一種室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括內(nèi)置有數(shù)據(jù)管理單元的上位機(jī)、具有行走裝置的機(jī)器人，機(jī)器人內(nèi)置有中央控制器、通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、行走控制模塊、環(huán)境信息采集模塊。該室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以自動(dòng)控制機(jī)器人的行走和對(duì)室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，大大降低了工作量，減少了人力成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子地圖的普遍使用及發(fā)展及人們對(duì)生活便利性的要求，對(duì)地圖的使用功能提出了更高的要求，只具有地理位置標(biāo)記功能的地圖已不能滿(mǎn)足人們的使用要求。但是更新地圖功能需要采集大量的數(shù)據(jù)，通過(guò)人工采集數(shù)據(jù)，工作量大，工作效率低。此外現(xiàn)有的利用地圖進(jìn)行采集裝置的GPS導(dǎo)航精度比較差，相應(yīng)的采集裝置采集到的數(shù)據(jù)在地圖上的指導(dǎo)作用大打折扣，使用者在使用時(shí)難免出現(xiàn)誤差，從而影響使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種能夠自動(dòng)采集室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)信息的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括
[0005]上位機(jī)，內(nèi)置一數(shù)據(jù)管理單元，用于數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)整合；
[0006]機(jī)器人，與上位機(jī)通信連接，活動(dòng)于室內(nèi)采集現(xiàn)場(chǎng)用于采集數(shù)據(jù)；
[0007]所述機(jī)器人具有一行走裝置并內(nèi)置有:
[0008]中央控制器，用于發(fā)送和處理控制命令；
[0009]通信模塊，連接于中央控制器，用于實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的通信連接；
[0010]數(shù)據(jù)處理模塊，連接于中央控制器，用于處理上位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)；
[0011]行走控制模塊，連接于中央控制器和行走裝置，用于控制行走裝置的行走；
[0012]環(huán)境信息采集模塊，連接于中央控制器，用于采集室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0013]為了控制機(jī)器人的精確行走路徑，所述行走控制模塊包括:
[0014]驅(qū)動(dòng)模塊，連接于中央控制器，用于驅(qū)動(dòng)行走裝置；
[0015]行駛方向控制模塊，連接于中央控制器，控制機(jī)器人的行走方向；
[0016]距離測(cè)量模塊，連接于中央控制器，計(jì)算并控制機(jī)器人的行駛距離；
[0017]羅盤(pán)模塊，連接于中央控制器，采集、計(jì)算并判斷控制機(jī)器人的行走方向；
[0018]攝像機(jī)，連接于中央控制器，采集機(jī)器人周邊環(huán)境圖像；
[0019]循跡模塊，連接于中央控制器，與攝像機(jī)配合調(diào)整機(jī)器人的行走方向。
[0020]為了方便出現(xiàn)機(jī)器人在使用中出現(xiàn)問(wèn)題，所述機(jī)器人還內(nèi)置有連接于所述中央控制器的報(bào)警模塊。
[0021]優(yōu)選的，所述中央控制器為單片機(jī)。
[0022]方便地，所述機(jī)器人為一小車(chē)，所述行走裝置為小車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪。
[0023]根據(jù)不同的需求，所述環(huán)境信息采集模塊包括WiFi信號(hào)信息采集器、溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:該室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以自動(dòng)控制機(jī)器人的行走和對(duì)室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，大大降低了工作量，減少了人力成本。
[0025]同時(shí)，利用該室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集方法能夠精確的規(guī)劃控制機(jī)器人的行走路徑，從而精確的采集獲取室內(nèi)指定位置的環(huán)境信息數(shù)據(jù)，信息的精確度和可信度高，大大方便了使用者利用該信息數(shù)據(jù)快速處理相關(guān)事務(wù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中利用室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]如圖1所示，本實(shí)施例中的一種室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括:
[0030]上位機(jī)1，內(nèi)置一數(shù)據(jù)管理單元11，用于數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)整合；
[0031]機(jī)器人2，與上位機(jī)I通信連接，活動(dòng)于室內(nèi)采集現(xiàn)場(chǎng)用于采集數(shù)據(jù)；
[0032]所述機(jī)器人2具有一行走裝置21并內(nèi)置有:
[0033]中央控制器22，用于發(fā)送和處理控制命令，本實(shí)施例中中央控制器22采用Arm單片機(jī)芯片；
[0034]通信模塊23，連接于中央控制器22，用于實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)I的通信連接，本實(shí)施例中通訊模塊采用WiFi模塊；
[0035]數(shù)據(jù)處理模塊24，連接于中央控制器22，用于處理上位機(jī)I傳送的數(shù)據(jù)；
[0036]行走控制模塊25，連接于中央控制器22和行走裝置21，用于控制行走裝置21的行走；
[0037]環(huán)境信息采集模塊26，連接于中央控制器22，用于采集室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，本實(shí)施例中環(huán)境信息采集模塊26包括WiFi信號(hào)信息采集器、溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器，分別可以采集WiFi的強(qiáng)度和地址等信息、溫度數(shù)據(jù)信息、濕度數(shù)據(jù)信息、空氣中各種成分含量和強(qiáng)度信息等。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，該環(huán)境信息采集模塊26還可以增加其他信息采集模塊。
[0038]為了方便機(jī)器人2行走路徑的精確控制，所述行走控制模塊25包括:
[0039]驅(qū)動(dòng)模塊251，連接于中央控制器22，用于驅(qū)動(dòng)行走裝置21 ；
[0040]行駛方向控制模塊252，連接于中央控制器22，控制機(jī)器人2的行走方向；
[0041]距離測(cè)量模塊253，連接于中央控制器22，計(jì)算并控制機(jī)器人2的行駛距離；
[0042]羅盤(pán)模塊254，連接于中央控制器22，采集、計(jì)算并判斷控制機(jī)器人2的行走方向；
[0043]攝像機(jī)255，連接于中央控制器22，采集機(jī)器人2周邊環(huán)境圖像，本實(shí)施例中攝像機(jī)255采用CMOS攝像頭；
[0044]循跡模塊256，連接于中央控制器22，與攝像機(jī)255配合調(diào)整機(jī)器人2的行走方向，本實(shí)施例中循跡模塊256采用紅外傳感模塊；
[0045]報(bào)警模塊27，連接于中央控制器22，用于機(jī)器人2報(bào)警。
[0046]本實(shí)施例中機(jī)器人2為一小車(chē)，所述行走裝置21為小車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪。
[0047]如圖2所示，利用上述的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集方法，包括如下步驟:
[0048]步驟一、將數(shù)據(jù)管理單元11中的、需要進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集的建筑平面圖在上位機(jī)I上打開(kāi)，建筑平面圖打開(kāi)后，設(shè)定建筑平面圖的正北方向；
[0049]在建筑平面圖上制定巡邏軌跡對(duì)應(yīng)作為機(jī)器人2在建筑物室內(nèi)的行走軌跡；
[0050]在巡邏軌跡上并在制定的巡邏軌跡上依次設(shè)置多個(gè)結(jié)點(diǎn)分別標(biāo)記為Po, P2, P3,...Pi, , Pn-!, Pn,這些結(jié)點(diǎn)將巡邏軌跡分為多個(gè)線段軌跡，則這些線段軌跡構(gòu)成一組機(jī)器人2行走軌跡的向量數(shù)組，即為[P1, P2, P3,..., Pi,..., Pn-!, Pn]；
[0051]根據(jù)地形的復(fù)雜程度，按照一點(diǎn)的密度規(guī)則，相應(yīng)的選取部分軌跡結(jié)點(diǎn)為參考結(jié)點(diǎn)，并在建筑物室內(nèi)對(duì)應(yīng)參考結(jié)點(diǎn)的行走軌跡上標(biāo)記相應(yīng)的參考點(diǎn)，可以在建筑物室內(nèi)參考點(diǎn)的位置涂上如白底黑十字線的標(biāo)記；
[0052]數(shù)據(jù)管理單元11分別計(jì)算各個(gè)線段軌跡的距離及與正北方向的順時(shí)針夾角，對(duì)應(yīng)于線段軌跡向量P1, P2, P3,..., Pi,..., Pn-1, Pnl，其線段軌跡對(duì)應(yīng)的行走軌跡的實(shí)際距離分別為C^d2, (13，...，屯...，Cl1^dn，其線段軌跡與正北方向的順時(shí)針夾角分別為
α I，α 2，α 3，...，a i，...，α η-1，α η ?
[0053]貝丨JPi = [Ph, Pi, d” α f]，其中 i = [1，2，3，...，η_1, η], f = [O, I] ,f 為參考結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)，如果Pm或者Pi為參考結(jié)點(diǎn)，則f = 1，如果Pg或者Pi不為參考結(jié)點(diǎn)，則f = O ;
[0054]根據(jù)不同的巡邏軌跡設(shè)置，機(jī)器人2行走軌跡的向量數(shù)據(jù)Pi中，PmPi兩個(gè)結(jié)點(diǎn)可以根據(jù)設(shè)置規(guī)則任意選擇；
[0055]步驟二、上位機(jī)I將步驟一中制定有巡邏軌跡并包含機(jī)器人2行走軌跡的向量數(shù)組數(shù)據(jù)的建筑平面圖，通過(guò)通信模塊23傳送到機(jī)器人2的數(shù)據(jù)處理模塊24中，數(shù)據(jù)處理模塊24對(duì)該建筑平面進(jìn)行分析處理并形成中央控制器22能夠識(shí)別的控制指令傳送到中央控制器22中；
[0056]步驟三、將機(jī)器人2放置在行走軌跡的出發(fā)點(diǎn)并保證機(jī)器人2起始行駛方向同起始線段軌跡的角度相同，該出發(fā)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著建筑平面圖上巡邏軌跡上的起始結(jié)點(diǎn)，即機(jī)器人2起始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的行走軌跡向量為P1 = [Po, Pi, Ci1, a f]，其中Ptl代表起始結(jié)點(diǎn),P1表示自其實(shí)結(jié)點(diǎn)起算的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)，Cl1代表Ptl結(jié)點(diǎn)和P1結(jié)點(diǎn)間第一線段軌跡對(duì)應(yīng)的行走軌跡的實(shí)際距離，α !代表第一線段軌跡的方向與正北方向的順時(shí)針夾角，一般情況下起始結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參考結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)值為1，即初始結(jié)點(diǎn)為參考結(jié)點(diǎn)；
[0057]根據(jù)中央控制器22的控制指令，機(jī)器人2在行走控制模塊25的控制下按照行走軌跡向量數(shù)據(jù)和設(shè)定的速度啟動(dòng)行走；
[0058]在機(jī)器人2的行走過(guò)程中，每間隔固定時(shí)間，利用羅盤(pán)模塊254的磁場(chǎng)感應(yīng)功能檢測(cè)當(dāng)前機(jī)器人2全進(jìn)方向與正北方向的順時(shí)針夾角，并計(jì)算判斷機(jī)器人2前進(jìn)方向與該線段軌跡對(duì)應(yīng)的行走軌跡向量方向Cii間的夾角誤差，如果夾角誤差超出巡邏軌跡的允許誤差，則轉(zhuǎn)步驟四，如果夾角誤差未超出巡邏軌跡的允許誤差則轉(zhuǎn)步驟五；
[0059]步驟四、機(jī)器人2停止前進(jìn),檢測(cè)參考結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)f,如果參考結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)f = I,則根據(jù)行駛軌跡向量數(shù)據(jù)中的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，利用攝像機(jī)255尋找相應(yīng)參考結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參考點(diǎn)標(biāo)記；如果參考結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)f = O,則利用攝像機(jī)255搜索機(jī)器人2位置周邊的參考點(diǎn)標(biāo)記；
[0060]如果尋找到參考點(diǎn)標(biāo)記，則利用循跡模塊256控制調(diào)整機(jī)器人2的行走方向，同時(shí)在行駛方向控制模塊252的配合控制下控制機(jī)器人2行走至參考點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)步驟六；
[0061]如果在指定的時(shí)間內(nèi)尋找不到參考點(diǎn)標(biāo)記，則中央控制器22控制報(bào)警模塊27進(jìn)行報(bào)警，并把報(bào)警信息通過(guò)通信模塊23傳送到上位機(jī)I中，上位機(jī)I根據(jù)報(bào)警信息，提示監(jiān)控人員機(jī)器人2的位置，從而進(jìn)行處理；
[0062]步驟五、利用距離測(cè)量模塊253計(jì)算機(jī)器人2的行進(jìn)距離，比較行進(jìn)距離和線段軌跡的距離，當(dāng)機(jī)器人2的行進(jìn)距離等于線段軌跡的距離時(shí)，即機(jī)器人2行走至建筑平面圖上軌跡結(jié)點(diǎn)的位置；
[0063]步驟六、機(jī)器人2在行走控制模塊25的控制下停止移動(dòng)，并利用環(huán)境信息采集模塊26對(duì)室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；
[0064]步驟七、機(jī)器人2通過(guò)通信模塊23將軌跡結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)I的數(shù)據(jù)管理單元11中，數(shù)據(jù)管理單元11將接收到的數(shù)據(jù)整合到建筑平面圖中，在建筑平面圖紙中對(duì)應(yīng)結(jié)點(diǎn)的位置形成可查看的室內(nèi)環(huán)境信息；
[0065]步驟八、機(jī)器人2檢測(cè)所處位置是否對(duì)應(yīng)巡邏軌跡的最終結(jié)點(diǎn)，如果不是返回步驟三，如果是，機(jī)器人2停止工作，行走結(jié)束。
[0066]整合了室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的建筑平面圖可以用于地圖中，進(jìn)而利用帶有室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)信息的地圖進(jìn)行定位安防等工作，也可以根據(jù)需求進(jìn)行其他工作。
[0067]該室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和采集方法還可以擴(kuò)展應(yīng)用到其他應(yīng)用環(huán)境中。
【權(quán)利要求】
1.一種室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:包括 上位機(jī)(I)，內(nèi)置一數(shù)據(jù)管理單元(11)，用于數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)整合； 機(jī)器人(2)，與上位機(jī)(I)通信連接，活動(dòng)于室內(nèi)采集現(xiàn)場(chǎng)用于采集數(shù)據(jù)； 所述機(jī)器人(2)具有一行走裝置(21)并內(nèi)置有: 中央控制器(22)，用于發(fā)送和處理控制命令； 通信模塊(23)，連接于中央控制器(22)，用于實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)(I)的通信連接； 數(shù)據(jù)處理模塊(24)，連接于中央控制器(22)，用于處理上位機(jī)(I)傳送的數(shù)據(jù)；行走控制模塊(25)，連接于中央控制器(22)和行走裝置(21)，用于控制行走裝置(21)的行走； 環(huán)境信息采集模塊(26)，連接于中央控制器(22)，用于采集室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述行走控制模塊(25)包括: 驅(qū)動(dòng)模塊(251)，連接于中央控制器(22)，用于驅(qū)動(dòng)行走裝置(21)； 行駛方向控制模塊(252)，連接于中央控制器(22)，控制機(jī)器人(2)的行走方向； 距離測(cè)量模塊(253)，連接于中央控制器(22)，計(jì)算并控制機(jī)器人(2)的行駛距離； 羅盤(pán)模塊(254)，連接于中央控制器(22)，采集、計(jì)算并判斷控制機(jī)器人(2)的行走方向； 攝像機(jī)(255)，連接于中央控制器(22)，采集機(jī)器人(2)周邊環(huán)境圖像； 循跡模塊(256)，連接于中央控制器(22)，與攝像機(jī)(255)配合調(diào)整機(jī)器人(2)的行走方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)器人(2)還內(nèi)置有連接于所述中央控制器(22)的報(bào)警模塊(27)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述中央控制器(22)為單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述機(jī)器人(2)為一小車(chē)，所述行走裝置(21)為小車(chē)的驅(qū)動(dòng)輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述環(huán)境信息采集模塊(26)包括WiFi信號(hào)信息采集器、溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK204043703SQ201420371509
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】陳軍敢, 俞新武 申請(qǐng)人:浙江萬(wàn)里學(xué)院