一种智能巡检机器人的制作方法

1.本发明涉及安全巡检设备技术领域，尤其是涉及一种智能巡检机器人。


背景技术：

2.在现有技术中，巡检机器人大多针对小区及校园等相对封闭的环境进行巡检，由于其环境封闭，影响因素较少，只需要对机器人设定好固定的程序即可进行巡检，无法根据外部环境的变化做出相应的反应，巡检程序化，智能程度较低，无法适用于岛屿等开放型环境，现有的巡检机器人无法脱机工作，也无法实时与上位机进行数据传输，并且当恶劣天气时，例如：雾天或者雨天，即能见度较低的情况时，巡检机器人的可探测范围较小，不具有隐蔽功能，并且现有的巡检机器人中的电源储电量较小，充电较慢，使用寿命较短，重量较大，机器人不具有加密模式，安全性较低。
3.申请号为：200920294316.0的中国实用新型专利公开了一种巡检机器人，包括电源和由电源提供电力的数据采集系统、数据处理系统及行走系统；采用gps定位导航系统控制机器人的行走路线，实现自动巡逻，定点巡逻；实现对监控环境的全方位监控的同时，避免机器人与其他物体发生碰撞，并将外界的距离信息实时反馈给远程计算机监控系统，远程计算机系统对采集到的信息进行分析，决定机器人的巡检过程；选择合适的传感器，使机器人具有多种可选功能。然而，该种巡检机器人无法适用于岛屿等开放型环境，无法脱机工作，也无法实时与上位机进行数据传输，并且当能见度较低的情况时，巡检机器人的可探测范围较小，不具有隐蔽功能，并且其电源储电量较小，充电较慢，使用寿命较短，重量较大，不具有加密模式，安全性较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种智能巡检机器人。
5.为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
6.一种智能巡检机器人，包括机器人本体，所述机器人本体内设有电源和由电源提供电力的数据采集系统、数据处理系统、行走系统、探照系统以及变色系统，数据采集系统用于采集信息并输送到数据处理系统，数据处理系统用于接收信息并向其它系统发出指令，行走系统用于带动机器人本体行走，探照系统用于在可见度较低的情况下起到探照作用，变色系统用于随着机器人本体所处环境的不同而使机器人本体变色。
7.数据采集系统包括可见光采集模块、红外采集模块、紫外采集模块以及声音采集模块，所述可见光采集模块用于采集周围环境的可见光图像，所述红外采集模块用于采集周围环境的红外图像，所述紫外采集模块用于采集周围环境的紫外图像，所述声音采集模块用于采集周围环境的声音，数据采集系统与数据处理系统电性连接。
8.数据处理系统包括北斗导航定位模块、行走控制模块以及中心处理器，所述北斗导航定位模块用于接收数据采集系统以及探照系统传来的数据从而监测机器人本体所处位置并将其位置信息传输至所述中心处理器，所述行走控制模块用于接收所述中心处理器
传来的指令并控制行走系统行走，所述中心处理器用于接收北斗导航定位模块传来的数据并对行走控制模块发出指令。
9.行走系统包括行走驱动电机以及行走支撑机构，所述行走驱动电机与行走控制模块电性连接，所述行走驱动电机的输出端通过传动机构与所述行走支撑机构传动连接，所述行走驱动电机用于接收行走控制模块传来的指令并为行走支撑机构提供行走动力。
10.探照系统包括探测发射模块以及探测接收模块，所述探照发射模块用于发射探测波对周围环境进行探测，所述探测接收模块用于接收探测波从而收集周围环境的数据，所述探测发射模块与中心处理器电性连接，所述探测接收模块与所述北斗导航定位模块电性连接。
11.变色系统包括变色模块，所述变色模块布满所述机器人本体外表面，所述变色模块表面涂覆有光敏变色材料，所述变色模块可以根据周围环境的变化而自动发生可逆的颜色变化。
12.还包括与数据处理系统电性连接的无线通讯系统以及与无线通讯系统无线连接的上位机，无线通讯系统包括无线发射模块以及无线接收模块，所述无线发射模块以及所述无线接收模块均与中心处理器电性连接，所述无线发射模块用于将中心处理器中的数据发送到所述上位机中，所述无线接收模块用于接收所述上位机发来的指令并将其发送到中心处理器中，无线通讯系统与数据处理系统进行数据互传并与所述上位机进行数据传输，所述上位机通过无线通讯系统向中心处理器发送指令。
13.电源包括石墨烯电源以及备用电池组，所述备用电池组用于在机器人脱机工作时为数据采集系统、数据处理系统、行走系统、探照系统以及变色系统提供电力。
14.还包括数据储存模块，所述数据储存模块与中心处理器以及无线通讯系统均电性连接，所述数据储存模块用于储存中心处理器的数据。
15.机器人具有加密模式和普通模式，加密模式通过肩章与后台作战指挥系统量子通讯加密连接，在加密模式中，无法下载数据储存模块储存的数据，在普通模式中，可以通过无线通讯系统下载数据储存模块储存的数据。
16.本发明的有益效果是：
17.机器人防水防雾，设有数据采集系统与数据处理系统配合，具有脱机通讯功能，可脱机工作，可代替人员在岛屿上进行巡检，设有探照系统，可在恶劣天气，例如：雾天或者雨天进行探照，设有变色系统，可根据周围环境的颜色改变机器人本体的颜色，使机器人具有一定的隐蔽功能，设有无线通讯系统，可与后台实时数据传输，并可通过上位机实时对机器人进行控制，另电源采用石墨烯电池，其具有储电量大，充电快，使用寿命长，重量轻的优点，机器人具有加密模式和普通模式，可根据实际使用需求进行切换，安全性高。
附图说明
18.图1是本发明整体结构框图；
19.图2是本发明电性连接图；
20.图3是本发明整体结构示意图。
21.图中：1、机器人本体；2、可见光采集模块；3、红外采集模块；4、紫外采集模块；5、声音采集模块；6、北斗导航定位模块；7、行走控制模块；8、中心处理器；9、行走驱动电机；10、
行走支撑机构；11、探测发射模块；12、探测接收模块；13、变色模块；14、上位机；15、无线发射模块；16、无线接收模块；17、石墨烯电源；18、备用电池组；19、数据储存模块。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明作进一步详细描述，
23.一种智能巡检机器人，包括机器人本体1，机器人本体1内设有电源和由电源提供电力的数据采集系统、数据处理系统、行走系统、探照系统以及变色系统，数据采集系统用于采集信息并输送到数据处理系统，数据处理系统用于接收信息并向其它系统发出指令，行走系统用于带动机器人本体1行走，探照系统用于在可见度较低的情况下起到探照作用，变色系统用于随着机器人本体1所处环境的不同而使机器人本体1变色，本发明整体结构框图如图1所示。
24.数据采集系统包括可见光采集模块2、红外采集模块3、紫外采集模块4以及声音采集模块5，可见光采集模块2用于采集周围环境的可见光图像，红外采集模块3用于采集周围环境的红外图像，紫外采集模块4用于采集周围环境的紫外图像，声音采集模块5用于采集周围环境的声音，数据采集系统与数据处理系统电性连接，数据采集系统通过可见光采集模块2、红外采集模块3、紫外采集模块4以及声音采集模块5配合，对外部环境信息进行采集，其中，可见光采集模块2以及红外采集模块3、紫外采集模块4共同对外部环境进行图像采集，声音采集模块5用于对外部环境进行声音采集，上述采集模块均可采用传感器进行信息采集。
25.数据处理系统包括北斗导航定位模块6、行走控制模块7以及中心处理器8，北斗导航定位模块6用于接收数据采集系统以及探照系统传来的数据从而监测机器人本体1所处位置并将其位置信息传输至中心处理器8，行走控制模块7用于接收中心处理器8传来的指令并控制行走系统行走，中心处理器8用于接收北斗导航定位模块6传来的数据并对行走控制模块7发出指令，数据处理系统通过北斗导航定位模块6、行走控制模块7以及中心处理器8配合，接收其它系统传来的信息数据并对其分析之后对其它系统发出指令，其中，北斗导航定位模块6通过自身的定位功能结合数据采集系统以及探照系统采集到的环境数据，对机器人所处位置进行定位，中心处理器8通过北斗导航定位模块6分析机器人所处位置的环境，制定行进路线并避开障碍物，制定好行进路线之后，中心处理器8将指令发送至行走控制模块7，行走控制模块7接收到中心处理器8发出的指令之后控制行走系统沿着制定好的行进路线行走，另中心处理器8实时分析周围环境因素，可在周围环境出现变化时重新制定行进路线。
26.行走系统包括行走驱动电机9以及行走支撑机构10，行走驱动电机9与行走控制模块7电性连接，行走驱动电机9的输出端通过传动机构与行走支撑机构10传动连接，行走驱动电机9用于接收行走控制模块7传来的指令并为行走支撑机构10提供行走动力，行走系统通过驱动电机以及行走支撑机构10配合，带动机器人行走，其中，行走支撑机构10包括负载移动平台、纵向移动补偿装置、横向移动补偿装置，负载移动平台设置在纵向移动补偿装置上方，纵向移动补偿装置设置在横向移动补偿装置上方，纵向移动补偿装置与横向移动补偿装置可被控制独立运动对负载的纵向与横向位移进行补偿，从而保证负载的匀速运动状态，基架的下方设置支撑腿，支撑腿包括第一支撑腿和第二支撑腿，两条支撑腿设置在基架
的下方两侧，且可各自相对基架独立旋转和调节伸缩长度，机器人由第一支撑腿和第二支撑腿交替完成行走动作，当需要行走时，驱动电机首先被控制向需要承重的支撑腿一侧移动，使驱动电机及负载的重心落在该一侧的支撑腿重心范围内；再使需要迈出的支撑腿收缩并旋转到指定方向；并在迈出的腿落地前，使该条腿伸长到可以使基架保持稳定水平的长度，运动过程中，驱动电机被控制使负载相对大地坐标系做匀速运动，行走支撑机构10可采用其它仿人机器人的行走机构，从而带动机器人行走。
27.探照系统包括探测发射模块11以及探测接收模块12，探照发射模块用于发射探测波对周围环境进行探测，探测接收模块12用于接收探测波从而收集周围环境的数据，探测发射模块11与中心处理器8电性连接，探测接收模块12与北斗导航定位模块6电性连接，探照系统通过探测发射模块11以及探测接收模块12配合，在可见度较低的情况下对周围环境进行探照，从而对较大范围的环境进行信息采集，其中，探测发射模块11以及探测接收模块12可采用声呐发射器以及声呐接收器，或者可采用雷达发射器以及雷达接收器，即探测波可为声波或者无线电波，并可通过声波或者无线电波在环境可见度较低时对周围环境进行信息采集与探测。
28.变色系统包括变色模块13，变色模块13布满机器人本体1外表面，变色模块13表面涂覆有光敏变色材料，变色模块13可以根据周围环境的变化而自动发生可逆的颜色变化，其中，光敏变色材料为在光的作用下可逆发生颜色变化的化合物，光敏变色材料的工作机理为：化合物a在外部光的刺激下，发生结构方式或电子能级的变化，形成了吸收光谱不同的化合物b，而化合物b在其它波长的光或热的作用下，又返回到化合物a，当化合物b与过渡状态之间的能量差较小时，由于分子的热运动，在不经过其它光线照射的条件下，化合物b就能自发的返还到化合物a，由于两种物质间的吸收光谱发生了变化，当这种变化在可见光领域时，就产生了相似于人眼睛的发色与消色的可逆颜色变化，即光致变色现象。
29.还包括与数据处理系统电性连接的无线通讯系统以及与无线通讯系统无线连接的上位机14，无线通讯系统包括无线发射模块15以及无线接收模块16，无线发射模块15以及无线接收模块16均与中心处理器8电性连接，无线发射模块15用于将中心处理器8中的数据发送到上位机14中，无线接收模块16用于接收上位机14发来的指令并将其发送到中心处理器8中，无线通讯系统与数据处理系统进行数据互传并与上位机14进行数据传输，上位机14通过无线通讯系统向中心处理器8发送指令，线通讯系统通过无线发射模块15以及无线接收模块16配合，将机器人采集到的数据无线传送到上位机14中，无线发射模块15与无线接收模块16可采用光电传感器或者wifi传感器或者蓝牙传感器，另机器人可根据使用需求进行脱机工作。
30.电源包括石墨烯电源17以及备用电池组18，备用电池组18用于在机器人脱机工作时为数据采集系统、数据处理系统、行走系统、探照系统以及变色系统提供电力，当机器人与上位机14联机进行工作时，石墨烯电源17可为机器人整体进行供电，当机器人进行脱机工作时，备用电池组18为机器人整体进行供电，其中，石墨烯电源17可采用石墨烯液态电池或者石墨烯固态电池，石墨烯电池的工作原理为：锂离子在石墨烯表面和电极之间可进行快速大量穿梭运动。
31.还包括数据储存模块19，数据储存模块19与中心处理器8以及无线通讯系统均电性连接，数据储存模块19用于储存中心处理器8的数据，本发明电性连接图如图2所示。
32.机器人具有加密模式和普通模式，加密模式通过肩章与后台作战指挥系统量子通讯加密连接，在加密模式中，无法下载数据储存模块19储存的数据，在普通模式中，可以通过无线通讯系统下载数据储存模块19储存的数据，可通过上位机14控制机器人启动加密模式或者普通模式，其中，量子通讯加密连接是指由后台指挥中心产生一个量子加密的量子通信。
33.其中，量子通信都是基于量子力学测量原理的bb84协议的各种工程翻版，该方案利用光子的偏振态作为信息载体来传递密钥，基本的工作原理介绍如下：发送方把不同的滤色片遮于光子源前，就可分别得到四种不同偏振态的光子，分别用来代表“0”和“1”，请注意，每个代码对应于两种不同的光子偏振状态，它们出自两组正交的偏振滤色片，接收方就只有两种偏振滤色片，上下左右开缝的“十”字式和斜交开缝的“x”字式，由于接收方无法预知到达的每个光子的偏振状态，他只能隨机挑选两种偏振滤色片的一种，接收方如果使用了“十”字滤色片，上下或左右偏振的光子可以保持原量子状态顺利通过，即接收方用了正确的滤色片，而上左下右、上右下左偏振的光子在通过时量子状态改变，变成上下或左右偏振且状态不确定，即用了错误的滤色片，接收方如果使用x字滤色片情况正好相反，接收方通过公开信道，即电子邮件或电话把自己使用的偏振滤色片的序列告知发送方，发送方把接收方滤色片的序列与自己使用的序列逐一对照，然后告知接收方哪几次用了正确的滤色片，对应于这些用了正确滤色片后接收到的光子状态的代码，接发双方对此都接收到正确信息，这组二进制代码就是它们两人协商出的一个共享密钥，此种通信方式则为量子通信，本发明中的量子通信可通过量子态发生器以及接收器实现。
34.还包括肩章，肩章位于机器人本体1上，肩章采用3m反光材料制成，肩章起到标识警示的作用，其中，肩章通过统一分配的原则按照部队的统一编制进行唯一身份授权，肩章可通过军委、大区、军区等序列进行排序，本发明整体结构示意图如图3所示。
35.本巡检机器人可用于岛屿等环境中起到安保作用。
36.其中，可见光采集模块2中设有防雾化红外微波雷达超远距离镜头，进行信息采集。
37.工作原理：
38.数据采集系统对外部环境进行图像采集，并将采集到的图像数据传送至北斗导航定位模块6，北斗导航定位模块6根据数据采集系统传来的图像数据对机器人所处位置进行定位，并将位置信息发送至中心处理器8，中心处理器8对北斗导航定位模块6发来的位置信息进分析处理，制定巡检机器人行进路线，制定好行进路线之后，中心处理器8通过行走控制模块7控制行走系统带动巡检机器人进行行走，当外部环境可见度较低时，探照系统通过探测发射模块11以及探测接收模块12对周围环境进行探照，并将采集到的环境数据传送至北斗导航定位模块6，北斗导航定位模块6根据探照系统传来的环境数据对机器人所处位置进行定位，并将位置信息发送至中心处理器8，中心处理器8对北斗导航定位模块6发来的位置信息进分析处理，制定巡检机器人行进路线，制定好行进路线之后，中心处理器8通过行走控制模块7控制行走系统带动巡检机器人进行行走，另机器人本体1外表面设有变色模块13，变色模块13防水防雾，可使机器人本体1颜色根据周围颜色改变，具有隐蔽效果，巡检机器人可通过无线通讯系统实时与上位机14联机进行数据传输，上位机14亦可通过无线通讯系统控制巡检机器人，联机过程中，石墨烯电源17为巡检机器人提供电力，巡检机器人可脱
机工作，脱机工作时，备用电池组18为巡检机器人提供电力，工作过程中所采集到的数据储存在数据储存模块19中，普通模式下，数据储存模块19中的数据可下载，加密模式下，数据储存模块19中的数据不可下载。
39.本发明的有益效果是机器人防水防雾，设有数据采集系统与数据处理系统配合，具有脱机通讯功能，可脱机工作，可代替人员在岛屿上进行巡检，设有探照系统，可在恶劣天气，例如：雾天或者雨天进行探照，设有变色系统，可根据周围环境的颜色改变机器人本体1的颜色，使机器人具有一定的隐蔽功能，设有无线通讯系统，可与后台实时数据传输，并可通过上位机14实时对机器人进行控制，另电源采用石墨烯电池，其具有储电量大，充电快，使用寿命长，重量轻的优点，机器人具有加密模式和普通模式，可根据实际使用需求进行切换，安全性高。
40.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。