[发明专利]可绘制3D地图并实时传输图像的洞穴探测爬行机器人

权利要求书

1.可绘制3D地图并实时传输图像的洞穴探测爬行机器人，其特征在于：包括固定板支架和四条支腿，四条支腿分别安装在固定板支架的四个角上；四条支腿结构相同；所述的支腿包括上部舵机(4)、大臂连杆(5)、中部舵机(6)、小臂连杆(7)、下部舵机(8)和钳部(9)；所述的上部舵机(4)依次与大臂连杆(5)、中部舵机(6)、小臂连杆(7)、下部舵机(8)和钳部(9)串联，形成三关节三连杆的结构；所述的上部舵机(4)与固定底板支架的一个角相连接；

所述的固定底板支架上分别安装嵌入式控制模块、无线通信模块、运动模块、超声波测距模块(1)和机器视觉模块(2)；

所述的嵌入式控制模块作为机器人的主控芯片(3)，包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口、I/O接口、电源电路、时钟电路和存储器电路；

所述的运动模块包括四个上部舵机(4)、四个中部舵机(6)、四个下部舵机(8)，每个舵机分别与主控芯片(3)连接，主控芯片(3)对所有舵机的转角进行控制；

所述的超声波测距模块(1)有三个，分别安装在固定底板支架的上部和左右两侧，每个超声波测距模块(1)结构相同，均包括超声波发射器、超声波接收器和测距控制电路；上部的超声波测距模块(1)用于测量机器人中心到洞穴顶壁的距离；左右两侧的超声波测距模块(1)分别用于测量机器人中心到洞穴左右侧壁的距离；三个超声波测距模块(1)均与主控芯片(3)相连，接受主控芯片(3)的命令、向主控芯片(3)反馈距离数据信息，主控芯片(3)再通过无线通信模块将数据发送给上位机进行处理，通过labview软件进行3D地图绘制；

所述的机器视觉模块(2)，包括openMV专用摄像头、摄像头底座和控制芯片，所述的控制芯片与主控芯片(3)连接，openMV专用摄像头通过摄像头底座安装在固定底板支架上、朝向机器人运动的正前方，将机器人行走前方的道路图像进行实时传输，将视觉识别结果反馈给主控芯片(3)，主控芯片(3)通过无线通信模块将机器人接收到的图像结果发送给上位机进行处理，进行实时监控洞穴内部情况及机器人运动情况。

2.根据权利要求1所述的可绘制3D地图并实时传输图像的洞穴探测爬行机器人，其特征在于：所述的上位机中安装的软件包含机器人运动控制界面、超声波测量数据绘图实时显示界面和实时图像信息回传界面；机器人通过计算机远程操纵爬行进入待测区域中，操作人员在安全地区对其进行运动控制，通过openMV摄像头监控爬行机器人视觉，如果有具体的探测对象，则利用openMV摄像头进行物体识别与搜寻，进入待测区后，超声波测距仪开始传送机器人上方、左侧和右侧距离数据给上位机，上位机通过软件处理，得到实时绘制的3D地图图像，实现采集洞穴结构信息的目的。

3.根据权利要求1所述的可绘制3D地图并实时传输图像的洞穴探测爬行机器人，其特征在于：所述的主控芯片(3)和控制芯片均为为低功耗、低电压、高性能、高实时性的STM32芯片。

4.根据权利要求1所述的可绘制3D地图并实时传输图像的洞穴探测爬行机器人，其特征在于：所述的无线通信模块是低功耗局域网协议模块，采用通用的、低功耗的近距离无线组网通讯技术ZigBee。

5.根据权利要求1所述的可绘制3D地图并实时传输图像的洞穴探测爬行机器人，其特征在于：所述的超声波测距模块(1)为超声波测距器HY-SRF05。