一种图书馆智能巡检机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及巡检机器人技术领域，且公开了一种图书馆智能巡检机器人系统，包括机器人、计算机终端，所述机器人包括机身、移动底盘、防碰撞结构、音频采集结构、摄像采集结构、导航定位结构、微处理器；计算机终端包括导航定位模块、防碰撞模块、环境巡检模块。本发明专利技术通过在机身和移动底盘之间设置防碰撞结构，并通过惯性传感器测量的数据以及机器人的本身的原始数据，计算机器人的倾倒状态，并根据倾倒状态而选择防碰撞模式，在防止机器人受到碰撞而倾倒损坏的基础上，避免由于机身受到较大作用力时无法实现倾斜缓冲而损坏的问题，提高了巡检机器人防碰撞的性能，延长机器人的使用寿命。延长机器人的使用寿命。延长机器人的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种图书馆智能巡检机器人系统


[0001]本专利技术涉及巡检机器人
，具体为一种图书馆智能巡检机器人系统。

技术介绍

[0002]图书馆秩序维护是图书馆运营的重要一环，以往的秩序维护依靠的是工作人员的巡逻，遇见大声喧哗的读者还需要人工来提醒，这项工作颇为耗时费工。要想维持好秩序又要省力，用机器人来代替是个不错的方式，各国的图书馆也常使用机器人替代人工。但是现有的巡检机器人在巡检过程难免会碰到人或者物而受到碰撞，导致巡检机器人容易倾倒而损坏。而在机器人受到人群阻碍时，大部分的作用力是作用在机身上，而机器底座中一般设置重物以防止机器人倾倒，因此当机身上受到较大的作用力，而底座的重力又比较大无法实现机身倾斜以缓冲碰撞力时，容易导致机身受损。

技术实现思路

[0003]针对
技术介绍
中提出的现有图书馆智能巡检机器人系统在使用过程中存在的不足，本专利技术提供了一种图书馆智能巡检机器人系统，具备防碰撞的优点，解决了上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]本专利技术提供如下技术方案：一种图书馆智能巡检机器人系统，包括机器人、计算机终端，所述机器人与计算机终端无线通信连接；
[0005]所述机器人包括机身、移动底盘、防碰撞结构、音频采集结构、摄像采集结构、导航定位结构、微处理器；
[0006]所述计算机终端与微处理器相连接，计算机终端包括导航定位模块、防碰撞模块、环境巡检模块；
[0007]所述防碰撞结构连接在机身和移动底盘之间，所述防碰撞结构连接有防碰撞模块，所述音频采集结构、摄像采集结构、导航定位结构均设置于机身上；
[0008]所述导航定位模块基于视觉导航算法对机器人进行定位、路径规划、导向、预碰撞计算；
[0009]所述环境巡检模块根据采集的噪声、图像对图书馆的环境参数进行判断，并对判断为劣势环境位置点进行定位，与导航定位模块相连接规划机器人当前位置点至劣势环境位置点间的路径；
[0010]所述防碰撞模块与防碰撞结构相连接，所述防碰撞模块还连接有惯性传感器，所述惯性传感器设置于机身上。
[0011]优选的，所述音频采集结构为四个单向拾音器周向分布组成，四个单向拾音器连接有音幅比较单元，所述音幅比较单元获取根据四个单向拾音器获取的音频比较得到幅度最大的音频的传播方向，所述音频采集器与环境巡检模块相连接。
[0012]优选的，所述环境巡检模块包括定位单元和提醒单元，所述定位单元的过程如下：
[0013]定位单元获取最大幅度的音频方向，并调取导航定位模块获取的机器人当前所在
位置坐标；
[0014]定位单元调取导航定位模块对机器人当前所在位置进行标定；
[0015]定位单元调取导航定位模块以机器人当前所在位置为起点，以最大幅度音频方向为行进方向，并通过导航定位模块驱动机器人行走；
[0016]所述定位单元在机器人行进时实时获取音频，且实时更新最大幅度音频方向，直至机器人到达音源位置；
[0017]通过所述摄像采集结构对音源进行拍摄，并将拍摄的图像传输至计算机终端的显示屏上，管理人员对音源处的情况进行判断，通过提醒单元对发出噪音的读者进行提醒；
[0018]所述导航定位模块驱动机器人返回标定的原位置。
[0019]优选的，所述机身的下端连接有机器底部，所述机器底部活动连接在防碰撞结构上，所述机身的顶端活动连接有机器头部，所述机身与机器头部伸缩式连接，所述导航定位结构、音频采集结构、摄像采集结构设置于机器头部上，所述机器底部的底端呈半球状。
[0020]优选的，所述移动底盘包括盘体，所述盘体的内部设置有重物块和抽气泵，所述抽气泵连接有气管，所述气管上连接有若干吸盘，所述吸盘上连接有气阀，所述盘体内还安装有推杆，所述推杆的伸缩短连接在吸盘上。
[0021]优选的，所述防碰撞结构包括转盘，所述转盘为圆盘状，所述转盘内转动连接有滑座，所述滑座呈条状，所述滑座靠近转盘中心的一端转动连接在转盘上，所述滑座远离转盘中心的一端连接有液压杆的伸缩端，所述液压杆的固定端安装在转盘上，所述滑座的中间开设有通槽，所述机器底部滑动连接在通槽上。
[0022]优选的，所述机器底部的底面连接有上转动端，所述上转动端的转动连接有下转动端，所述下转动端的底端滑动套接有固定滑槽，所述固定滑槽设置于转盘的内底面上，所述盘体的顶面上安装有旋转座，所述转盘滑动连接在旋转座上，所述旋转座及盘体内安装有旋转电机，所述旋转电机的旋转端连接在转盘的底面上。
[0023]优选的，所述防碰撞模块的计算过程如下：
[0024]获取参数：通过惯性传感器获取机身相对于移动底盘的倾倒方向，倾倒加速度a，行进初始速度v0；
[0025]计算防倾倒距离：机身的重量为m，机器底部与滑座的滑动摩擦系数为μ，则若是，则无需将滑座的一端抬起，若否，则需要将滑座的一端抬起；
[0026]计算抬高高度：根据公式其中H＝L sinθ，获取θ值及H值；
[0027]驱动液压杆伸长H高度；
[0028]若H的高度处于最大高度阈值内，则通过推杆的伸缩端伸长进吸盘挤压在地面上，并驱动抽气泵抽吸空气，使得吸盘吸附在地面上；否则，保持吸盘处于盘体内的状态不变。
[0029]本专利技术具备以下有益效果：
[0030]1、本专利技术通过在机身和移动底盘之间设置防碰撞结构，并通过惯性传感器测量的数据以及机器人的本身的原始数据，计算机器人的倾倒状态，并根据倾倒状态而选择防碰撞模式，在防止机器人受到碰撞而倾倒损坏的基础上，避免由于机身受到较大作用力时无
法实现倾斜缓冲而损坏的问题，提高了巡检机器人防碰撞的性能，延长机器人的使用寿命。
[0031]2、本专利技术通过在盘体的内部设置抽气泵、吸盘以及推杆，在机身可以通过移动而抵消掉碰撞了的动能时，利用吸盘将移动底盘吸附在地面上，保持移动底盘的稳定性，无需移动底盘的移动即可实现对机器人碰撞作用力的释放功能，适用于机器人的底盘被阻碍而无法移动时的防碰撞情况，提高了该巡检机器人的实用性。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的系统组成示意图；
[0033]图2为本专利技术机器人的结构示意图；
[0034]图3为本专利技术移动底盘和防碰撞结构的示意图；
[0035]图4为本专利技术防碰撞结构的俯视图。
[0036]图中：1、机身；101、机器底部；102、机器头部；2、移动底盘；201、盘体；202、重物块；203、抽气泵；204、气管；205、吸盘；206、气阀；207、推杆；3、导航定位结构；4、防碰撞结构；401、转盘；402、滑座；403、液压杆；404、上转动端；405、下转动端；406、固定滑槽；407、旋转座；408、旋转电机；5、音频采集结构；6、摄像采集结构。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图书馆智能巡检机器人系统，其特征在于，包括机器人、计算机终端，所述机器人与计算机终端无线通信连接；所述机器人包括机身、移动底盘、防碰撞结构、音频采集结构、摄像采集结构、导航定位结构、微处理器；所述计算机终端与微处理器相连接，计算机终端包括导航定位模块、防碰撞模块、环境巡检模块；所述防碰撞结构连接在机身和移动底盘之间，所述防碰撞结构连接有防碰撞模块，所述音频采集结构、摄像采集结构、导航定位结构均设置于机身上；所述导航定位模块基于视觉导航算法对机器人进行定位、路径规划、导向、预碰撞计算；所述环境巡检模块根据采集的噪声、图像对图书馆的环境参数进行判断，并对判断为劣势环境位置点进行定位，与导航定位模块相连接规划机器人当前位置点至劣势环境位置点间的路径；所述防碰撞模块与防碰撞结构相连接，所述防碰撞模块还连接有惯性传感器，所述惯性传感器设置于机身上。2.根据权利要求1所述的一种图书馆智能巡检机器人系统，其特征在于：所述音频采集结构为四个单向拾音器周向分布组成，四个单向拾音器连接有音幅比较单元，所述音幅比较单元获取根据四个单向拾音器获取的音频比较得到幅度最大的音频的传播方向，所述音频采集器与环境巡检模块相连接。3.根据权利要求2所述的一种图书馆智能巡检机器人系统，其特征在于：所述环境巡检模块包括定位单元和提醒单元，所述定位单元的过程如下：定位单元获取最大幅度的音频方向，并调取导航定位模块获取的机器人当前所在位置坐标；定位单元调取导航定位模块对机器人当前所在位置进行标定；定位单元调取导航定位模块以机器人当前所在位置为起点，以最大幅度音频方向为行进方向，并通过导航定位模块驱动机器人行走；所述定位单元在机器人行进时实时获取音频，且实时更新最大幅度音频方向，直至机器人到达音源位置；通过所述摄像采集结构对音源进行拍摄，并将拍摄的图像传输至计算机终端的显示屏上，管理人员对音源处的情况进行判断，通过提醒单元对发出噪音的读者进行提醒；所述导航定位模块驱动机器人返回标定的原位置。4.根据权利要求1所述的一种图书馆智能巡检机器人系统，其特征在于：所述机身(1)的下端连接有机器底部(101)，所述机器底部(101)活动连接在防碰撞结构(4)上，所述机身(1)的顶端活动连接有机器头部(102)，所述机身(1)与机器头部(102)伸缩式连接，所述导航定位结构(3)、音频采集结构(5)、摄像采集结构(6)设置于机器头部(102)上，所述机器底部(101)的底端呈半球状。...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春梅，付国帅，李丹，
申请(专利权)人：郑州工业应用技术学院，
类型：发明
国别省市：