本技術(shù)涉及機(jī)器人，具體為一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、實(shí)驗(yàn)室安全管理的最終目的是要建立一個(gè)以最合理的費(fèi)用支出獲取最大的安全保障，并經(jīng)過危險(xiǎn)評價(jià)，確定可接受的風(fēng)險(xiǎn)，將危險(xiǎn)降低至可容許的程度，減少實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，確保科研人員的健康和安全，從而滿足科研人員對安全的需求?？蒲谢顒?dòng)中，實(shí)驗(yàn)室巡檢是保障安全的重要手段。

2、工業(yè)機(jī)器人能大幅提高生產(chǎn)效率、適應(yīng)惡劣生產(chǎn)環(huán)境，在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。但實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部環(huán)境可能存在有噪聲、輻射、高溫、有害氣體、揮發(fā)性有毒物質(zhì)、病原微生物等高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，對巡檢人員來講，長時(shí)間檢查實(shí)驗(yàn)室安全是一項(xiàng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高的工作，一種可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)提供專業(yè)巡檢功能的安全檢查機(jī)器人，能夠從根本上解決人工值守下任務(wù)量大、時(shí)間緊張、人手不足、效率低下、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等痛點(diǎn)，為科研活動(dòng)提質(zhì)增效。

3、當(dāng)前世界各國研發(fā)的機(jī)器人，主要運(yùn)用在醫(yī)療、商超、物流、軍事、救援等傳統(tǒng)領(lǐng)域，針對科研實(shí)驗(yàn)室使用場景研發(fā)的機(jī)器人還有待完善，現(xiàn)有產(chǎn)品不足以支撐科研活動(dòng)的智能巡檢和監(jiān)控?？紤]到科研活動(dòng)的特殊工作環(huán)境，往往伴隨有噪聲、輻射、高溫、有害氣體、揮發(fā)性有毒物質(zhì)、病原微生物等危險(xiǎn)存在，對提供專業(yè)巡檢功能的機(jī)器人具有更多的設(shè)計(jì)要求，本實(shí)用新型提出了一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，可解決現(xiàn)實(shí)痛點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，代替人工提供專業(yè)巡檢功能，有效地解決了存在噪聲、輻射、高溫、有害氣體、揮發(fā)性有毒物質(zhì)、病原微生物等危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的安全巡檢問題，克服任務(wù)量大、時(shí)間緊張、人手不足、效率低下、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等弊端，為科研活動(dòng)提質(zhì)增效。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，包括機(jī)器人本體和安全管理平臺(tái)。所述機(jī)器人本體的上端安裝有視頻采集系統(tǒng)，用于音視頻信息采集和機(jī)器人避障定位，所述機(jī)器人本體的后側(cè)安裝有射頻巡邏定位模塊、底端連接有四驅(qū)移動(dòng)底座；所述四驅(qū)移動(dòng)底座內(nèi)部包含動(dòng)力裝置和轉(zhuǎn)向裝置，用于控制機(jī)器人移動(dòng)；所述機(jī)器人本體的內(nèi)腔上側(cè)連接有無線通信模塊用于傳輸數(shù)據(jù)，內(nèi)腔下側(cè)連接有安全監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測環(huán)境信息。所述安全管理平臺(tái)與所述機(jī)器人本體可以無線通信，發(fā)送指令給機(jī)器人本體并接收機(jī)器人本體回傳的數(shù)據(jù)。

3、優(yōu)選的，所述視頻采集系統(tǒng)的俯仰角度可自動(dòng)調(diào)節(jié)，以采集到合適的視頻數(shù)據(jù)，完成拍攝或定位功能。所述定位功能，主要融合紅外成像單元與基礎(chǔ)采集單元的視頻信息，通過避障識別系統(tǒng)進(jìn)行算法處理計(jì)算，得到機(jī)器人本體與障礙物的空間距離。此外，基礎(chǔ)采集單元能夠掃描房間內(nèi)化學(xué)品安全技術(shù)說明書sds的二維碼，識別房間內(nèi)的特定風(fēng)險(xiǎn)源，便于快速檢測和分析安全風(fēng)險(xiǎn)。

4、優(yōu)選的，所述避障識別系統(tǒng)與邏輯控制模塊通過內(nèi)部線路連接，根據(jù)視頻采集系統(tǒng)采集到的外界環(huán)境，自動(dòng)感知空間變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人巡檢路徑的規(guī)劃。路徑規(guī)劃功能還依賴動(dòng)力裝置和轉(zhuǎn)向裝置。所述轉(zhuǎn)向裝置通過磷酸鐵鋰電池組和邏輯控制模塊驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，為機(jī)器人提供轉(zhuǎn)向扭矩。

5、優(yōu)選的，機(jī)器人本體的內(nèi)腔上側(cè)和下側(cè)均開設(shè)有減震保護(hù)槽，所述無線通信模塊和安全監(jiān)測系統(tǒng)位于減震保護(hù)槽內(nèi)部，內(nèi)腔中間連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤，卡在減震保護(hù)槽之間，具有良好的防震性能。所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤采用固態(tài)硬盤。

6、優(yōu)選的，所述射頻巡邏定位模塊使用超寬帶融合藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)，配合在室內(nèi)安裝的若干個(gè)藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)和超寬帶定位基站，通過測量信號強(qiáng)度對機(jī)器人位置節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三角定位，結(jié)合飛行時(shí)間測距，實(shí)現(xiàn)樓宇巡檢自動(dòng)打卡和精準(zhǔn)室內(nèi)定位功能。

7、優(yōu)選的，安全監(jiān)測系統(tǒng)包含安全傳感模塊和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊，能夠?qū)崟r(shí)采集實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的溫濕度、煙霧濃度、特定氣體濃度等信息，并針對超閾值信息進(jìn)行預(yù)警。所述風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊除了具有聲光報(bào)警功能外，還可通過無線通信模塊將警示信息傳輸至安全管理平臺(tái)。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊根據(jù)基礎(chǔ)采集單元識別到房間內(nèi)的特定風(fēng)險(xiǎn)源后，啟動(dòng)安全傳感模塊，首先開啟特定氣體濃度的識別，再次開啟氧氣濃度的識別，分析風(fēng)險(xiǎn)情況后，判定是否結(jié)合位置信息上報(bào)給安全管理平臺(tái)。警示信息結(jié)合室內(nèi)定位信息，可以實(shí)現(xiàn)精確到房間的精準(zhǔn)報(bào)警功能。

8、優(yōu)選的，所述無線通信模塊支持運(yùn)營商蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)絡(luò)通信模式的自動(dòng)切換，支持電信、移動(dòng)、聯(lián)通三大運(yùn)營商的4g/5g接入，并具有wifi6通信能力。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

10、1、通過視頻采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的監(jiān)控或機(jī)器人移動(dòng)定位功能。相比單攝像頭方案，視頻采集系統(tǒng)的紅外成像單元在暗光環(huán)境下采集視頻信息后，可以融合基礎(chǔ)采集單元采集的視頻信息，同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確定位和視頻拍攝功能；相比激光雷達(dá)融合攝像頭的方案，也更加節(jié)約成本。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室房間內(nèi)張貼的化學(xué)品安全技術(shù)說明書sds二維碼，視頻采集系統(tǒng)能夠快速識別房間內(nèi)的特定風(fēng)險(xiǎn)源，便于快速檢測和分析實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

11、2、通過設(shè)置無線通信模塊，可以在4g?lte/5g?nr/wifi的通信模式之間自動(dòng)切換，在復(fù)雜電磁干擾場景下提升了通訊穩(wěn)定性，為機(jī)器人提供無人值守的巡檢、記錄、監(jiān)控等功能，并通過無線通信模塊實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨踩芾砥脚_(tái)，做到人與危險(xiǎn)環(huán)境的物理隔離。

12、3、安全監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)合室內(nèi)定位信息，可以實(shí)現(xiàn)精確到房間的精準(zhǔn)位置報(bào)警功能。首先，通過使用超寬帶融合藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)，配合在室內(nèi)安裝的若干個(gè)藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)和超寬帶定位基站，實(shí)現(xiàn)樓宇巡檢自動(dòng)打卡和精準(zhǔn)室內(nèi)定位功能；然后，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊根據(jù)基礎(chǔ)采集單元識別到的房間內(nèi)特定風(fēng)險(xiǎn)源，第一步啟動(dòng)安全傳感模塊針對特定氣體濃度的識別，第二步啟動(dòng)氧氣濃度的識別，分析出風(fēng)險(xiǎn)情況后，判定是否結(jié)合精準(zhǔn)室內(nèi)定位信息上報(bào)給安全管理平臺(tái)。

技術(shù)特征：

1.一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：包括機(jī)器人本體(10)和安全管理平臺(tái)(50)，所述機(jī)器人本體(10)的上端安裝有視頻采集系統(tǒng)(11)，所述機(jī)器人本體(10)的后側(cè)安裝有射頻巡邏定位模塊(12)，所述機(jī)器人本體(10)底端連接有四驅(qū)移動(dòng)底座(13)，所述四驅(qū)移動(dòng)底座(13)內(nèi)部包含動(dòng)力裝置(14)和轉(zhuǎn)向裝置(15)，所述機(jī)器人本體(10)內(nèi)腔上側(cè)連接有無線通信模塊(16)，內(nèi)腔下側(cè)連接有安全監(jiān)測系統(tǒng)(17)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：所述視頻采集系統(tǒng)(11)，包含紅外成像單元(11-1)、基礎(chǔ)采集單元(11-2)和避障識別系統(tǒng)(11-3)組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：所述四驅(qū)移動(dòng)底座(13)內(nèi)部包含動(dòng)力裝置(14)和轉(zhuǎn)向裝置(15)，所述動(dòng)力裝置(14)通過磷酸鐵鋰電池組(14-1)驅(qū)動(dòng)連接四個(gè)輪子的動(dòng)力電機(jī)(14-2)，所述轉(zhuǎn)向裝置(15)通過磷酸鐵鋰電池組(14-1)和邏輯控制模塊(15-1)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(15-2)提供扭矩實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：內(nèi)腔上側(cè)連接有無線通信模塊(16)，內(nèi)腔下側(cè)連接有安全監(jiān)測系統(tǒng)(17)，內(nèi)腔上側(cè)和下側(cè)均開設(shè)有減震保護(hù)槽，內(nèi)腔中間連接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(18)，卡在減震保護(hù)槽之間，所述無線通信模塊(16)和安全監(jiān)測系統(tǒng)(17)位于減震保護(hù)槽內(nèi)部，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬盤(18)與視頻采集系統(tǒng)(11)相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：所述紅外成像單元(11-1)可以在暗光環(huán)境下采集視頻信息，所述基礎(chǔ)采集單元(11-2)采集正常光線環(huán)境下的視頻信息，數(shù)據(jù)匯集到避障識別系統(tǒng)(11-3)進(jìn)行算法處理，紅外成像單元(11-1)和基礎(chǔ)采集單元(11-2)的鏡頭前端設(shè)置有保護(hù)蓋，所述基礎(chǔ)采集單元(11-2)能夠掃描房間內(nèi)化學(xué)品安全技術(shù)說明書的二維碼，識別房間內(nèi)的特定風(fēng)險(xiǎn)源。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：所述無線通信模塊(16)支持運(yùn)營商蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)絡(luò)通信的自動(dòng)切換，所述安全管理平臺(tái)(50)與所述機(jī)器人本體(10)通過無線通信模塊(16)實(shí)現(xiàn)無線通信，安全管理平臺(tái)(50)發(fā)送指令給機(jī)器人本體(10)并接收機(jī)器人本體(10)回傳的數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：所述安全監(jiān)測系統(tǒng)(17)包含安全傳感模塊(17-1)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊(17-2)，能夠?qū)崟r(shí)采集實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的溫濕度、煙霧濃度、特定氣體濃度信息，并針對超閾值信息進(jìn)行預(yù)警，所述風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊(17-2)除了具有聲光報(bào)警功能外，還可通過無線通信模塊(16)將警示信息傳輸至安全管理平臺(tái)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：所述避障識別系統(tǒng)(11-3)與邏輯控制模塊(15-1)通過內(nèi)部線路連接，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人巡檢路線的自動(dòng)規(guī)劃。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，其特征在于：所述射頻巡邏定位模塊(12)使用超寬帶融合藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)樓宇巡檢自動(dòng)打卡和精準(zhǔn)室內(nèi)定位功能。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種實(shí)驗(yàn)室安全巡檢測控機(jī)器人，包括機(jī)器人本體和安全管理平臺(tái)，所述機(jī)器人本體的上端安裝有視頻采集系統(tǒng)，所述機(jī)器人本體的后側(cè)安裝有射頻巡邏定位模塊，所述機(jī)器人本體底端連接有四驅(qū)移動(dòng)底座，所述四驅(qū)移動(dòng)底座內(nèi)部包含動(dòng)力裝置和轉(zhuǎn)向裝置，所述機(jī)器人本體內(nèi)腔上側(cè)連接有無線通信模塊，內(nèi)腔下側(cè)連接有安全監(jiān)測系統(tǒng)，所述安全管理平臺(tái)與所述機(jī)器人本體通過無線連接，本技術(shù)能夠在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)無人值守的機(jī)器人數(shù)據(jù)采集、安全巡檢工作。

技術(shù)研發(fā)人員：薛俊偉,尚東方,顧少菊,廖永華,周天瑞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州醫(yī)科大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240617
技術(shù)公布日：2025/5/15