无源云基机器人的制作方法

本实用新型涉及通讯技术领域，具体涉及一种无源云基机器人。

背景技术：

全球经济一体化进程以及国际市场的不断融合，使得港口码头成为了大型货运周转中心，无线传输技术、工业监测和控制技术的快速发展，使得桥吊、堆场轮胎吊、轨道吊，以及工地塔吊的远程无线监控数据、无线视频传输、灯联网终端数据传输正蓬勃发展，为港口贸易实现本地和远程监测控制及图像监控及联网报警系统提供了高效可行而且价格低廉的解决方案。鉴于港口的特点，这导致了常规的无线覆盖方式难以满足对设备移动中无线传输的实际应用需要，导致无线盲区过大、电磁波相互重叠形成干扰过多，无线信号传输的可靠性无法保证。

技术实现要素：

针对港口码头灯联网无线数据传输、吊具实时操控数据和视频监控传输时，天线的方向不能在移动过程中对目标进行自动跟踪的问题；本实用新型提供一种无源云基机器人。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

无源云基机器人，所述云基机器人固定于移动设备上，用于移动设备与固定位置的微基站之间进行数据的交互通讯；所述云基机器人包括电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块、通讯模块、电源模块及驱动模块；所述电源模块分别与电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块、通讯模块及驱动模块电连接，用于为所述电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块、通讯模块及驱动模块供电；所述驱动模块控制所述云基机器人的水平方位旋转运动和竖直方位旋转运动；所述卫星导航模块用于实时接收云基机器人的位置信号并解析出当前微基站的位置坐标信息；所述陀螺仪用于检测所述云基机器人的三维姿态参数；所述电子罗盘装置用于检测所述云基机器人的运动方向；所述通讯模块用于与所述微基站的通讯模块进行交互通讯；事先在所述微控制模块中存储所述微基站的三维坐标信息，在工作状态下，所述移动设备开始正常运转，同时所述云基机器人的微控制模块激活，处于实时监控状态，此时所述云基机器人与所述微基站之间的相对位置发生变化，所述卫星导航模块实时检测所述云基机器人的当前位置参数信息并将该位置参数信息发送至所述微控制模块，所述微控制模块根据微基站与所述云基机器人之间的相对位置计算出云基机器人到微基站的方位角，并与所述电子罗盘的读数比较，同时根据比较后得出的差值向所述云基机器人的驱动模块发出水平方位顺时针或逆时针、竖直方位顺时针或逆时针的转动命令，使得所述云基机器人的通讯模块的天线始终对准所述微基站，以确保云基机器人与微基站之间高效地交互通讯。

上述技术方案进一步改进的技术方案如下：

1.上述技术方案中，所述云基机器人外围罩设有防护罩，所述云基机器人通过一安装底座安装固定于所述移动设备上，所述安装底座上还设置有控制器，所述控制器包括所述电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块及通讯模块；所述驱动模块包括第一电机和第二电机，所述第一电机的转轴呈竖直设置，所述第一电机的转轴端部连接一托盘，所述第一电机用于驱动所述托盘在水平方向旋转运动；所述第二电机固定于所述托盘上，所述第二电机的转轴呈水平设置，所述第二电机的转轴端部伸出于所述防护罩的外侧；所述防护罩的外侧转动连接有一支架，所述支架的一端固定于所述第二电机转轴的端部，所述第二电机用于驱动所述支架旋转运动；所述支架用于固定所述通讯模块的天线。

2上述技术方案中，所述云基机器人的防护罩上至少设置一个n型射频连接器接头，用于所述通讯模块的天线与所述控制器信号连接。

3.上述技术方案中，所述云基机器人水平方位旋转角度范围为0〜360°；所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-180〜+180°；进一步优选方案，所述云基机器人水平方位旋转角度范围为0〜350°；所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-90〜+90°。

4.上述技术方案中，所述卫星导航模块为bds、gps、glonass、galileo中的一种或多种。

5.上述技术方案中，所述微控制模块通过pwm信号控制所述驱动模块。

6.上述技术方案中，所述移动设备为桥吊、轮胎吊、轨道吊、塔吊、桅杆吊、轮船中的一种或多种。

7.上述技术方案中，所述云基机器人的通讯模块为lora、zigbee、wifi、lifi、nbiot、winson、sigfox、z-ware、sub-1ghz、433mhz、2.4ghz、zeta、thread、nfc、uwb、蓝牙、4g、5g中的一种模块。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：

本实用新型通过由电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块、通讯模块、电源模块及驱动模构成的云基机器人；能够保证移动设备在运动过程中，实时定位跟踪并随移动设备位置的变化而调整天线水平方位角和垂直方位角，使得云基机器人的天线始终与微基站的天线保持相对指向，能够有效地确保通讯质量，保证无线信号传输的实时性、时效性，减少数据丢包率；可以广泛应用于港口、码头、堆场等场所，针对这些场所的桥吊、轮胎吊、轨道吊、塔吊、桅杆吊、轮船等的灯联网终端无线数据、吊具实时操控数据和远程视频监控数据的传输，能够确保各类数据传输的实时性、时效性、灵活性及品质。

本实用新型的卫星导航模块采用由bds、gps、glonass及galileo四个导航模块相结合而成，当bds、gps、glonass或galileo中任一模块失去接收信号时，自动切换至其他卫星导航模块，不会影响导航信号的接收的数据，保障导航接收信号的实时性；当bds、gps、glonass或galileo模块都失去信号时，在陀螺仪模块的作用仍然能够继续精确导航，特别是在作业环境不稳定情况下，在陀螺仪作用下更能有效保持天线的方向位置的精准性。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例的拓扑结构示意图。

图2是本实用新型具体实施例的结构示意图。

图3是本实用新型具体实施例中移动设备与微基站之间位置关系示意图。

其中：1、电源模块；2、第一电机；3、第二电机；4、微控制模块；5、通讯模块；6、陀螺仪模块；7、电子罗盘模块；8、卫星导航模块；9、控制器；10、安装底座；11、配重体；12、防护罩；13、托盘；14、支架；15、天线；16、n型视频连接器接头；a1、a2、a3、b1及b2表示移动设备的位置。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：

实施例

参阅图1，本实施例提供一种无源云基机器人，所述云基机器人固定于移动设备上，用于移动设备与固定位置的微基站之间进行数据的交互通讯；所述云基机器人包括电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块、通讯模块、电源模块及驱动模块；所述电源模块分别与电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块、通讯模块及驱动模块电连接，用于为所述电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块、通讯模块及驱动模块供电；所述驱动模块控制所述云基机器人的水平方位旋转运动和竖直方位旋转运动；所述卫星导航模块用于实时接收云基机器人的位置信号并解析出当前微基站的位置坐标信息；所述陀螺仪用于检测所述云基机器人的三维姿态参数；所述电子罗盘装置用于检测所述云基机器人的运动方向；所述通讯模块用于与所述微基站的通讯模块进行交互通讯。

具体地，参阅图2，在本实施例中，所述云基机器人外围罩设有防护罩，所述云基机器人通过一安装底座安装固定于所述移动设备上，所述安装底座上还设置有控制器，所述控制器包括所述电子罗盘模块、卫星导航模块、陀螺仪模块、微控制模块及通讯模块；所述安装底座上与所述控制器相对称的位置上还设有配重体；所述驱动模块包括第一电机和第二电机，所述第一电机的转轴呈竖直设置，所述第一电机的转轴端部连接一托盘，所述第一电机用于驱动所述托盘在水平方向旋转运动；所述第二电机固定于所述托盘上，所述第二电机的转轴呈水平设置，所述第二电机的转轴端部伸出于所述防护罩的外侧；所述防护罩的外侧转动连接有一支架，所述支架的一端固定于所述第二电机转轴的端部，所述第二电机用于驱动所述支架旋转运动；所述支架用于固定所述通讯模块的天线。

在结构设计上，本实施例的云基机器人的托盘、支架优选使用不锈钢材质，且厚度3mm以上，保障设备安全可靠；防护罩结构设计满足ip67标准，抗烟雾、防水、防尘。

所述云基机器人的防护罩上至少设置一个n型射频连接器接头，用于所述通讯模块的天线与所述控制器信号连接；本实施例中给出的n型射频连接器接头的数目为2，一个为常用接头，另一个为备用接头。

所述云基机器人水平方位旋转角度范围为0〜360°；所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-180〜+180°；优选地，所述云基机器人水平方位旋转角度范围为0〜350°；所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-90〜+90°；更进一步地，所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-80〜+80°。

本实施例中，所述卫星导航模块为bds、gps、glonass、galileo中的一种或多种，参阅图1，优选地，所述卫星导航模块为bds、gps、glonass、galileo四个模块构成。；其中bds是beidounavigationsatellitesystem（中国北斗卫星导航系统）的简称；gps是英文globalpositioningsystem（全球定位系统）的简称；glonass是俄语“全球卫星导航系统globalnavigationsatellitesystem”的缩写；galileo即的伽利略卫星导航系统。

本实施例中，所述微控制模块通过pwm信号控制所述驱动模块；所述微处理器可采用单片微型计算机或单片机，可将多个功能整合在单一芯片上，为不同的应用场合作不同组合控制，可与各模块进行交互通讯连接，常用的微处理器包括stm32、arm7tdmi或arm9tdmi，本实施例中各器件或模块之间的连接方式均包括现有技术中的电连接方式，本领域技术人员根据相应的输入端、输出端或相对应的接口进行电连接。优选地，本实施例的微控制模块采用stm32f103型单片机可以直接输出周期占空比可调的pwm信号。

本实施例中，所述移动设备为桥吊、轮胎吊、轨道吊、塔吊、桅杆吊、轮船中的一种或多种。

本实施例中，所述云基机器人的通讯模块为lora、zigbee、wifi、lifi、nbiot、winson、sigfox、z-ware、sub-1ghz、433mhz、2.4ghz、zeta、thread、nfc、uwb、蓝牙、4g、5g中的一种模块。优选地，所述通讯模块可采用lora模块，lora是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准。

本实施例的工作原理为：事先在所述微控制模块中存储所述微基站的三维坐标信息，在工作状态下，所述移动设备开始正常运转，同时所述云基机器人的微控制模块激活，处于实时监控状态，此时所述云基机器人与所述微基站之间的相对位置发生变化，所述卫星导航模块实时检测所述云基机器人的当前位置参数信息并将该位置参数信息发送至所述微控制模块，所述微控制模块根据微基站与所述云基机器人之间的相对位置计算出云基机器人到微基站的方位角，并与所述电子罗盘的读数比较，同时根据比较后得出的差值向所述云基机器人的驱动模块发出水平方位顺时针或逆时针、竖直方位顺时针或逆时针的转动命令，使得所述云基机器人的通讯模块的天线始终对准所述微基站，以确保云基机器人与微基站之间高效地交互通讯。

以上实施例只是给出了本实用新型的一些典型实施方式，实际上本实用新型在此基础上仍存在其它变化和延伸，现针对本实用新型可能出现的变化和延伸说明如下：

1.以上实施例中，所述云基机器人水平方位旋转角度范围为0〜360°；所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-180〜+180°；优选地，所述云基机器人水平方位旋转角度范围为0〜350°；所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-90〜+90°；更进一步地，所述云基机器人竖直方位旋转角度范围为-80〜+80°；其中所述云基机器人水平方位旋转角度范围0〜350°，竖直方位旋转角度范围为-90〜+90°及进一步该云基机器人竖直方位旋转角度范围-80〜+80°皆是作为本实用新型的优选方案，但并不能以此限定本实用新型的保护范围，本领域的技术人员，可根据实际应用具体场景移动设备的运动范围判断云基机器人需要调整的角度范围来选择。

2.以上实施例中，图3给出了移动设备的运动轨迹，如图3，图中显示移动设备的两种运动轨迹：横向运动轨迹和纵向运动轨迹，需要说明的是，图3只是为了说明本实用新型移动设备与微基站之间位置关系的一种示例，但并不能以此说明本实用新型的移动设备只能在水平方位作直线运动，并不能以此限定本实用新型移动设备的运动轨迹或运动形式；事实上，对于任何形式的空间运动，直线或曲线或其他不规则运动形式都可以由三维坐标来表示，所以图3只是给出一种最为简单也最为直观的平面内的运动形式，但并不能以此限定本实用新型的保护范围。

本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。