一種微網機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于微電網監測控制技術領域，尤其是涉及一種微網機器人。包括高級感知模塊和傳感器模組，所述的高級感知模塊和傳感器模組分別與中央處理器相連接，所述的中央處理器通過機械控制模塊與動力模塊相連接，所述的傳感器模組通過電池管理模塊與電池模塊相連接，所述的電池模塊和電池管理模塊之間還設有光伏發電模塊。優點在于：具備對微電網的控制能力，能有效幫助使用者完成對微電網的監測與控制，能有效幫助用戶管理家庭或企業微電網的問題，包括當前設備用電情況監測、視頻監測、周邊環境溫濕度監測等，家庭及企業用電更為安全，利于節能減排，整體設計合理。
【專利說明】
一種微網機器人
技術領域
[0001]本實用新型屬于微電網監測控制技術領域，尤其是涉及一種微網機器人。
【背景技術】
[0002]目前，公知的家用及電力工業使用機器人都是具備電力設備監測功能，不具備對微電網的控制能力，不能有效幫助使用者完成對微電網的監測與控制，不能有效幫助用戶管理家庭或企業微電網的問題，即不能對家庭或企業微電網所在環境進行監測，包括當前設備用電情況監測、視頻監測、周邊環境溫濕度監測等，家庭及企業用電不夠安全。
[0003]為了對現有技術進行改進，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻公開了一種微電網監測與能量管理裝置[申請號:CN201320394312.6]，包括主控制器模塊和微氣象信息監測模塊，主控制器模塊包括中央處理器模塊、儲存模塊、通信模塊和輔助模塊，微氣象信息監測模塊包括中轉模塊和現場監測模塊。
[0004]上述方案雖然在一定程度上解決了現有技術的不足，但是不具備對微電網的控制能力，不能有效幫助使用者完成對微電網的監測與控制，不能有效幫助用戶管理家庭或企業微電網的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是針對上述問題，提供一種設計合理，結構簡單，能夠對微電網的監測與控制的微網機器人。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用了下列技術方案:本微網機器人，其特征在于，包括高級感知模塊和傳感器模組，所述的高級感知模塊和傳感器模組分別與中央處理器相連接，所述的中央處理器通過機械控制模塊與動力模塊相連接，所述的傳感器模組通過電池管理模塊與電池模塊相連接，所述的電池模塊和電池管理模塊之間還設有光伏發電模塊。電池模塊用于對機器人自身的電力系統進行干預，使其能夠有效平衡利用太陽能與傳統電能，達到節電及長期穩定運行的目的，機械控制模塊用于控制機器人運動，包括底盤驅動電機與攝像機云臺，其受中央處理器的控制，中央處理器為機器人的數據處理核心，具備對微電網的控制能力，能有效幫助使用者完成對微電網的監測與控制，能有效幫助用戶管理家庭或企業微電網的問題，包括當前設備用電情況監測、視頻監測、周邊環境溫濕度監測等，家庭及企業用電更為安全，利于節能減排，整體設計合理。
[0007]在上述的微網機器人中，所述的動力模塊包括車體驅動電機和云臺模塊，所述的車體驅動電機包括兩臺微型直流減速電機，所述的云臺模塊包括兩臺舵機。車體驅動電機進行轉速與正反轉控制，從而完成機器人的前后多角度運動，云臺模塊用角度控制，能夠分別在水平與垂直角度進行180度旋轉。
[0008]在上述的微網機器人中，所述的機械控制模塊包括RoMeoBLE控制器和BlunoRomeo控制器，所述的RoMeo BLE控制器和Bluno Romeo控制器上均設有能夠兼容DFRobot全線模塊的3PIN 1擴展接口。控制器為攜帶了藍牙4.0又兼容Arduino的專為機器人應用而設計的控制主板，受益Arduino開源平臺，集成2路直流L298P電動機驅動器和無線插座。
[0009]在上述的微網機器人中，所述的傳感器模組包括傳感器群組和能夠接處理傳感器群組返回的數據信號的傳感器控制板，所述的傳感器群組包括溫度傳感器、濕度傳感器、超聲波測距儀、紅外探測儀、環境光傳感器、紅外接收器、紅外發射器。溫度傳感器:返回機器人所在環境溫度數據，當低于設定值后，機器人自動啟動空調，并告知用戶當前環境溫度；濕度傳感器:返回機器人所在環境濕度數據，并告知用戶；超聲波測距儀:用于指引機器人在行進過程中躲避障礙，超聲波測距儀安裝在機器人前端，實時返回機器人前端與障礙物的距離;紅外探測儀:用于探測機器人周圍的生命體，配合超聲波測距儀完成機器人蔽障動作;環境光傳感器:用于監測機器人所在環境光照強度，當環境光低于200時，機器人在感知到所在環境中有物體在移動時，其會啟動自身燈光系統，并對移動物體進行錄像;紅外接收器:用于機器人學習電器的紅外遙控信號，為后期機器人控制電器做基礎;紅外發射器:用于機器人控制家用電器。
[0010]在上述的微網機器人中，所述的高級感知模塊包括圖像采集模塊和定位模塊，所述的定位模塊包括RPLIDAR激光測距儀。圖像采集模塊用來向用戶發送機器人當前所處位置的圖像信息，圖像采集模塊直接向中央處理器發送信息，并由云臺模塊控制其轉動方向，激光測距儀用于向中央處理器以5Hz的頻率提供機器人與周圍水平360度的障礙物之間的距離，并將距離數據傳輸給中央處理器，中央處理器根據距離數據繪制出周圍障礙物的點陣數據，形成環境模型，之后與預設置的環境模型進行比對，從而確定其所在位置信息，達到室內定位目的。
[0011]在上述的微網機器人中，所述的電池模塊包括兩組串聯的鋰電池，所述的電池管理模塊包括大電流供電穩壓模塊、大電流降壓模塊、電壓監測模塊和光伏充電控制器，所述的大電流供電穩壓模塊與大電流降壓模塊相連接，所述的電壓監測模塊和光伏充電控制器分別與電池模塊相連接。電壓監測模塊用于對電池模塊電壓進行監測，在電壓值低于3V時，機器人將自動返回充電港進行充電，大電流供電穩壓模塊用于對串聯電池組進行降壓，將14.8V供電電壓降低至9V，分別對機器人車體驅動電機與傳感器模組進行供電，大電流降壓模塊用于對機器人的中央處理器與云臺模塊進行供電，其將大電流供電穩壓模塊輸出的9V電壓轉換為5V電壓輸出，光伏充電控制器用于控制光伏電池板對電池模塊進行充電，在光伏電池板達到15V輸出電壓后，對電池模塊進行充電。
[0012]在上述的微網機器人中，所述的光伏發電模塊包括兩塊并聯的光伏電池板。
[0013]在上述的微網機器人中，所述的中央處理器包括Raspberry Pi Model 3B。
[0014]與現有的技術相比，本微網機器人的優點在于:電池模塊用于對機器人自身的電力系統進行干預，使其能夠有效平衡利用太陽能與傳統電能，達到節電及長期穩定運行的目的，機械控制模塊用于控制機器人運動，包括底盤驅動電機與攝像機云臺，其受中央處理器的控制，中央處理器為機器人的數據處理核心，具備對微電網的控制能力，能有效幫助使用者完成對微電網的監測與控制，能有效幫助用戶管理家庭或企業微電網的問題，包括當前設備用電情況監測、視頻監測、周邊環境溫濕度監測等，家庭及企業用電更為安全，利于節能減排，整體設計合理。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本實用新型提供的結構框圖。
[0017]圖2是本實用新型提供的電池管理模塊的結構框圖。
[0018]圖中，高級感知模塊1、傳感器模組2、中央處理器3、機械控制模塊4、動力模塊5、電池管理模塊6、電池模塊7、光伏發電模塊8、大電流供電穩壓模塊9、大電流降壓模塊10、光伏充電控制器11。
【具體實施方式】
[0019]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]如圖1-2所示，本微網機器人包括高級感知模塊I和傳感器模組2，高級感知模塊I和傳感器模組2分別與中央處理器3相連接，中央處理器3通過機械控制模塊4與動力模塊5相連接，傳感器模組2通過電池管理模塊6與電池模塊7相連接，電池模塊7和電池管理模塊6之間還設有光伏發電模塊8。電池模塊7用于對機器人自身的電力系統進行干預，使其能夠有效平衡利用太陽能與傳統電能，達到節電及長期穩定運行的目的，機械控制模塊4用于控制機器人運動，包括底盤驅動電機與攝像機云臺，其受中央處理器3的控制，中央處理器3為機器人的數據處理核心，具備對微電網的控制能力，能有效幫助使用者完成對微電網的監測與控制，能有效幫助用戶管理家庭或企業微電網的問題，包括當前設備用電情況監測、視頻監測、周邊環境溫濕度監測等，家庭及企業用電更為安全，利于節能減排，整體設計合理。
[0021]其中，動力模塊5包括車體驅動電機和云臺模塊，車體驅動電機包括兩臺微型直流減速電機，云臺模塊包括兩臺舵機。車體驅動電機進行轉速與正反轉控制，從而完成機器人的前后多角度運動，云臺模塊用角度控制，能夠分別在水平與垂直角度進行180度旋轉。機械控制模塊4包括RoMeo BLE控制器和Bluno Romeo控制器，RoMeo BLE控制器和BlunoRomeo控制器上均設有能夠兼容DFRobot全線模塊的3PIN 1擴展接口。控制器為攜帶了藍牙4.0又兼容Arduino的專為機器人應用而設計的控制主板，受益Arduino開源平臺，集成2路直流L298P電動機驅動器和無線插座。傳感器模組2包括傳感器群組和能夠接處理傳感器群組返回的數據信號的傳感器控制板，傳感器群組包括溫度傳感器、濕度傳感器、超聲波測距儀、紅外探測儀、環境光傳感器、紅外接收器、紅外發射器。溫度傳感器:返回機器人所在環境溫度數據，當低于設定值后，機器人自動啟動空調，并告知用戶當前環境溫度;濕度傳感器:返回機器人所在環境濕度數據，并告知用戶；超聲波測距儀:用于指引機器人在行進過程中躲避障礙，超聲波測距儀安裝在機器人前端，實時返回機器人前端與障礙物的距離；紅外探測儀:用于探測機器人周圍的生命體，配合超聲波測距儀完成機器人蔽障動作;環境光傳感器:用于監測機器人所在環境光照強度，當環境光低于200時，機器人在感知到所在環境中有物體在移動時，其會啟動自身燈光系統，并對移動物體進行錄像;紅外接收器:用于機器人學習電器的紅外遙控信號，為后期機器人控制電器做基礎;紅外發射器:用于機器人控制家用電器。
[0022]其中，高級感知模塊I包括圖像采集模塊和定位模塊，定位模塊包括RPLIDAR激光測距儀。圖像采集模塊用來向用戶發送機器人當前所處位置的圖像信息，圖像采集模塊直接向中央處理器3發送信息，并由云臺模塊控制其轉動方向，激光測距儀用于向中央處理器3以5Hz的頻率提供機器人與周圍水平360度的障礙物之間的距離，并將距離數據傳輸給中央處理器3，中央處理器3根據距離數據繪制出周圍障礙物的點陣數據，形成環境模型，之后與預設置的環境模型進行比對，從而確定其所在位置信息，達到室內定位目的。
[0023]其中，電池模塊7包括兩組串聯的鋰電池，電池管理模塊6包括大電流供電穩壓模塊9、大電流降壓模塊10、電壓監測模塊和光伏充電控制器11，大電流供電穩壓模塊9與大電流降壓模塊10相連接，電壓監測模塊和光伏充電控制器11分別與電池模塊7相連接。電壓監測模塊用于對電池模塊電壓進行監測，在電壓值低于3V時，機器人將自動返回充電港進行充電，大電流供電穩壓模塊9用于對串聯電池組進行降壓，將14.8V供電電壓降低至9V，分別對機器人車體驅動電機與傳感器模組2進行供電，大電流降壓模塊10用于對機器人的中央處理器3與云臺模塊進行供電，其將大電流供電穩壓模塊9輸出的9V電壓轉換為5V電壓輸出，光伏充電控制器11用于控制光伏電池板對電池模塊7進行充電，在光伏電池板達到15V輸出電壓后，對電池模塊7進行充電。光伏發電模塊8包括兩塊并聯的光伏電池板。中央處理器3包括Raspberry Pi Model 3B。
[0024]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種微網機器人，其特征在于，包括高級感知模塊(I)和傳感器模組(2)，所述的高級感知模塊(I)和傳感器模組(2)分別與中央處理器(3)相連接，所述的中央處理器(3)通過機械控制模塊(4 )與動力模塊(5 )相連接，所述的傳感器模組(2 )通過電池管理模塊(6 )與電池模塊(7)相連接，所述的電池模塊(7)和電池管理模塊(6)之間還設有光伏發電模塊(8)。2.根據權利要求1所述的微網機器人，其特征在于，所述的動力模塊(5)包括車體驅動電機和云臺模塊，所述的車體驅動電機包括兩臺微型直流減速電機，所述的云臺模塊包括兩臺舵機。3.根據權利要求2所述的微網機器人，其特征在于，所述的機械控制模塊(4)包括RoMeoBLE控制器和Bluno Romeo控制器，所述的RoMeo BLE控制器和Bluno Romeo控制器上均設有能夠兼容DFRobot全線模塊的3PIN 1擴展接口。4.根據權利要求3所述的微網機器人，其特征在于，所述的傳感器模組(2)包括傳感器群組和能夠接處理傳感器群組返回的數據信號的傳感器控制板，所述的傳感器群組包括溫度傳感器、濕度傳感器、超聲波測距儀、紅外探測儀、環境光傳感器、紅外接收器、紅外發射器。5.根據權利要求4所述的微網機器人，其特征在于，所述的高級感知模塊(I)包括圖像采集模塊和定位模塊，所述的定位模塊包括RPLIDAR激光測距儀。6.根據權利要求5所述的微網機器人，其特征在于，所述的電池模塊(7)包括兩組串聯的鋰電池，所述的電池管理模塊(6 )包括大電流供電穩壓模塊(9 )、大電流降壓模塊(1 )、電壓監測模塊和光伏充電控制器(11)，所述的大電流供電穩壓模塊(9)與大電流降壓模塊(10)相連接，所述的電壓監測模塊和光伏充電控制器(11)分別與電池模塊(7)相連接。7.根據權利要求6所述的微網機器人，其特征在于，所述的光伏發電模塊(8)包括兩塊并聯的光伏電池板。8.根據權利要求7所述的微網機器人，其特征在于，所述的中央處理器(3)包括Raspberry Pi Model 3B。
【文檔編號】G05B19/042GK205485513SQ201620294077
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】劉悅悅, 孫冠男, 周維宏
【申請人】天津天大求實電力新技術股份有限公司