一种巡视机器人及巡视系统的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种基于红外图像传感器的巡视机器人及巡视系统。

背景技术：

随着半导体技术的快速发展，IC的验证以及测试工作越来越多，这导致IC设计公司以及工科类高校的实验室仪器设备的使用率日益增大。实验室中，实验室管理人员不仅需要巡视温湿度、烟雾等环境参数，还要注意大功率仪器设备的发热情况，因为一旦设备工作时间过长、发热量过大时，轻则造成设备故障、数据丢失，重则引起火灾等事故。目前，实验室巡视主要面临以下问题：

首先，人工巡视实验室温湿度、烟雾的方式耗费人力，而且效率低；

其次，实验室设备繁多，每个设备的发热情况以及实时温度不易观测；

最后，很多设备仪器常常处于24小时不间断的工作状态，人为以及传统方式难以24小时观测其发热高温情况。

而随着红外热成像传感器技术以及GPRS/3G无线网路通信技术的发展，实验室温湿度、烟雾巡视以及设备温度监测可愈加高效简单化、智能化。

技术实现要素：

为了克服以上问题，本实用新型旨在提供一种＝智能化的巡视机器人，自动实现温度、湿度、烟雾的实时监测、仪器设备的温度检测，并有温度、湿度、烟雾以及设备工作的温度阈值语音报警功能，同时可将红外图像、报警信息通过无线网络上传至管理服务器，管理人员可通过PC机访问管理服务器获取相关信息。

为了达到上述目的，本实用新型的一种巡视机器人，具有车身、温湿度传感器、烟雾传感器、天线、超声波测距传感器、红外循迹传感器、红外图像传感器、镜头和巡视控制器；其中，

红外图像传感器，用于对待巡视的设备仪器的图像和温度进行探测；

镜头，与巡视控制器相电连，且与红外图像传感器相连，用于对待巡视的设备仪器进行自动对焦；

温湿度传感器，与巡视控制器相电连，实时监测车身所处环境的温度以及湿度；

烟雾传感器，与巡视控制器相电连，实时监测烟雾气体浓度；

超声波测距传感器，与巡视控制器相电连，用于测量车身前面的物体与车身的距离；

红外循迹传感器，与巡视控制器相电连，用于辨别黑线与白线，在需要巡视的设备仪器下铺好相对应的黑线和/或白线，机器人沿着黑线和/或白线依次对设备仪器进行巡视；

天线，与巡视控制器相电连，用于机器人的无线传输，通过无线通信网络将温湿度传感器探测的温度以及湿度、烟雾传感器探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度和图像发送到外界；

巡视控制器，与温湿度传感器、烟雾传感器、超声波测距传感器、红外图像传感器、红外循迹传感器、天线和镜头均相电连，控制温湿度传感器、烟雾传感器、超声波测距传感器、红外图像传感器、红外循迹传感器、天线和镜头的工作。

优选地，报警装置，与巡视控制器相电连，当温湿度传感器探测的温度以及湿度、烟雾传感器探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度之一超过设定阈值时，发出警报；巡视控制器还控制报警装置的启闭；当温湿度传感器探测的温度以及湿度、烟雾传感器探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度之一超过设定阈值时，巡视控制器控制报警装置发出警报。

优选地，车身底部安装有车轮；巡视控制器还控制车轮的转动；巡视机器人还具有支架和云台；其中，支架固定于车身上部；云台固定于支架顶部，用于支撑红外图像传感器和镜头；镜头位于云台侧壁，以及红外图像传感器设置于云台内部。

优选地，所述巡视机器人还具有显示屏，显示屏位于所述巡视控制器的侧壁；与巡视控制器相电连，实时显示温湿度传感器探测的温度以及湿度、烟雾传感器探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度。

优选地，车身底部具有内置电池；内置电池为巡视机器人提供电源；所述车身后侧底部还设置有电源插座和位于电源插座两侧的电源指示灯，通过电源插座为所述内置电池充电；所述电源指示灯用来指示电源充电饱和状态以及电源能量不足状态。

优选地，所述巡视控制器包括：DSP电路、FPGA电路、ADC采集电路、电机驱动电路、红外循迹电路、超声波测距电路、烟雾传感器电路、温湿度传感器电路、无线通信电路、显示电路、报警电路以及电源电路；其中，

所述电机驱动电路与车轮相电连，所述红外循迹电路与红外循迹传感器相电连，所述超声波测距电路与超声波测距电路相电连，所述烟雾传感器电路与烟雾传感器相电连，所述温湿度传感器电路与所述温湿度传感器相电连，所述显示电路与所述显示屏相电连，所述报警电路与所述报警装置相电连；所述电源电路为各个电路提供工作电源；

DSP电路控制红外图像传感器正常工作；ADC采集电路采集到红外图像传感器输出的模拟信号，并转换为数字信号后发送给FPGA处理；FPGA对数字信号进行拼接处理后得到的数据发送给DSP电路；DSP电路再控制无线通信电路通过无线网络将FPGA拼接处理后的数据发送到外界；

并且，DSP电路还控制电机驱动电路来驱动车轮前后转动；DSP还通过控制红外循迹电路和超声波测距电路来分别控制红外循迹传感器和超声波测距传感器，从而使机器人沿着设定的路线对设备仪器进行巡视；还控制显示电路通过显示屏来实时显示得到的所有温度数据、烟雾浓度数据；还控制报警电路来控制报警装置进行报警。

优选地，所述FPGA为ADC采集电路和DSP电路提供同步时钟。

优选地，所述超声波测距传感器位于所述巡视控制器的前壁；所述红外循迹传感器位于所述巡视控制器的前壁；所述天线位于所述巡视控制器的顶部，所述温湿度传感器位于所述巡视控制器的顶部，所述烟雾传感器位于所述巡视控制器的顶部。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种巡视系统，其包括：管理服务器、终端管理设备以及上述的巡视机器人；其中，所述天线在巡视控制器的控制下，通过无线通信网络将温湿度传感器探测的温度以及湿度、烟雾传感器探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度和图像发送到管理服务器，管理服务器再发送给终端管理设备。

优选地，FPGA对数字信号进行拼接处理后得到的数据发送给DSP电路；DSP电路再控制无线通信电路通过天线将FPGA拼接处理后的数据发送到到管理服务器，管理服务器再发送给终端管理设备。

相对于现有技术，本实用新型实现了温度、湿度、烟雾的实时监测、仪器设备的温度检测，并有温度、湿度、烟雾以及设备工作的温度阈值语音报警功能，同时可将红外图像、报警信息通过无线网络上传至管理服务器，管理人员可通过PC机访问管理服务器获取相关信息，此外该机器人具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、智能化、使用方便等特点。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的实验室巡视机器人的结构示意图

图2为图1的巡视机器人的左视图

图3为本实用新型的一个较佳实施例的实验室巡视机器人系统的各部分的结构框图

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

本实用新型的巡视机器人包括：车身、报警装置、温湿度传感器、烟雾传感器、天线、超声波测距传感器、红外循迹传感器、显示屏、支架、云台、红外图像传感器、镜头和巡视控制器。

以下结合附图1～3和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1，本实施例的巡视机器人包括：车身2、报警装置4、温湿度传感器5、烟雾传感器6、天线7、超声波测距传感器8、红外循迹传感器9、显示屏10、支架11、云台12、红外图像传感器(未示出)、镜头13和巡视控制器3。

具体的，车身2作为机器人载重部分，在车身2底部安装有车轮1；车轮1选用优质防滑车轮，在车身2左右两侧各两个，由巡视控制器3的控制下，驱动车轮1前后转动，实现机器人的前进与倒退。

车身2底部具有内置电池；内置电池与报警装置4、温湿度传感器5、烟雾传感器6、天线7、超声波测距传感器8、红外循迹传感器9、显示屏10、支架11、云台12、红外图像传感器、镜头13和巡视控制器3均相连；请参阅图2，车身2后侧底部还设置有电源插座14和位于电源插座14两侧的电源指示灯15，通过电源插座14为内置电池充电；电源指示灯15用来指示电源充电饱和状态以及电源能量不足状态；这里，支架11的固定、云台12的固定都可以采用机械方式固定，例如螺纹固定。

支架11固定于车身2上部，支架11可以伸缩，并可通过螺丝16调节高度。云台12固定于支架11顶部，用于支撑红外图像传感器和镜头13。红外图像传感器设置于云台12内部，用于对待巡视的设备仪器的图像和温度进行探测。镜头13位于云台12侧壁，与巡视控制器2相电连，与红外图像传感器相连，由巡视控制器2控制，用于对待巡视的设备仪器进行自动对焦。

温湿度传感器5可以但不限于位于巡视控制器2的顶部，其与巡视控制器2相电连，实时监测车身所处环境的温度以及湿度，并实时将检测到的温度以及湿度发送给显示屏10，由显示屏10实时显示出来.

烟雾传感器6可以但不限于位于巡视控制器3顶部，其与巡视控制器3相电连，实时监测烟雾气体浓度，并实时将检测到的温度以及湿度发送给显示屏10，由显示屏10实时显示出来。

超声波测距传感器8，与巡视控制器3相电连，用于测量车身2前面的物体与车身2的距离，保证机器人不会撞到前方的物体；超声波测距传感器8可以但不限于位于巡视控制器3的前壁。

红外循迹传感器9，与巡视控制器3相电连，可辨别黑线与白线，在需要巡视的设备仪器下铺好相对应的黑线和/或白线，机器人沿着黑线和/或白线依次对设备仪器进行巡视；红外循迹传感器9可以但不限于位于巡视控制器3的前壁。

报警装置4，与巡视控制器3相电连，当温湿度传感器5探测的温度以及湿度、烟雾传感器6探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器8探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度之一超过设定阈值时，发出警报；报警装置4具有扬声器，用于对报警装置4发出的警报进行声音扩大。报警装置4还可以播放音乐等警报声音。报警装置4位于巡视控制器3的底部外侧。

天线7，与巡视控制器3相电连，用于机器人的无线传输，通过无线通信网络将温湿度传感器5探测的温度以及湿度、烟雾传感器6探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器8探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度和图像发送到外界；天线7位于巡视控制器3的顶部；具体的，当报警装置4在报警的同时，天线7通过无线通信网络，例如GPRS/3G网络，将例如温湿度数据、烟雾数据、红外高温图像发送到外界，例如发送至管理服务器中，实验室管理人员后续也可通过终端显示设备例如PC机进行访问管理。

显示屏10可以为LCD液晶显示屏，其位于车身2的侧面，这里具体位于巡视控制器3的侧壁，与巡视控制器3相电连，实时显示温湿度传感器5探测的温度以及湿度、烟雾传感器6探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器8探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度。

巡视控制器3，控制车轮1的转动、控制报警装置4的启闭、控制温湿度传感器5、烟雾传感器6、超声波测距传感器8、红外图像传感器、红外循迹传感器9、天线7和镜头13的工作；当温湿度传感器5探测的温度以及湿度、烟雾传感器6探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器8探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度之一超过设定阈值时，巡视控制器3控制报警装置4发出警报。具体的，巡视控制器3为机器人的核心控制部分，巡视控制器3控制车轮1的转动、控制报警装置4发出警报、控制温湿度传感器5实时监测环境中的例如实验室内的温湿度、控制烟雾传感器6实时监测环境中的例如实验室内的烟雾浓度、控制天线7接收和发射无线数据、控制超声波测距传感器8测量前方物体与车身2的距离、控制红外循迹传感器9辨别需要巡视的路线轨迹、控制显示屏10实时显示实验室内温度、湿度以及设备仪器的最高温度值，还控制镜头13对待巡视的设备仪器的自动对焦。这里，请结合图1和图2，巡视控制器3从车身2向外突出，突出的底部设置有报警装置4，突出的前壁设置有红外循迹传感器9和超声波测距传感器8，并且，温湿度传感器5、烟雾传感器6和天线7设置于巡视控制器3顶部并且从车身2顶部伸出来，以便准确探测到信号。较佳的，巡视控制器3的外部可以采用一壳体保护起来。

具体的，本实施例中，请参阅图3，巡视控制器3可以具体包括：DSP电路、FPGA电路、ADC采集电路、电机驱动电路、红外循迹电路、超声波测距电路、烟雾传感器电路、温湿度传感器电路、无线通信电路、显示电路、报警电路以及电源电路。

电机驱动电路与车轮相电连，红外循迹电路与红外循迹传感器相电连，超声波测距电路与超声波测距电路相电连，烟雾传感器电路与烟雾传感器相电连，温湿度传感器电路与温湿度传感器相电连，显示电路与显示屏相电连，报警电路与所述报警装置相电连；电源电路为各个电路提供工作电源；

DSP电路控制红外图像传感器正常工作；

ADC采集电路采集到红外图像传感器输出的模拟信号，并转换为数字信号后发送给FPGA处理；

FPGA对数字信号进行拼接处理后得到的数据发送给DSP电路；DSP电路再控制无线通信电路通过无线网络，例如GPRS/3G网络，将FPGA拼接处理后的数据发送到外界，例如，发送至管理服务器中，管理服务器可以对这些数据进行集中智能化管理，管理人员后续也可通过终端显示设备例如PC机访问管理服务器对这些数据进行查阅管理；这里，FPGA可以为ADC采集电路和DSP电路提供同步时钟。

此外，DSP电路还控制电机驱动电路来驱动车轮前后转动；DSP还通过控制红外循迹电路和超声波测距电路来分别控制红外循迹传感器和超声波测距传感器，从而使机器人沿着设定的路线对设备仪器进行巡视；DSP电路还控制显示电路通过显示屏来实时显示得到的所有温度数据、烟雾浓度数据；DSP电路还控制报警电路来控制报警装置进行报警。DSP电路还控制无线通信电路通过无线网络，例如GPRS/3G网络，将温湿度传感器探测的温度以及湿度、烟雾传感器探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度等数据发送到外界，例如发送至管理服务器中，管理服务器可以对这些数据进行集中智能化管理，管理人员后续也可通过终端显示设备例如PC机访问管理服务器对这些数据进行查阅管理。

此外，本实施例中还提供了一种巡视系统，包括：管理服务器、终端管理设备以及上述的巡视机器人；其中，所述天线在巡视控制器的控制下，通过无线通信网络将温湿度传感器探测的温度以及湿度、烟雾传感器探测的烟雾气体浓度、超声波测距传感器探测的距离、红外图像传感器探测的设备仪器的温度和图像发送到管理服务器，管理服务器再发送给终端管理设备。具体的可以参见上述描述，这里不再赘述。本实施例的巡视系统中，FPGA还对数字信号进行拼接处理后得到的数据发送给DSP电路；DSP电路再控制无线通信电路通过天线将FPGA拼接处理后的数据发送到到管理服务器，管理服务器再发送给终端管理设备。具体的可以参见上述描述，这里不再赘述。

需要说明的是，本实用新型的机器人以及巡视系统可以应用于实验室、生产工艺环境等领域，来实现对实验室或生产环境等的监控，避免人为监控的繁琐，节约人力，提高效率。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本实用新型所主张的保护范围应以权利要求书为准。