一種多功能無人探測機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多功能無人探測機器人，具有足式行走和輪式滾動兩種運動方式，屬于未知環境探測機器人技術領域。
【背景技術】
[0002]探測機器人在現代人類生產生活中的作用越來越大，已經應用于礦井安全探測、環境污染監測、地震、泥石流與山體滑坡等自然災害的探測等很多領域。近年來，地震、火災及礦難等事故多發，已引起社會廣泛關注。在一些災難現場救護過程中最重要、最危險的階段就是災害現場勘察階段，此時往往發生事故的區域情況不明，貿然派救護人員進入災害現場極易發生二次事故。在事故發生后，急需一種能夠代替救護人員第一時間進入災害現場，完成現場環境探測的機器人，將災害現場的圖像、煙霧氣體、濕度、溫度、海拔高度等環境參數檢測出來并將數據傳回指揮中心，以減少救護人員盲目到未知地區進行救護而造成的塤傷。此外，在科學探測中也需一種能夠在惡劣環境和未知區域里快速及時進行樣本采集和信息檢測的設備。
[0003]申請號為201010563101.1的災難探測機器人，由車體、探測支架和攝像頭組成，
采用履帶式行走機構，行走機構與車體之間設置有緩沖支撐裝置，主支架和副支架通過擺動系統控制，攝像頭通過信號發射裝置發射所獲取圖像信號。但是該探測機器人采用的履帶式行走機構，在平地上行走存在運行速度慢、體積大和重量較重等缺點，同時該探測機器人只能檢測視頻圖像信息，缺乏對探測環境的大氣、壓力、溫度等環境信息的檢測，在礦難等特殊環境下，這對于后續探測救援人員來說，存在嚴重的安全隱患。
【發明內容】
[0004]本發明主要是為了解決現有技術存在的上述不足，提出一種能夠進入各種惡劣災害現場或未知區域進行探測，并將所測現場狀況通過視頻傳回控制中心的多功能無人探測機器人。同時它具有性價比高、體積小、功能多、行走方式自適應性強、越障能力突出、環境適應性好、樣本采集多元化、監測內容可用戶定制、操作簡易等特點。
[0005]本發明為實現上述目的而采取的技術方案為:
[0006]一種多功能無人探測機器人，其中:由運動系統、信息采集系統、控制系統和上位機四部分構成，所述的運動系統又分為輪式運動系統和足式運動系統兩部分，且兩部分均為左右對稱結構，其中輪式運動系統包括底板、在底板前部的左右對稱位置各安裝一個前輪和一個固定板，固定板與前輪的軸承連接，在底板后部的左右對稱位置各安裝一個后輪和直流電機，直流電機的輸出軸與后輪的軸承連接；足式運動系統由對稱安裝在底板左右兩側前中后位置的六個三自由度足機構構成，每個三自由度足機構都是由I號舵機、II號舵機、III號舵機、兩個I號肋板和足組成，I號舵機的一個輸出軸與底板相連接，I號舵機的另一個輸出軸通過圓形固定片與頂板相連接，II號舵機安裝在I號舵機的外側且II號舵機的兩個輸出軸分別與兩個I號肋板的一端相連接，兩個I號肋板的另一端分別與III號舵機的兩個輸出軸相連接，足設置在III號舵機上；
[0007]所述信息采集系統由樣本采收裝置、圖像采集裝置、圖像顯示裝置和傳感器信息采集裝置組成，其中樣本采收裝置由IV號舵機、V號舵機、VI號舵機、樣本收集盒和樣本收集鏟組成，IV號舵機安裝在底板前端中部凹槽的一側，V號舵機安裝在底板前端中部凹槽的另一側，樣本收集鏟的一側與IV號舵機的輸出軸相連接，樣本收集鏟的另一側通過軸連接在V號舵機上，VI號舵機安裝在頂板前端的亞克力板上，樣本收集盒安裝在VI號舵機的輸出軸上；圖像采集裝置由信號發射器、Vn號舵機、VID號舵機、II號肋板、IX號舵機、攝像頭和四個探照燈組成，Vn號舵機安裝在頂板上，Vn號舵機的輸出軸與VID號舵機的外殼相連接，VID號舵機的輸出軸與II號肋板的一端相連接，II號肋板的另一端與IX號舵機的輸出端相連接，攝像頭和四個探照燈都安裝在IX號舵機的一個面上且攝像頭位于中間，四個探照燈位于四個角上，信號發射器安裝在頂板的下表面并通過數據線與攝像頭連接，信號發射器將攝像頭拍攝到的畫面傳輸到圖像顯示裝置上；圖像顯示裝置由顯示屏和信號接收器組成，信號接收器與顯示屏相連接，信號接收器接收信號發射器發射出的圖像信號并顯示在顯示屏上；傳感器信息采集裝置由煙霧傳感器、溫濕度傳感器和海拔高度傳感器組成，煙霧傳感器安裝在V號舵機上，溫濕度傳感器和海拔高度傳感器分別安裝在底板的后部和中部；
[0008]所述的控制系統由主控制板、主控制器、輔助控制器、電源穩壓模塊、語音識別模塊、語音合成模塊、直流電機驅動模塊、舵機驅動接口、無線通信模塊和傳感器驅動模塊組成，主控制板安裝在底板的中央位置，主控制器、輔助控制器、電源穩壓模塊、語音識別模塊、語音合成模塊、直流電機驅動模塊和無線通信模塊都安裝在主控制板上，舵機驅動接口安裝在主控制板的下方，傳感器驅動模塊安裝在底板上位于主控制板的右邊，電源穩壓模塊通過電源線與外接電源相連接，主控制器、輔助控制器、語音識別模塊、語音合成模塊、直流電機驅動模塊、舵機驅動接口、無線通信模塊和傳感器驅動模塊都分別通過電源線與電源穩壓模塊相連接，主控制器通過驅動接口分別與足式運動系統中六個I號舵機、六個II號舵機、六個III號舵機和樣本采收裝置中的IV號舵機、V號舵機和VI號舵機的舵機驅動接口相連接，主控制器通過通信接口分別與輔助控制器、無線通信模塊和傳感器驅動模塊相連接；輔助控制器通過驅動接口分別與直流電機驅動模塊、圖像采集裝置的Vn號舵機、VID號舵機和IX號舵機的舵機驅動接口相連接，
[0009]輔助控制器通過通信接口分別與語音識別模塊和語音合成模塊相連接，直流電機驅動模塊通過信號線與輪式運動系統的兩個直流電機相連接，舵機驅動接口通過信號線分別與I號舵機、II號舵機、III號舵機、IV號舵機、V號舵機、VI號舵機、VII號舵機、VID號舵機、和IX號舵機相連接，無線通信模塊通過無線信號與上位機相連接，傳感器驅動模塊分別與煙霧傳感器、溫濕度傳感器和海拔高度傳感器相連接；
[0010]上位機通過無線信號將足式運動操作指令傳送給無線通信模塊，無線通信模塊接收到足式運動操作指令后再通過通信接口將足式運動操作指令傳送給主控制器，主控制器接收到足式運動操作指令后分別控制足式運動系統中六個I號舵機、六個II號舵機和六個III號舵機的轉速與轉角，實現足式行走；上位機通過無線信號將樣本采集操作指令傳送給無線通信模塊，無線通信模塊接收到樣本采集操作指令后再通過通信接口將樣本采集操作指令傳送給主控制器，主控制器接收到樣本采集操作指令后分別控制樣本采收裝置中的IV號舵機、V號舵機和VI號舵機的轉速與轉角，實現樣本采集；上位機通過無線信號將輪式行走操作指令傳送給無線通信模塊，無線通信模塊接收到輪式行走操作指令后再通過通信接口將輪式行走操作指令傳送給主控制器，主控制器接收到輪式行走操作指令后再將該輪式行走操作指令傳送給輔助控制器，輔助控制器接收到輪式行走操作指令后再將該輪式行走操作指令傳送給直流電機驅動模塊，直流電機驅動模塊接收到輪式行走操作指令后分別控制輪式運動系統的兩個直流電機的轉速與轉向，實現輪式行走；上位機通過無線信號將圖像采集操作指令傳送給無線通信模塊，無線通信模塊接收到圖像采集操作指令后再通過通信接口將圖像采集操作指令傳送給主控制器，主控制器接收到圖像采集操作指令后再將該圖像采集操作指令傳送給輔助控制器，輔助控制器接收到圖像采集操作指令后分別控制圖像采集裝置的Vn號舵機、VID號舵機和IX號舵機的轉速與轉角，實現圖像采集；上位機通過無線信號將探照燈操作指令傳送給無線通信模塊，無線通信模塊接收到探照燈操作指令后再通過通信接口將探照燈操作指令傳送給主控制器，主控制器接收到探照燈操作指令后再將該探照燈操作指令傳送給輔助控制器，輔助控制器接收到探照燈操作指令后分別控制圖像采集裝置的四個探照燈的亮或者滅，實現探照燈控制；煙霧傳感器、溫濕度傳感器和海拔高度傳感器采集的數據傳送給傳感器驅動模塊，傳感器驅動模塊再將采集的數據傳送給主控制器，主控制器再通過無線通信模塊將采集的數據傳送給上位機顯示出來；語音識別模塊采集操作人員發出的各種操作指令后傳送給輔助控制器，輔助控制器接收到操作指令后傳送給主控制器，主控制器接收操作指令后一方面向外傳送操作指令，另一方面通過無線通信模塊將接收的操作指令發送給上位機顯示出來；
[0011]語音識別模塊采集到操作人員的問題指令后通過通信接口將問題指令傳送給輔助控制器，輔助控制器接收到問題指令后傳送給主控制器，主控制器接收問題指令后進行兩個操作，第一個通過無線通信模塊將接收的指令發送給上位機顯示出來，第二個是根據主控制器中錄入的問題和答案內容，找到問題的答案后將該答案信號發送給輔助控制器，輔助控制器接收答案信號后再控制語音合成模塊將答案播放出來。
[0012]本發明所述主控制器中錄入的問題和答案內容分別是:①問題:“你好，你叫什么名字？ ”，答案:“哦！我就是人見人愛，花見花開的小Q ! ”;②問題:“你能做什么？”，答案:“我的本領可大了，我擁有輪式和足式兩種行走方式，可以收集各種樣本，可以檢測到周圍環境的煙霧、溫濕度和海拔高度，還可以將我看到的圖像傳輸給操作人員，讓他們不用親自進入危險的環境就可以探測到想取得的各種數據。”；③在識別失敗后，語音合成模塊會回答“