一种时变流环境中气味源定位机器人的制作方法

本实用新型涉及自动控制技术领域，具体的涉及一种时变流环境中气味源定位机器人。

背景技术：

嗅觉是与视觉、听觉对生物一样重要的信息交互渠道，是智能化机器人应具有的功能之一。时变流环境中气味源定位机器人可以用于军事、安防、工业等领域，例如寻找爆炸源、搜索定位有毒气体的泄漏源、其他危险气体源等；应用范围广，功能强大。

然而，现阶段对机器人主动嗅觉与气味源定位方面的研究成果，在定位时，存在效率低、精度差，并且结构复杂等弊端。且现有的气味源搜索定位装置普遍存在结构复杂、定位效率和准确性低、自主性低等不足。

为此，针对现有气味源定位方面的研究成果所存在的弊端，设计生产一款定位效率高，结构精简的气味源定位机器人，并可同时解决上述存在的问题，成为了目前技术人员的创新设计理念。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于：提供一种时变流环境中气味源定位机器人，该气味源定位机器人定位效率高，结构精简，可以实现完全自主运动；具有高度的灵活性，适应多种复杂地形，并具有一定越障能力。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

一种时变流环境中气味源定位机器人，其包括机器人底盘、单片机控制板、驱动电机和车轮，所述驱动电机固定设于机器人底盘上，且所述驱动电机的输出轴与车轮相连接；所述单片机控制板固定设于机器人底盘中央部位，所述机器人底盘边缘均匀分布若干气体传感器；其中，所述气体传感器与单片机控制板的输入端连接，所述单片机控制板的输出端与驱动电机相连接。

本实用新型还存在以下技术特征：

所述单片机控制板包括数据处理装置和控制装置。

所述机器人底盘呈圆盘状。

所述气体传感器于圆盘状的机器人底盘上环形阵列均匀的设有四个。

各气体传感器上均对应设有led指示灯，且所述led指示灯与单片机控制板的输出端相连接。

所述机器人底盘上还固定设有声音报警装置，且所述声音报警装置与单片机控制板的输出端相连接。

所述声音报警装置采用蜂鸣器。

所述机器人底盘底部还固定设有万向轮，所述万向轮对称于中轴线设有两个。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、该时变流环境中气味源定位机器人，采用气体传感器检测该气味源定位机器人所处空间位置的实时待测气体的浓度，并将数据以模拟量的形式反馈至单片机控制板，继而由单片机控制板发出指令，控制驱动电机带动车轮移动动作；其定位效率高，结构精简；可以在一定的复杂变流环境下自主定位并寻找气味源。

2、其中，机器人底盘底部还固定设有万向轮，以保证该气味源定位机器人适应多种复杂地形，并具有一定越障能力。

3、机器人底盘呈圆盘状的设计，可使该气味源定位机器人在不转动的同时，感应并处理所有方向的气体浓度，极大的提升了该气味源定位机器人的灵活性。

该时变流环境中气味源定位机器人，可以用于军事、安防、工业等领域，例如寻找爆炸源、搜索定位有毒气体的泄漏源、其他危险气体源等；其定位效率高，结构精简，可以实现完全自主运动；具有高度的灵活性，适应多种复杂地形，并具有一定越障能力。

附图说明

图1为本实用新型内部结构示意图。

图2为本实用新型仰视结构示意图。

图3为本实用新型外壳结构示意图。

图4为本实用新型内部原理框图。

其中：1-机器人底盘，11-矩形孔，2-单片机控制板，3-驱动电机，4-车轮，5-气体传感器，6-led指示灯，7-声音报警装置，8-万向轮，9-外壳，91-按钮，92-第一通孔，93-第二通孔。

具体实施方式

参照图1至4所示，对本时变流环境中气味源定位机器人的结构特征详述如下：

一种时变流环境中气味源定位机器人，其包括机器人底盘1、单片机控制板2、驱动电机3和车轮4，所述驱动电机3固定设于机器人底盘1上，且所述驱动电机3的输出轴与车轮4相连接；所述单片机控制板2固定设于机器人底盘1中央部位，所述机器人底盘1边缘均匀分布若干气体传感器5；其中，所述气体传感器5与单片机控制板2的输入端连接，所述单片机控制板2的输出端与驱动电机3相连接。

其中，驱动电机3采用直流电机；所述机器人底盘1上对称设有两个矩形孔11，所述车轮4贯穿矩形孔11滚动设置；另外，机器人底盘1上对称设置两个驱动电机3，各驱动电机3分别连接控制对应的车轮4，且所述车轮4采用小型橡胶轮胎。

该时变流环境中气味源定位机器人对气味源的定位与搜索过程中，通过气体传感器5检测该气味源定位机器人所处空间位置的实时待测气体的浓度，并将数据以模拟量的形式反馈至单片机控制板2，继而由单片机控制板2发出指令信号，控制驱动电机3带动车轮4移动动作；其定位效率高，结构精简；可以在一定的复杂变流环境下自主定位并寻找气味源。

作为本实用新型的优选方案，结合图1至4所示；

具体的，所述单片机控制板2包括数据处理装置和控制装置；其中，数据处理装置用于处理气体传感器5传回的数据，控制装置用于控制驱动电机3转动以及各输出装置的运行状态。其中，单片机控制板2采用dfrobot公司生产的arduinounor3。

具体的，所述机器人底盘1呈圆盘状；其中，圆盘状的设置，可使该气味源定位机器人在不转动的同时，感应并处理所有方向的气体浓度，极大的提升了该气味源定位机器人的灵活性。其中，圆盘状的机器人底盘1的直径为20cm，总高度为10cm；该气味源定位机器人较现存的嗅觉机器人体积大幅减小，且可进入低矮空间工作，适用范围广，灵活性高。

进一步的，所述气体传感器5于圆盘状的机器人底盘1上环形阵列均匀的设有四个；其中，所述气体传感器5采用半导体型金属氧化物传感器；具体的，采用mq-3半导体型气敏传感器。且四个气体传感器5分为左右两组，将同侧气体传感器5的差值进行比较，该气味源定位机器人向差值大的一方行进，每次行进一定距离后，间隔一段时间(具体的，可每次行进20cm，然后间隔100ms)，继续进行下一次操作，使气体传感器5充分响应环境气体浓度，定位效率高。

其中，各气体传感器5上均对应设有led指示灯6，且所述led指示灯6与单片机控制板2的输出端相连接；所述单片机控制板2在一次运算完成后，将指令传入驱动电机3，继而控制该气味源定位机器人移动，进行气味源定位工作，同时将指令传入分别与四个气体传感器5对应的led指示灯6，以显示对应气体传感器5的工作状态，避免因气体传感器5的失灵导致无法探知的情况的存在。

为便于人们更容易发现危险气味源的所在；所述机器人底盘1上还固定设有声音报警装置7，且所述声音报警装置7与单片机控制板2的输出端相连接；继而用于指示该气味源定位机器人对气味源的定位与搜索结果。

具体的，所述声音报警装置7采用蜂鸣器；便于引起人们的及时发现，进行及时处理。

所述机器人底盘1底部还固定设有万向轮8，所述万向轮8对称于中轴线设有两个；以保证该气味源定位机器人适应多种复杂地形，并具有一定越障能力。

该气味源定位机器人还包括外壳9，所述外壳9呈圆桶回转体设置，且所述外壳9设于机器人底盘1上；其中，所述外壳9顶部设有按钮91，且外壳9顶部环形阵列的设有若干第一通孔92，所述外壳9侧壁上间隔均匀的设有若干第二通孔93；其中，所述led指示灯6经对应的第一通孔92固定设于外壳9顶部，所述气体传感器5贯穿外壳9侧壁上对应的第二通孔93设置；且所述单片机控制板2、驱动电机3和声音报警装置7均置于外壳9内部。

其中，该气味源定位机器人在进行气味源的定位与搜索过程中，由气体传感器5获取气味源信息，并反馈至单片机控制板2，经单片机控制板2的数据处理装置进行气味源方位的判定；其中每个气体传感器5以一定的时间间隔连续读取多组数据传入单片机控制板2的内部系统，存入一个数组，然后对每个数组的数据进行滤波处理；再对相邻的两个数据做差，根据差值判断气味源方向。其中，四个气体传感器5分为左右两组，同侧气体传感器5的差值进行比较，该气味源定位机器人向差值大的一方行进，每次行进一定距离后间隔一段时间继续进行下一次操作，使气体传感器5充分响应环境气体浓度。

具体的，对气体传感器5采集的数据进行采样，每50ms读取一个数值，连续读取10个数据存入一个数组，对一个数组的10个数据进行滤波处理；然后对相邻的两个数据做差，如果差值大于0，则证明机器人靠近气味源。四个气体传感器5分为左右两组，同侧气体传感器5的差值进行比较，该气味源定位机器人向差值大的一方行进，每次行进约20cm,然后间隔100ms，使气体传感器5充分响应环境气体浓度。

本实用新型提供一种时变流环境中气味源定位机器人，其定位效率高，结构精简，可以实现完全自主运动；具有高度的灵活性，适应多种复杂地形，并具有一定越障能力。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。