V號舵機(13)的輸出軸相連接，樣本收集鏟(17)的另一側通過軸(19)連接在V號舵機(14)上，VI號舵機(15)安裝在頂板(12)前端的亞克力板(20)上，樣本收集盒(16)安裝在VI號舵機(15)的輸出軸上；圖像采集裝置由信號發射器(21)、VE號舵機(22)、廁號舵機(23)、II號肋板(24)、ΙΧ號舵機(25)、攝像頭(26)和四個探照燈(27)組成，VII號舵機(22)安裝在頂板(12)上，VII號舵機(22)的輸出軸與VID號舵機(23)的外殼相連接，VID號舵機(23)的輸出軸與II號肋板(24)的一端相連接，II號肋板(24)的另一端與IX號舵機(25)的輸出端相連接，攝像頭(26)和四個探照燈(27)都安裝在K號舵機(25)的一個面上且攝像頭(26)位于中間，四個探照燈(27)位于四個角上，信號發射器(21)安裝在頂板(12)的下表面并通過數據線與攝像頭(26)連接，信號發射器(21)將攝像頭(26)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(28)和信號接收器(29)組成，信號接收器(29)與顯示屏(28)相連接，信號接收器(29)接收信號發射器(21)發射出的圖像信號并顯示在顯示屏(28)上；傳感器信息采集裝置由煙霧傳感器(30)、溫濕度傳感器(31)和海拔高度傳感器(32)組成，煙霧傳感器(30)安裝在V號舵機(14)上，溫濕度傳感器(31)和海拔高度傳感器(32)分別安裝在底板(I)的后部和中部； 所述的控制系統由主控制板(33)、主控制器(34)、輔助控制器(35)、電源穩壓模塊(36)、語音識別模塊(37)、語音合成模塊(38)、直流電機驅動模塊(39)、舵機驅動接口(40)、無線通信模塊(41)和傳感器驅動模塊(42)組成，主控制板(33)安裝在底板(I)的中央位置，主控制器(34)、輔助控制器(35)、電源穩壓模塊(36)、語音識別模塊(37)、語音合成模塊(38)、直流電機驅動模塊(39)和無線通信模塊(41)都安裝在主控制板(33)上，舵機驅動接口(40)安裝在主控制板(33)的下方，傳感器驅動模塊(42)安裝在底板(I)上位于主控制板(33)的右邊，電源穩壓模塊(36)通過電源線與外接電源相連接，主控制器(34)、輔助控制器(35)、語音識別模塊(37)、語音合成模塊(38)、直流電機驅動模塊(39)、舵機驅動接口(40)、無線通信模塊(41)和傳感器驅動模塊(42)都分別通過電源線與電源穩壓模塊(36)相連接，主控制器(34)通過驅動接口分別與足式運動系統中六個I號舵機(6)、六個II號舵機(7)、六個III號舵機(8)和樣本米收裝置中的IV號舵機(13)、V號舵機(14)和VI號舵機(15)的舵機驅動接口(40)相連接，主控制器(34)通過通信接口分別與輔助控制器(35)、無線通信模塊(41)和傳感器驅動模塊(42)相連接；輔助控制器(35)通過驅動接口分別與直流電機驅動模塊(39)、圖像采集裝置的VII號舵機(22)、廁號舵機(23)和IX號舵機(25)的舵機驅動接口(40)相連接， 輔助控制器(35)通過通信接口分別與語音識別模塊(37)和語音合成模塊(38)相連接，直流電機驅動模塊(39)通過信號線與輪式運動系統的兩個直流電機(5)相連接，舵機驅動接口(40)通過信號線分別與I號舵機(6)、II號舵機(7)、111號舵機(8)、IV號舵機(13)、V號舵機(14)、VI號舵機(15)、VH號舵機(22)、VID號舵機(23)、和IX號舵機(25)相連接，無線通信模塊(41)通過無線信號與上位機相連接，傳感器驅動模塊(42)分別與煙霧傳感器(30)、溫濕度傳感器(31)和海拔高度傳感器(32)相連接； 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(41)，無線通信模塊(41)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(34)，主控制器(34)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(6)、六個II號舵機(7)和六個III號舵機(8)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(41)，無線通信模塊(41)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(34)，主控制器(34)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(13)、V號舵機(14)和VI號舵機(15)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(41)，無線通信模塊(41)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(34)，主控制器(34)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(35)，輔助控制器(35)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(39)，直流電機驅動模塊(39)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(5)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(41)，無線通信模塊(41)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(34)，主控制器(34)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(35)，輔助控制器(35)接收到圖像采集操作指令后分別控制圖像采集裝置的VII號舵機(22)、廁號舵機(23)和IX號舵機(25)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(41)，無線通信模塊(41)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(34)，主控制器(34)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(35)，輔助控制器(35)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(27)的亮或者滅，實現探照燈控制；煙霧傳感器(30)、溫濕度傳感器(31)和海拔高度傳感器(32)采集的數據傳送給傳感器驅動模塊(42)，傳感器驅動模塊(42)再將采集的數據傳送給主控制器(34)，主控制器(34)再通過無線通信模塊(41)將采集的數據傳送給上位機顯示出來；語音識別模塊(37)采集操作人員發出的各種操作指令后傳送給輔助控制器(35)，輔助控制器(35)接收到操作指令后傳送給主控制器(34)，主控制器(34)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(41)將接收的操作指令發送給上位機顯示出來； 語音識別模塊(37)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(35)，輔助控制器(35)接收到問題指令后傳送給主控制器(34)，主控制器(34)接收問題指令后進行兩個操作，第一個通過無線通信模塊(41)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(34)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(35)，輔助控制器(35)接收答案信號后再控制語音合成模塊(38)將答案播放出來。2.根據權利要求1所述的一種多功能無人探測機器人，其特征是:所述主控制器(34)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“不好意思！您在說什么？ ”。3.根據權利要求1所述的一種多功能無人探測機器人，其特征是:所述的語音識別模塊采集的操作人員發出的各種操作指令包括站立、隊下、前進、后退、停止、左轉、右轉、開燈、關燈、跳舞、前方偵查和馬上撤離12條指令，其中站立、趴下、前進、后退、停止、左轉、右轉和跳舞屬于足式運動操作指令，開燈和關燈屬于探照燈操作指令，馬上撤離屬于輪式行走操作指令，前方偵查為足式運動操作指令、輪式行走操作指令、探照燈操作指令、樣本采集操作指令和圖像采集操作指令的組合。
【專利摘要】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。本發明主要解決現有機器人存在運行速度慢、體積大和重量較重等問題。本發明一種多功能無人探測機器人，由運動系統、信息采集系統、控制系統和上位機構成，運動系統又分為輪式運動系統和足式運動系統，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，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、舵機驅動接口、無線通信模塊和傳感器驅動模塊組成。本發明具有性價比高、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、樣本采集多元化等優點。
【IPC分類】G01C11/36, B62D57/032
【公開號】CN105015645
【申請號】CN201510475761
【發明人】秦慧斌, 王寧, 鄭智貞, 許健非, 劉玉龍, 程吉利
【申請人】中北大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年8月5日