[发明专利]通信机房远程巡视机器人

摘要

本发明提供一种通信机房远程巡视机器人，一种通信机房远程巡视机器人，其特征在于：包括底座、四台直流电机、直流电机驱动模块、系统电源模块、高清摄像头、全角度云台、WiFi传输模块、电池电压检测系统、GSM报警模块、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、舵机控制模块、小型电压表、MCU最小系统；所述直流电机驱动模块、电池电压检测系统、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、与MCU最小系统相连接，系统电源模块通过电池电压检测系统与MCU最小系统相连接，WiFi传输模块、GSM报警模块、舵机控制模块与串口扩展模块相连接。

主权项

1.一种通信机房远程巡视机器人，其特征在于：包括底座、四台直流电机、直流电机驱动模块、系统电源模块、高清摄像头、全角度云台、WiFi传输模块、电池电压检测系统、GSM报警模块、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、舵机控制模块、小型电压表、MCU最小系统；所述直流电机驱动模块、电池电压检测系统、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、与MCU最小系统相连接，系统电源模块通过电池电压检测系统与MCU最小系统相连接，WiFi传输模块、GSM报警模块、舵机控制模块与串口扩展模块相连接；所述直流电机驱动模块选用L293D，最大输出电流为1A，电机驱动模块与8.4V电池直接相连，该电机驱动模块内置7805稳压芯片，驱动L293D无需外接5V电源；每组L293D引脚1A、3A短接，短接后接MCUI/O，2A、4A短接，短接后接MCUI/O；通过MCUI/O高低电平实现对电机正反转的控制；所述直流电机为四个小功率直流电机，输入电流200mA至300mA，采用输出电流可达1A的L293D驱动模块对其进行驱动，左侧两台电机共用直流电机驱动模块驱动，右侧两台电机共用一套直流电机驱动模块驱动；所述系统电源模块包括电池和电源稳压系统两部分，采用7805稳压电路，电池为两节容量为4800mA、电压为3.7V的锂电池串联；可输入为8.4V，输出为5V，给MCU最小系统、GMS报警模块、红外避障模块、红外循迹模块、WiFi传输模块、高清摄像头、串口扩展模块和舵机控制模块进行供电，满足巡视机器人多模块电源需求；所述高清摄像头采用720P光线自动补偿高清摄像头，USB接口方式，与WiFi传输模块直接相连，通过WiFi传输模块将拍摄到的图像信息发给计算机；所述全角度云台采用两台9g舵机实现，一台实现水平角度180度旋转，一台实现垂直角度180度旋转，舵机与舵机模块相连，转动角度受接收脉冲高电平持续时间控制，每个基准脉冲周期为20ms，高电平持续时间0.5ms至2.5ms对应舵机舵盘转动角度0度至180度；高清摄像头安装在全角度云台上后，通过两台舵机的转动实现高清摄像头全角度无死角拍摄；所述WiFi传输模块为64M高速无线传输模块，可通过无线信号与计算机进行配对直连，给计算机实时传送视频画面，同时WiFi传输模块还扩展了一组串口线，与串口扩展模块相连，通过串口扩展模块与下位机MCU最小系统进行数据交换，上位机软件给机器人发送的前进后退指令以及舵机转动等指令通过WiFi传输模块发送给下位机MCU最小系统，然后下位机MCU最小系统根据相关指令完成相关动作；所述电池电压检测系统直接与电池两端相连，通过4.7K电阻和2K电阻对采集的电池电压信号进行分压，接入LM324运算放大器的输入负端，基准电压从7805输出5V电压，通过4.7K电位器与2K电阻分压获得，基准电压接LM324运算放大器的正极，电池电压整定值可通过调节4.7K电位器进行调节，输出端同时接MCU最小系统的I/O和欠压指示灯，当电池电压低于电池电压整定值后，LM324输出端为高电平，将欠压信号发送给MCU最小系统，同时点亮欠压指示灯，从视觉上和电平信号上提示电池欠压；所述GSM报警模块采用华为GTM900无线模块，通过查询该模块指令集，可通过串口扩展模块接收的指令向指定手机发送短信，当巡视机器人处于休眠状态时，会对通信机房的温湿度进行实时检测，当机房环境温度超出整定值后，MCU最小系统就会给GSM报警模块发送指令，GSM报警模块就会向指定手机发送报警短信，当电池欠压时，GSM报警模块也会向制定号码发送欠压报警短信；所述温湿度传感器模块使用DHT11温湿度模块，该模块有三个接线端子，分别为VCC、GND和DATA，VCC接+5V电源，DATA与MCUI/O相连，串口单线异步通信，输出数字量，湿度测量范围20％至95％，温度测量范围为0度至50度，满足机房温湿度测量范围；当MCU最小系统需要采集环境温湿度时，通过I/O向DHT11温湿度传感器模块的DATA端子发送开始信号，之后DHT11给MCU最小系统反馈温湿度数字信号，一次通信时间为4ms左右；所述红外避障模块采用红外对管形式，包括一个红外线发射二极管，一个红外线接收二极管，当前面有障碍物时，发射二级管发出的红外线照射在障碍物上，有红外线反射回接收二极管，传感器输出低电平，没有障碍物时避障传感器输出高电平，传感器输出端接MCU最小系统，向MCU最小系统反馈检测信号；所述红外循迹模块，采用红外对管形式，由一个红外线发射二极管，一个红外线接收二极管组成，设置于机器人前端底部，共三组；所述串口扩展模块采用GM8125串口扩展芯片，该芯片可实现一个串口扩展至五个串口，使用时采用多通道模式，母串口可以同时与五个子串口同时全双工通信，子串口波特率是母串口波特率的六分频；采用STC89C52作为MCU最小系统，只有一组串口，而WiFi传输模块、舵机模块和GSM报警模块都是以串口方式进行通信，串口扩展模块在MCU最小系统和外围硬件起到了数据协调作用，MCU最小系统与母串口相连，各外围硬件与子串口相连，多通道模式下实现了MCU最小系统与WiFi传输模块、舵机模块和GSM报警模块同时全双工通信；所述舵机控制模块使用了16台专业机器人舵机控制模块，最多可同时控制16台舵机与MCU通过串口扩展模块进行通信，通过MCU最小系统发送指令给舵机控制模块，舵机控制模块控制指定的舵机以指定的速度转动指定的角度，实现对云台两台舵机和起落架舵机的控制；所述MCU最小系统采用STC89C52MCU，外围电台采用经典接法即外接复位开关和晶振，P0口接4.7K排阻在作为上拉电阻保证P0口的电流输出能力，P3.0和P3.1作为串口通信接口，晶振频率选用11.0592MHz；降低了串口通信误码率，保证了系统的稳定性；所述MCU最小系统、舵机控制模块、红外循迹模块构成自动充电系统，自动充电系统采用舵机实现其起降动作，能够精准的控制起落角度，当巡视机器人到达充电位置后，根据编程设置，能够实现起落架下降，搭载到充电桩上对系统进行充电，当充电完成后起落架不动作，MCU最小系统通过控制信号继电器将电池与外部电源断开，系统供电采用外部电源；管理员通过网络对巡视机器人进行远程控制巡视机房时，起落架升起，巡视机器人采用电池供电。