[发明专利]移动机器人载运的节点自动投放装置

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域、电子技术领域、无线通信领域，具体涉及一种移动机器人载运的节点自动投放装置。

背景技术

近年来，救援和探测机器人是当今国内外的研究热点之一。对未知环境的探索和实时监测，成为了该领域研究的热点和难点。无线传感器网络作为一种新兴的先进技术，具有体积小、成本低、可感知周围复杂环境等优点，被广泛地应用于军事、医疗、灾难救援和环境检测等各种领域。基于传感器网络的探测和实时监控技术备受推崇，而传感器网络节点的部署问题是该项技术的核心问题之一。目前已有的无线传感器网络部署多为事先人为设置的，在实际应用当中如灾难救援、军事及环境勘测等领域，由于环境较恶劣危险而可行性较低，因此需要机器人进入危险环境承担节点自动部署的工作。现有的机器人载节点部署装置大多比较复杂，加工难度较大，控制比较繁杂，且携带节点的个数极其有限，极大限制了节点部署的距离和范围。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种安装于机器人上的无线传感器网络节点投放装置，该装置加工简单、安装方便、可携带节点较多且便于控制，可实现传感器网络节点的定点按序地准确投放，可以很好地辅助机器人完成远距离大范围探测和环境监控等工作。

本发明的技术方案是：移动机器人载运的节点自动投放装置，由控制部分和机械部分组成。机械部分由节点储存仓、曲柄滑块机构、缓冲橡胶片、节点滑道及支架等部件构成。控制部分由主控制器、串口通信模块、拨码开关、电源模块和舵机模块构成。

整个节点投放装置的机械结构成“口”字形，倾斜安装于移动机器人的左右两侧（以前进方向为正面）。节点投放装置通过前固定板和后拉杆与机器人相连接。装置两侧各有一套对称于另一侧的独立投放机构。所述投放机构由长直角支撑架、节点存储仓、曲柄滑块机构、舵机、节点滑道及缓冲橡胶片构成。

所述的长直角支撑架连接于前固定板和尾部的节点弹道之间，起连接和支撑作用。

所述节点存储仓呈上粗下细的管状，通过管卡固定与长直角支撑架上，用于存储准备投放的节点及充当节点滑道。整个存储仓与水平面（地面）保持一定的角度，使节点能够依靠自身重力顺利下滑。同时选用的存储仓上粗下细，便于扩展延长。

所述节点滑道固定于装置尾部，垂直于存储仓。滑道呈角形，分为滑道面板和节点挡板。滑道面板位于节点存储仓下出口和节点挡板之间，宽度为一个节点距离，是节点投放出去的轨道。

所述曲柄滑块机构沿滑道方向固定于滑道的面板上，所述曲柄滑块结构的曲柄连接于舵机的轴，将舵机轴的旋转运动转化为滑块沿滑道方向的运动，用于将节点推出滑道。

所述缓冲橡胶片固定于长直角支撑架的尾部，用于节点被推出滑道时的姿态修正和速度缓冲。

所述装置的机械部分可通过改变前固定板和尾部节点滑道的长度来调整宽度，通过改变长直角支撑架的长度和与地面的角度来改变装置的长度和高度。

所述投放装置的控制部分通过拨码开关设置左、右存储仓可容纳的节点个数，通过串口模块接受外部输入的投放指令，由控制器输出周期为18ms-20ms、占空比为5.6%-10%的脉冲宽度调制(PWM)信号，来控制舵机带动曲柄滑块的曲柄在一定角度内进行旋转，通过连杆传递推动滑块做直线往复运动，从而完成节点投放动作。

所述电源模块分别与主控制器、串口通信模块和舵机相连，用于给这些模块分别供电。

优选地，所述控制器具备2路以上脉冲宽度调制(PWM)信号输出、1个以上串口及10个以上的通用输入/输出（GPIO）引脚。

优选地，所述曲柄滑块的曲柄和连杆的设计长度，应保证滑块的水平运动距离大于一个节点宽度。

优选地，节点存储仓与水平地面构成的夹角为30-60度之间。

本发明的优点与积极效果是：

（1）本发明可自动对传感器网络节点实施定点按序的精确投放；

（2）本发明安装于机器人的两侧，克服了已往的装置安装于机器人尾部、容易增加机器人较大空间浪费的缺点；

（3）本发明可携带大量的传感器网络节点，辅助机器人完成较大范围的传感器网络部署与构建，可以很好地获取目标环境的多种数据信息，具有极大应用价值；

（4）本发明结构简单，加工简便，控制简单。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2 为投放执行机构示意图；

图3 为控制系统的结构框图；

图4为投放机构投放节点的局部过程图。