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一种有毒气体检测 机器人

阅读：931发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种有毒气体检测机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种有毒气体检测机器人，包括运动机构、控制机构和电池，所述运动机构包括电机和传动机构，所述控制机构包括：单片机和通信控制器，单片机采样连接测距传感器和有毒气体传感器，单片机驱动控制连接有电机驱动器和摄像头旋转机构；通信控制器输入连接摄像头，通信控制器包括无线通讯模块；所述通信控制器与单片机连接。本实用新型中，单片机和通信控制器均为控制单元，单片机用于执行运动控制、有毒气体检测等，而通信控制器主要处理通信以及摄像头采集图像的处理、上传等。采用这种方式，能够减轻单片机的负担，提高运行稳定性；而且也有利于后期对机器人性能的进一步开发和扩展。，下面是一种有毒气体检测机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种有毒气体检测机器人，包括运动机构、控制机构和电池，所述运动机构包括电机和传动机构，其特征在于，所述控制机构包括：单片机和通信控制器，单片机采样连接测距传感器和有毒气体传感器，单片机驱动控制连接有电机驱动器和摄像头旋转机构；通信控制器包括MCU和无线通讯模块，所述MCU输入连接摄像头，所述MCU与单片机通过线路连接，单片机用于执行运动控制、有毒气体检测，而通信控制器用于通信以及摄像头所采集图像的处理上传。
2.根据权利要求1所述的有毒气体检测机器人，其特征在于，所述电机包括左侧电机和右侧电机，所述电机驱动器包括左侧电机驱动器和右侧电机驱动器；所述单片机通过PWM 信号控制连接所述左侧电机驱动器和右侧电机驱动器。
3.根据权利要求1所述的有毒气体检测机器人，其特征在于，所述测距传感器为超声波传感器。
4.根据权利要求1所述的有毒气体检测机器人，其特征在于，所述有毒气体传感器包括硫化氢传感器。
5.根据权利要求1所述的有毒气体检测机器人，其特征在于，所述摄像头旋转机构包括水平旋转舵机和俯仰旋转舵机，所述单片机通过PWM信号控制连接所述水平旋转舵机和俯仰旋转舵机。
6.根据权利要求1所述的有毒气体检测机器人，其特征在于，所述通信控制器通过USB 接口输入连接所述摄像头，通过USB线路连接所述单片机。
7.根据权利要求1-6任一项所述的有毒气体检测机器人，其特征在于，所述无线通讯模块为WIFI通讯模块。

说明书全文

一种有毒气体检测机器人

技术领域

[0001] 本实用新型属于有毒气体检测领域，特别是一种有毒气体检测机器人。

背景技术

[0002] 硫化氢是一种急性有毒气体，超过10ppm浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响，超过100ppm浓度的硫化氢就会对生命和健康产生不可逆转的伤害，甚至造成死亡。而硫化氢在低于4.6ppm时有臭鸡蛋气味，能够被发现，超过该浓度则无气味，在无检测工具的情况下不易被发现。现今的硫化氢测量仪器分为两种，即为固定式和便携式。其中固定式硫化氢检测仪能够长期实时不间断的检测环境中的硫化氢气体含量，但是在使用过程中，不便于更换其检测位置，在遇到石油化工生产现场硫化氢泄漏时，因风向等原因的影响不能准确判断其泄漏部位。便携式硫化氢检测仪是在工作人员的携带下进入现场进行硫化氢浓度测量，可以检测出泄漏部位，但是对工作人员的人身安全具有一定的威胁。

[0003] 公开号为CN105014654A的中国专利文献披露了一种智能巡检机器人，能够实现有毒气体的检测，工作人员在远程通过无线方式对机器人进行操作和控制(包括运动控制和拍摄控制等)，从而避免了有毒气体对工作人员的影响。

[0004] 然而，现有技术中，有毒气体检测机器人一般以单片机为核心，实现机器人的行走控制、摄像头的旋转控制、气体的检测、障碍物检测、通信控制，以及图像信息的初步处理等各项工作，导致单片机的负担较重，运行不够稳定；而且也不利于后期对机器人性能的进一步开发和扩展。实用新型内容

[0005] 本实用新型的目的是提供一种有毒气体检测机器人，用于解决现有技术中单片机负担重的问题。

[0006] 本实用新型的技术方案包括：

[0007] 一种有毒气体检测机器人，包括运动机构、控制机构和电池，所述运动机构包括电机和传动机构，所述控制机构包括：单片机和通信控制器，单片机采样连接测距传感器和有毒气体传感器，单片机驱动控制连接有电机驱动器和摄像头旋转机构；通信控制器输入连接摄像头，通信控制器包括无线通讯模块；所述通信控制器与单片机通讯连接。

[0008] 进一步的，所述电机包括左侧电机和右侧电机，所述电机驱动器包括左侧电机驱动器和右侧电机驱动器；所述单片机通过PWM 信号控制连接所述左侧电机驱动器和右侧电机驱动器。

[0009] 进一步的，所述测距传感器为超声波传感器。

[0010] 进一步的，所述有毒气体传感器包括硫化氢传感器。

[0011] 进一步的，所述摄像头旋转机构包括水平旋转舵机和俯仰旋转舵机，所述单片机通过PWM信号控制连接所述水平旋转舵机和俯仰旋转舵机。

[0012] 进一步的，所述通信控制器通过USB 接口输入连接所述摄像头，通过USB接口通讯连接所述单片机。

[0013] 进一步的，所述无线通讯模块为WIFI通讯模块。

[0014] 有益效果：单片机和通信控制器均为控制单元，单片机用于执行运动控制、有毒气体检测等，而通信控制器主要处理通信以及摄像头采集图像的处理上传等。采用这种方式，单片机不必涉及通信控制和图像的处理等任务，能够减轻单片机的负担，提高运行稳定性；两个控制单元分工合作，也有利于后期对机器人性能的进一步开发和扩展。
附图说明

[0015] 图1是本实用新型实施例的有毒气体检测机器人的电路原理图；

[0016] 图2是本实用新型实施例的有毒气体检测机器人的构造图。

具体实施方式

[0017] 为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。

[0018] 如图2所示为本实施例的有毒气体检测机器人，包括运动机构和控制机构。

[0019] 运动机构，用于实现机器人的运动，包括底盘1、传动机构2(两套)和电机3(包括左侧电机M1和右侧电机M2)。传动机构2固定于底盘1上，处于底盘1的两侧。每套传动机构2包括车轮组和包裹住车轮组外侧的履带。车轮组包括从动轮和齿轮式主动轮。本实用新型中，通过电机3带动齿轮式主动轮转动来实现运动机构的运动。

[0020] 控制机构，用于运动控制和检测控制等，包括单片机控制板4、通信板5、电机驱动板7、硫化氢传感器8、超声波传感器9、摄像头10和舵机单元11。相关电路如图1所示，单片机控制板4上设置单片机，通信板5上设置通信控制器，电机驱动板7上设置左侧电机驱动器和右侧电机驱动器，舵机单元11包括水平旋转舵机和俯仰旋转舵机。

[0021] 另外，底盘1上还安装固定有锂电池12(作为其他实施方式，也可以采用其他类型的电池)；锂电池12为控制机构中的各种器件，以及运动机构中电机3供电。供电设计时，应考虑各器件的工作电压；例如，分别为电机3和单片机控制板4配置不同的工作电压，可以通过采用相应的稳压、变压电路实现。

[0022] 具体的，单片机通过IO口采样连接超声波传感器和硫化氢传感器(作为其他实施方式，若需要采集其他气体，也可以增加相应的气体传感器，如CO传感器、CH4传感器等)；单片机通过IO口控制连接左侧电机驱动器和右侧电机驱动器，IO口输出PWM信号，PWM信号通过单片机内部定时器实现(某些市售单片机自带PWM端口，若采用此类单片机，可以直接采用其PWM端口)。同理，单片机的IO口或者PWM端口控制连接水平旋转舵机和俯仰旋转舵机，通过控制PWM的占空比，调整旋转的角度(作为其他实施方式，也可以采用云台或其他类型的摄像头旋转机构来替代上述水平旋转舵机和俯仰旋转舵机)。本实施例中，左侧电机驱动器、右侧电机驱动器均采用市售驱动芯片，例如A4950。作为其他实施方式，也可以利用MOS管等器件搭建H桥电路形成电机驱动器。单片机内部定时器通过IO口产生PWM信号，对电机驱动器进行控制；通过控制PWM信号的占空比，实现电机的调速、正反转控制。通过电机的正反转控制，使有毒气体检测机器人可以前进和后退，通过分别对左侧电机M1和右侧电机M2进行调速，使他们产生速度差，从而实现有毒气体检测机器人的转向控制。

[0023] 通信控制器通过USB接口连接单片机(的USB接口)，通信控制器通过USB接口连接摄像头(若采用的摄像头无USB接口，则用相应接口连接即可)。本实施例中，通信控制器的核心部分为WIFI MCU芯片，集成MCU、WIFI射频和基带等模块的SOC，例如市售的ESP8266或MT7681等。利用芯片的IO口形成USB接口。作为其他实施方式，通信控制器也可以采用集成WIFI模块与MCU的板卡，利用MCU的IO口形成USB接口。

[0024] 本实施例中，摄像头10安装于舵机单元11上方。

[0025] 本实施例中，超声波传感器9属于测距传感器，作为其他实施方式，也可以采用红外传感器或者毫米波雷达等，用于检测与前方障碍物的距离，减少碰撞，及时转向。

[0026] 本实施例中，通信控制器采用WIFI方式与后台进行无线通讯，即其内置了WIFI模块，作为其他实施方式，通信控制器也可以采用其他无线通讯方式，例如ZigBee等，这就需要通信控制器内置ZigBee模块。

[0027] 如图1所示，本实施例中，单片机和通信控制器均为控制单元，单片机用于执行运动控制、有毒气体检测等，而通信控制器主要处理通信以及摄像头采集图像的处理上传等。采用这种方式，单片机不必涉及通信控制和图像的处理等任务，能够减轻单片机的负担，提高运行稳定性；两个控制单元分工合作，也有利于后期对机器人性能的进一步开发和扩展。

[0028] 具体的，硫化氢传感器8的输出电压与硫化氢气体浓度呈线性关系，测出的硫化氢气体浓度传输给单片机，单片机通过通信控制器将数据通过WIFI传输至后台，实现远程监测现场硫化氢含量的目的。单片机根据后台传输的指令控制舵机单元11转动来调整摄像头10的拍摄方向。摄像头10所获取数据直接通过USB传输给通信控制器；通信控制器将现场监控视频实时传输至后台，后台可对现场环境进行录像和拍照。

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