本實(shí)用新型涉及可燃?xì)怏w泄漏源的搜尋和定位領(lǐng)域，適用于可燃?xì)怏w泄漏的濃度檢測(cè)以及可燃?xì)怏w泄漏源位置的定位。

背景技術(shù)：

可燃?xì)怏w作為危險(xiǎn)化學(xué)氣體中最常見(jiàn)的一類(lèi)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陶瓷工業(yè)、焊接切割、汽車(chē)工業(yè)、化學(xué)工業(yè)以及普通居民日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。雖然可燃?xì)怏w在生產(chǎn)和生活中能夠帶給人們很多便利，但是其泄露的危險(xiǎn)性也時(shí)刻威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，特別是由煤氣、天然氣輸送管道泄漏引發(fā)的安全生產(chǎn)事故造成的危害極大。

早期，可燃?xì)怏w泄漏源的定位主要通過(guò)檢測(cè)人員手持可燃?xì)怏w探測(cè)儀檢測(cè)不同位置的可燃?xì)怏w濃度，然后根據(jù)濃度梯度數(shù)據(jù)推算可燃?xì)怏w泄漏源的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)，此種檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)人員不能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)區(qū)域?qū)o(wú)法完成可燃?xì)怏w泄漏源的定位工作。在這種背景下，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可燃?xì)怏w泄漏源定位機(jī)器人，通過(guò)可燃?xì)怏w傳感器的濃度信息和GPS的位置坐標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏源的定位。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為解決現(xiàn)有定位可燃?xì)怏w泄漏源的設(shè)備便攜性較差、智能化不高、定位時(shí)間較長(zhǎng)等問(wèn)題，而提出的一種可燃?xì)怏w泄漏源定位機(jī)器人。本實(shí)用新型必須在有GPS信號(hào)覆蓋的工作現(xiàn)場(chǎng)使用。

一種可燃?xì)怏w泄漏源定位機(jī)器人，主要包括機(jī)器人機(jī)體（1）、機(jī)器人控制模塊（2）、可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）、二自由度攝像頭云臺(tái)（4）、GPS模塊（5）、WIFI傳輸模塊（6）、顯示模塊（7）、電源模塊（8）；機(jī)器人機(jī)體（1）主要包括機(jī)器人底座（1-1）、電機(jī)一（1-2）、電機(jī)二（1-3）、電機(jī)三（1-4）、電機(jī)四（1-5）、車(chē)輪一（1-6）、車(chē)輪二（1-7）、車(chē)輪三（1-8）、車(chē)輪四（1-9）；機(jī)器人控制模塊（2）主要包括機(jī)器人主控制器（2-1）、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（2-2）、三軸加速度計(jì)（2-3）、三軸陀螺儀（2-4）；可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）包括TGS2610型氣體傳感器一（3-1）、TGS2610型氣體傳感器二（3-2）、TGS2610型氣體傳感器三（3-3）、TGS2610型氣體傳感器四（3-4）。

進(jìn)一步，機(jī)器人主控制器（2-1）的MCU選用STM32F103ZET6微處理器芯片，STM32F103ZET6微處理器芯片通過(guò)ADC接口采集可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）的輸出信號(hào)、通過(guò)I²C接口采集三軸加速度計(jì)（2-3）和三軸陀螺儀（2-4）的輸出信號(hào)、通過(guò)IO接口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（2-2）。

進(jìn)一步，二自由度攝像頭云臺(tái)（4）包括2個(gè)輝盛SG90型舵機(jī)、1個(gè)羅技HD Pro Webcam C270型攝像頭。

進(jìn)一步，GPS模塊（5）獲取機(jī)器人機(jī)體（1）所在位置的經(jīng)度坐標(biāo)數(shù)據(jù)和緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，WIFI傳輸模塊（6）工作頻率為5.8GHz，WIFI傳輸模塊（6）用于傳輸二自由度攝像頭云臺(tái)（4）采集的視頻信息、可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）采集的可燃?xì)怏w泄漏濃度數(shù)值、GPS模塊（5）采集的機(jī)器人機(jī)體（1）所在位置的經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo)信息。

進(jìn)一步，顯示模塊（7）為0.96寸藍(lán)光OLED顯示模塊，顯示機(jī)器人機(jī)體（1）所在位置的經(jīng)度坐標(biāo)數(shù)值、緯度坐標(biāo)數(shù)值、可燃?xì)怏w泄漏濃度數(shù)值。

進(jìn)一步，電源模塊（8）為12V鎳氫電池供電，并且可以將電壓值分別轉(zhuǎn)化為5V、3.3V輸出。

本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型通過(guò)可燃?xì)怏w傳感器陣列獲取可燃?xì)怏w泄漏源方向信息，根據(jù)可燃?xì)怏w泄漏源方向信息驅(qū)動(dòng)本實(shí)用新型所述機(jī)器人搜尋可燃?xì)怏w泄漏源，通過(guò)可燃?xì)怏w傳感器陣列中任意兩個(gè)可燃?xì)怏w傳感器濃度值的差值的變化范圍最終判定可燃?xì)怏w泄漏源，通過(guò)GPS確定可燃?xì)怏w泄漏源位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏源的自主搜尋與定位；本實(shí)用新型在檢測(cè)人員無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)可燃?xì)怏w泄漏源的快速、準(zhǔn)確定位。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述機(jī)器人的整體框圖。

圖2為本實(shí)用新型所述機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型所述機(jī)器人應(yīng)用于可燃?xì)怏w泄漏源搜尋定位系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)用新型所述一種可燃?xì)怏w泄漏源定位機(jī)器人如圖1和圖2所示，主要包括機(jī)器人機(jī)體（1）、機(jī)器人控制模塊（2）、可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）、二自由度攝像頭云臺(tái)（4）、GPS模塊（5）、WIFI傳輸模塊（6）、顯示模塊（7）、電源模塊（8）。通過(guò)可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）獲取可燃?xì)怏w泄漏源方向信息，根據(jù)可燃?xì)怏w泄漏源方向信息驅(qū)動(dòng)本實(shí)用新型所述機(jī)器人搜尋可燃?xì)怏w泄漏源，通過(guò)可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）中任意兩個(gè)可燃?xì)怏w傳感器濃度值的差值的變化范圍最終判定可燃?xì)怏w泄漏源，通過(guò)GPS模塊（5）確定可燃?xì)怏w泄漏源位置坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏源的自主搜尋與定位。

TGS2610型氣體傳感器一（3-1）、TGS2610型氣體傳感器二（3-2）、TGS2610型氣體傳感器三（3-3）、TGS2610型氣體傳感器四（3-4）分別用于檢測(cè)四個(gè)對(duì)稱(chēng)方向的可燃?xì)怏w泄漏濃度數(shù)據(jù)；機(jī)器人主控制器（2-1）的STM32F103ZET6微處理器芯片通過(guò)ADC接口采集可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）的輸出信號(hào)并進(jìn)行分析，計(jì)算得出可燃?xì)怏w泄漏源的泄露方向數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，從而定位可燃?xì)怏w泄漏源的位置；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（2-2）通過(guò)IO接口接收機(jī)器人主控制器（2-1）的STM32F103ZET6微處理器芯片根據(jù)可燃?xì)怏w泄漏源的泄露方向數(shù)據(jù)生成的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人機(jī)體（1）向可燃?xì)怏w泄漏源移動(dòng)；三軸加速度計(jì)（2-3）和三軸陀螺儀（2-4）與機(jī)器人主控制器（2-1）的STM32F103ZET6微處理器芯片中的I²C接口連接，用于獲取機(jī)器人機(jī)體（1）的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息；二自由度攝像頭云臺(tái)（4）通過(guò)2個(gè)輝盛SG90型舵機(jī)調(diào)節(jié)羅技HD Pro Webcam C270型攝像頭的攝像角度，從而獲取更可靠的現(xiàn)場(chǎng)視頻信息；GPS模塊（5）用于獲取機(jī)器人機(jī)體所在位置的經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在對(duì)定位精度要求較高的工作現(xiàn)場(chǎng)，可以預(yù)先搭建差分GPS定位系統(tǒng)，從而使可燃?xì)怏w泄漏源的定位精度達(dá)到厘米級(jí)；顯示模塊（7）用于顯示機(jī)器人機(jī)體（1）所在位置的經(jīng)度坐標(biāo)數(shù)值、緯度坐標(biāo)數(shù)值、可燃?xì)怏w泄漏濃度數(shù)值；WIFI傳輸模塊（6）用于將羅技HD Pro Webcam C270型攝像頭采集的視頻信息、可燃?xì)怏w傳感器陣列模塊（3）采集的可燃?xì)怏w泄漏濃度數(shù)據(jù)、GPS模塊（5）采集的機(jī)器人機(jī)體（1）所在位置的經(jīng)度坐標(biāo)和緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心，從而使工作人員能夠?qū)崟r(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)信息。