一种排爆机器人控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种排爆机器人控制系统。


背景技术：

2.排爆机器人可代替排爆人员对爆炸装置或武器实施侦察、转移、拆解和销毁；也可处置其他危险物品，或作为监视和攻击平台。排爆机器人可分为大、中、小型，整个系统由主体、操纵平台、线缆、附件等部分组成。主体采用履带或轮式车型结构，无线电或光纤遥控，装配智能相机和一个多自由度的机械手。排爆机器人采用机器人控制技术、传感器技术、通信技术、人工智能技术的相互融合，实现排爆机器人在水坑、沟壑、沙地、瓦砾等复杂环境完成金属探测、爆炸物搬运等功能。排爆机器人主要应用在特殊领域的特种作业，降低人工作业产生的危险，保护人民财产安全。
3.随着机器人控制、人工智能、机器视觉等技术的高速发展，高端技术在高危行业、复杂环境的应用正逐渐成为趋势。将机器人控制技术与人工智能的融合，将是下一代机器人具备的关键技术。让机器人会自主学习、推理，应用在特种作业、高风险、低成功率的环境，以解决高危作业人身安全问题，降低风险，提高操作成功率，保证人们的生命财产安全。当下排爆机器人控制系统以单片机、微控制器控制为主，通过控制io保证排爆动作的执行，动作的执行通过经验及训练，排爆动作的成功率低。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在解决现有技术的不足，而提供一种排爆机器人控制系统。
5.本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种排爆机器人控制系统，包括控制器、bms电池管理系统、5口千兆poe交换机、gps接收机、扬声器、2d单线激光雷达、云台、毫米波雷达和金属探测器，bms电池管理系统、5口千兆poe交换机、gps接收机、扬声器、2d单线激光雷达、云台、毫米波雷达和金属探测器均与控制器电连接，且控制器还电连接有排爆机器人的底盘电机驱动、手臂及爪手电机驱动和车尾接口板，排爆机器人的左轮伺服电机和右轮伺服电机均与底盘电机驱动电连接，车尾接口板电连接有开关按钮、状态指示灯和夜间补光灯驱动，夜间补光灯驱动电连接有夜间补光灯，5口千兆poe交换机电连接有车头电机、无线网桥、车尾航插网口和手臂相机，gps接收机电连接有gps天线，云台上安装有智能工业相机，智能工业相机与控制器电连接。
6.bms电池管理系统和车尾接口板均通过can总线与控制器电连接。
7.bms电池管理系统给底盘电机驱动、手臂及爪手电机驱动、车尾接口板、5口千兆poe交换机、扬声器、毫米波雷达、2d单线激光雷达、gps接收机、智能工业相机和控制器供电。
8.bms电池管理系统电连接有隔离电源，bms电池管理系统通过隔离电源给扬声器、毫米波雷达、2d单线激光雷达、gps接收机、智能工业相机和控制器供电。
9.bms电池管理系统外接48v直流供电线和dc48v锂电池组。
10.控制器通过can总线对云台进行控制。
11.智能工业相机支持dc12/24v和poe供电，具有500w像素，c型镜头接口，支持gige协议，支持视频压缩，支持主流深度神经网络。
12.扬声器与控制器的音频输出接口连接。
13.金属探测器与控制器的音频输入接口连接。
14.gps接收机通过rs232总线与控制器连接。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型机器视觉产品(即智能工业相机、车头相机和手臂相机)和毫米波雷达产品(即毫米波雷达)进行融合，在危险物品感知、识别方面进行了大幅度的提升，提高了排爆动作的成功率。此外，本实用新型集成丰富的通信接口，为设备扩展提供了保证，面对不同的外部环境，以及更为复杂的场景，本实用新型仅需简单扩展外部设备就能达到升级需求，提高了产品的可扩展性。
附图说明
16.图1为本实用新型的系统框图；
17.图2为本实用新型的电源拓扑图；
18.图3为车尾接口板的外围连接示意图；
19.图4为排爆机器人的结构示意图；
20.图5为本实用新型通讯互联通a；
21.图6为本实用新型通讯互联通b；
22.图7为本实用新型通讯互联通c；
23.图5、图6和图7的组合为本实用新型整体的接线示意图,以下将结合本实用新型的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
25.如图1至图7所示，一种排爆机器人控制系统，包括控制器、bms电池管理系统、5口千兆poe交换机、gps接收机、扬声器、2d单线激光雷达、云台、毫米波雷达和金属探测器，bms电池管理系统、5口千兆poe交换机、gps接收机、扬声器、2d单线激光雷达、云台、毫米波雷达和金属探测器均与控制器电连接，且控制器还电连接有排爆机器人的底盘电机驱动、手臂及爪手电机驱动和车尾接口板，排爆机器人的左轮伺服电机和右轮伺服电机均与底盘电机驱动电连接，车尾接口板电连接有开关按钮、状态指示灯和夜间补光灯驱动，夜间补光灯驱动电连接有夜间补光灯，5口千兆poe交换机电连接有车头电机、无线网桥、车尾航插网口和手臂相机，gps接收机电连接有gps天线，云台上安装有智能工业相机，智能工业相机与控制器电连接。
26.bms电池管理系统给底盘电机驱动、手臂及爪手电机驱动、车尾接口板、5口千兆poe交换机、扬声器、毫米波雷达、2d单线激光雷达、gps接收机、智能工业相机和控制器供电。
27.bms电池管理系统电连接有隔离电源，bms电池管理系统通过隔离电源给扬声器、毫米波雷达、2d单线激光雷达、gps接收机、智能工业相机和控制器供电。
28.bms电池管理系统外接48v直流供电线和dc48v锂电池组。
29.控制器通过can总线对云台进行控制。
30.扬声器与控制器的音频输出接口连接。
31.金属探测器与控制器的音频输入接口连接。
32.gps接收机通过rs232总线与控制器连接。
33.排爆机器人底盘性能指标如下：
34.a离地距离：不小于100mm；
35.b重量：不超过80kg(不含作业装备)；
36.c负载能力：不小于60kg；
37.d拖拽能力：不小于150kg；
38.e侧倾角度：不小于30度；
39.f越障高度：不小于200mm；
40.g爬坡、爬楼能力：不小于40度；
41.h跨沟宽度：不小于300mm；
42.i最大移动速度：不小于1.5m/s,无级变速；
43.j驱动系统：橡胶履带，链条驱动；
44.k转向系统：支持原地转弯掉头。
45.手臂及手爪性能指标
46.a自由度：不小于4自由度；
47.b臂展：不小于1.8m；
48.c收缩尺寸：不超过600mm；
49.d重量：不超过30kg(含手爪)；
50.e抓取能力：收缩时不小于30kg，水平展开不小于10kg；
51.f手爪旋转角度：360度；
52.g手爪最大抓取宽度：不小于120mm；
53.h手爪与机械臂可完全分离。
54.云台性能指标
55.a供电电压：dc24v；
56.b功耗：不超过20w；
57.c尺寸：外轮廓最大尺寸不超过长150mm*宽100mm*高200mm，相机安装面尺寸参照mvx101智能相机尺寸；
58.d抗震：具备有效减震设计，确保相机正常工作；
59.e旋转速度：最大水平速度不小于5
°
/秒，最大垂直速度不小于4
°
/秒；
60.f旋转范围：水平0～360
°
，垂直0～
±
70
°
；
61.g载重：最大载重不小于8kg；
62.h自重：不超过6kg；
63.i通信接口：rs485。
64.车尾接口板
65.a供电电压：dc48v；
66.b功耗：不超过25w(含补光灯功耗)；
67.c尺寸：依据底盘布局以及车尾按钮、航插布局而定；
68.d通信接口：can2.0b；
69.e车尾接口：圆形防水连接器一个，包含1个千兆网口和一个rs422串口；
70.f车尾状态灯：电源指示灯为红色，运行灯为黄绿双色灯；
71.g补光灯驱动：驱动dc12v或者dc24v补光灯，可打开和关闭补光灯；
72.h通信协议：车尾接口板与控制器通过can接口通信协议进行通讯。
73.控制器为型号为gcx101的控制器，控制器的性能如下：
74.a intelatom e38454核soc、主频1.91ghz、2mb l2 cache
75.b板载ddr3l 1333mhz、默认4gb、最大支持8gb
76.c intel gen7集成显卡、一路hdmi最大支持1080p
77.d支持多种工业接口，支持linux操作系统
78.bms电池管理系统负责管理车载电池组充放电，并实时将电池电量、输出电压、输出电流等信息通过can总线上报给控制器。bms具备输出短路保护、过压过流保护功能，确保电池组在充电以及排爆机器人工作中不受损坏。
79.车尾接口板提供外部按钮输入以及状态指示功能。外部按钮输入包括：启动开关、急停按钮、模式切换按钮。按钮状态信息通过can总线上报控制器。状态指示包括：电源灯指示、运行灯指示。状态指示由控制器通过can总线控制。另外车尾接口板还提供夜间补光灯驱动功能，控制器可通过can总线对补光灯进行控制。
80.云台为排爆机器人顶部的智能工业相机提供前后上下旋转的平台，控制器通过can总线对云台进行控制。
81.排爆机器人采用直流48v锂电池组供电，并提供主备冗余电池组，主电池组提供机器人正常工作时的能源，备用电池组用于异常情况下提供主电池组耗尽时机器人的返程能源。
82.隔离电源提供其他非48v直流工作设备的能源。隔离电源以及各组件中电源应具备较高的转换效率，确保最少的能源耗散。
83.智能工业相机是型号为gmv100的工业相机，智能工业相机支持dc12/24v和poe供电，具有500w像素，c型镜头接口，支持gige协议，支持视频压缩，支持主流深度神经网络。
84.毫米波雷达是型号为mra100的毫米波雷达，支持dc5v供电，支持usb协议，频率77g，最大识别速度5m/s，最大工作距离14m，距离分辨率4.8cm。
85.如图5所示，控制器与电源、机器手臂、电机、云台、工业相机的通信线缆互联；如图6所示，控制器与gps接收机、gps天线、金属探测器、通信航插的通信线缆互联；如图7所示，控制器与毫米波雷达、智能相机、网桥、交换机的通信线缆互联。图5、图6和图7的组合为本实用新型整体的接线示意图
86.排爆机器人采用先进的机器人控制器，性能大幅度提升，通过采用北斗设备进行导航和路径规划，导航精准，安全可靠；排爆机器人将智能工艺相机、工业相机作为关键传感器，融合了机器视觉技术，提升了产品应对复杂环境的性能；排爆机器人将毫米波雷达技术作为预警、避让的主要传感器，是新技术在机器人应用领域的融合，将引领机器人避让解决方案的潮流。
87.本实用新型机器视觉产品和毫米波雷达产品进行融合，在危险物品感知、识别方面进行了大幅度的提升，提高了排爆动作的成功率。此外，本实用新型集成丰富的通信接口，为设备扩展提供了保证，面对不同的外部环境，以及更为复杂的场景，本实用新型仅需简单扩展外部设备就能达到升级需求，提高了产品的可扩展性。
88.上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。