專利名稱：具有語音功能的可移動監控機器人系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機器人智能檢測、自動控制與安防監控領域，具體涉及一種具有語音功能的可移動監控機器人系統。
背景技術：
具有語音功能的可移動監控機器人系統是一個集環境檢測、動態決策與行為控制與執行等功能于一體的系統，具有在一定區域內沿指定路線移動巡檢功能，同時將無線攝像頭采集的視頻信息通過無線實時發送至計算機進行實時監控，該系統可以通過語音方便的控制機器人，語音播報功能能夠在監測到緊急情況是對周圍人員進行語音報警，系統電量不足時，移動機器人可以自動找到無線充電地點給自己充電，從而實現自動不間斷工作。目前，大多數監控系統采用將攝像頭固定的方式進行監控，要實現大范圍監控需用多臺攝像機，代價高昂，而且容易產生監控死角。針對上述問題，本實用新型提供一種能夠自行充電具有語音控制和語音播報功能的可移動監控機器人系統。
發明內容本實用新型的目的在于，提供一種具有語音功能的可移動監控機器人系統，該系統能夠通過安裝在移動機器人的無線攝像頭將采集到的視頻信號發送到計算機端，實現移動巡檢實時監控，操作者可以通過語音方便的控制機器人做出動作，同時機器人能夠對操作者的命令做出語音提示，在檢測到緊急情況時移動機器人能夠進行語音報警，機器人電量不足是能夠自動移動至無線供電子系統位置進行充電，從而實現系統不間斷工作。為了實現上述任務，本實用新型采用以下技術方案予以實現。一種具有語音·功能的可移動監控機器人系統，其特征在于，由可移動機器人和無線供電兩個子系統組成；其中:所述的移動機器人子系統包括:分別安裝在機器人上層車架、下層車架和底盤上的無線攝像頭、舵機云臺、喇叭、語音處理控制器、無線通信單元、電源調理單元、蓄電池、執行單片機控制器、電機驅動器、紅外蔽障裝置、循跡單元、車體線圈、車輪、萬向輪、支柱、步進電機。所述無線供電子系統包括:無線供電系統控制器、無線供電系統無線通信單元、無線供電系統功率放大單元、無線供電系統載體、無線供電系統線圈、薄板、無線供電系統供電模塊。所述的電源調理單元可以通過車體線圈由無線供電系統獲得電能給蓄電池充電，工作狀態下，電源調理單元由蓄電池供電產生兩路穩壓電源，其中一路電源給電機驅動器、舵機云臺和步進電機供電；另一路電源給無線攝像頭、語音處理控制器、無線通信單元、執行單片機控制器、紅外蔽障裝置和循跡單元供電；所述電機驅動器輸出端與步進電機和舵機云臺的輸入端相連接；紅外蔽障裝置、循跡單元和無線通信單元的輸出端與執行單片機控制器相連接；電機驅動器和無線通信單元的輸入端與執行單片機控制器相連接；喇叭的輸入端與語音處理控制器相連接；語音處理控制器的串口單元輸出端與執行單片機控制器串口單元輸入端相連接；語音處理控制器的串口單元輸入端與執行單片機控制器串口單元輸出端相連接；所述無線供電系統供電模塊由220V交流電源供電產生兩路穩壓電源，其中一路電源給無線供電系統功率放大單元供電，另一路電源給無線供電系統控制器和無線供電系統無線通信單元供電；無線供電系統線圈與無線供電系統功率放大單元輸出端相連接；無線供電系統功率放大單元和無線供電系統無線通信單元的輸入端與無線供電系統控制器相連接；無線供電系統無線通信單元的輸出端與無線供電系統控制器相連接；本實用新型的其它特點是:所述的無線攝像頭為一能將采集的圖像以數字信號無線發送的攝像頭，能夠將視頻信號實時地發送到計算機端。所述的舵機云臺由兩個舵機和云臺支架構成，所述舵機分別用于調整攝像頭的水平偏角和仰角。所述的語音處理控制器為一具有高速AD和DA處理能力的單片機，并能夠用來進行語音識別和語音播放；語音處理控制器電路板上安裝有拾音器和喇叭驅動，所述拾音器用于輸入語音指令，所述喇叭驅動用于驅動可移動機器人子系統中的喇叭播放語音。所述的循跡單元由5對反射型紅外對管構成，用于檢測行駛標線，從而實現機器人沿指定路線進行移動巡檢的功能。本實用新型的具有語音功能的可移動監控機器人系統，具有以下顯著效果:(I)成本低僅需一個可移動機器人即可對大范圍空間進行實時監控，所需設備較少，系統安裝簡易方便，減 少了用戶的費用支出。(2)操作方便操作者可以通過語音指令方便地控制可移動機器人進行動作，同時可移動機器人會根據操作者的命令給出語音提示。(3)較高的靈活性目前，大多數場所的監控采用固定式視頻監控方法。這種方法都有一定的地理位置局限性，很難適應環境變化的情況，容易出現監控死角。本實用新型的具有語音功能的可移動監控機器人系統，利用可移動機器人子系統進行實時監控，具有較高的靈活性。
圖1是本實用新型的具有語音功能的可移動監控機器人系統結構示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖2的后視圖。圖4是本實用新型的無線供電系統結構示意圖。圖5是直道區域標志示意圖。圖6是彎道區域標志示意圖。圖7是終點和無線供電地點標志示意圖。圖中的標記分別表示:1、無線攝像頭，2、接件，3、舵機云臺，4、喇叭，5、語音處理控制器，6、無線通信單元，7、電源調理單元，8、蓄電池，9、執行單片機控制器，10、電機驅動器，11、紅外蔽障裝置，12、循跡單元，13、車體線圈，14、車輪，15、萬向輪，16、支柱，17、上層車架，18、下層車架，19、底盤，20、步進電機，21、無線供電系統控制器，22、無線供電系統無線通信單元，23、無線供電系統功率放大單元，24、無線供電系統載體，25、無線供電系統線圈，26、薄板，27、無線供電系統供電模塊，28、直道標線，29、彎道標線，30、無線供電地點標志。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的詳細描述。
具體實施方式
參照圖1、圖2、圖3所示，本實施例給出具有語音功能的可移動監控機器人系統，由可移動機器人和無線供電兩個子系統組成，其中:可移動機器人子系統的具體結構包括:—個移動載體，該移動載體由底盤19、固定于底盤上方的上層車架17和下層車架18、固定于底盤下 方前端的步進電機20和車輪14、固定于地盤下方后端的萬向輪15構成。安裝在上層車架17前方兩側的紅外蔽障裝置11，該紅外蔽障裝置11用于檢測機器人前方的障礙物；安裝在上層車架17位于紅外蔽障裝置11后方的舵機云臺3，該舵機云臺3由兩個舵機和云臺支架組成，所述舵機分別用于調節無線攝像頭I的水平偏角和垂直仰角；安裝在舵機云臺3上的無線攝像頭I，該無線攝像頭2與舵機云臺3通過一接件2相連，該無線攝像頭2能夠實時采集視頻信息轉換成數字信號以無線方式發送至計算機端;安裝在上層車架17位于舵機云臺3后方的喇口入4,該喇口入用于語音播放。安裝在上層車架17位于喇叭4后方的語音處理控制器5，該語音處理控制器5為一具有高速AD和DA處理能力的單片機，用于處理語音識別和語音播放；語音處理控制器5電路板上安裝有拾音器和喇叭驅動，所述拾音器用于輸入語音指令，所述喇叭驅動用于驅動可移動機器人子系統中的喇叭4播放語音；安裝在上層車架17位于語音處理控制器5后方的無線通信單元6，該無線通信單元用于與無線供電系統和計算機端進行信息交互；安裝在下層車架18前方左右兩側的紅外蔽障裝置11，該紅外蔽障裝置11用于檢測機器人兩側的障礙物；安裝在下層車架18位于紅外蔽障裝置11后方的電機驅動器10，該電機驅動器10用于驅動步進電機20和舵機云臺3 ；安裝在下層車架18位于電機驅動器10后方的執行單片機控制器9，該執行單片機控制器9用于處理無線通信信息、控制機器人循跡行駛、調整攝像頭的角度、完成無線充電和完成語音處理控制器5識別的語音指令；安裝在下層車架18位于執行單片機控制器9后方的電源調理單元7，該電源調理單元7由蓄電池8供電產生兩路穩壓電源給其他模塊供電，蓄電池8電量不足時該電源調理電路由車體線圈13從無線供電系統獲取電能給蓄電池8充電；安裝在底盤19上方后側的蓄電池8，該蓄電池8給整個可移動機器人子系統供電；安裝在底盤19下方前側的循跡單元12，該循跡單元有5對等間距布置的反射式紅外對管組成，用于檢測指定行駛路徑標線；安裝在底盤19下方中心位置的車體線圈13，該車體線圈13為無線供電接收線圈；電機驅動器10輸出端與步進電機20和舵機云臺3的輸入端相連接；紅外蔽障裝置11、循跡單元12和無線通信單元6的輸出端與執行單片機控制器9相連接；電機驅動器10和無線通信單元6的出入端與執行單片機控制器9相連接；喇叭4的輸入端與語音處理控制器5相連接；語音處理控制器5的串口單元輸出端與執行單片機控制器9串口單元輸入端相連接；語音處理控制器5的串口單元輸入端與執行單片機控制器9串口單元輸出端相連接。參照圖4所示，本實施例給出無線供電子系統的具體結構，包括:無線供電系統載體24，該載體為一長方形平板；安裝在無線供電系統載體24上的無線供電系統無線通信單元22，該無線通信單元22用于與移動機器人進行信息交換；安裝在無線供電系統載體24上的無線供電系統控制器21，該單片機控制系統21用于產生無線供電所需的高頻信號和處理與移動機器人的交互信息控制無線供電系統的開關;安裝在無線供電系統載體24上的無線供電系統功率放大單元23，該功率放大單元23用于將無線供電系統控制器21產生的高頻信號進行功率放大通過無線供電系統線圈25給移動機器人無線輸電；
薄板26，該薄板26用于將無線供電系統線圈25固定于地面上；貼于薄板26上的無線供電系統線圈25。安裝在無線供電系統載體24上的無線供電系統供電模塊27，該無線供電系統供電模塊27由220V交流電供電產生兩路穩壓電源，一路電源給無線供電系統控制器21、無線供電系統無線通信單元22供電，另一路電源給無線供電系統功率放大單元供電；無線供電系統線圈25與無線供電系統功率放大單元23輸出端相連接；無線供電系統功率放大單元23和無線供電系統無線通信單元22的輸入端與無線供電系統控制器21相連接；無線供電系統無線通信單元22的輸出端與無線供電系統控制器21相連接。本實用新型的具有語音功能的可移動監控機器人系統，在實際工作時，分別接通可移動機器人子系統的電源調理電源17和無線供電子系統供電模塊27的開關，整個系統開始工作。工作過程中，無線攝像頭I將實時采集到的視頻信號發送到計算機端進行實時監控；操作人員可以在計算機端通過鍵盤控制小車行進或調整攝像頭角度；移動機器人工作在自動巡檢模式下時，可通過循跡單元12檢測直道標線28、彎道標線29，沿指定路線自動行駛；可移動機器人子系統在行駛路線上遇到障礙物時，通過紅外蔽障裝置11檢測障礙物位置，繞開障礙物行駛；遇緊急情況時，操作人員可通過可移動機器人子系統發送語音播報指令，讓可移動機器人子系統進行語音報警；操作人員在可移動機器人子系統周圍時可以通過語音指令控制可移動機器人做出動作；蓄電池8電量不足時，可移動機器人子系統自動移動至無線供電位置標識30處，通過無線通信單元6與無線供電系統進行信息交互，無線供電系統開始工作給可移動機器人子系統充電；充電完畢可移動機器人子系統繼續巡檢任務，無線供電系統停止工作。
權利要求1.一種具有語音功能的可移動監控機器人系統，其特征在于，由可移動機器人和無線供電兩個子系統組成，其中: 所述的可移動機器人子系統包括:分別安裝在機器人上層車架(17)、下層車架(18)和底盤(19)上的無線攝像頭(I)、舵機云臺(3)、喇叭(4)、語音處理控制器(5)、無線通信單元(6)、電源調理單元(7)、蓄電池(8)、執行單片機控制器(9)、電機驅動器(10)、紅外蔽障裝置(11)、循跡單元(12)、車體線圈(13)、車輪(14)、萬向輪(15)、支柱(16)、步進電機(20)； 所述的電源調理單元(7)可以通過車體線圈(13)由無線供電子系統獲得電能給蓄電池(8)充電，工作狀態下，電源調理單元(7)由蓄電池(8)供電產生兩路穩壓電源，其中一路電源給電機驅動器(10)、舵機云臺(3)和步進電機(20)供電；另一路電源給無線攝像頭(I)、語音處理控制器(5)、無線通信單元(6)、執行單片機控制器(9)、紅外蔽障裝置(11)和循跡單元(12)供電；所述電機驅動器(10)輸出端與步進電機(20)和舵機云臺(3)的輸入端相連接；紅外蔽障裝置(11)、循跡單元(12)和無線通信單元(6)的輸出端與執行單片機控制器(9)相連接；電機驅動器(10)和無線通信單元(6)的輸入端與執行單片機控制器(9)相連接；喇叭(4)的輸入端與語音處理控制器(5)相連接；語音處理控制器(5)的串口單元輸出端與執行單片機控制器(9)串口單元輸入端相連接；語音處理控制器(5)的串口單元輸入端與執行單片機控制器(9)串口單元輸出端相連接； 所述無線供電子系統包括:無線供電系統控制器(21)、無線供電系統無線通信單元(22)、無線供電系統功率 放大單元(23)、無線供電系統載體(24)、無線供電系統線圈(25)、薄板(26)、無線供電系統供電模塊(27)； 所述無線供電系統供電模塊(27)由220V交流電源供電產生兩路穩壓電源，其中一路電源給無線供電系統功率放大單元(23)供電，另一路電源給無線供電系統控制器(21)和無線供電系統無線通信單元(22)供電；無線供電系統線圈(25)與無線供電系統功率放大單元(23)輸出端相連接；無線供電系統功率放大單元(23)和無線供電系統無線通信單元(22)的輸入端與無線供電系統控制器(21)相連接；無線供電系統無線通信單元(22)的輸出端與無線供電系統控制器(21)相連接；
2.如權利要求1所述的可移動監控機器人系統，其特征在于，所述的無線攝像頭(I)為一能將采集的圖像以數字信號無線發送的攝像頭，能夠將視頻信號實時地發送到計算機端。
3.如權利要求1所述的具有語音功能的可移動監控機器人系統，其特征在于，所述的舵機云臺(3)由云臺、兩個舵機和云臺支架構成，所述舵機分別用于調整攝像頭的水平偏角和仰角。
4.如權利要求1所述的具有語音功能的可移動監控機器人系統，其特征在于，所述的語音處理控制器(5)為一具有高速AD和DA處理能力的單片機，并能夠用來進行語音識別和語音播放；語音處理控制器(5)電路板上安裝有拾音器和喇叭驅動，所述拾音器用于輸入語音指令，所述喇叭驅動用于驅動可移動機器人子系統中的喇叭(4)播放語音。
5.如權利要求1所述的可移動監控機器人系統，其特征在于，所述的循跡單元(12)由5對反射型紅外對管構成，用于檢測行駛標線，從而實現機器人沿指定路線進行移動巡檢的功能。
專利摘要本實用新型公開了一種具有語音功能的可移動監控機器人系統，由可移動監控機器人和無線供電兩個子系統組成，并配合計算機完成實時可移動監控。可移動機器人子系統可以通過循跡單元自動進行移動巡檢，同時通過無線攝像頭將視頻信號實時傳送至計算機端進行實時監控。操作人員可以通過語音指令方便地控制可移動機器人動作，同時可移動機器人子系統通過語音提示對操作者的命令做出提示，在遇到緊急情況時可移動機器人子系統能夠發出語音警報。在電量不足時，可移動機器人子系統能夠自動移動至無線供電子系統的位置進行充電，從而實現系統不間斷工作。
文檔編號G05D1/02GK203133608SQ201320020570
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者董培超, 潘勇 申請人:長安大學