一種移動終端控制的高危作業遙控車系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于自動機械化設備領域，尤其涉及一種能夠在高危或極端環境下代替人工進行作業的遙控車系統。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展和安全意識的不斷提高，安全防范、危機解除等高危作業領域不斷拓展，在那些高危險性或不適合人類生存的極端環境中，使用可控機械化設備來代替人工作業是人們長期以來一直追求的目標。
[0003]近年來，在各種安全防范及高危作業領域發展了一些可通過后臺操作箱控制的遙控機器人設備，但是這些設備普遍存在環境適應能力差、遙控距離短、功能單一、操作控制繁瑣、工具龐大不易攜帶以及操作精確度不高等問題，大大限制了這些設備的運用場合和實際使用效果。因此，開發一種環境適應能力更強的多功能遙控機器人設備是本領域的重要研宄課題。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提供了一種克服上述現有技術缺陷，能夠通過便于攜帶的常規可移動終端，例如手機，平板電腦等進行簡單控制，操作靈活簡便，動作精度高、地形適應能力強且功能完善的高危作業用遙控車系統。
[0005]根據本實用新型，所述遙控車系統包括遙控車本體、處理端計算機以及遠程操控設備。
[0006]其中，所述遙控車本體包括底盤、電池盒、左右驅動馬達、左右主動輪、萬向輪、單芯片微控制器(Arduino UNO板)、紫峰(ZigBee)模塊、紅外線距離傳感器、超音波傳感器、光傳感器、LED照明燈、機械臂、機械手、舵機、無線針孔攝影機等部件。
[0007]其中，該車通過位于底盤后部的左右驅動馬達分別為兩個左右主動輪提供前進和后退的驅動力；驅動馬達由位于底盤后端的電池盒提供電力，在本實用新型中，可以根據遙控車實際使用環境需求來選擇具體的電池類型，以滿足各種作業任務對于車體動力、持續工作時間等不同的要求。
[0008]該車底盤前部具有一個萬向輪，后部左右兩個主動輪可以通過程序控制各自的驅動馬達提供同步或非同步的驅動力，從而能使車體實現小范圍內360度無死角旋轉及各種期望的運行軌跡，大大增加了車體的活動能力、圖像采集范圍和動作到位率。
[0009]該車底盤上承載的其他功能部件包括單芯片微控制器(Arduino UNO板)、紫峰(ZigBee)模塊、紅外線距離傳感器、超音波傳感器、光傳感器、LED燈、機械臂、舵機、無線針孔攝影機等。
[0010]其中，車體中后部設置有單芯片微控制器和紫峰模塊。單芯片微控制器作為該車的中央處理系統，利用基于單芯片微控制器的開發環境(Arduino開發環境)和XCTU軟件預先編輯的程序，接受、處理來自處理端以及各傳感器發來的數據，并發送相應指令給車體的其他功能部件，從而完成車體的各個動作。單芯片微控制器與處理端計算機之間的數據通訊通過紫峰模塊進行。
[0011]所述處理端計算機為同樣安裝有紫峰模塊的計算機設備，其與所述遠程操控設備通過網絡連接，并使用預先設計的應用程序實現遠程操控設備上對處理端數據的可視化呈現，以及操作指令的下達。根據本實用新型，所述遠程操控設備通常為便攜式設備，包括但不限于手機、平板電腦等。
[0012]車體的中前部設置有機械臂，該機械臂底部連接有4個可以180度旋轉的舵機并藉由承載底座與車的底盤相連，該結構可以實現機械臂在四個自由度上的自如活動，從而適應各種具體作業對于機械臂自由、靈活、多角度運作的需要。機械臂的中上部具有一個或多個用于完成具體動作的機械手部件，該機械手可以為各種已知的機械工具并依據不同的實際使用環境而具有不同的功能，包括但不限于鉗狀、針狀、手狀機械工具等等。
[0013]在所述機械臂的頂端設置有無線針孔攝影機，用于傳輸實時圖像，操作員根據該圖像了解作業區域的整體情況以及機械臂、機械手部件的操作情況，并根據需要調整操作指令。
[0014]車體的前端設置有紅外線距離傳感器，該傳感器用于探測環境熱量以及車體與熱源的距離，并將數據傳送給單芯片微控制器，處理后經由紫峰模塊傳送至處理端計算機設備，并以七段顯示器呈現數據狀態，進而將該數據發送至遠程操作終端設備并以可視化方式呈現，以供操作員參考并調整操作指令。通過該傳感器的設置，能夠及時發現危險熱源并測量距離，向終端發送警報，提示保持安全距離，提醒操作員及時調整操作策略。
[0015]在舵機殼體的兩側分別設置有超音波傳感器，該傳感器用于探測車身與周邊障礙物的距離，所采集的數據同樣傳送給單芯片微控制器，處理后經由紫峰模塊傳送至處理端計算機設備，并以七段顯示器呈現數據狀態，進而將該數據發送至遠程操作終端設備并以可視化方式呈現，向操作員提示車體周邊的物理環境數據，以供調整操作指令。
[0016]車體的中部設置有光傳感器，通過采集作業環境中的動態光線數據，傳送給單芯片微控制器，單芯片微控制器分析數據后自動發出控制指令，控制位于車體前方和后方的LED照明燈，當環境光線強度低于或高于預先設定的閾值時，自動打開或關閉LED照明燈。
[0017]相對于現有技術，本實用新型的優點在于:
[0018]1.實現了在便攜式設備上進行遠程或超遠程終端控制，可使操作員遠離作業現場，確保安全；
[0019]2.配備多種傳感器設備，以及合理的數據處理模塊，實現了熱源探測、距離預警等多種功能；
[0020]3.主動輪、萬向輪及機械臂的合理機械設計，使得整車運動自如，360度無死角，適于各種地形及操作環境需要。
[0021]4.遙控車本體以及處理端計算機上使用特定的硬件處理和通訊設備，結合針對性開發的軟件程序，使得操作精度更高、更靈敏。
【附圖說明】
[0022]圖1本實用新型遙控車本體的結構示意圖
[0023]圖2本實用新型遙控車系統的運行流程圖
【具體實施方式】
[0024]以下結合【具體實施方式】對本實用新型進行進一步說明。應當指出的是，本說明書中提供的【具體實施方式】僅作為示例性說明，不構成對本實用新型范圍的限制；本領域技術人員能夠理解，在不改變本發明技術要點的情形下，可以作出許多等同方式的替代、取代、變型或變化，而這種替代、取代、變型或變化均非限制性地包括在本發明的范圍之內。
[0025]如圖1所示，在一個具體實施方案中，本實用新型的遙控車本體(I)由底盤(2)、電池盒(3)、左右驅動馬達(4)、左右主動輪(5)、萬向輪(6)、單芯片微控制器(7)、紫峰模塊
(8)、紅外線距離傳感器(9)、超音波傳感器(10)、光傳感器(11)、LED照明燈(12)、機械臂
(13)、無線針孔攝影機(14)和鉗形機械手(16)這些主要部件構成。電池盒(3)為左右驅動馬達(4)提供動力以分別驅動位于底盤后部的左右主動輪(5)進行同步或非同步運動，底盤前部的萬向輪(6)作為從動輪，在左右主動輪驅動(5)、萬向輪(6)從動的協同運動下，可實現遙控車本體(I)的360度旋轉；機械臂(13)設置于車體的中前部，其通過底座與底盤
(2)相連，其具有4個可以180度旋轉的舵機(15)以實現機械臂在4個自由度上的靈活運動；機械臂(13)的中上部設置有一個鉗形機械手(16)，用于根據指令完成撿取、夾持類動作；無線針孔攝影機(14)設置于機械臂(13)的頂部，可跟隨機械臂(13)及本體(I)的運動實現對目標物體的全方位拍攝，并將數據發送給處理端計算機進而再轉發至遠程操作設備；遙控車本體(I)的前部設置有紅外線距離傳感器(9)，舵機(15)殼體的兩側設置有超音波傳感器(10)，用于探測熱源及周期障礙物情況，并由設置于車體中后部的單芯片微控制器(7)數據處理后，經由紫峰模塊(8)與同樣安裝有紫峰模塊的處理端計算機設備進行通訊，處理端計算機與遠程控制設備通過網絡連接，藉由預先編寫的APP應用程序實現遠程控制設備對數據的讀取、可視化呈現和指令的下達，處理端計算機接受遠程操控設備發送的指令后將其傳遞給單芯片微控制器(7)，由單芯片微控制器(7)通過預先設定的程序控制車體其他功能部件完成對應動作。此外，遙控車本體(I)的中部還設有光傳感器(11)，其負責采集光信號并藉由預先設定的程序，根據實際光線強弱，由單芯片微控制器(7)控制位于車體前后兩端的LED照明燈(12)自動開關。圖2為本實用新型遙控車系統的抽象運行流程圖，非限制性地顯示了本實用新型遙控車系統各單元及功能部件之間的信號傳遞和指令運作流程。
【主權項】
1.一種移動終端控制的高危作業遙控車系統，包括遙控車本體、處理端計算機和遠程操控設備，其特征在于: 所述遙控車本體包括底盤、電池盒、左右驅動馬達、左右主動輪、萬向輪、單芯片微控制器、紫峰模塊、紅外線距離傳感器、超音波傳感器、光傳感器、LED照明燈、機械臂、機械手、舵機、無線針孔攝影機部件； 所述處理端計算機安裝有紫峰模塊，其與遙控車本體通過各自的紫峰模塊建立通訊連接; 所述遠程操控設備選自手機或平板電腦，其與所述處理端計算機通過網絡連接。
2.如權利要求1所述的遙控車系統，其特征在于，所述左右主動輪位于遙控車本體底盤的后端，由左右驅動馬達分別同步或非同步驅動，萬向輪位于遙控車本體底盤的前端。
3.如權利要求1或2所述的遙控車系統，其特征在于，所述機械臂位于遙控車本體的中前部，其中上部設有一個或多個機械手，頂端設有無線針孔攝影機。
4.如權利要求1或2所述的遙控車系統，其特征在于，單芯片微控制器位于遙控車本體的中后部，用于接收來自紫峰模塊、紅外線距離傳感器、超音波傳感器、光傳感器的輸入信號，并根據遠程操控設備輸入的指令或預先設定的程序控制遙控車本體完成作業動作。
5.如權利要求1或2所述的遙控車系統，其特征在于，紅外線距離傳感器位于遙控車本體的前端，超音波傳感器位于舵機殼體的兩側，光傳感器位于遙控車本體遙控車本體中部，本體的前后端均具有LED照明燈。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用移動終端進行遠程控制的高危作業用遙控車系統，包括遙控車本體、處理端計算機以及遠程操控設備，其中，遙控車本體包括底盤、電池盒、左右驅動馬達、左右主動輪、萬向輪、單芯片微控制器、紫峰模塊、紅外線距離傳感器、超音波傳感器、光傳感器、LED照明燈、機械臂、機械手、舵機、無線針孔攝影機等部件。相對于現有技術，本實用新型的遙控車系統可實現使用手機、平板電腦等便攜式移動終端進行簡單而精確的遠程或超遠程操縱控制，其環境、地形適應性強，可在各種高危領域或極端環境中代替人工執行操作任務。
【IPC分類】B25J5-00
【公開號】CN204471362
【申請號】CN201520148159
【發明人】姚琦, 景濤, 周嘉騰, 范姝玥
【申請人】姚琦
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月16日