專利名稱：坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種坑道環(huán)境檢測報(bào) 警機(jī)器人。
背景技術(shù)：
煤礦安全在煤炭生產(chǎn)中占有特別重要的地位，煤礦事故發(fā)生的主要形式
為瓦斯爆炸、瓦斯突出及中毒窒息等，咎其原因主要為1、地質(zhì)條件變化， 使掘進(jìn)面或工作面的瓦斯異常涌出并大量積聚；2、全局和局部通風(fēng)結(jié)構(gòu)及管 理不善，導(dǎo)致異常涌出的瓦斯得不到排除或稀釋；3、現(xiàn)場監(jiān)控報(bào)警手段落后， 不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除事故隱患，不能及時(shí)發(fā)出報(bào)警；4、上級煤管機(jī)關(guān)對各礦 井下瓦斯變化，缺少直接、定量、有效、客觀的監(jiān)控條件與手段。
因而為及時(shí)檢測瓦斯等各種參數(shù)變化，目前國內(nèi)外主要釆取在井下布局 大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)線，規(guī)模化設(shè)置各種傳感器，并且有專人負(fù)責(zé)維護(hù)、檢查和 記錄，但是其每個(gè)傳感器負(fù)責(zé)區(qū)域非常有限，需要規(guī)?；季执罅總鞲衅?， 而且對突發(fā)危險(xiǎn)地帶的實(shí)時(shí)監(jiān)控缺乏靈活應(yīng)變能力，煤礦井下危險(xiǎn)地帶作業(yè) 人員的安全問題得不到有效解決。另外，目前的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不僅耗資巨大，而 且靈活檢測能力有待提高，其無法綜合多種信息進(jìn)行智能報(bào)警且設(shè)備固定 安裝檢測范圍過小。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提 供一種坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其能在所檢測坑道內(nèi)自由行并進(jìn)行實(shí)時(shí) 檢測、檢測范圍不受限，并且具有多種信息獲取和判斷能力，能綜合多種 信息進(jìn)行智能報(bào)警。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型釆用的技術(shù)方案是 一種坑道環(huán)境檢 測報(bào)警機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人本體行走的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以
及安裝在所述機(jī)器人本體上的硬件電路板，其特征在于所述機(jī)器人本體 的底部行走機(jī)構(gòu)為履帶式底盤，所述履帶式底盤上安裝有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)， 所述硬件電路板上設(shè)置有電源模塊、控制器、實(shí)時(shí)對外界環(huán)境條件進(jìn)行檢 測的傳感器模塊、對所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)控制模塊、語音報(bào) 警模塊和將控制器所存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳的無線通信模塊；所述傳感器模塊 接控制器，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊、無線通信模塊和語音報(bào)警模塊均與控制器 相接且均由控制器進(jìn)行控制，所述傳感器模塊由多個(gè)傳感器組成；所述兩 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別接控制器并向控制器反饋其各自運(yùn)行的工作狀態(tài)信號。
所述傳感器的數(shù)量為五個(gè)，其分別為對瓦斯、負(fù)壓、 一氧化碳、風(fēng)速 和溫度五路信號進(jìn)行檢測的傳感器。
所述控制器為芯片C8051F320。
所述驅(qū)動(dòng)控制模塊由芯片L298N、兩個(gè)NPN型三極管Tl、 T2以及分別 與所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相接的驅(qū)動(dòng)電路組成，所述三極管Tl、 T2的基極分 別經(jīng)電阻R2、 R4后接芯片C8051F320的兩個(gè)輸出引腳P06、 P07,所述三 極管T1、 T2的集電極分別接芯片L298N的兩個(gè)輸入引腳IN1、 IN3，所述 芯片L298N的四個(gè)輸入引腳IN2、 IN4、 ENA和ENB分別與芯片C8051F320 的四個(gè)輸出引腳P06、 P07、 P10和P11相接；所述芯片L298N的四個(gè)輸出 引腳0UT1、 0UT2、 0UT3和0UT4分別與的正負(fù)極以及驅(qū)動(dòng)電路相接。
所述驅(qū)動(dòng)電路為由四個(gè)二極管組成的H橋驅(qū)動(dòng)電路。
所述傳感器模塊分別與所述芯片C8051F320的四個(gè)輸入端口 P24、 P25、 P26和P27相接，對風(fēng)速和溫度進(jìn)行檢測的兩個(gè)傳感器進(jìn)行周期性檢 測且二者接所述芯片C8051F32Q的同一個(gè)輸入端口，對瓦斯、負(fù)壓和一氧 化碳進(jìn)行檢測的三個(gè)傳感器實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測且三者分別接所述芯片 C8051F320的三個(gè)輸入端口。
所述語音報(bào)警模塊包括芯片ZY1730以及與其相連的兩個(gè)揚(yáng)聲器SPEAKER1、 SPEAKER2,所述芯片C8051F320和芯片ZY1730之間以SPI總 線方式進(jìn)行連接，所述芯片C8051F320的三個(gè)輸出引腳POO、 P01和P02 分別與芯片ZY1730的三個(gè)輸入引腳SCLK、 MISO和MOSI相接，所述芯片 C8051F320的輸出引腳P21接芯片ZY1730的輸入引腳SS。
所述無線通信模塊為芯片nRF905，所述芯片nRF905與所述芯片 C8051F320之間以SPI總線方式進(jìn)行連接，所述芯片C8051F320的三個(gè)輸 出引腳POO、 P01和P02分別與芯片nRF905的三個(gè)輸入引腳SCK、 MISO和 MOSI相接，所述芯片C8051F320的輸出引腳P17、 P20分別接芯片nRF905 的輸入引腳CSN、 TX_EN。
所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝有光電碼盤，所述光電碼盤接控制器并向控制器 反饋所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的工作狀態(tài)信號。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)，1、結(jié)構(gòu)合理、功能完善， 由機(jī)器人本體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及設(shè)置在硬件電路板上的電源模塊、控制器、 實(shí)時(shí)對外界環(huán)境條件進(jìn)行檢測的傳感器模塊、對驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng) 控制模塊、語音報(bào)警模塊和將控制器所存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳的無線通信模塊 組成；2、采取模塊化設(shè)計(jì)，盡量減少硬件電路和降低功耗，電路設(shè)計(jì)全 面考慮了節(jié)能問題；3、底部行走機(jī)構(gòu)為履帶式底盤，使得機(jī)器人本體能 夠根據(jù)預(yù)先輸入的所巡邏坑道全部地域信息，翻越一定高度障礙物或繞
行；4、由于機(jī)器人本體可在所檢測坑道內(nèi)自由行走，因而其檢測范圍不 受限；5、傳感器模塊由對瓦斯、負(fù)壓、 一氧化碳、風(fēng)速和溫度等多路信
號進(jìn)行檢測的多個(gè)傳感器組成，因而能夠?qū)崟r(shí)檢測瓦斯、風(fēng)速、負(fù)壓、一 氧化碳、溫度等重要信息并在危險(xiǎn)情況下發(fā)出語音報(bào)警，并可自行退出危 險(xiǎn)地帶，并具有可以隨時(shí)設(shè)定各種傳感器危險(xiǎn)系數(shù)和巡邏區(qū)域大的特點(diǎn)。 綜上，本實(shí)用新型有多種信息獲取和判斷能力，能綜合多種信息進(jìn)行智能 報(bào)警，具有極其強(qiáng)大的坑道檢測能力和巡邏能力，為各種地下管線監(jiān)控提 供了一個(gè)完善的平臺，利于推廣應(yīng)用。
下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本實(shí)用新型控制器、驅(qū)動(dòng)控制模塊以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖 圖3為本實(shí)用新型控制器的電路原理圖。 圖4為本實(shí)用新型語音報(bào)警模塊的電路原理圖。 圖5為本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電路原理閣。 圖6為本實(shí)用新型無線通信模塊的電路原理圖。 附圖標(biāo)記說明
l一履帶式底盤； 4一傳感器模塊； 7—驅(qū)動(dòng)控制模塊; IO—光電碼盤；
2—左側(cè)電機(jī)； 5—控制器； 8—無線通信模塊; ll一光電隔離電路
3—右側(cè)電機(jī)； 6—電源模塊； 9一語音報(bào)警模塊;
具體實(shí)施方式
如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型包括機(jī)器人本體、驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人本體 行走的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及安裝在所述機(jī)器人本體上的硬件電路板。其中，所述 機(jī)器人本體的底部行走機(jī)構(gòu)為履帶式底盤1且履帶式底盤1上安裝有兩個(gè)
驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該履帶式底盤l使得機(jī)器人本體能在坑道不平的路面上行走自 如且能越過一定高度的障礙物。而兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)為分別安裝在履帶式底盤 1左右兩側(cè)的左側(cè)電機(jī)2即Ml和右側(cè)電機(jī)3即M2。硬件電路板上設(shè)置有 電源模塊6、控制器5、實(shí)時(shí)對外界環(huán)境條件進(jìn)行檢測的傳感器模塊4、對 所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)控制模塊7、語音報(bào)警模塊9和將控制 器5所存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳的無線通信模塊8。所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別接控 制器5并向控制器5反饋其各自運(yùn)行的工作狀態(tài)信號。
其中，電源模塊6負(fù)責(zé)提供機(jī)器人本體運(yùn)動(dòng)以及其它模塊電路所需的能量，其通過外接電源直接進(jìn)行充電。所述傳感器模塊4由多個(gè)傳感器組 成，在本實(shí)施例中，傳感器的數(shù)量為五個(gè)，其分別對瓦斯、負(fù)壓、 一氧化
碳、風(fēng)速和溫度五路信號進(jìn)行檢測；同時(shí)，傳感器模塊4接控制器5，將 其所檢測的多路信號及時(shí)傳送至控制器5進(jìn)行分析處理。所述驅(qū)動(dòng)控制模 塊7、無線通信模塊8和語音報(bào)警模塊9均與控制器5相接且均由控制器 5進(jìn)行控制。驅(qū)動(dòng)控制模塊7負(fù)責(zé)對兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的進(jìn)行驅(qū)動(dòng)且對兩個(gè)驅(qū) 動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)。控制器5綜合傳感器模塊4傳入的多路檢測 信號并進(jìn)行智能判斷是否出現(xiàn)危險(xiǎn)，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)控制語音報(bào)警模塊9進(jìn) 行報(bào)警提示，而語音報(bào)警模塊9則根據(jù)實(shí)際要求發(fā)出不同的語音報(bào)警信號。 另外，無線通信模塊8負(fù)責(zé)將控制器5所存儲的歷史檢測數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算 機(jī)進(jìn)行深入處理。
所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)即左側(cè)電機(jī)2和右側(cè)電機(jī)3上分別安裝有光電碼盤10, 所述光電碼盤10接控制器5并向控制器5反饋驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的工作狀態(tài) 信號，本實(shí)施例中，光電碼盤10安裝在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的尾部。同時(shí)，光 電碼盤10與控制器5之間還接有光電隔離電路11。
結(jié)合圖3，控制器5即芯片U4為芯片C8051F320，該控制器5完成全 部控制處理工作，其電源電壓為3. 3V。其中，芯片C8051F320的數(shù)據(jù)輸入 接口即兩個(gè)輸入引腳RST/C2CK、 P30/C2D分別接J3的第7和第4端口； 同時(shí)，芯片C8051F320的輸入引腳RST/C2CK經(jīng)電阻R10、 Rll后接連通數(shù) 據(jù)輸入端口的開關(guān)Kl,通過控制開關(guān)Kl的通斷來向芯片C8051F320輸入 數(shù)據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要向芯片C8051F320輸入控制程序以及所檢 測坑道環(huán)境的地形信息?？傊ㄟ^與芯片C8051F320的數(shù)據(jù)輸入接口相 連的J3和開關(guān)Kl完成控制器5在線程序的下載。
傳感器模塊4分別與所述芯片C8051F320的四個(gè)輸入端口 P24、 P25、 P26和P27相接，對風(fēng)速和溫度進(jìn)行檢測的兩個(gè)傳感器進(jìn)行周期性檢測且 二者接所述芯片C8051F320的同一個(gè)輸入端口，對瓦斯、負(fù)壓和一氧化碳 進(jìn)行檢測的三個(gè)傳感器實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測且三者分別接所述芯片C8051F320的三個(gè)輸入端口。
如圖5所示，驅(qū)動(dòng)控制模塊7由芯片L298N即芯片Ul、兩個(gè)NPN型三 極管Tl、 T2以及分別與所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相接的驅(qū)動(dòng)電路組成。三極管 T1、T2的基極分別經(jīng)電阻R2、R4后接芯片C8051F320的兩個(gè)輸出引腳P06、 P07,三極管Tl、 T2的集電極分別接芯片L298N的兩個(gè)輸入引腳IN1、 IN3, 同時(shí)兩個(gè)集電極分別經(jīng)電阻Rl、 R3后接電源。芯片L298N的四個(gè)輸入引 腳IN2、 IN4、 ENA和ENB分別與芯片C8051F320的四個(gè)輸出引腳P06、 P07、 P10和P11相接，由此實(shí)現(xiàn)芯片C8051F320對芯片L298N的控制。而芯片 L298N的四個(gè)輸出引腳0UT1、 0UT2、 0UT3和0UT4分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 正負(fù)極以及驅(qū)動(dòng)電路相接，其驅(qū)動(dòng)電路為由四個(gè)二極管組成的H橋驅(qū)動(dòng)電 路。具體是芯片L298N的兩個(gè)輸出引腳0UT1和0UT2分別接左側(cè)電機(jī)2 的正負(fù)極，而左側(cè)電機(jī)2的H橋驅(qū)動(dòng)電路由四個(gè)二極管Dl、 D2、 D3和D4 組成；芯片L298N的兩個(gè)輸出引腳0UT3和0UT4分別接右側(cè)電機(jī)3的正負(fù) 極，而右側(cè)電機(jī)3的H橋驅(qū)動(dòng)電路由四個(gè)二極管D5、 D6、 D7和D8組成。 這樣，通過上述電路，以左側(cè)電機(jī)2即Ml的控制為例，當(dāng)芯片C8051F320 的輸出引腳P06為高電平時(shí)，三極管Tl導(dǎo)通，則芯片L298N的輸入引腳IN1 為低電平而輸入引腳IN2為高電平，此時(shí)，左側(cè)電機(jī)2即M1反轉(zhuǎn)；而當(dāng)芯 片C8051F320的輸出引腳P06為低電平時(shí)，三極管Tl截止，則芯片L298N 的輸入引腳IN1為高電平而輸入引腳IN2為低電平，此時(shí)，左側(cè)電機(jī)2即 Ml正轉(zhuǎn)。而右側(cè)電機(jī)3即M2的控制與左側(cè)電機(jī)2相同，綜上，通過驅(qū)動(dòng) 控制模塊7來實(shí)現(xiàn)芯片C8051F320對兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制。綜上， 芯片C8051F320輸出的兩路P麗信號和相應(yīng)的方向信號給芯片L298，芯片 L298釆用H橋驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和惰行四 種工作方式下。
另外，左側(cè)電機(jī)2即Ml和右側(cè)電機(jī)3即M2上所安裝的光電碼盤10 與控制器5相接，具體是兩個(gè)光電碼盤10的輸出端口分別與芯片 C8051F320的四個(gè)輸入引腳P04、 P05、 P22和P23相接，向控制器5反饋驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度。以左側(cè)電機(jī)2即M1為例，左側(cè)電機(jī)2即M1 上所安裝的光電碼盤IO接芯片C8051F320的輸入引腳P04和P05，由于所 傳入的兩路信號間的相位差為90度，控制器5通過判斷相位朝前和落后 即可判斷出左側(cè)電機(jī)2即Ml是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，同時(shí)控制器5根據(jù)通過檢 測所傳入信號的脈沖數(shù)即可判斷出左側(cè)電機(jī)2即Ml的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；而右側(cè) 電機(jī)3即M2的所反饋的信息與左側(cè)電機(jī)2即Ml相同。綜上，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)
轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，安裝帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的光電碼盤10同步運(yùn)動(dòng)，再由光電碼盤 10給出兩路相位差90度的正交信號，經(jīng)過光電隔離后傳送給芯片C8051F320， 芯片C8051F320根據(jù)這兩路信號得出驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，與設(shè) 定速度比較后得出差值，之后控制器5根據(jù)比較結(jié)果重新發(fā)出新的P麗驅(qū)動(dòng)信號。
如圖4所示，所述語音報(bào)警模塊9包括芯片ZY1730即芯片U2以及與 其相連的兩個(gè)揚(yáng)聲器SPEAKER1、 SPEAKER2，所述芯片C8051F320和芯片 ZY1730之間以SPI總線方式進(jìn)行連接，具體是芯片C8051F320的三個(gè)輸出 引腳POO、 P01和P02分別與芯片ZY1730的三個(gè)輸入引腳SCLK、 MISO和 MOSI相接。另外，所述芯片C8051F320的輸出引腳P21接芯片ZY1730的 輸入引腳SS，通過輸出引腳P21控制芯片ZY1730的片選端。實(shí)際應(yīng)用過 程中，可以通過兩路輸入通道對芯片ZY1730輸入不同的報(bào)警語音信號，兩 路輸入通道分別為差動(dòng)麥克風(fēng)輸入通道和單端模擬輸入通道。其中，差動(dòng)麥 克風(fēng)輸入通道為與芯片ZY1730的輸入引腳MIC+、 MIC-相接的麥克風(fēng)MIC; 單端模擬輸入通道為經(jīng)電阻R5與芯片ZY1730的輸入引腳Analn相接的Analn 鍵Jl。芯片ZY1730同時(shí)提供脈寬調(diào)制D類揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器和獨(dú)立的模擬輸出 端口，具體是其P而輸出即輸出引腳SP+和SP-能直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的8Q 揚(yáng)聲器SPEAKER1或典型的蜂音器，同時(shí)獨(dú)立的模擬輸出即輸出管腳AUD可配 置為一個(gè)單端電流或電壓輸出以驅(qū)動(dòng)外部放大器，本實(shí)施例中，其輸出管腳 ADD經(jīng)三極管T3后接揚(yáng)聲器SPEAKER2。
如圖6所示，所述無線通信模塊8為芯片nRF905即U3，所述芯片nRF905與所述芯片C8051F320之間以SPI總線方式進(jìn)行連接，具體是芯片 C8051F320的三個(gè)輸出引腳POO、 P01和P02分別與芯片nRF905的三個(gè)輸 入引腳SCK、 MISO和歸SI相接。所述芯片C8051F320的輸出引腳P17接 芯片nRF905的輸入引腳CSN,通過輸出引腳P17控制芯片nRF905的片選 端，而所述芯片C8051F320的輸出引腳P20接芯片nRF905的輸入引腳 TX-EN。芯片C8051F320輸入引腳XC1和XC2接其晶振電路，其引腳VSS 均接地，引腳VDD接3. 3V電源，引腳DVDD-1V2經(jīng)電容C7后接地，引腳 IREF經(jīng)R8后接地，引腳VDD-PA經(jīng)電容C18后接地。芯片nRF905的引腳 ANT2經(jīng)電感L2、電容C12后接J2的第l管腳，而J2的其它管腳均接地； 而芯片nRF905的引腳ANT1經(jīng)電感L3、電容C17后接地；同時(shí)，所述引腳 ANT2和引腳ANT1間接有電容Cll。另外，所述引腳ANT1經(jīng)電感L3后與 引腳VDD-PA相接。
芯片nRF905的工作電壓為3. 3V,其可以工作于433/868/915MHz三個(gè)ISM 頻道即工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)，設(shè)計(jì)的頻道之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于650us。芯片 nRF905由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成， 不需外加聲表濾波器，ShockBurst工作模式、自動(dòng)處理字頭和CRC(循環(huán)冗余 碼校驗(yàn))，使用SPI接口與控制器5進(jìn)行通信。本設(shè)計(jì)電路功耗非常低，以 -lOdBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有l(wèi)lfflA，工作于接收模式時(shí)的電流為 12.5mA,內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，其無線通信模塊8的SPI通 信速率由控制器5決定。
綜上，控制器5首先讀取預(yù)先輸入其內(nèi)部并保存的所檢測坑道地圖， 發(fā)出指令并通過驅(qū)動(dòng)控制模塊7驅(qū)動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)前行、轉(zhuǎn)彎或者停止， 在發(fā)出指令同時(shí)，控制器5讀取通過光電碼盤10反饋回來的的驅(qū)動(dòng)電機(jī) 轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)速度信號，構(gòu)成一個(gè)驅(qū)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，完成對兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 的精確控制。同時(shí)，控制器5通過對傳感器模塊4所釆集的多路傳感器傳 感器信號進(jìn)行分析處理，并和預(yù)先存儲的參數(shù)比較后判斷是否需要報(bào)警。 在需要報(bào)警時(shí)，控制器5通過SPI總線驅(qū)動(dòng)語音報(bào)警模塊9完成語音報(bào)警功能。同時(shí)，根據(jù)具體需要，控制器5通過無線通信模塊8將所檢測并存 儲的數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步深入處理。綜上，本實(shí)用新型提供了一 種不但具有多種信息獲取和判斷能力，而且可自由行走在坑道內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí) 檢測和報(bào)警的自主移動(dòng)機(jī)器人。
以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限 制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更 以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、驅(qū)動(dòng)所述機(jī)器人本體行走的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及安裝在所述機(jī)器人本體上的硬件電路板，其特征在于所述機(jī)器人本體的底部行走機(jī)構(gòu)為履帶式底盤(1)，所述履帶式底盤(1)上安裝有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述硬件電路板上設(shè)置有電源模塊(6)、控制器(5)、實(shí)時(shí)對外界環(huán)境條件進(jìn)行檢測的傳感器模塊(4)、對所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制的驅(qū)動(dòng)控制模塊(7)、語音報(bào)警模塊(9)和將控制器(5)所存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳的無線通信模塊(8)；所述傳感器模塊(4)接控制器(5)，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊(7)、無線通信模塊(8)和語音報(bào)警模塊(9)均與控制器(5)相接且均由控制器(5)進(jìn)行控制，所述傳感器模塊(4)由多個(gè)傳感器組成；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別接控制器(5)并向控制器(5)反饋其各自運(yùn)行的工作狀態(tài)信號。
2. 按照權(quán)利要求l所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其特征在于所 述傳感器的數(shù)量為五個(gè)，其分別為對瓦斯、負(fù)壓、 一氧化碳、風(fēng)速和溫度 五路信號進(jìn)行檢測的傳感器。
3. 按照權(quán)利要求2所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其特征在于所 述控制器(5)為芯片C8051F320。
4. 按照權(quán)利要求3所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其特征在于所 述驅(qū)動(dòng)控制模塊(7)由芯片L298N、兩個(gè)NPN型三極管T1、 T2以及分別 與所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相接的驅(qū)動(dòng)電路組成，所述三極管Tl、 T2的基極分 別經(jīng)電阻R2、 R4后接芯片C8051F320的兩個(gè)輸出引腳P06、 P07,所述三 極管T1、 T2的集電極分別接芯片L298N的兩個(gè)輸入引腳IN1、 IN3,所述 芯片L298N的四個(gè)輸入引腳IN2、 IN4、 ENA和ENB分別與芯片C8051F320 的四個(gè)輸出引腳P06、 P07、 P10和P11相接；所述芯片L298N的四個(gè)輸出 引腳0UT1、 0UT2、 0UT3和0UT4分別與的正負(fù)極以及驅(qū)動(dòng)電路相接。
5. 按照權(quán)利要求4所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其特征在于所 述驅(qū)動(dòng)電路為由四個(gè)二極管組成的H橋驅(qū)動(dòng)電路。
6. 按照權(quán)利要求3或4所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其特征在于 所述傳感器模塊(4)分別與所述芯片C8051F320的四個(gè)輸入端口 P24、P25、 P26和P27相接，對風(fēng)速和溫度進(jìn)行檢測的兩個(gè)傳感器進(jìn)行周期性檢測且 二者接所述芯片C8051F320的同一個(gè)輸入端口，對瓦斯、負(fù)壓和一氧化碳 進(jìn)行檢測的三個(gè)傳感器實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測且三者分別接所述芯片C8051F320的 三個(gè)輸入端口。
7. 按照權(quán)利要求3、 4或5所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其特征 在于所述語音報(bào)警模塊(9)包括芯片ZY1730以及與其相連的兩個(gè)揚(yáng)聲 器SPEAKER1、 SPEAKER2,所述芯片C8051F320和芯片ZY1730之間以SPI 總線方式進(jìn)行連接，所述芯片C8051F320的三個(gè)輸出引腳POO、 P01和P02 分別與芯片ZY1730的三個(gè)輸入引腳SCLK、 MISO和MOSI相接，所述芯片 C8051F320的輸出引腳P21接芯片ZY1730的輸入引腳SS。
8. 按照權(quán)利要求3、 4或5所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，其特征 在于所述無線通信模塊(8)為芯片nRF905,所述芯片nRF905與所述芯 片C8051F320之間以SPI總線方式進(jìn)行連接，所述芯片C8051F320的三個(gè) 輸出引腳POO、 P01和P02分別與芯片nRF905的三個(gè)輸入引腳SCK、 MISO 和MOSI相接，所述芯片C8051F320的輸出引腳P17、P20分別接芯片nRF905 的輸入引腳CSN、 TX_EN。
9. 按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī) 器人，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝有光電碼盤(10)，所述光電碼 盤(10)接控制器(5)并向控制器(5)反饋所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的工作狀 態(tài)信號。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種坑道環(huán)境檢測報(bào)警機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體行走的驅(qū)動(dòng)電機(jī)及安裝在機(jī)器人本體上的硬件電路板，機(jī)器人本體的底部行走機(jī)構(gòu)為履帶式底盤，履帶式底盤上安裝有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，硬件電路板上設(shè)置有電源模塊、控制器、傳感器模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊、語音報(bào)警模塊和無線通信模塊；傳感器模塊接控制器，驅(qū)動(dòng)控制模塊、無線通信模塊和語音報(bào)警模塊均與控制器相接且均由控制器進(jìn)行控制，傳感器模塊由多個(gè)傳感器組成；兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別接控制器并向控制器反饋其各自運(yùn)行的工作狀態(tài)信號。本實(shí)用新型能在所檢測坑道內(nèi)自由行并進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測、檢測范圍不受限，并且具有多種信息獲取和判斷能力，能綜合多種信息進(jìn)行智能報(bào)警。
文檔編號E21F17/18GK201232573SQ20082002981
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者宇 劉 申請人:宇 劉