用于气体检测巡逻机器人的硬件结构制造技术

本实用新型专利技术提出一种用于气体检测巡逻机器人的硬件结构，其特征在于包括：主控制器、图传模块、云台舵机、动力模块、供电模块、通信模块、气体检测模块和行走机构组成；所述主控制器分别连接云台舵机、动力模块、通信模块和气体检测模块；所述图传模块连接通信模块；所述图传模块的摄像头安装在云台舵机上；所述动力模块包括驱动电路和4个电机，所述行走机构的4个车轮分别与4个电机连接，均采用麦克纳姆轮。为用于危险气体检测识别巡逻机器人的实现提供了完整的硬件设计方案。供了完整的硬件设计方案。供了完整的硬件设计方案。

【技术实现步骤摘要】
用于气体检测巡逻机器人的硬件结构


[0001]本技术涉及巡逻机器人、智能小车
，尤其涉及一种用于气体检测巡逻机器人的硬件结构。

技术介绍

[0002]伴随微电子领域的高速发展与技术进步，产品智能化程度越来越高且涉及领域也越来越广泛。无论是在军工领域还是在民用领域，智能化机器人与智能小车都有着很高的地位。
[0003]灾难、事故时常发生，事先预防与及时补救，对后续救援以及灾后恢复都有着重大意义。然而，现场状况多是复杂的，当所处场合无法实施救援与勘察工作时，能够远程遥控的巡逻机器人是解决该问题的有效方法之一。
[0004]巡逻机器人作为智能化机器人中的一种，其具有响应快、远程监控、易扩展、适应性强等特点，使其满足在勘测领域、灾后救援、事故预防、军事探测以及居家应用等多个领域的需求，其具有实际意义。
[0005]面对所环境中可能包含有对人体有害的危险气体，巡逻小车可以代替人们进入未知地区完成探索与检测工作，以此保障人员的生命健康。在勘探领域，巡逻小车有着非常重要的作用与意义，针对不同的场合配备不同的传感器与检测仪器，从而代替人工作业。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的实质需求，本技术提出一种用于气体检测巡逻机器人的硬件结构，为用于危险气体检测识别巡逻机器人的实现提供了完整的硬件设计方案，特色主要包括对图传、通信和行走方案的设计，使搭载的气体检测模块能够充分被利用，以快速进入特定的时空场景。
[0007]本技术具体采用以下技术方案：
[0008]一种用于气体检测巡逻机器人的硬件结构，其特征在于，包括：主控制器、图传模块、云台舵机、动力模块、供电模块、通信模块、气体检测模块和行走机构组成；
[0009]所述主控制器分别连接云台舵机、动力模块、通信模块和气体检测模块；所述图传模块连接通信模块；
[0010]所述图传模块的摄像头安装在云台舵机上；
[0011]所述动力模块包括驱动电路和4个电机，所述行走机构的4个车轮分别与4个电机连接，均采用麦克纳姆轮。
[0012]进一步地，所述云台舵机采用带有垂直方向旋转的舵机。
[0013]进一步地，所述主控制器采用STM32F103C8T6最小系统板；所述图传模块采用安信可的ESP32
‑
CAM作为图像采集系统；所述云台舵机采用数字舵机MG995；所述动力模块采用带有STM32F103RCT6芯片驱动板和4个A4590T构成驱动电路，并采用4个带有编码器的直流有刷电机，并配备有减速箱。
[0014]进一步地，所述通信模块包括用于与wifi连接的无线模块和用于与遥控器连接的射频模块。
[0015]进一步地，所述无线模块采用广州星翼电子的ESP8266模块，所述射频模块采用亿佰特的NRF24L01。
[0016]进一步地，所述行走机构采用铝合金板作为底盘，分别通过悬挂装置安装4个麦克纳姆轮。
[0017]进一步地，气体检测模块采用集成空气质量气体检测传感器。也可以根据实际需要更换成特定的（危险）气体检测传感器。
[0018]进一步地，所述供电模块采用3串2并的5000mAh12V锂电池，连接驱动板上的12V转5V电路以实现供电。
[0019]进一步地，还包括与主控制器连接的开关模块，用于切换无线模块和射频模块的控制模式。
[0020]本技术及其优选方案所提供的硬件结构精简，能够充分满足（危险）气体检测无人化的需求。
[0021]特别地，在通过麦克纳姆轮构建的行走机构的基础上设计了只带有带有垂直方向旋转的舵机的云台结构，就能够实现全方位的视觉图传。
[0022]设计了双通信模块，为同时实现遥控、远控和与上位系统的数据传输提供了硬件基础。
附图说明
[0023]图1是本技术实施例整体硬件结构图；
[0024]图2是本技术实施例整体电路原理图；
[0025]图3是本技术实施例主控制器系统板原理图；
[0026]图4是本技术实施例摄像头垂直采集范围示意图；
[0027]图5是本技术实施例PWM控制示意图；
[0028]图6是本技术实施例电机驱动电路原理图；
[0029]图7是本技术实施例ATK
‑
ESP8266模块电路原理图；
[0030]图8是本技术实施例麦轮底盘移动示意图；
[0031]图9是本技术实施例X4模式编码器计数示意图；
[0032]图10是本技术实施例与上位系统连接示意图。
具体实施方式
[0033]在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
[0034]为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：
[0035]如图1
‑
图10所示，本专利技术实施例提供的用于气体检测巡逻机器人的硬件部分主要由主控、云台舵机、动力模块、图传模块，以及电源、通信模块、行走机构组成。硬件的选取方
案如下。
[0036]（1）主控：本实施例采用STM32F103C8T6芯片，并设计最小系统作为主控，其主要功能如下：接收气体检测模块返回的数据，通过无线模块与服务器建立连接或通过射频模块与遥控器进行配对，实现无线控制，操作云台实现垂直方向运动，以及与驱动板通信，下发移动控制信号。由于整体系统由若干子系统构成，并且各子系统可独立运行，因此主控本身不需要太过于丰富的外设资源以及接口，而该芯片的外设资源完全满足整个系统能运作的最低要求，并且可以在FreeRTOS的支持下，直接采用本芯片实现最小系统的设计。
[0037]（2）图传模块：采用OV2640摄像头，并由ESP32
‑
CAM驱动，当ESP32接入WIFI后，通过浏览器访问其IP地址即可查看图像模块捕获的环境画面。
[0038]（3）云台舵机：采用数字舵机实现垂直控制，以便于获取更大的视野范围。由于小车通过麦克纳姆轮就自身能够进行左右自旋，故没有采用二维云台的设计方案，当需要监测不同方向时，只需要小车自旋至所需监控的位置即可。
[0039]（4）动力模块：采用STM32F103RCT6芯片设计驱动板，通过4片A4590T实现电机驱动电路。采用4个自带编码器的直流有刷电机，并配备有减速箱，使得小车动力强劲。通过独立的驱动板控制，大大提升系统整体流畅度同时，也确保了测量的速度的精确度从而使得小车运动的更加平滑。
[0040]（5）供电模块：采用3串2并的5000mAh12V锂电池。用于驱动电机的同时，通过驱动板上的12V转5V电路，能够给小车整体系统进行供电。5000mAh的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于气体检测巡逻机器人的硬件结构，其特征在于，包括：主控制器、图传模块、云台舵机、动力模块、供电模块、通信模块、气体检测模块和行走机构组成；所述主控制器分别连接云台舵机、动力模块、通信模块和气体检测模块；所述图传模块连接通信模块；所述图传模块的摄像头安装在云台舵机上；所述动力模块包括驱动电路和4个电机，所述行走机构的4个车轮分别与4个电机连接，均采用麦克纳姆轮。2.根据权利要求1所述的用于气体检测巡逻机器人的硬件结构，其特征在于：所述云台舵机采用带有垂直方向旋转的舵机。3.根据权利要求2所述的用于气体检测巡逻机器人的硬件结构，其特征在于：所述主控制器采用STM32F103C8T6最小系统板；所述图传模块采用安信可的ESP32
‑
CAM作为图像采集系统；所述云台舵机采用数字舵机MG995；所述动力模块采用带有STM32F103RCT6芯片驱动板和4个A4590T构成驱动电路，并采用4个带有编码器的直流有刷电机，并配备有减速箱。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琦祺，王弟建，武永华，
申请(专利权)人：珠海葆力软件开发有限公司，
类型：新型
国别省市：