一種自動除冰柱機器人系統的製作方法
2023-05-29 13:56:21 2
一種自動除冰柱機器人系統的製作方法
【專利摘要】一種樓頂自動除冰柱機器人，該系統由自動除冰柱機器人（包括控制系統和小車，小車相當於機器人的腳）、小車軌道、上位機和鍵盤裝置，其中，所述自動除冰柱機器人包括單片機、以及單片機控制的繼電器、光電傳感器、電熱絲、微型電機、收集器和GPRS模塊構成。該系統可以自動對高層建築屋簷處的冰柱進行自動清除，保證冰柱不會落到地面傷到行人。該系統沿樓頂屋簷安裝軌道，自動除冰柱機器人沿軌道進行自動巡視，當光電傳感器發現屋簷某個位置有冰柱時，則對電熱絲通電，利用熱量使屋簷的冰柱脫落，然後由收集裝置進行收集，同時將工作狀態通過GPRS模塊傳遞給上位機，上位機可以對機器人巡視頻率、速度、位置等進行遠距離控制。此外自動除冰柱機器人有兩根導軌進行供電並由單片機進行控制。大大減少了人工清除冰柱時的工作量，提高了效率。
【專利說明】一種自動除冰柱機器人系統
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及控制系統【技術領域】，尤其是位置數據實時採集以及加熱自動控制系統，尤其涉及一種自動除冰柱機器人系統。
[0003]【背景技術】
[0004]目前，為了提高土地的利用率，高層建築物越來越多，但是在空氣溼度大而且氣溫低的地區，建築物的屋簷處極易形成冰柱，特別是在我國北方的冬季與春季交替時節，晝夜溫差較大，由於樓頂積雪融化，屋簷處的冰柱更是隨處可見，為了防止冰柱從高處突然墜落傷及行人，應當將高層建築物屋簷處的冰柱進行及時清理。當前，清理冰柱的工作通常由人工完成，利用較長的杆子進行敲擊使之墜落，首先，這種人工清理冰柱需要較長的杆子，操作起來不容易控制；其次，對於高度非常高的建築物，在地面進行人工敲打是不可行的，如果到樓頂上去進行人工清理則危險性太高；再次，人工除冰住速度慢，效率太低；最後，由於冰柱的形成具有反覆性，因此還需經常人工巡視，大大增加了人工的工作量。
[0005]
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種樓頂自動除冰柱機器人，解決了高層建築物屋簷處的冰柱自動清除問題，保證了路過行人的安全。
[0007]本發明的目的是以如下方式實現的:一種樓頂自動除冰柱機器人，該系統由自動除冰柱機器人、小車軌道、上位機和鍵盤裝置，其中，所述自動除冰柱機器人包括單片機、以及單片機控制的繼電器、光電傳感器、電熱絲、微型電機、收集器和GPRS模塊構成。
[0008]其中，所述小車軌道沿樓頂屋簷安裝；
所述自動除冰柱機器人沿軌道進行自動巡視；
所述光電傳感器，用於發現屋簷某個位置有冰柱時，則對電熱絲通電，利用熱量使屋簷的冰柱脫落，落下的冰柱落入所述收集裝置；
所述GPRS模塊，用於將工作狀態傳遞給所述上位機，所述工作狀態包括單位距離內統計的除冰數量、單位時間內除冰的重量；
所述上位機，用於根據當前工作狀態對所述自動除冰柱機器人的巡視頻率、速度、位置進行遠距離控制，採用自動和手動相結合的方式進行；
所述自動除冰柱機器人通過導線進行供電，使其在所述小車軌道上行駛；
所述自動除冰柱機器人根據所述上位機的指令由所述單片機進行控制。
[0009]可選地，當機器人除冰時，可通過機器人內部的重量傳感器進行檢測，判斷冰柱是否滿箱，如果滿箱，可按預定程序使機器人到達指定位置進行人工集中處理。
[0010]本發明的有益效果是:該系統可以自動發現並除去高層建築物屋簷處的冰柱，並將工作狀態通過GPRS模塊傳遞給上位機，上位機可以對機器人巡視頻率、速度、位置等進行遠距離控制。實現除冰機器人的自動控制。另外，本發明結構設計合理，構思巧妙新穎，易於推廣應用。
[0011]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明結構框圖。
[0013]圖2是本發明中機械結構圖。
[0014]圖3是本發明單片機接口電路圖。
[0015]圖4是本發明GPRS模塊無線通信電路圖。
[0016]圖5是本發明光電傳感器電路圖。
[0017]圖6是本發明微型電機電路圖。
[0018]【具體實施方式】
[0019]參照圖各圖，一種樓頂自動除冰柱機器人由自動除冰柱機器人(包括控制系統和小車，小車相當於機器人的腳)、小車軌道、上位機和鍵盤裝置，其中，所述自動除冰柱機器人包括單片機、以及單片機控制的繼電器、光電傳感器、電熱絲、微型電機、收集器和GPRS模塊構成。
[0020]1、機械部分結構
自動除冰柱機器人機械部分由平行於屋簷下方的水平軌道為軌道上的機構提供電源，在電機在單片機的控制下驅動小車在軌道上行走，利用光電傳感器對冰柱進行巡視，當遇到冰柱時小車減速，同時啟動電熱絲將冰柱切斷，使之掉落在安裝在電熱絲下方的收集裝置中，以防從高空落地傷人。本發明的導軌是平行於牆體安裝，固定導軌採用絕緣材質高強度玻璃鋼，並將固定導軌的玻璃鋼垂直安裝在高建築物的房簷下，同時在給導軌供電的電源上採用了短路保護並可實現無線電告警。
[0021]2、單片機接口電路
該系統單片機採用STC12C5A60S2增強型51單片機，具有低功耗，高穩定性的特點，除單片機所需最小系統連接引腳外，其中P1.0-P1.2引腳用來控制微型電機；P1.3用來控制繼電器進而來控制電熱絲是否工作；P1.4-P1.7連光電傳感器引腳；P2.1-P2.2連接MCU_serial串口通信晶片RXD與TXD引腳，用來向上位機發送數據與接收上位機數據。當機器人除冰時，可通過機器人內部的重量傳感器進行檢測，判斷冰柱是否滿箱，如果滿箱，可按預定程序使機器人到達指定位置進行人工集中處理。本發明的軌道採用為強度高，並且電阻小的合金,例如,鐵、鋁板合金,並加入稀土永磁材料等。
[0022]3、GPRS 模塊
該電路的核心晶片是MAX232通信晶片，該晶片使用+5V電源供電，Cl+與Cl-之間接入0.1 μ F的電容，C2+與C2-之間也接0.1 μ F的電容，V+經0.1 μ F電容接到VCC，Τ2與R2連接GPRS，Τ2ΙΝ埠與R20UT與MCU_Serial相連，單片機計算得出流量信息，GPRS模塊用UTRT串口通信模式，將數據進行遠距離無線傳送。[0023]4、光電傳感器電路
本系統採用TCRT5000光電傳感器模塊對屋簷下的冰柱進行尋找，其中控制引腳與單片機Pl.4-P1.7 口相連，該光電傳感器採用高發射功率紅外光電二極體和高靈敏度光電電晶體，輸出信號經施密特電路整形，穩定可靠。
[0024]5、微型電機電路
該系統具有驅動小車進行移動的功能。當Pl.0、Pl.1、Pl.2都為低電平時，電機正傳；當Pl.0低電平、Pl.1和Pl.2都為高電平時，電機反轉；P1.2為高電平同時Pl.1為低電平時，電機不通，電機停止。所述自動除冰柱機器人可由單獨的導線供電或使用小車軌道直接供電。
[0025]使用前，先將金屬水平軌道安裝在高層建築物樓頂屋簷下方，屋簷邊緣應位於兩軌道之間，除冰機器人位於軌道上，並通過軌道向機器人供電。與此同時單片機控制微型電機在軌道上移動進行巡視工作，當屋簷處有冰柱時，光電傳感器會將信號發送給單片機，機器人降速行駛，單片機向繼電器發出閉合指令，電熱絲開始發熱，利用電熱絲產生熱量將屋簷下方的冰柱切斷，落入電熱絲下方的收集裝置裡，這樣就可以實現清除屋簷處冰柱的自動控制。該系統設置了 GPRS模塊，可以使物業等部門的相關人員從上位機了解各個建築的冰柱情況，進而對巡視的頻率、機器人行駛速度、以及位置進行調整。
[0026]儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種自動除冰柱機器人系統，該系統包括自動除冰柱機器人、小車軌道、上位機和鍵盤裝置，其中，所述自動除冰柱機器人包括單片機、以及單片機控制的繼電器、光電傳感器、電熱絲、微型電機、收集器和GPRS模塊；其特徵在於: 所述小車軌道沿樓頂屋簷安裝； 所述自動除冰柱機器人沿軌道進行自動巡視； 所述光電傳感器，用於發現屋簷某個位置有冰柱時，則對電熱絲通電，利用熱量使屋簷的冰柱脫落，落下的冰柱落入所述收集裝置； 所述GPRS模塊，用於將工作狀態傳遞給所述上位機，所述工作狀態包括單位距離內統計的除冰數量、單位時間內除冰的重量； 所述上位機，用於根據當前工作狀態對所述自動除冰柱機器人的巡視頻率、速度、位置進行遠距離控制，採用自動和/或手動方式的進行； 所述自動除冰柱機器人通過導線進行供電，使其在所述小車軌道上行駛； 所述自動除冰柱機器人根據所述上位機的指令由所述單片機進行控制。
2.根據權利要求1所述的樓頂自動除冰柱機器人系統，其特徵在於:小車軌道在小區的樓與樓之間相互連接，並設有道岔，整個小區使用一個機器人進行除冰，根據上位機收集多個建築物屋簷冰柱數據，調整機器人巡視次數和速度。
3.根據權利要求1所述的樓頂自動除冰柱機器人系統，其特徵在於:當機器人除冰時，可通過機器人內部的重量傳感器進行檢測，判斷冰柱是否滿箱，如果滿箱，可按預定程序使機器人到達指定位置進行人工集中處理。
【文檔編號】G05D1/02GK103885447SQ201410121906
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】付光傑, 王金玉, 牟海維, 付躍, 曹雪, 高金蘭 申請人:東北石油大學