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摘要：我国经济的快速发展使我国快速进入科学技术网络时代。进入21世纪以来利用机器人代替人工作业的理念已经在全世界范围内得到了广泛认可，机器人技术的发展水平已成为一个国家高新技术产业的代表，而智能安防机器人作为众多机器人中的一员更是受到了广泛的关注。
关键词：智能安防机器人；控制系统设计与研究
引言
互联网时代已经到来，我国各行业有了新的发展机遇和发展空间。智能安防机器人一般工作在无人干预的情况下，为了使机器人实现长期值守、完全自主智能的连续工作，机器人必须拥有安全、可靠的自动充电功能。
1安防机器人的优势
使用安防机器人是安防行业发展的一种必然趋势。整个安防行业的发展历程如下：从最早期的纯人工时代，到“人工+摄像头”时代，再到现在的“人工+摄像头+机器人”时代。在这个过程中，一方面，科技的发展促进了安保行业的整体发展。另一方面，人口老龄化的加重也驱动着“机器人替人”进程的加快。也许，到21世纪中期，不再依赖人工而是依靠“机器人+摄像头”的时代就会到来。与人工相比，采用机器人执行安防任务的优势包括以下几个方面：第一是成本。尽管实施机器人的投入较大，对于人工而言，除了支付员工固定工资以外还需要有社保、福利费等，并且对于机器人来说节假日无需放假。细细算下来，5年期的机器人平均成本甚至略低于人工的成本，而且还无需考虑离职、招聘、培训、考核等问题。并且随着机器人应用的普及，机器人的产量增加之后，机器人的成本会更低。第二是执行效率。人工会存在很多客观限制，尤其是在夜间，巡逻人员的效率会大大降低。此外，让人工365天都保持有效的工作状态几乎是不现实的。而这些对于机器人都不是问题。第三是可发展性。当一些新型的安防技术或者设备出现的时候，人工要掌握它需要一个学习成本，而对于机器人来说则会容易得多。并且机器人相比人工来说可以搭载更多的设备，并且随着AI技术的发展，机器人的功能将变多，能做的事情会更多，超过人工只是一个时间的问题。
2控制系统总体设计
基于模块化的设计思想，对智能安防机器人控制系统进行总体设计，智能安防机器人控制系统总体设计。该控制系统主要由主控器、运动控制子系统、传感器控制子系统、摄像头控制子系统以及上位机APP等部分组成。主控器是控制系统的“大脑”，将信息、命令在主控制器中进行汇总、处理，并发送到各子系统中，进而完成各种命令。运动控制子系统根据相应的命令，通过控制电机的运行速度和运行方向，来实现前进、后退、转向姿态调整等运动。传感器控制子系统负责收集电机运动、周围环境的各种数据，如电机运行速度、环境温湿度等，并将数据发送到机器人主控器中进行汇总、分析。摄像头传输子系统可以用来对现场环境进行实时监控，具有录像以及录像回放功能，并可以利用其中的红外相机探测环境温度，当设备温度过高时具有报警功能。
3发射调制
为了提高红外线发射的抗干扰能力，避免大气中的红外线以及其他光线的干扰，实际应用中一般采用频率为38kHz的载波对二进制数据进行调制，把二进制数据调制为脉冲信号，信号调制常用的方式一般是脉宽调制(PWM)和脉位调制(PPM)两种。红外发射管发射的数据格式包括引导码、用户码、用户反码、数据码和数据码反码共32位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆反码的作用是为了保证数据的准确性和通信精度，在实际应用中，可以适当缩短数据位提高数据的刷新率，对于发射管发送的数据编码时利用的是脉冲之间的时间间隔不同作为位0和位1的区分.
4硬件方案
1.控制器,使用型号为STC12C5A60S2的51单片机作为机器人的芯片。其主要特性是一个时钟指令周期，除了具备传统51单片机所有的功能外，还集成了模数转换器（ADC）、脉冲宽度调制输出（PWM）、同步串行外围接口（SPI）和片内电可擦可编程只读存储器（EEPROM）等拓展功能。2.驱动器,轮子用履带代替，驱动电机采用带有减速器的直流电机，因此机器人具有较强的转向，爬楼梯及更强的越障能力。3.传感器,采用温度、湿度、气压、光敏传感器来检测环境数据，热释电红外、火焰、烟雾传感器作为报警依据，红外、地磁、超声波传感器用来控制机器人运动和避障。例如：温度传感器用来监测记录室内温度，热释红外传感器用于非法入侵报警，超声波传感器用于机器人避障，红外发射传感器用于机器人路径导航，烟雾传感器对有害气体进行监测并报警。4.远程控制器,使用者不仅可以通过机器人身上的按钮来控制机器人，还可以使用智能手机来远程操作。基于手机远程控制的安防机器人控制系统由机器人本体和智能手机组成。智能手机通过移动通信网络提供的数据业务或者WIFI模块实现与网络的连接，机器人本体带有模块，可以通过家庭无线路由器与其连接，这样实现了2个部分的数据通信。用户可以通过手机与机器人建立连接，在手机屏幕上观察到机器人摄像头所采集的视频画面，对机器人所处的环境有个直观了解。并且可以通过手机的导航键或者界面上的按钮远程控制机器人前进、后退、左转、右转以及控制机器人眼部灯的开关，清楚地观察到家中的情况。
5试验及结果
1.主控器与电机控制器通信实验,主控器与电机控制器之间通过串口进行通信，为保证主控器与电机控制器之间能够实时、优质通信，确保机器人能够根据主控器发出的命令进行相应动作，本文主要针对主控器与电机控制器采集的电机的速度、电压、电流信息的传输进行了实验。智能安防机器人的电机设定转速为250r／s，额定电压为48V，电机控制器会将速度信息、电压信息、电流信息发送到主控器，主控器再将上述信息显示至触摸屏，为触摸屏所显示的电压、电流、速度信息，实验结果证明主控器和电机控制器通信良好。2.主控器与传感器通信实验,为保证智能安防机器人能够探测外部环境变化以及确保机器人按照固定路线进行巡检，对主控器与导航传感器以及环境检测传感器之间进行了通信实验测试，以测试其实际功能，并测试当多个传感器工作时，能否实现正常通信。1）导航传感器通信测试为验证智能安防机器人与导航传感器之间能够正常通信，本文对导航传感器进行了实验测试，实验结果证明智能安防机器人能够根据预先设置的轨道进行运动，并当行驶前方出现障碍物时，机器人能够自动停止，当障碍物移除后，机器人能够按照轨道继续前行。2）环境监测传感器通信测试为了验证智能安防机器人与各环境监测传感器之间能正常通信，本文对环境监测传感器进行了实验测试。实验结果证明，智能安防机器人能够有效对温湿度、噪声值、烟雾浓度等环境信息进行监测，并且将各传感器发送的信息传送到触摸屏上，并且当周围环境发生异常时，机器人能够进行报警处理。
结语
介绍一种安防机器人控制系统，该系统主要运用于控制机器人本体沿轨道运行，实现对设备的自动安防。控制系统各子系统相互配合工作，能够准确完成工业设备数据地采集，并将采集结果及时发送给操作人员。通过实验证明了所设计控制系统的可靠性和灵敏性，并为其他智能安防类机器人设计提供了参考。
参考文献
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论文作者:侯伟
论文发表刊物:《建筑实践》2019年10期
论文发表时间:2019/9/2
标签：机器人论文; 安防论文; 传感器论文; 智能论文; 控制系统论文; 电机论文; 通信论文; 《建筑实践》2019年10期论文;