器对所述的无人机与基站实现通信连接。


2.根据权利要求1所述的空地协同式智能巡检机器人，其特征在于：所述的机械手臂包括设置在所述的车体上底座、可转动地连接在所述的底座上的关节组件、可转动地连接在所述的关节组件上的机械爪以及驱动各部件转动的转动驱动件，所述的关节组件包括一个或多个首尾依次可转动连接的连接关节。


3.根据权利要求2所述的空地协同式智能巡检机器人，其特征在于：所述的机械爪包括可转动地连接在所述的关节组件上的爪体、连接在所述的爪体上的一对爪手以及驱动所述的爪手进行抓取动作的爪手驱动组件，所述的爪手驱动组件包括设置在所述的爪体上的蜗杆、连接在所述的爪手一端并与所述的蜗杆配合的涡轮、驱动所述的蜗杆转动的爪手驱动件。


4.根据权利要求1所述的空地协同式智能巡检机器人，其特征在于：所述的机器人平台还包括设置在所述的车体上供所述的无人机起降及充电的平台主体，所述的平台主体与所述的电源组件相连接。


5.根据权利要求1所述的空地协同式智能巡检机器人，其特征在于：所述的环境感知组件包括激光雷达、传感器组件以及摄像及照相组件。


6.根据权利要求1所述的空地协同式智能巡检机器人，其特征在于：所述的无人机包括机身、无人机控制组件、设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林立民，邓若愚，
申请(专利权)人：同济人工智能研究院苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32