一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人制造技术

一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，涉及机器人技术领域。本实用新型专利技术采用最新的低轨卫星模块铱星9523可实现300kb/s以上的传输，实现较远距离的的图像分段回传，搭载3G/4G模块，在有地面网的情况下降低通讯费用。基于卫星通信和SLAM技术和多种传感器技术，是一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，该机器人能实现低坡度的自由跨越，窄区域转向，SLAM地图重建，自动采集传感器数据(温度，湿度，气压等)以及短时间内的图像采集，通过低轨卫星进行拨号的方式回传图像信息和传感器信息，最高速率可达300kb/s，能满足数据的回传。在卫星信号不好，但是能检测到地面网的时候(4G/3G)采用地面网回传部分数据，以达到实现较远距离的的图像回传和降低通信成本的作用。

A Wheeled Detection Robot Based on LEO Satellite Communication

【技术实现步骤摘要】
一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人1、
本技术涉及机器人
，尤其是涉及一种探测回传信息的机器人。2、
技术介绍
2.1技术背景目前很多环境不适合人类去探测，探测机器人应运而生，探测机器人是具有感知，决策，运动能力的智能机构。探测机器人在军事，海洋勘探，火星探测，地质勘探上已经有广泛的应用，如图1是多连杆火星探测机器人。通过对周围环境状态的感知，寻找出一条较优的探测路线，同时，取得环境的特征(例如：温度，湿度，地质情况，照片，音频等)，这些数据需要回传到云端，交与后台综合分析和处理。目前随着自然灾害等突发事故的发生，地理环境变化极大，环境错综复杂，同时，例如矿井等施工场地也面临着勘探环境和风险等需求，所以探测机器人应运而生，但是由于这些地点通常没有地面网络，所以需要搭载通信卫星设备进行探测，传统的探测机器人能回传很少的通信信息数据，但是随着目前传感器技术的发展，能探测和回传的数据愈发多了起来，像图像，音频等大数据需要回传。目前没有一种设备能完全做到很好的回传这些数据，回传的数据越多，那么对后续的探测和解救工作帮助更大。2.2现有技术2.2.1现有技术方案现有技术目前采用轮式机器人做环境探测，目前大多数采用的是普通轮胎，通过舵机旋转控制转向，在传感器(气压计/温湿度/陀螺仪等)采集到所需要的环境数据后，经无线传输方式(例如：4G，3G，LORA，WIFI等)上传到云端或手持终端。现有的一些卫星传输方案仅支持小数据的信号传输，无法完成大数据(图像等)的回传。2.2.2现有技术方案的缺点现有技术方案下，底盘轮胎采用普通轮胎+连杆控制，行驶在相对狭窄的区域难以转向，需要一个区域用于方向调整，在数据传输的时候，受限于无线传输方式，很多区域未覆盖4G,3G网，如采用3G,4G的方式，未覆盖区域的数据无法及时回传，wifi传输距离有限，必须手持终端和机器人距离较近(低于1公里)，LORA等中远距离传输方式的数据量极为有限，同时需要架设基站改善通信距离，基于传统卫星通信的仅能回传少许定位信息，无法完成大数据量(较大的文件包/图像)的文件传输。并且如果只靠卫星通信传输数据，通信成本极高。3、
技术实现思路
回传信号是探测机器人非常重要的一环，地球上还有着很多没有地面信号覆盖的地方。探测机器人很大一个应用场景就是在这些渺无人烟的无人区和一些灾难突发地，基于低轨通信卫星来回传数据使得探测机器人的探测范围大大提升，同时，观测人员也可以在地球上任意一个地方获得最新的数据，这极大的提升了探测机器人的价值也减小了观测(救援)人员的负担。但是随着传感器的增多，数据量越来越大，传统的短报文已经不能满足数据传输的需求。为了解决以上技术问题，本技术的实施例提出一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，其中主要包括：移动平台，控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统；移动平台实现原地零移动转向及全方位运动，跨地形运动，平台上搭载着控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统；控制系统控制着移动平台的基本运动，同时与信息采集系统，供电系统，卫星天线相连接；在信息采集系统采集到信息数据后，发给通信模块，通过卫星天线回传到卫星。进一步地，在有地面网时优先使用地面网(3G/4G)通信，无地面网时采用低轨卫星通信，实时速率达到300kb/s。进一步地，移动平台采用独立悬挂的连接方式，可以进行全地形移动和零空间自转转向，平台四周有导轮，防止移动平台卡死。进步一地，移动平台还包括：平台上方放置激光雷达，平台底端靠轮测放置超声波传感器用于避障。进一步地，移动平台还包括：顶部低于激光雷达位置，加装伺服电机安装天线，实现动中通天线，完成自动对星功能。进一步地，信息采集系统还包括：激光雷达和双目能综合处理信息，通过SLAM技术进行地图扫描，完成地图扫描后并回传，具有温湿度、气压、姿态等信息采集功能。采用最新的低轨卫星模块铱星9523可以实现300kb/s以上的传输，可以实现较远距离的的图像分段进行回传，同时也搭载3G/4G模块，在有地面网的情况下降低通讯费用。由于通信速率高，可以回传很多传感器的数据这极大的帮助了观测(救援)人员实施后期工作。本技术基于卫星通信和SLAM技术和多种传感器技术，技术了一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，该机器人能实现低坡度的自由跨越，窄区域转向，SLAM地图重建，自动采集传感器数据(温度，湿度，气压等)以及短时间内的图像采集，通过低轨卫星进行拨号的方式回传图像信息和传感器信息，最高速率可达300kb/s，基本能满足这些数据的回传。在卫星信号不好的时候，但是能检测到地面网的时候(4G/3G)采用地面网回传部分数据，以达到降低通信成本的作用。4、附图说明图1信号传输工作流程图2外形框架结构图图3渲染外形图图4硬件系统框图5、具体实施方式一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，其中主要包括：移动平台，控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统，其特征在于：移动平台运用麦克朗姆轮，实现原地零移动转向及全方位运动，跨地形运动，平台上搭载着控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统。控制系统控制着移动平台的基本运动，同时与信息采集系统，供电系统，卫星天线相连接。在信息采集系统采集到信息数据后，发给通信模块，采用高速卫星通信模块，能实现视频/图像等大数据的回传，通过卫星天线回传到卫星。此过程中，移动平台会调节自身位置进行对星操作。信息采集系统中的超声波等模块也会辅助移动平台移动以便避开障碍物。以上过程基本能确保数据能成功稳定的发送出去。在卫星信号不好的时候，但是能检测到地面网的时候(4G/3G)采用地面网回传部分数据，以达到降低通信成本的作用。具体模型和硬件框图参考图2、图3和图4。图1信号传输工作流程，通过图1工作流程可以实现地面网和卫星的通信切换。作为本技术的一种改进，所述的移动平台采用前述的移动平台+部分信息采集系统构成，其中的超声波+双目+激光雷达能辅助移动平台进行移动，保证了移动平台最少的磕碰和对风险的预知能力，极大的保障了机器人本身的安全性。此改进硬件和结构不变，只是操作策略中会调用传感器数据。作为本技术的一种改进，所述信息采集平台中的双目可以采用红外摄像头进行探测，同时辅助红外LED进行补光，这样可以增强系统在黑暗情况下的探测能力。其余部分形态不变。作为本技术的一种改进，所述天线系统可以采用动中通天线进行设计，在机器人的顶部加装伺服电机控制天线对星，其余部分结构硬件维持不变，采用这种设计后可以使得机器人通信数据传输更加流畅和连续。本技术是基于轮式机器人的进一步扩展应用，图2是本技术的外形框架结构图，图3是渲染外形图，图中各个部分的部件已经注释，下面分别进行描述，动力系统采用无刷直流电机(6)，四个轮子均使用麦克郎姆轮(4)，同时本技术采用独立悬挂的系统(7)进行连接，极大的减缓了车身受到的冲击力，也使得采集到的图像信息更为平稳。前后车身有四个导轮(8)，防止机器人在狭小区域卡死，整车有很多采集信息的传感器，陀螺仪(内部)，气压计(内部)，温湿度传感器(内部)，超声波(2)，摄像头(3)，车体整个是固定在碳纤底板(5)上，车身前方是OLED操作面板(1)，可以进行简单的人机交互，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，其中主要包括：移动平台，控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统，其特征在于：移动平台实现原地零移动转向及全方位运动，跨地形运动，平台上搭载着控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统；控制系统控制着移动平台的基本运动，同时与信息采集系统，供电系统，卫星天线相连接；在信息采集系统采集到信息数据后，发给通信模块，通过卫星天线回传到卫星。

【技术特征摘要】
1.一种基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，其中主要包括：移动平台，控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统，其特征在于：移动平台实现原地零移动转向及全方位运动，跨地形运动，平台上搭载着控制系统，卫星天线，信息采集系统，供电系统；控制系统控制着移动平台的基本运动，同时与信息采集系统，供电系统，卫星天线相连接；在信息采集系统采集到信息数据后，发给通信模块，通过卫星天线回传到卫星。2.根据权利要求1所述的基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，其特征在于：在有地面网时优先使用地面网3G/4G通信，无地面网时采用低轨卫星通信，实时速率达到300kb/s。3.根据权利要求1所述的基于低轨卫星通信的轮式探测机器人，其特征在于，所述移动平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦男，蒋行川，谢涛，
申请(专利权)人：北京九天微星科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11