一種智能安防機器人及智能安防系統的製作方法

2023-05-16 22:51:51 4

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種智能安防機器人及智能安防系統。

背景技術：

我國安防行業經過數十年的發展，市場規模已經達到近5000億元，其中產品佔1800億元。安防體系已有傳統的人防發展為人防、物防和技防相結合，有效地保障了人民生命和財產安全。同時，也暴露出若干問題，具體表現為：安保人員缺口大，人力成本高，且流動性大；人員素質參差不齊，存在思想麻痺、工作敷衍了事的現象；特殊環境存在高風險因素，對人員安全構成威脅；監控設備安裝固定，存在盲區，且容易被破壞或失效；設備發現警情後無法主動幹預，可能導致警情擴大。

隨著人工智慧技術和通訊技術等迅速發展，移動機器人順勢而生。機器人可以連續高強度工作，並且嚴格遵守作業流程，機器人還可以集成攝像頭及多種傳感器。

因此，亟待開發一種能夠在客戶指定的區域執行自主巡邏以及其它安防功能的安防機器人及智能安防系統。

技術實現要素：

本發明針對上述現有技術的不足，提供一種智能安防機器人及智能安防系統，能夠實現機器人的自主巡邏，並具有gps定位、自主避障和異常報警的功能。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種智能安防機器人，包括主控模塊、視覺傳感器、雷射雷達、超聲波傳感器、多個環境傳感器、gps單元、行走機構、無線通訊單元和聲光提醒單元；

所述主控模塊與所述視覺傳感器、gps單元和行走機構連接，用於根據所述視覺傳感器掃描的環境地圖以及gps單元獲取的地理位置信息規劃路徑，發送信號控制所述行走機構按照規劃的路逕行走；

所述主控模塊還與所述雷射雷達和超聲波傳感器連接，用於根據雷射雷達、超聲波傳感器和視覺傳感器採集的信息確定障礙物的特徵信息，根據障礙物的特徵信息確定避障方式，並發送信號控制所述行走機構避開障礙物；

所述主控模塊還與所述多個環境傳感器、無線通訊單元和聲光提醒單元連接，用於將所述多個環境傳感器採集的環境信息通過無線通訊單元發送給遠程控制終端，並在對所述環境信息檢測異常時發送報警信號給所述聲光提醒單元和遠程控制終端進行報警。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述多個環境傳感器包括：紅外傳感器、煙霧傳感器、氣體傳感器、溫溼度傳感器和輻射傳感器。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述主控模塊包括：

巡航控制單元，用於根據所述視覺傳感器掃描的環境地圖以及gps單元獲取的地理位置信息規劃路徑，發送信號控制所述行走機構按照規劃的路逕行走；

避障控制單元，用於根據雷射雷達、超聲波傳感器和視覺傳感器採集的信息確定障礙物的特徵信息，根據障礙物的特徵信息確定避障方式，並發送信號控制所述行走機構避開障礙物；

環境監測單元，用於將所述多個環境傳感器採集的環境信息通過無線通訊單元發送給所述遠程控制終端，並在對環境信息檢測異常時發送報警信號給所述聲光提醒單元和遠程控制終端進行報警。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述避障控制單元在根據障礙物的特徵信息確定避障方式時，當通過算法模擬發現不能避開障礙物時，通過所述無線通訊單元反饋給所述遠程控制終端。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述智能安防機器人還包括充電裝置；所述主控模塊還包括：充電控制單元，與所述充電裝置和無線通訊單元連接，用於檢測電池電量並通過所述無線通訊單元反饋給所述遠程控制終端，並接收遠程控制終端發送的充電指令，控制充電裝置與充電樁對接實現充電；所述遠程控制終端在電池電量低於預設閾值時發送充電指令給所述智能安防機器人，並根據智能安防機器人的實時位置及充電樁的位置規劃路徑，並發送給所述巡航控制單元。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述充電裝置包括充電電機、充電絲槓、充電絲槓滑塊、傳動杆、擋板、充電電刷和電流檢測傳感器；所述充電絲槓的一端與所述充電電機的輸出軸連接，另一端與所述擋板連接，且所述充電絲槓能夠相對所述擋板轉動，所述充電絲槓滑塊套設在所述充電絲槓上；所述傳動杆與所述充電絲槓平行設置，且所述傳動杆的一端與所述充電絲槓滑塊連接，另一端穿過所述擋板與所述充電電刷連接；所述充電絲槓轉動時，所述充電絲槓滑塊沿所述充電絲槓軸向移動，並通過所述傳動杆推動所述充電電刷移動；所述電流檢測傳感器用於檢測充電電流；所述充電控制單元與所述雷射雷達、紅外傳感器、充電電機和電流檢測傳感器連接，用於將雷射雷達和紅外傳感器掃描的充電樁接口的位置發送給所述遠程控制終端進行充電接口位置微調，並發送控制信號給所述充電電機使所述充電電刷與充電樁接口對接，並通過電流檢測傳感器檢測充電電流，當檢測到充電電流時判斷充電成功，否則判斷充電失敗，並反饋給所述遠程控制終端。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述主控模塊還包括：人臉識別單元，與所述視覺傳感器和無線通訊單元連接，用於根據採集的圖像信息檢測人臉，並根據預存的人臉信息對檢測的人臉進行識別，當識別失敗時發送報警信號給所述聲光提醒單元進行報警，同時將檢測的人臉及報警信號通過無線通訊單元發送給所述遠程控制終端。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述巡航控制單元根據dijkstra算法規劃路徑。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述智能安防機器人還包括：安裝在智能安防機器人底部交錯排列的至少兩排rfid讀卡器，用於讀取安裝在巡邏區域路面上的rfid標籤的信號；所述主控模塊還包括：位置查找單元，與所述至少兩排rfid讀卡器連接，用於根據讀取的rfid標籤信號的電子編碼從預先存儲的表格中查找對應的rfid標籤所在位置，並根據rfid標籤所在位置確定安防機器人的當前位置。其中所述位置查找單元確定讀取到rfid標籤信號的rfid讀卡器的序號i，根據該序號獲取第i個rfid讀卡器的安裝位置與智能安防機器人幾何中心的偏移量；再通過以下公式計算智能安防機器人的當前位置(x,y)：

其中xr和yr分別為查找得到的rfid標籤所在位置的橫坐標和縱坐標，ai和bi分別為讀到rfid標籤信號的第i個rfid讀卡器的安裝位置與智能安防機器人幾何中心在橫軸的偏移量以及縱軸的偏移量。

在根據本發明所述的智能安防機器人中，所述智能安防機器人還包括安裝在智能安防機器人外殼上的防碰撞裝置；所述碰撞防護裝置包括防護外殼、第一旋轉軸、第二旋轉軸和交錯軸座；所述防護外殼安裝在所述第一旋轉軸上；所述第一旋轉軸穿設在所述交錯軸座上，且能夠相對所述交錯軸座轉動；所述第二旋轉軸與所述第一旋轉軸呈異面垂直設置；所述交錯軸座套設固定於所述第二旋轉軸上，且能夠帶動所述第二旋轉軸相對機器人本體轉動。

本發明還提供了一種智能安防系統，包括遠程控制終端以及與之通信的至少一個如前所述的智能安防機器人。

在根據本發明所述的智能安防系統中，所述遠程控制終端還用於根據所述智能安防機器人上傳的環境信息及報警信號進行統計，分析各個時間和區域的安保情況，並對所述至少一個安防機器人的位置進行布置。實施本發明的智能安防機器人以及智能安防系統，具有以下有益效果：本發明的智能安防機器人具有自主巡航、自主避障、自主檢測等功能，智能化程度高、環境適應性強，並可以將數據信息傳輸到遠程控制終端，滿足了對場區的智能安防的要求。

附圖說明

圖1為根據本發明的系統中智能安防機器人的模塊框圖；

圖2為根據本發明優選實施例提供的智能安防系統的示意圖；

圖3為根據本發明優選實施例中環境傳感器的組成示意圖；

圖4為根據本發明優選實施例中主控模塊的結構示意圖；

圖5為根據本發明優選實施例中充電裝置的軸側圖；

圖6為根據本發明優選實施例中充電裝置的主視圖；

圖7為根據本發明優選實施例的智能安防機器人的底部結構示意圖；

圖8為根據本發明優選實施例的rfid標籤布置示意圖；

圖9為根據本發明優選實施例中碰撞防護裝置的主視圖；

圖10為根據本發明優選實施例中碰撞防護裝置的立體圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

請參閱圖1，為根據本發明優選實施例提供的智能安防機器人的模塊框圖。請結合參閱圖2，為根據本發明優選實施例提供的智能安防系統的示意圖。如圖1和圖2所示，本發明第一方面，提供了一種智能安防機器人100，包括主控模塊110以及與之相連的：視覺傳感器120、雷射雷達130、超聲波傳感器140、多個環境傳感器150、gps單元160、行走機構170、無線通訊單元180和聲光提醒單元190。

其中，主控模塊110用於根據視覺傳感器120掃描的環境地圖以及gps單元獲取的地理位置信息規劃路徑，發送信號控制行走機構170按照規劃的路逕行走。其中視覺傳感器120可由安裝在智能安防機器人本體的上部的雲臺和攝像頭構成，其安裝在骨架支撐板上，用防護透明罩防護，以保證視線不被遮擋。優選地，為了使得智能安防機器人夜間巡邏時依然能夠傳回清晰的畫面，可以採用具有夜視功能的攝像頭，或者加裝照明燈。主控模塊110可以根據掃描的環境地圖，根據dijkstra算法，規劃全局路徑，並按照此路逕行走。因此，當系統啟動後，智能安防機器人100能夠在指定區域內自主巡航。

主控模塊110還用於根據雷射雷達130、超聲波傳感器140和視覺傳感器120採集的信息確定障礙物的特徵信息，根據障礙物的特徵信息確定避障方式，並發送信號控制行走機構170避開障礙物。雷射雷達130、超聲波傳感器140和視覺傳感器120均用於檢測障礙物，其中雷射雷達130掃描的距離遠，但是掃描的僅為平面信息，主要用於遠距離的障礙物定位和避障。超聲波傳感器140相當於單點測量，距離近，數據少。視覺傳感器120獲取的是三維信息，數據量大，難處理，主要用於避障。也就是說，主控模塊110利用雷射雷達130採集的信息對遠處的障礙物進行定位，並根據其位置信息規劃路徑避障。主控模塊110還利用超聲波傳感器140和視覺傳感器120採集的信息對近處的障礙物進行避障。通過上述設置，當遇到障礙物時，智能安防機器人100具有自主避障功能，在成功避障後，繼續按照原路線巡航。

主控模塊110還用於將多個環境傳感器150採集的環境信息通過無線通訊單元180發送給所述遠程控制終端200，主控模塊110還在對環境信息檢測異常時發送報警信號給聲光提醒單元190進行報警，同時將報警信號通過無線通訊單元180發送給遠程控制終端200進行報警。請參閱圖3，為根據本發明優選實施例中環境傳感器的組成示意圖。如圖3所示，優選地，前述多個環境傳感器包括：紅外傳感器151、煙霧傳感器152、氣體傳感器153、溫溼度傳感器154和輻射傳感器155。這些環節傳感器可以實時採集巡航區域的紅外、煙霧、氣體、溫溼度、輻射等信息，並通過無線網絡將這些信息傳輸到遠程控制終端200。智能安防機器人100的主控模塊110可以通過對這些數據的分析，對巡防區域的異常情況作出報警等響應。

本發明第二方面，提供了一種智能安防系統，包括遠程控制終端200以及至少一個智能安防機器人100，例如第一智能安防機器人100-1、第二智能安防機器人100-2、第三智能安防機器人100-3……第n智能安防機器人100-n。這些智能安防機器人100布置在需要巡邏的區域，通過無線網絡與遠程控制終端200通訊。遠程控制終端200可以通過gps定位能夠實時檢測到每個智能安防機器人的具體位置，並通過對智能安防機器人上傳的信息數據進行分析，執行進一步的報警等操作，例如通過聲光提醒或者發送簡訊通知管理員。同時遠程控制終端200可根據需要對每一臺智能安防機器人100進行控制。因此，本發明的智能安防系統以智能安防機器人100作為物理實施端，實現了遠程控制終端200對每一臺智能安防機器人100的實時控制，滿足了對場區的智能安防的要求。

請參閱圖4，為根據本發明的智能安防機器人中主控模塊的結構示意圖。如圖4所示，該主控模塊110至少包括巡航控制單元111、避障控制單元112和環境監測單元113。

其中巡航控制單元111與視覺傳感器120、gps單元160和行走機構170連接，用於根據視覺傳感器120掃描的環境地圖以及gps單元160獲取的地理位置信息規劃路徑，發送信號控制行走機構170按照規劃的路逕行走。優選地，巡航控制單元根據dijkstra算法規劃路徑。

避障控制單元112與雷射雷達130、超聲波傳感器140、視覺傳感器120和行走機構170連接，用於根據雷射雷達130、超聲波傳感器140和視覺傳感器120採集的信息確定障礙物的特徵信息，根據障礙物的特徵信息確定避障方式，並發送信號控制行走機構170避開障礙物。避障控制單元112確定的障礙物的特徵信息包括該障礙物為移動障礙物還是非移動障礙物，對於非移動障礙物而言，該障礙物的特徵信息還包括非移動障礙物的位置和大小；對於移動障礙物而言，該障礙物的特徵信息還包括移動障礙物的位置、大小、移動速度和方向等。避障控制單元112根據障礙物的特徵信息確定避障方式，例如智能安防機器人前進或者停止。優選地，避障控制單元112在根據障礙物的特徵信息確定避障方式時，當通過算法模擬發現不能避開障礙物或者存在風險時，通過無線通訊單元180反饋給遠程控制終端200，及時通知控制臺，等待人為接管。

環境監測單元113與所述多個環境傳感器150和無線通訊單元180連接，用於根據多個環境傳感器150採集的環境信息，在檢測到異常時發送報警信號給聲光提醒單元190進行報警，同時將環境信息及報警信號通過無線通訊單元180發送給遠程控制終端200。異常情況分為機器人本體異常和巡邏區域異常，本發明可以通過多個環境傳感器150檢測環境區域的異常。

在本發明更優選的實施例中，該智能安防機器人100還包括充電裝置。相應地，主控模塊110還包括：

充電控制單元，與充電裝置和無線通訊單元180連接，用於檢測電池電量並通過無線通訊單元180反饋給遠程控制終端200，並接收遠程控制終端200發送的充電指令，控制充電裝置與充電樁對接實現充電。

遠程控制終端200則用於接受電池電量之後，檢測電池電量是否低於預設閾值，是則發送充電指令給智能安防機器人100，並根據智能安防機器人100的實時位置及充電樁的位置規劃路徑，並發送給巡航控制單元111控制行走機構170按照該規劃的路逕行走。通過上述結構設置，本發明的智能安防機器人可以在電量不足時找到最近的充電樁進行充電，電量充滿後，繼續進行巡航。

如圖5和6所示，為本發明優選實施例提供的智能安防機器人中充電裝置的結構圖。該充電裝置包括充電電機31、充電絲槓34、充電絲槓滑塊35、傳動杆36、擋板33、充電電刷和電流檢測傳感器。充電絲槓34的一端與充電電機31的輸出軸連接，另一端與擋板33連接，且充電絲槓34能夠相對擋板33轉動，充電絲槓滑塊35套設在充電絲槓34上。傳動杆36與充電絲槓34平行設置，且傳動杆36的一端與充電絲槓滑塊35連接，另一端穿過擋板33與充電電刷連接；充電絲槓34轉動時，充電絲槓滑塊35沿充電絲槓34軸向移動，並通過傳動杆36推動充電電刷移動。電流檢測傳感器(圖中未示出)用於檢測充電電流。

如圖5和圖6所示，本實施例中還包括支撐板32，支撐板32與擋板33平行相對設置，支撐板32套設在充電絲槓34上。充電絲槓34的一端穿過支撐板32後，通過聯軸器7與充電電機31同軸連接，另一端連接在擋板33上。

當然，在另一個實施例中，充電絲槓34與充電電機31也可以採用同步輪連接，充電電機31同樣可以帶動充電絲槓34轉動。

具體地，本實施例中所採用的充電電機31為57步進電機，聯軸器7為gr波紋管聯軸器。當然也可以根據實際情況需要而選擇其他型號的充電電機31和聯軸器7。

充電電機31通過充電電機支架311固定在智能安防機器人的本體中。充電電機支架311為l型結構，充電電機31的輸出端穿過充電電機支架311與充電絲槓34連接。

充電絲槓34能夠相對支撐板32和擋板33轉動。支撐板32上設有用於穿設充電絲槓34的過孔，過孔內設有角接觸軸承8，孔用彈性擋圈81設置在角接觸軸承8的外側，防止角接觸軸承8脫離過孔。充電絲槓34穿過角接觸軸承8的內孔後與充電電機31連接。當充電電機31轉動時，充電絲槓34同步轉動，充電絲槓34與角接觸軸承8配合，角接觸軸承8能夠使充電絲槓34相對支撐板32轉動時不受阻礙。

優選的，在另一個實施例中，擋板33也可以採用設有角接觸軸承8過孔來穿設充電絲槓34。支撐板32和擋板33起支撐與限制充電絲槓34位置的作用，同時不影響充電絲槓34的轉動。

如圖5所示本實施例中採用了四根傳動杆36。充電絲槓滑塊35穿設在充電絲槓34上，傳動杆36平行於充電絲槓34，一端與充電絲槓滑塊35連接，另一端穿過擋板33與充電電刷連接。

充電絲槓滑塊35的一側連接有充電絲槓螺母351。具體地，充電絲槓螺母351連接在充電絲槓滑塊35的左側(以圖6所示的方向而定)。充電絲槓螺母351與充電絲槓滑塊35上用於穿設充電絲槓34的過孔同心設置。充電絲槓滑塊35通過充電絲槓螺母351與充電絲槓34嚙合。轉動充電絲槓34，與充電絲槓34充電絲槓螺母351沿充電絲槓34移動，拖動或推動充電絲槓滑塊35沿充電絲槓34軸向移動，將充電絲槓34的轉動轉化為充電絲槓滑塊35的直線運動。當然，在另一個實施例中，充電絲槓滑塊35的過孔也可以是螺紋孔，充電絲槓滑塊35通過內部的螺紋孔與充電絲槓34嚙合。

當充電絲槓34轉動時，充電絲槓滑塊35發生移動，並通過傳動杆36推動充電電刷移動。傳動杆36使得充電電刷移動過程中可以保持穩定，充電接頭伸出智能安防機器人本體充電時不會發生晃動。

如圖5和圖6所示，優選地，四根傳動杆36分別設置在充電絲槓滑塊35的四角上，將充電絲槓34圍繞在中間，且到充電絲槓34的距離相等，這樣的結構是為了使得受力更為均勻，傳動過程更為穩定。

充電電刷包括電刷連接板37、電刷正極372和電刷負極373，電刷正極372和電刷負極373通過壓縮彈簧與電刷連接板37的外側連接，電刷連接板37的內側與傳動杆36連接。由於電刷正極372和電刷負極373均通過壓縮彈簧安裝到絕緣板上，壓縮彈簧在與充電樁接觸過程中起到減震作用，減少了充電接頭對充電裝置和充電樁的衝擊，同時可以有效的避免電刷出現虛接，造成冒火花現象。

另外，普通的充電電刷與充電樁上的電刷面積比約為，本實施例中的充電電刷為加大的電刷，面積約為充電樁上的電刷的2～4倍。增大充電電刷的有效接觸面積後，充電時，智能安防機器人本體不必進行精確的移動，即可正常充電，能夠更為安全可靠的完成充電過程。

優選地，還設有絕緣層371，電刷正極372和電刷負極373通過絕緣層371與電刷連接板37與連接。具體到本實施例中，電刷連接板37與傳動杆36垂直設置，電刷正極372和電刷負極373平行間隔安裝在絕緣板上，絕緣板再安裝到電刷連接板37上。

優選地，電刷連接板37上方還設有橫向隔板，位於電刷正極372和電刷負極373上方。智能安防機器人本體的外殼上對應位置設有鉸接的擋片作為充電開口，電刷連接板37伸出時，橫向隔板推動擋片轉動，充電電刷伸出智能安防機器人的本體進行充電，電刷連接板37收回時，鉸接的擋片落下，遮擋住充電開口，防止機器人內部落灰。

如圖5和圖6所示，優選地，擋板33一側還設有平行於充電絲槓34的導軌38，導軌38上設有可沿導軌38滑動的導軌滑塊381，導軌滑塊381一端套設在導軌38上，另一端與充電絲槓滑塊35連接。具體到本實施例中，導軌38設置在支撐板32和擋板33的底部，安裝時，導軌38可固定在智能安防機器人本體內，支撐板32和擋板33的底部套設在導軌38上。導軌滑塊381的底部套接在導軌38，頂部連接充電絲槓滑塊35，導軌38和導軌滑塊381相互配合，能夠在傳動過程中減輕充電絲槓滑塊35對於充電絲槓34的壓力，使得充電絲槓滑塊35可以更容易移動，並且不容易發生位置偏移。

進一步地，為確保充電絲槓滑塊35沿充電絲槓34移動時不會超出行程，對充電電機31造成損傷，擋板33側部還設置有兩個限位開關5，一般情況下的充電不會觸碰到限位開關5，當充電電機31出現丟步或者程序出現錯誤時，充電絲槓滑塊35或電刷連接板37將會觸發限位開關5，將充電電機31斷電，防止出現事故。

當然，在另一個實施例中，也可以在擋板33和支撐板32上分別設置一個限位開關5，當充電絲槓滑塊35即將超出行程時，觸發限位開關5使充電電機31迅速停止轉動。

如何設置兩個限位開關5取決於傳動杆36和充電絲槓34中較短的一方：若傳動杆36較短，則兩個限位開關5分別設置在擋板33和支撐板32上；若充電絲槓34較短，則兩個限位開關5均設置在擋板33；若二者行程相同，即電刷連接板37觸碰到擋板33時充電絲槓滑塊35也觸碰到支撐板32，則兩種設置方案都一樣。

為了防止充電電機31出現丟步現象，充電絲槓滑塊35上裝有磁體61，在本實施例中磁體61選用的是小磁鐵，安裝在充電絲槓滑塊35底部一側，霍爾接近開關62安裝在智能安防機器人本體內，且充電絲槓滑塊35處於初始位置時霍爾接近開關62位於小磁鐵的正下方。在充電絲槓34行程中安裝霍爾接近開關62，小磁鐵經過霍爾接近開關62時，可實現充電電機31歸零，清除累積誤差，防止充電電機31出現丟步現象，提高充電裝置運動的精度。

優選地，擋板33的左右兩側(以圖6所示方向為準)和支撐板32靠近充電絲槓滑塊35的一側還設有緩衝墊(圖中未示出)，當然，在另一個實施例中，也可以在充電絲槓滑塊35的左右兩側(以圖8所示方向為準)以及電刷連接板37靠近擋板33的一側設置緩衝墊。緩衝墊可以選用彈性橡膠等減震材料，能夠在出現意外事故時，防止充電絲槓滑塊35和電刷連接板37直接與支撐板32或擋板33發生碰撞，減輕充電絲槓滑塊35和電刷連接板37對裝置的衝擊，防止裝置發生損壞。

本實施例中，充電控制單元與充電裝置連接，充電控制單元監測智能安防機器人內的電池電量，並通過無線通訊單元反饋給遠程控制終端200。同時，遠程控制終端200在判斷電池電量低於預設閾值時發送充電指令給智能安防機器人，並根據智能安防機器人的實時位置及充電樁的位置規劃路徑，並發送給巡航控制單元，控制行走機構170使智能安防機器人行走至最近的充電樁附近。優選地，該遠程控制終端200可以利用預存的地圖中充電樁的位置，或者智能安防機器人通過雷射雷達實時掃描的充電樁的位置進行路徑規劃。該遠程控制終端200也可以通過gps獲取智能安防機器人的實時位置，或者直接獲取智能安防機器人通過上傳的智能安防機器人的實時位置進行路徑規劃。智能安防機器人在行走至最近的充電樁附近時，充電控制單元再將雷射雷達和紅外傳感器掃描的充電樁接口的具體位置發送給遠程控制終端200，以進行充電接口位置的微調。優選地，雷射雷達130安裝在智能安防機器人本體的中部，位於充電裝置的上方，安裝時需保證270°範圍內沒有遮擋。並且，智能安防機器人的外殼上在安裝雷射雷達130的位置設有開口，保證雷射雷達130的使用環境。雷射雷達130能夠探測周圍障礙物，也能夠在充電裝置工作時，探測充電樁的位置，確保充電電刷能夠準確的插入充電樁。在確認充電樁的位置無誤後，充電控制單元再發送控制信號給充電電機31使充電電刷與充電樁接口對接，並通過電流檢測傳感器檢測充電電流，當檢測到充電電流時判斷充電成功，否則判斷充電失敗，並反饋給遠程控制終端200。

使用時，充電電機31帶動充電絲槓34轉動，充電絲槓滑塊35沿充電絲槓34和導軌38向擋板33方向移動，由於傳動杆36連接在充電絲槓滑塊35和充電電刷之間，充電電刷與充電絲槓滑塊35同步向外側移動，伸出智能安防機器人本體，插入充電樁進行充電，電能充入智能安防機器人本體中的電池內。充電結束後，充電電機31帶動充電絲槓34反向轉動，充電絲槓滑塊35沿充電絲槓34和導軌38向支撐板32方向移動，傳動杆36帶動充電電刷收回。

需要說明的是，電刷正極372和電刷負極373的位置和大小可以根據需要發生變化，但相應的，充電樁也應調整，與充電裝置的充電電刷相匹配。

在本發明更優選的實施例中，該智能安防機器人100的主控模塊110還包括：

人臉識別單元，與視覺傳感器120和無線通訊單元180連接，用於根據採集的圖像信息檢測人臉，並根據預存的人臉信息對檢測的人臉進行識別，當識別失敗時發送報警信號給聲光提醒單元190進行報警，同時將檢測的人臉及報警信號通過無線通訊單元180發送給遠程控制終端200。因此，本發明具備人臉識別功能的智能安防機器人會自動檢測人臉，如發現未能識別的人員就會觸發報警，即通知遠程控制終端並進行聲光報警等。

在本發明更優選的實施例中，智能安防系統的遠程控制終端200還用於根據智能安防機器人100上傳的環境信息及報警信號進行統計，分析各個時間和區域的安保情況，並對至少一個智能安防機器人100的位置進行布置。因此，本發明遠程控制終端200的數據分析主要是提供大數據的分析，分析某個時間段某個區域內的安保情況，對未來的智能安防機器人放置和處理提供科學的依據。

在本發明更優選的實施例中，該智能安防機器人100還具有基於rfid標籤對位置進行校正的功能。請結合參閱圖7和圖8，分別為根據本發明優選實施例的智能安防機器人的底部結構示意圖以及rfid標籤布置示意圖。如圖所示，智能安防機器人100還包括：安裝在智能安防機器人100底部的至少一個rfid讀卡器2，用於讀取安裝在行進區域路面上的rfid標籤9的信號。本發明預先在智能安防機器人100的底部安裝至少一個rfid讀卡器2，並且在智能安防機器人100的巡邏區域的路面上布置多個rfid標籤9。優選地，所述至少一個rfid讀卡器2包括安裝在智能安防機器人100的外殼底面交錯排列的兩排rfid讀卡器，例如圖5中5個交錯排列的兩排rfid讀卡器2，以提高智能安防機器人100讀取到rfid標籤的概率。rfid讀卡器2的數量優選為3～10個。更優選地，安裝在巡邏區域路面上的rfid標籤9為沿垂直於智能安防機器人行進方向布置的至少一排rfid釘子標籤，並且相鄰的rfid釘子標籤的間距d小於智能安防機器人的寬度。智能安防機器人100的行走機構170包括設置在底部兩側的兩個主動輪171，以及後端的一個萬向輪172，rfid讀卡器2優選分為兩排交叉布置在智能安防機器人100的前端，保證在智能安防機器人100車寬範圍內全覆蓋，rfid讀卡器2的線圈大小根據智能安防機器人要求的定位誤差進行確定。優選地，rfid讀卡器2的線圈大小小於智能安防機器人要求的定位精度，更優選為定位精度的2/3。當智能安防機器人100依靠航跡推算行走到rfid標籤9布置之處，且不會偏離rfid標籤9的布置範圍，智能安防機器人100總會讀到一到兩個標籤。

相應地，主控模塊110還包括位置查找單元。該位置查找單元與所述至少一個rfid讀卡器2連接，用於根據讀取的rfid標籤信號的電子編碼從預先存儲的表格中查找對應的rfid標籤所在位置，並根據rfid標籤所在位置確定智能安防機器人的當前位置。rfid標籤信號中攜帶有電子編碼(id)的信息。本發明預先將各個rfid標籤所在位置與rfid標籤的電子編碼(id)錄入智能安防機器人中，形成用於查詢的表格並存儲。主控模塊110在獲取該智能安防機器人的當前位置時，可以對gps獲取的地理位置信息進行校正。

當至少一個rfid讀卡器2包括安裝在智能安防機器人外殼底面交錯排列的兩排rfid讀卡器時，位置查找單元根據讀到rfid標籤信號的讀卡器的安裝位置與智能安防機器人幾何中心的偏移量，對rfid標籤所在位置進行修正，得到智能安防機器人的當前位置。

首先，位置查找單元確定讀取到rfid標籤信號的rfid讀卡器的序號i，根據該序號獲取第i個rfid讀卡器的安裝位置與智能安防機器人幾何中心的偏移量；再通過以下公式計算智能安防機器人的當前位置(x,y)：

其中xr和yr分別為查找得到的rfid標籤所在位置的橫坐標和縱坐標，ai和bi分別為讀到rfid標籤信號的第i個rfid讀卡器的安裝位置與智能安防機器人幾何中心在橫軸的偏移量以及縱軸的偏移量。例如，當智能安防機器人100的底部安裝5個rfid讀卡器2時，假設確定當前讀到rfid標籤信號的rfid讀卡器的序號為第5個時，則根據該第5個rfid讀卡器的安裝位置與智能安防機器人幾何中心的偏移量對rfid標籤所在位置進行修正，即

其中，a5和b5分別為讀到rfid標籤信號的rfid讀卡器的安裝位置與智能安防機器人幾何中心在橫軸的偏移量以及縱軸的偏移量。

在本發明更優選的實施例中，該智能安防機器人100還包括安裝在智能安防機器人外殼上的防碰撞裝置。

如圖9和圖10所示，本發明實施例提供的智能安防機器人的碰撞防護裝置包括防護外殼41、第一旋轉軸42、第二旋轉軸43、交錯軸座44和安裝板46；防護外殼41安裝在第一旋轉軸42上；第一旋轉軸42穿設在交錯軸座44上，且能夠相對交錯軸座44轉動；第二旋轉軸43與第一旋轉軸42呈異面垂直設置；交錯軸座44套設固定於第二旋轉軸43上，第二旋轉軸43安裝在智能安防機器人的本體上，且能夠相對機器人轉動。具體地，可以採用旋轉軸承48安裝在智能安防機器人內部，使防護外殼41替代機器人前側的部分防護外殼41，即，使機器人前側具有一塊能夠向各方向轉動的防護外殼41。當機器人在行進過程中碰到障礙物時，防護外殼41先與障礙物接觸，根據接觸位置和角度的不同，會出現以下三種情況：(1)防護外殼41帶動第一旋轉軸42轉動；(2)防護外殼41、第一旋轉軸42和交錯軸座44整體帶動第二旋轉軸43轉動；(3)第一旋轉軸42和第二旋轉軸43同時發生轉動。三種轉動方式都能實現減少碰撞對智能安防機器人100造成的碰撞傷害。

優選地，本實施例中，第二旋轉軸43可轉動的安裝在安裝板46上。在另一個實施方式中，第二旋轉軸43也可以直接通過旋轉軸承48可轉動的安裝在智能安防機器人本體上。設置安裝板46有利於實現機器人碰撞防護裝置的模塊化安裝，且結構簡單，通用性好，能夠更為便捷地安裝與拆卸該碰撞防護裝置，並將其應用於不同型號的機器人或者其他設備。

具體地，安裝板46上還設有安裝孔461，安裝板46通過安裝孔461固定在智能安防機器人本體上。

優選地，可採用單獨一個本實施例中的機器人碰撞防護裝置安裝在智能安防機器人本體的前側，也可以採用多個本實施例中的機器人碰撞防護裝置安裝在智能安防機器人本體的周圍。

如圖9所示，防護外殼41通過固定架411可拆卸地安裝在第一旋轉軸42上，如只需更換殼體，只更換防護外殼41即可。具體到本實施例中，第一旋轉軸42與防護外殼41平行設置，當然，在另一些實施例中，根據實際情形需要，第一旋轉軸42與防護外殼41之間也可以存在一定的夾角。防護外殼41的形狀可以根據需要改變，在此不做限定。

交錯軸座44用於穿設第一旋轉軸42的孔內設有旋轉軸承48，第一旋轉軸42通過旋轉軸承48可轉動的穿設在交錯軸座44上。本實施例中，交錯軸座44位於第一旋轉軸42中間，當然，也可以根據需要將交錯軸座44設置在第一旋轉軸42上其他位置。

優選地，交錯軸座44與第一旋轉軸42之間還設有限位彈簧45，與限位彈簧45相配合的還設有一個限位塊451。第一旋轉軸42上設有與限位塊451相配合的平面或凹槽。限位塊451的一部分沿限位彈簧45的軸向穿設在限位彈簧45內，且該部分的長度小於限位彈簧45的軸向長度，另一部分位於限位彈簧45的外側，並與平面或凹槽的槽底面配合，且寬度大於限位彈簧45的直徑。

本實施例中採用的限位塊451縱截面呈t型，頂面為平面，第一旋轉軸42上採用的也是平面。若第一旋轉軸42採用凹槽與限位塊451相配合，則凹槽的底面積應當大於限位塊451的頂面積。限位塊451與第一旋轉軸42通過平面定位，限位彈簧45呈壓縮狀態，用於向第一旋轉軸42提供預緊力。

本實施例中，由於採用了平面定位和彈簧預緊，有效解決了現有的碰撞防護裝置中採用彈簧浮動安裝造成的防護外殼41不穩定的問題，避免了機器人本體9在不夠平整的地面上移動時，防護外殼41發生震動，造成碰撞防護裝置的誤判。

如圖所示，交錯軸座44套設在第二旋轉軸43的中間並與第二旋轉軸43相對固定。第二旋轉軸43與安裝板46平行設置，兩端通過旋轉軸承48可轉動的安裝在安裝板46上，旋轉軸承座481連接在安裝板46上，旋轉軸承座481上用於穿設第二旋轉軸43的過孔內設有旋轉軸承48，第二旋轉軸43的兩端穿設在旋轉軸承48的內孔中，並可以與交錯軸座44一同相對安裝板46轉動。當然，在另一個實施例中，第二旋轉軸43和安裝板46也可以根據實際需要而呈一定角度設置。

如圖10所示，第二旋轉軸43與安裝板46之間也設有限位塊451和限位彈簧45。優選地，安裝板46上設有一個空心圓柱，限位彈簧45固定在空心圓柱內，限位塊451的一部分沿限位彈簧45的軸向插入限位彈簧45的中心孔，另一部分卡接在限位彈簧45外。限位塊451插入後，下方與安裝板46之間留有一定餘量，底部不接觸安裝板46，起到緩衝與減震的作用。空心圓柱的作用是更好的限制限位彈簧45的位置。限制的方法並不唯一，在另一個實施例中，也可以採用在安裝板46上設置柱形凹槽來輔助限制限位彈簧45的位置。限位塊451和限位彈簧45用於向第二旋轉軸43提供平面定位和彈簧預緊。

本實施例中，限位塊451和限位彈簧45位於交錯軸座44與旋轉軸承座481之間，除了可以減小防護外殼41震動造成誤判的可能性，還可以起到緩衝與減震的功能，進一步減少碰撞時智能安防機器人本體受到的衝擊。當然，在另一個實施例中，限位塊451和限位彈簧45也可以設置在旋轉軸承座481的外側或者旋轉軸承座481內部。

在另一個實施例中，也可以不設限位塊451，限位彈簧45一端連接在交錯軸座44上，另一端直接連接在第一旋轉軸42上；安裝板46與第二旋轉軸43之間的限位彈簧45採用同樣的方式安裝。限位彈簧45呈壓縮狀態，用於向第一旋轉軸42或第二旋轉軸43提供預緊力，同時，限位彈簧45能夠在發生碰撞時吸收部分衝擊的力量，進一步減少機器人受到的碰撞損傷。

第一旋轉軸42和第二旋轉軸43上均設有霍爾傳感器47。如圖所示，本實施例中，一個霍爾傳感器47套設在第一旋轉軸42上且靠近交錯軸座44的位置，用於檢測第一旋轉軸42的旋轉角度；另一個霍爾傳感器47套設在第二旋轉軸43上且靠近端部的位置，用於檢測第二旋轉軸43的旋轉角度。

安裝時，碰撞防護裝置4的安裝板46垂直安裝在智能安防機器人本體內，智能安防機器人的外殼上設有開口，防護外殼41嵌入外殼的開口中，並可以相對智能安防機器人的外殼發生轉動。優選地，碰撞防護裝置4設置在萬向輪172的正上方，位於萬向輪172和充電裝置之間，即碰撞防護裝置4位於智能安防機器人本體的正前方。顯然，在其他實施例中，碰撞防護裝置4也可以位於智能安防機器人本體的側前方、側方或者正後方。

使用時，當防護外殼41受到碰撞，來自防護外殼41前方任意角度的碰撞都會引起第一旋轉軸42和第二旋轉軸43轉動，安裝在第一旋轉軸42和第二旋轉軸43上的霍爾傳感器47會把角度信息反饋給機器人的控制系統，控制系統發出機器人向與碰撞前運動方向相反的方向運動，或者發出停止機器人繼續向前運動的命令。

本實施例提供的碰撞防護裝置4能夠在各個方向減輕障礙物對機器人的碰撞損傷，並且該碰撞防護裝置可以作為機器人防碰撞的二級保護裝置，例如，在機器人避障失敗後，減輕碰撞損傷。尤其是對於尖杆類等難以用避障算法規避的障礙物，本發明提供的碰撞防護裝置尤為重要。並且該機器人碰撞防護裝置採用模塊化設計，結構簡單，通用性好，成本低，可靠性好。

綜上所述，本發明提供的智能安防機器人能夠在客戶指定的區域執行自主巡邏，同時具有gps定位、自主規劃路徑、自主避障、自主充電等功能，實現了自主巡航功能；智能安防機器人本身搭載了雲臺、紅外成像、氣體檢測、煙霧檢測、輻射監測等模塊，實時採集巡航區域的音視頻、氣體、煙霧、紅外、輻射等信息，通過無線控制網絡將這些信息傳輸到遠程控制終端，並且智能安防機器人可以通過數據分析對巡防區域的異常情況作出報警等響應，實現了「足不出戶，智能安防」的目的。本發明提供的智能安防系統通過至少一個安防機器人、無線網絡和運程控制終端，建立了物聯網，實現了庫區、廠區等應用領域的智能化安防。

應該理解地是，本發明的智能安防系統基於本發明提供的智能安防機器人，因此對智能安防機器人的具體實施例的闡述也適用於智能安防系統。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。