一种室内智能移动监控装置的制作方法

本实用新型属于监控技术领域，具体涉及一种室内智能移动监控装置。

背景技术：

随着智能分析技术、网络技术的迅速发展以及人民生活水平的提高，人们开始更加注重家居环境的安全，伴随着人们需求的提高，各种各样基于智能化的监控机器人或家居系统应运而生。由于繁忙的工作节奏，人们无法在安心工作的同时又能掌握居家老人小孩的照护或者家庭安全的防护情况，于是就可以通过远程监控设备，通过网络将监控信息传送给远端的使用者来观看，从而达到安全监控的目的。

现有的监控设备大多是固定式的摄影机，不仅要考虑监控地点布局的复杂性和硬件设备布置的繁琐性，而且经济成本较高，还容易产生监控死角，还存在重复布线、传输距离有限、功能单一、软件开放性较差、功耗高等缺点，既不够合理，也不够贴近智能化和人性化，已经无法满足现代社会快速发展的需求。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种能够进行室内无死角远程监控、能够实现对人脸和人体的识别报警、能够执行语音指令、能在狭小的室内环境有效防止发生碰撞的室内智能移动监控装置。

一种室内智能移动监控装置，包括移动底盘、电源、主控单元、驱动单元、监控单元、传感器检测单元、报警器，所述驱动单元包括电机、电机驱动模块和电源稳压模块，所述电源分别与电源稳压模块和电机驱动模块连接，所述电机驱动模块分别与主控单元、电源稳压模块和电机连接，所述主控单元与电源稳压模块和报警器连接，所述电机与移动底盘上的轮子通过联轴器连接；

所述传感器检测单元包括电子陀螺仪和超声波传感器，所述主控单元分别与所述电子陀螺仪和超声波传感器连接，所述电源稳压模块分别与所述电子陀螺仪和超声波传感器连接；

所述监控单元包括能够进行人脸或人体识别的摄像头，所述摄像头分别与电源稳压模块和主控单元连接，所述摄像头能够将采集的视频信息及识别的人脸或人体信息发送至主控单元，所述主控单元通过无线连接模块与用户终端进行无线通信。

进一步地，还包括语音识别单元，所述语音识别单元包括语音识别模块，所述语音识别模块分别与电源稳压模块和主控单元连接；所述用户终端上还设有语音采集模块，用于将语音信息转换成数据并发送至主控单元。

进一步地，所述移动底盘的底部设有三个呈正三角布置的瑞典轮，所述电机有三个并分别与所述三个瑞典轮一一对应连接。

进一步地，所述主控单元采用树莓派开发板和STM32核心板，STM32核心板与树莓派开发板之间通过串口进行通信。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、采用移动底盘和驱动单元配合传感器检测单元进行运动控制，用户终端通过与主控单元进行远程通信获取监控单元采集的视频信息，达到了对室内环境进行无死角的远程监控的效果；除了普通的远程监控模式外，还通过对人脸和人体信息的识别实现了安全检测的工作模式，可以在识别到人脸或人体的可疑信息后向外界或用户终端进行报警。

2、采用在监控装置和用户终端上设置语音识别单元，将用户的语音信息转换成操作指令信息发送到主控单元并通过驱动模块执行，可以极大地简化用户的操作，相对于传统的各种按键操作，可以使用户的控制更方便，体验更佳。

3、由于室内的移动环境与室外不同，其地面平整、面积较为狭窄、障碍较多，故采用具有三个瑞典轮的移动底盘实现在室内的全向移动，配合陀螺仪进行定位以及超声波检测障碍物，不仅转向灵活，移动控制的实现也较为简单，还能够在移动面积较为狭小的室内环境有效防止机器人因速度过大或操作者注意力不集中等因素造成的机器人碰撞，有效防止器材发生损毁。

附图说明

图1为本实用新型控制原理示意图；

图2为本实用新型结构连接关系示意图；

其中，1主控单元，2电机，3电机驱动模块，4电源稳压模块，5电子陀螺仪，6超声波传感器，7摄像头，8用户终端，9语音识别模块，10语音采集模块。

具体实施方式

为了使实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

一种室内智能移动监控装置，如图1～2所示，包括移动底盘、电源、主控单元1、驱动单元、监控单元、传感器检测单元、报警器，所述驱动单元包括电机2、电机驱动模块3和电源稳压模块4，所述电源分别与电源稳压模块4和电机驱动模块3连接，所述电机驱动模块3分别与主控单元1、电源稳压模块4和电机2连接，所述主控单元1与电源稳压模块4和报警器连接，所述电机与移动底盘上的轮子通过联轴器连接；

所述传感器检测单元包括电子陀螺仪5和超声波传感器6，所述主控单元1分别与所述电子陀螺仪5和超声波传感器6连接，所述电源稳压模块4分别与所述电子陀螺仪5和超声波传感器6连接；

所述监控单元包括能够进行人脸或人体识别的摄像头7，所述摄像头7分别与电源稳压模块4和主控单元1连接，所述摄像头7能够将采集的视频信息及识别的人脸或人体信息发送至主控单元1，所述主控单元1通过无线连接模块与用户终端8进行无线通信。

本实用新型采用移动底盘和驱动单元配合传感器检测单元进行运动控制，用户终端通过与主控单元进行远程通信获取监控单元采集的视频信息，达到了对室内环境进行无死角的远程监控的效果；除了普通的远程监控模式外，还通过对人脸和人体信息的识别实现了安全检测的工作模式，可以在识别到人脸或人体的可疑信息后向外界或用户终端进行报警。

作为进一步优化的方案，还包括语音识别单元，所述语音识别单元包括语音识别模块9，所述语音识别模块9分别与电源稳压模块4和主控单元1连接；所述用户终端8上还设有语音采集模块10，用于将语音信息转换成数据并发送至主控单元。

本实用新型采用在监控装置和用户终端上设置语音识别单元，将用户的语音信息转换成操作指令信息发送到主控单元并通过驱动模块执行，可以极大地简化用户的操作，相对于传统的各种按键操作，可以使用户的控制更方便，体验更佳。

作为进一步优化的方案，所述移动底盘的底部设有三个呈正三角布置的瑞典轮，所述电机2有三个并分别与三个瑞典轮一一对应连接。

由于室内的移动环境与室外不同，其地面平整、面积较为狭窄、障碍较多，故采用具有三个瑞典轮的移动底座实现在室内的全向移动，配合陀螺仪进行定位以及超声波检测障碍物，不仅转向灵活，移动控制的实现也较为简单，还能够在移动面积较为狭小的室内环境有效防止机器人因速度过大或操作者注意力不集中等因素造成的机器人碰撞，有效防止器材发生损毁。

作为进一步优化的方案，所述主控单元1采用树莓派开发板和STM32核心板，STM32核心板与树莓派开发板之间通过串口进行通信。本方案中使用树莓派开发板，相对于其他的处理主板，可以使得整个监控装置的体积更小，结构简单，开发和利用更便捷。

举例来说，所述的主控单元可以采用3代B+型号的树莓派开发板和STM32核心板。树莓派开发板设有RCA或者HDMI视频输出接口、1个RJ-45网线接口、4个USB口、40针的GPIO口，支持蓝牙和wifi，可用于处理视频信息以及与用户终端进行通讯的功能。STM32核心板型号可以是STM32F103RCT6,该核心板尺寸大小为50mm*50mm，共有64个I/O端口，使用ARM32位的Cortex-M3内核，可用于处理语音指令、驱动指令等。STM32核心板与树莓派开发板之间可通过串口进行通信。

举例来说，所述电机可以为385型的“Z”字型减速马达，其额定电压为DC12V、额定转速为950r/min、额定功率为20W、堵转扭矩为30kg·cm；使用三个电机，通过联轴器分别与三个瑞典轮相连接，并在每个电机上安装了一个编码器用来监测机器人运动速度，有效防止机器人因速度过大而发生碰撞，并保持机器人行驶的稳定。

举例来说，所述电源稳压模块可采用型号为LM2596S的稳压器，将12V的电源电压降至5V，分别给电机驱动模块、树莓派开发板、各个传感器模块(5、6)及摄像头7等部件进行供电，5V电源再通过tps3333芯片降至3.3V给STM32核心板13供电。

举例来说，所述电子陀螺仪可采用型号为MPU-6050的三维角度传感器模块，以数字输出6轴的旋转矩阵、四元数、欧拉角格式的融合演算数据，并利用Invensense运动处理资料库，处理由机器人运动感测到的复杂数据，将处理后的数据传送给主控单元进行移动方向的判别。

举例来说，所述超声波传感器模块的型号可以为HC-SR04，通过发送和接收超声波，利用时间差和声音传播速度，计算出模块到前方障碍物的距离，并将距离信息传送给主控单元，使机器人在碰到障碍物时能够及时减速或者规避，从而有效防止机器人因速度过大或操作者注意力不集中等因素造成的机器人碰撞，防止损毁器材。

举例来说，所述摄像头可以采用OV5647的感光芯片，通过专用的CS接口与树莓派相连，用于采集视频信息，然后通过自带的wifi模块与网络相连，在树莓派开发板1上安装专用的摄像头驱动并使能该驱动,同时在树莓派处理器上运行MJPG-Slremar脚本，利用MIPG-Stremer实现的web服务器功能提供网络访问支持,远程用户终端通过浏览器访问该视频监控系统的wllb服务器,MJPG-Stremer程序将摄像头采集到的视频数据放到后台进行处理,然后通过web的http协议将视频数据传输到远端的PC机或手机APP，然后通过浏览器显示出来，从而达到远程视频监控的目的。

举例来说，用户终端可以是移动设备终端或计算机，其上可包括手机APP或电脑软件。树莓派将视频信息发送到网络后台进行处理后再传送给用户终端。当用户在点击APP或电脑软件上相应位置的按键发起视频监控请求后，机器人被唤醒，主控单元1通过网络与用户终端8进行数据通信，实现远程监控。

举例来说，所述语音识别模块9可以使用LD3320A语音识别芯片及WT588D语音播报模块，用于接收、处理和发送用户发出的语音信息，用户可在唤醒机器人后直接对着机器人发出前进、后退、转弯等命令，语音模块接收命令后进行数据处理并反馈到树莓派上，由树莓派控制驱动模块使机器人做出相应的行为。

举例来说，所述用户终端语音采集模块10可以采用科大讯飞API，主要调用InitListener初始化语音监听器和GrammarListener构建语法监听器，最后调用RecognizerDialogListener进行识别结果的回调，并将结果通过网络传送到树莓派上，进一步对机器人进行控制。

总的来说，用户终端上可以实现三种监控模式，第一种是普通监控模式，树莓派将直接将所监测到的视频信息发送到网络后台进行处理后再传送到用户终端，使用户看到实时的视频。第二种是语音输入模式，用户终端上按住语音输入按钮，录入语音命令，传送到网络后台进行语音格式转换和数据处理后，再传输到机器人的树莓派上，通过串口发送信号给驱动模块，驱动机器人运动，完成相应的指令。第三种是安全检测模式，该模式适合应用在家里无人的情况下，可以自主实现对人脸或人体的检测，识别过程中主要利用opencv函数库自带的人脸检测haarcascade_frontalface_alt分类器，当机器人上的摄像头捕捉到人脸或人体目标关键点后，将获取的图像进行几何校正，再进行图像预处理，即灰度化和直方图均衡化，然后使用detectMultiScale函数进行识别，使用rectangle函数提取找到的目标矩形框，将矩形框的坐标返回给树莓派进行处理后，本装置报警器发出报警蜂鸣声，同时报警信号通过网络传送到用户终端，提醒用户及时观看监控画面，以达到保证用户家居安全的目的。识别过程中可采用跳帧技术和多核处理，以提高图像的帧数，有效改善识别框的延迟效应。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。