无人巡检搜救消毒机器人及工作方法与流程

1.本发明涉及巡检搜救消毒机器人领域，尤其涉及一种无人巡检搜救消毒机器人及工作方法。


背景技术：

2.随着社会生活的日益发展，国家对石油、能源和军工资源的使用量与日俱增，因此需要化工产业对这些资源进行提炼和开发，但每年化工企业所产生的安全事故层出不穷，这不仅对国家资源造成了巨大的浪费，同时对员工产生了极大的安全隐患。经过文献查询，实地调研等工作，发现化工企业在设备巡检、安全搜救和疫情防控等方面存在以下问题。(1)使用智能化机器进行安全巡检的企业较少，大多采用人工巡检，耗时耗力。(2)虽然少数化工企业使用智能化机器进行安全巡检，但是巡检机器多为人工控制，不具备自主性。(3)巡检机器不具备在情急情况下对被困人员或受伤人员进行搜救的功能。(4)化工企业多数采用人工消毒的方式，成本高、安全系数低。(5)化工企业针对工作人员不戴口罩的现象大多采用人工警示的方式来解决，但是在工作繁忙期时却无法顾及该问题，因此未能有效完成疫情防控任务，存在安全隐患。因此解决化工企业设备巡检不定时、故障排查不及时、人员搜救不方便、疫情防控不达标等问题，就显得非常必要，进行高效率的设备巡检、人员搜救以及安全的疫情防控已成为人为研究的重要方向。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无人巡检搜救消毒机器人及工作方法。
4.一种无人巡检搜救消毒机器人，包括底层运动小车和上层消毒装置；所述的上层消毒装置设置在底层运动小车上，所述的底层运动小车包括供电电源，步进电机，舵机，stm32f103控制开发版，jetson nano工控机，激光雷达，imu；所述供电电源、步进电机、舵机、stm32f103控制开发板、工控机、激光雷达、imu均放置在所述底层运动小车上，所述供电电源通过导线与stm32f103控制开发板、jetson nano工控机连接，所述stm32f103控制开发板通过导线与步进电机、舵机、imu连接，所述stm32f103控制开发板通过usb线与jetson nano工控机连接，所述jetson nano工控机通过usb线与激光雷达连接；
5.所述的上层消毒装置包括最下方储水盒，中间储物盒，最上方储物盒，24v电源，超声波雾化模块，风机，紫外线消毒灯，5v电源，树莓派工控机，第一mos驱动电路，第二mos驱动电路，继电器，可调降压模块；
6.所述最下方储水盒用于安放超声波雾化模块，所述的最下方储水盒设置在底层运动小车上，所述最下方储水盒内设有超声波雾化模块，最下方储水盒侧边设置有紫外线消毒灯，最下方储水盒顶部设有风机和中间储物盒，所述中间储物盒内设有24v电源、第一mos驱动电路、第二mos驱动电路、继电器和可调降压模块，所述最上方储物盒用于安放5v电源和树莓派工控机，所述5v电源通过导线与树莓派工控机连接，所述树莓派工控机通过导线
与第一mos驱动电路、第二mos驱动电路连接，第一mos驱动电路与紫外线消毒灯连接，第二mos驱动电路与继电器连接，继电器的输出端分别接可调降压模块和超声波雾化模块，所述可调降压模块输出端接风机；24v电源给第一mos驱动电路、第二mos驱动电路和继电器供电。
7.作为优选，所述的底层运动小车上设有激光雷达的凹槽、工控机的凹槽和电源的凹槽，分别用于设置激光雷达、工控机、供电电源；所述的工控机上方通过铝合金支架安放stm32f103控制开发板。
8.作为优选，最下方储水盒上设有储水盒盒盖；中间储物盒上设有中间储物盒盒盖。
9.作为优选，还包括摄像头，所述摄像头设置在最上方储物盒外侧面，通过usb线连接jetson nano工控机，用于进行目标识别与搜寻。
10.作为优选，所述的树莓派工控机通过无线信号与控制终端连接，所述控制终端为笔记本电脑或主机电脑。
11.优选的，所述底层运动小车中stm32f103控制开发板和jetson nano工控机通过usb线连接，用于接收pc端发送给jetson nano工控机的控制指令和速度信息，从而通过舵机转动带动前轮转动，给底层运动小车提供转向角度，通过步进电机旋转带动后轮转动，给底层运动小车提供驱动力，通过步进电机和舵机配合使用，可以让底层运动小车实现前进、后退和差速转弯的功能。
12.一种无人巡检搜救消毒机器人的工作方法，其特征在于，具体为：在控制终端上下达运动指令，底层运动小车的jetson nano工控机通过无线网络接收到指令并经过数据处理，将输出角速度和线速度传送至stm32f103控制开发板，从而通过stm32f103控制开发板控制步进电机和舵机的转动，通过舵机转动带动前轮转动，给底层运动小车提供转向角度，通过步进电机旋转带动后轮转动，给底层运动小车提供驱动力，通过步进电机和舵机配合使用，让底层运动小车实现前进、后退和差速转弯的功能；在控制终端上下达目标识别与搜救指令，底层运动小车的jetson nano工控机通过无线网络接收到指令并经过数据处理，打开摄像头执行目标识别与搜救任务，然后摄像头将识别结果通过usb线串口传送到jetson nano工控机，jetson nano工控机再通过无线网络传送到pc端；在控制终端上下达激光雷达启动指令，底层运动小车的jetson nano工控机通过无线网络接收到指令并经过数据处理，打开激光雷达，激光雷达开始正常工作，并扫描周围障碍物，使底层运动小车避开障碍物；在控制终端上下达消毒液消毒指令，树莓派工控机通过无线网络接收指令，然后通过树莓派工控机25gpio口控制超声波雾化模块和风机开始工作，超声波雾化模块将消毒水雾化后通过风机吹出，以达到杀菌消毒的效果；在控制终端上下达紫外线消毒指令，树莓派工控机通过无线网络接收指令，然后通过树莓派工控机25gpio口控制紫外线消毒灯开始工作。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
14.通过设置底层运动小车和上层消毒装置，由pc端向底层运动小车发送运动指令，控制底层运动小车的前进、后退和差速转弯，从而带动上层消毒装置移动，再由pc端向上层消毒装置发送控制指令，控制上层消毒装置实现紫外线消毒、消毒水消毒和摄像头识别等功能。不仅大大提高了设备巡检的效率，而且增强了化工生产的安全性，有效解决了化工企业设备巡检不定时、故障排查不及时、人员搜救不方便、疫情防控不达标等问题，对实际生产生后具有非凡的现实意义。
附图说明
15.图1为本发明的一种无人巡检搜救消毒机器人整体结构示意图；
16.图2为本发明的一种无人巡检搜救消毒机器人底层运动小车结构示意图；
17.图3为本发明的一种无人巡检搜救消毒机器人上层消毒装置结构示意图；
18.图4为本发明的一种无人巡检搜救消毒机器人底层运动小车的控制机构的系统框图；
19.图5为本发明的一种无人巡检搜救消毒机器人上层消毒装置的控制机构的系统框图。
20.图中：底层运动小车整体1，供电电源2，步进电机3，舵机4，stm32f103控制开发板5，jetson nano工控机6，激光雷达7，imu 8，安置激光雷达的凹槽9，安置jetson nano工控机的凹槽10，安置电源的凹槽11，安放stm32f103控制开发板的铝合金支架12，上层消毒装置整体13，最下方储水盒14，最下方储水盒盒盖15，中间储物盒16，中间储物盒盒盖17，最上方储物盒18，24v电源19，超声波雾化模块20，风机21，紫外线消毒灯22，摄像头23，5v电源24，树莓派工控机25，第一mos驱动电路26，第二mos驱动电路27，继电器28，可调降压模块29。
具体实施方式
21.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
22.如图1
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5所示的包括底层运动小车1和上层消毒装置13；所述的上层消毒装置13设置在底层运动小车1上，所述的底层运动小车1包括供电电源2，步进电机3，舵机4，stm32f103控制开发版5，jetson nano工控机6，激光雷达7，imu8，摄像头23；所述供电电源2、步进电机3、舵机4、stm32f103控制开发板5、工控机6、激光雷达7、imu8均放置在所述底层运动小车上，所述供电电源2通过导线与stm32f103控制开发板5、jetson nano工控机6连接，所述stm32f103控制开发板5通过导线与步进电机3、舵机4、imu8连接，所述stm32f103控制开发板5通过usb线与jetson nano工控机6连接，所述jetson nano工控机6通过usb线与激光雷达7连接；
23.所述的上层消毒装置13包括最下方储水盒14，中间储物盒16，最上方储物盒18，24v电源19，超声波雾化模块20，风机21，紫外线消毒灯22，5v电源24，树莓派工控机25，第一mos驱动电路26，第二mos驱动电路27，继电器28，可调降压模块29；所述的底层运动小车上设有激光雷达的凹槽9、工控机的凹槽10和电源的凹槽11，分别用于设置激光雷达7、工控机6、供电电源2；所述的工控机6上方通过铝合金支架12安放stm32f103控制开发板5；最下方储水盒14上设有储水盒盒盖15；中间储物盒16上设有中间储物盒盒盖17。所述最下方储水盒14用于安放超声波雾化模块20，所述的最下方储水盒14设置在底层运动小车上，所述最下方储水盒14内设有超声波雾化模块20，最下方储水盒14侧边设置有紫外线消毒灯22，最下方储水盒14顶部设有风机21和中间储物盒16，所述中间储物盒16内设有24v电源19、第一mos驱动电路26、第二mos驱动电路27、继电器28和可调降压模块29，所述最上方储物盒18用于安放5v电源24和树莓派工控机25，所述5v电源24通过导线与树莓派工控机25连接，所述树莓派工控机25通过导线与第一mos驱动电路26、第二mos驱动电路27连接，第一mos驱动电
路26与紫外线消毒灯22连接，第二mos驱动电路27与继电器28连接，继电器28的输出端分别接可调降压模块29和超声波雾化模块20，所述可调降压模块29输出端接风机21；24v电源19给第一mos驱动电路26、第二mos驱动电路27和继电器28供电；所述摄像头23设置在最上方储物盒18外侧面，通过usb线连接jetson nano工控机6，用于进行目标识别与搜寻；所述的树莓派工控机25通过无线信号与控制终端连接，所述控制终端为笔记本电脑或主机电脑。
24.所述底层运动小车内设的供电电源放置在小车中间的凹槽处，用于给底层运动小车的所有元器件供电；所述底层运动小车通过步进电机旋转带动后轮转动，给小车提供驱动力；底层运动小车通过舵机转动带动前轮转动，给小车提供转向角度，通过步进电机和舵机配合使用，可以让小车实现前进、后退、左转和右转功能；所述底层运动小车内设的jetson nano工控机放置在电池前方的凹槽处，用于接收上位机pc端发送的控制指令和速度信息；所述底层运动小车的stm32f103控制开发板放置在jetson nano工控机上方，和jetson nano工控机通过usb线连接，用于接收jetson nano工控机发送的控制指令和速度信息，从而控制底层运动小车步进电机的旋转和舵机的转动；所述底层运动小车的激光雷达放置在小车前端的凹槽处，通过导线与jetson nano工控机连接，用于扫描周围障碍物信息；所述底层运动小车的imu放置在stm32控制开发板上，用于实时计算底层运动小车的位姿；所述上层消毒装置内设的24v电源放置在中间的储物盒里面，用于为上层消毒装置除树莓派工控机以外的所有元器件供电；所述上层消毒装置内设的超声波雾化模块放置在下方的储水盒里面，用于雾化消毒液，产生细微的水雾，增大消毒面积；所述上层消毒装置内设的5v电源放置在最上方的储物盒里面，和树莓派工控机通过导线连接，用于给树莓派工控机供电；所述上层消毒装置内设的风机放置在下方的储水盒盒盖上表面，盒盖上表面设有通孔，风机进风口向下穿过通孔，出风口朝向储水盒短边一侧，用于吹出雾化的消毒液；所述上层消毒装置内设的紫外线消毒灯放置在下方的储水盒侧边，用于紫外线杀毒；所述上层消毒装置内设的摄像头放置在中间储物盒盒盖上表面，通过usb线连接底层运动小车的jetson nano工控机，为摄像头提供电源，摄像头可以完成人员检测与搜救任务，提高了情急情况下人员搜救的效率，保障了人员安全。所述上层消毒装置内设的树莓派工控机放置在最上方的储物盒里面，用于控制超声波物化模块、风机和紫外线消毒灯的工作；所述上层消毒装置内设的mos驱动电路1放置在中间的储物盒里面，用于控制超声波雾化模块的工作和停止；所述上层消毒装置内设的mos驱动电路2放置在中间的储物盒里面，用于控制风机的工作和停止；所述上层消毒装置内设的继电器放置在中间的储物盒里面，用于控制紫外线消毒灯的工作和停止；所述上层消毒装置内设的可调降压模块放置在中间的储物盒里面，用于将24v电压降低到风机的额定工作电压，供风机正常工作，该机器人有效解决了化工企业设备巡检不定时、故障排查不及时、人员搜救不方便、疫情防控不达标等问题，不仅保障了化工厂设备的稳定运行，还确保了员工工作环境的安全，对实际生产生后具有非凡的现实意义。
25.一种无人巡检搜救消毒机器人的工作方法，具体为：在控制终端上下达运动指令，底层运动小车1的jetson nano工控机6通过无线网络接收到指令并经过数据处理，将输出角速度和线速度传送至stm32f103控制开发板5，从而通过stm32f103控制开发板5控制步进电机和舵机的转动，通过舵机转动带动前轮转动，给底层运动小车1提供转向角度，通过步进电机旋转带动后轮转动，给底层运动小车1提供驱动力，通过步进电机和舵机配合使用，
可以让底层运动小车1实现前进、后退和差速转弯的功能；在控制终端上下达目标识别与搜救指令，底层运动小车1的jetson nano工控机6通过无线网络接收到指令并经过数据处理，打开摄像头23执行目标识别与搜救任务，然后摄像头23将识别结果通过usb线串口传送到jetson nano工控机6，jetson nano工控机6再通过无线网络传送到pc端；在控制终端上下达激光雷达启动指令，底层运动小车1的jetson nano工控机6通过无线网络接收到指令并经过数据处理，打开激光雷达，激光雷达7开始正常工作，并扫描周围障碍物，使底层运动小车1可以轻松避开障碍物；在控制终端上下达消毒液消毒指令，树莓派工控机25通过无线网络接收指令，然后通过树莓派工控机25gpio口控制超声波雾化模块20和风机21开始工作，超声波雾化模块20将消毒水雾化后通过风机21吹出，以达到杀菌消毒的效果；在控制终端上下达紫外线消毒指令，树莓派工控机25通过无线网络接收指令，然后通过树莓派工控机25gpio口控制紫外线消毒灯22开始工作，以达到杀菌消毒的效果。
26.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。