[发明专利]一种球形变胞机器人和基于该机器人的环境信息监测系统

说明书

本发明为一种球形变胞机器人和基于该机器人的环境信息监测系统，该机器人包括控制单元、球形壳体和多个均匀分布在球形壳体上的伸缩足，所有伸缩足的轴线交于球形壳体的球心，伸缩足能沿着球形壳体的径向伸缩，所有伸缩足能够完全包裹在球形壳体内或伸出球形壳体外。该系统包括自组网通信模块、环境信息采集组件、上位机、定位模块和多个变胞机器人；多个变胞机器人布置在待检测区域的各个位置，每个变胞机器人上均安装有自组网通信模块、定位模块和环境信息采集组件；自组网通信模块与上位机进行通讯，每个机器人上的自组网通信模块能够与其余机器人上的自组网通信模块双向通讯。环境信息监测系统具有三种模式，实现全天候、全方位、全自主的智能动态监测。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体是一种球形变胞机器人和基于该机器人的环境信息监测系统。

背景技术

环境信息采集广泛应用于工业监测、节能环保、农业生产种植等众多领域，准确地采集环境信息，对于危险突发状况及时处理，有利于保障各行业安全稳定的运行，深切关系到工业化背景下社会和国家秩序的稳定。

目前主要是固定节点与传统人工相结合的信息采集系统，这种方式存在一些问题，首先在固定位置安装检测设备，一定程度上可以组建一个灾害监测网络，但是这种设备是固定安装在特定地点，布线复杂建设成本高，配置不灵活，而且不可避免的产生监测盲点。人工检测虽然能够一定程度上减小检测盲点，但是消耗了大量人力物力资源，且存在非实时监测、监测范围有限、监测效率低、无法避免人为误差等问题。随着我国科学技术和制造业水平的不断提高，提高环境信息采集的智能化水平，提供全天候、全方位、全自主的智能监测与数据处理系统，已成为我国科学技术和制造业的重要任务，成为工业化背景下社会和国家秩序稳定的必要保障。

为此，国内外学者开展了大量深入的研究，如中国专利“变电站智能机器人巡检系统及巡检方法(CN102280826B)提供了一种变电站智能机器人巡检系统，以智能巡检机器人为核心，整合现有机器人技术、电力设备非接触监测技术以及互联网技术等，实现了变电站环境信息智能采集与处理，但是该发明所采用的无线通信技术算法复杂，传输距离小，无法实现广域环境的信息采集。此外，由于机器人技术的迅速发展大大推动了机器人在各个领域的应用，尤其在一些危险环境下，因而国内外学者对于巡检机器人展开了一定研究，可在特种环境下代替人力实现信息采集技术的智能化，如中国专利“一种四轮智能巡检机器人装置(CN212044704U)”提供了一种四轮巡检机器人装置，利用驱动轮万向轮机构实现机器人全方位的移动，但是该装置驱动性能差，无法实现广域环境的全向运动。中国专利“一种变电站巡检机器人(CN106041877B)”通过八个驱动单元的设计解决了机器人驱动性能差的问题，但是该发明体型庞大，控制复杂，越障能力差，无法实现复杂地形对于巡检机器人结构灵活变化的需求，增大了环境信息采集盲区。

综上所述，现阶段大部分信息采集技术初步解决了环境信息的智能采集与处理，但是这些方法的通信技术无法保障信息的实时性和可靠性，当某处产生异常或某通信节点失去正常通信能力时，无法对于异常实时处理、灵活改变网络布线情况，而且现阶段信息采集技术所整合的巡检机器人技术在一定程度上满足了机器人基本运动、数据采集的功能，但是不易驱动且动态性能差，无法满足化工厂、变电站等广域复杂环境中对于信息采集机器人运动的需求，不能对特定区域进行重点监测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种球形变胞机器人和基于该机器人的环境信息监测系统。该机器人能够全向移动，特定位置固定；环境信息监测系统基于自组网通信技术，具有可自重构动态监测节点，能够实现远距离监测；环境信息监测系统具有两种模式，既能通过被动的动态监测模式准确把握整体环境状况，又能通过主动趋向性监测模式完成对特定区域的信息采集任务，实现全天候、全方位、全自主的智能动态监测。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：