一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統技術方案

一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統屬于職業衛生技術領域，包括主控器、機械臂、傳感器組件和限位傳感器，所述機械臂包括吸塵罩、機械骨架、機械骨架立桿、伺服電機底座、伺服電機、步進電機、吸塵軟管和伺服控制器。本發明專利技術通過在除塵區域布設傳感器組件實現在除塵區域內對人體的立體交叉定位，可自動識別人體目標在除塵區域中的位置，本除塵系統可隨著人體的出現和消失而自動打開或關閉；吸塵軟管的位置和吸塵罩的方向可隨著人體位置的移動而智能改變，從而進行高效、節能和人性化的智能除塵，改變了傳統的人工手動改變除塵系統方向的機械除塵的不足，可廣泛應用需要改善從業人員工作環境的場所。

Intelligent mechanical arm dedusting system based on human body recognition

A kind of intelligent mechanical arm dedusting system of human body recognition belongs to the technical field based on occupation health, including master manipulator, sensor assembly and limit sensor, the mechanical arm comprises a dust suction hood, mechanical skeleton, mechanical skeleton pole, servo motor base, servo motor, stepping motor, servo controller and vacuum hose. In the area of dust sensor implemented in the dust area on the human body three-dimensional cross positioning, can automatically identify the human target in the dust in the area of location, the dust removal system with the body appear and disappear automatically open or close the vacuum hose; the position and direction of the dust hood with the mobile body location smart change, smart dust to high efficiency, energy saving and lack of humanization, changed the direction of manual change the traditional mechanical dust removal system, can be used to improve practitioners for place.

【技術實現步驟摘要】
一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統
本專利技術屬于職業衛生
，特別是涉及到一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統。
技術介紹
在電力行業設備制造企業中，從業人員長期處于較差的空氣環境中工作。傳統的除塵設備多為簡單機械的統一排風管除塵的方式，其吸塵軟管和吸塵罩或固定方向，或需要手動調節，不能隨著人的移動而改變，除塵效果不好。因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是：提供一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統用于解決傳統的除塵設備不能隨著人的移動而改變，除塵效果不好的技術問題。一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統，包括主控器、機械臂、傳感器組件和限位傳感器，所述機械臂包括吸塵罩、機械骨架、機械骨架立桿、伺服電機底座、伺服電機、步進電機、吸塵軟管和伺服控制器；所述機械骨架的一端與吸塵罩固定連接，機械骨架的另一端通過轉動軸Ⅰ與機械骨架立桿連接；所述機械骨架立桿的下部通過轉動軸Ⅱ與伺服電機底座連接；所述伺服電機底座與伺服電機連接；所述伺服電機與伺服控制器連接；所述步進電機至少為兩個，其中一個步進電機通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅰ連接，另一個步進電機通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅱ連接；所述吸塵軟管的一端與吸塵罩固定連接，吸塵軟管的另一端穿過機械骨架立桿的側壁下部設置的通孔至機械骨架立桿的外部并與吸氣泵連接；所述傳感器組件用于對其檢測區域內的人體定位；所述限位傳感器固定安裝在吸塵罩上，用于限定吸塵罩的轉動角度；所述主控器與伺服控制器、步進電機、吸氣泵、傳感器組件以及限位傳感器連接，主控器通過伺服控制器和步進電機控制機械臂轉向、伸展、定位及防碰撞保護。所述主控器采用MSP430單片機。所述吸塵軟管位于機械骨架和機械骨架立桿的內部。所述傳感器組件包括熱釋電紅外傳感器、測距傳感器和光電傳感器。所述傳感器組件的數量為兩個以上，其中，至少一個傳感器組件固定安裝在機械骨架內部并且位于機械骨架與吸塵罩的連接處，其余的傳感器組件固定安裝在所述智能機械臂除塵系統的除塵區域內。所述傳感器組件在所述智能機械臂除塵系統的除塵區域的側壁上沿水平方向設置有至少一排，在所述智能機械臂除塵系統的除塵區域的頂部設置有至少一排。所述限位傳感器的數量至少為兩個，限位傳感器固定安裝在吸塵罩的兩側。所述測距傳感器為雷達傳感器。通過上述設計方案，本專利技術可以帶來如下有益效果：本專利技術通過在除塵區域布設傳感器組件實現在除塵區域內對人體的立體交叉定位，可自動識別人體目標在除塵區域中的位置，本除塵系統可隨著人體的出現和消失而自動打開或關閉；吸塵軟管的位置和吸塵罩的方向可隨著人體位置的移動而智能改變，從而進行高效、節能和人性化的智能除塵，改變了傳統的人工手動改變除塵系統方向的機械除塵的不足，可廣泛應用需要改善從業人員工作環境的場所。機械臂為六自由度轉動的機械臂，通過伺服電機和步進電機控制轉動。主控器根據傳感器組件監測的人體目標的位置信息，控制機械臂將吸塵罩移動到距離人體較近的位置，實現了更準確、智能的除塵效果，并保證不會接觸到人體，實現了對人的保護。本專利技術改變了機械臂或機械結構類裝置不能智能動作的缺點，通過設計運用單片機芯片的控制系統和伺服控制系統相結合，控制驅動伺服電機、步進電機，將原來單一整體的機械傳動變成智能可控的智能動作機械臂單元，結合高效環保節能的除塵設備，以達到智能自動追蹤定位目標并且自動除塵工作的目的。附圖說明以下結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步的說明：圖1為本專利技術一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統的工作流程框圖。圖2為本專利技術一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統中傳感器組件在垂直方向的探測方向示意圖。圖3為本專利技術一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統中傳感器組件在水平方向的探測方向示意圖。圖4為本專利技術一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統中傳感器組件的立體交叉探測示意圖。圖5為本專利技術一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統中傳感器組件的布局示意圖。圖6為本專利技術一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統中傳感器組件的布局側視示意圖。圖7為本專利技術一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統中機械臂的結構示意圖。圖中1-主控器、2-機械臂、3-傳感器組件、4-限位傳感器、201-吸塵罩、202-機械骨架、203-機械骨架立桿、204-伺服電機底座、205-伺服電機、206-步進電機、207-吸塵軟管。具體實施方式如圖所示，一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統，包括主控器1、機械臂2、傳感器組件3和限位傳感器4，所述機械臂2包括吸塵罩201、機械骨架202、機械骨架立桿203、伺服電機底座204、伺服電機205、步進電機206、吸塵軟管207和伺服控制器；所述機械骨架202的一端與吸塵罩201固定連接，機械骨架202的另一端通過轉動軸Ⅰ與機械骨架立桿203連接；所述機械骨架立桿203的下部通過轉動軸Ⅱ與伺服電機底座204連接；所述伺服電機底座204與伺服電機205連接；所述伺服電機205與伺服控制器連接；所述步進電機206的數量為兩個，其中一個步進電機206通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅰ連接，另一個步進電機206通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅱ連接；所述吸塵軟管207位于機械骨架202和機械骨架立桿203的內部，吸塵軟管207的一端與吸塵罩201固定連接，吸塵軟管207的另一端穿過機械骨架立桿203的側壁下部設置的通孔至機械骨架立桿203的外部并與吸氣泵連接；所述傳感器組件3包括熱釋電紅外傳感器、測距傳感器和光電傳感器，并且熱釋電紅外傳感器、測距傳感器和光電傳感器三種傳感器組合在一個套管內，傳感器組件3用于感知人體目標的位置和移動信息。傳感器組件3的數量為兩個以上，其中至少一個傳感器組件3固定安裝在機械骨架202內部并且位于機械骨架202與吸塵罩201的連接處，用于防止機械臂動作時碰撞到人體目標，其余的傳感器組件3固定安裝在所述智能機械臂除塵系統的除塵區域內，傳感器組件3在所述智能機械臂除塵系統的除塵區域的側壁上沿水平方向設置有至少一排，在所述智能機械臂除塵系統的除塵區域的頂部設置有至少一排，實現工作區域內對人體的立體交叉定位，如圖4所示；所述限位傳感器4的數量為兩個，限位傳感器4固定安裝在吸塵罩201的兩側，防止吸塵罩201左右轉動的角度過大，以避免傷害吸塵罩201后面的連接部位；所述主控器1與伺服控制器、步進電機206、吸氣泵、傳感器組件3以及限位傳感器4連接。所述主控器1采用低功耗的MSP430單片機，是本系統的控制單元。主控器1根據傳感器組件3監測的人體目標的位置信息，控制機械臂2將吸塵罩201移動到距離人體較近的位置，實現了更準確、智能的除塵效果，實現了對人的保護。所述熱釋電紅外傳感器的原理是根據人體恒定的溫度37°左右，會輻射出特定波長10UM左右的紅外線，熱釋電紅外感應元件根據接收到特定波長的紅外線給出相應的信號，同時具有低能耗、對熱源輻射敏感和體積微小等優點。所述測距傳感器是雷達傳感器，通過電磁波探測目標利用發射電磁波對目標進行照射并接收照射目標后的反射波，由此獲取目標距電磁波發射點的距離、距離變化、方位高度等信息。所述光電傳感器是以光電元件作為檢測元件的傳感器，把光信號紅外線、可見光及紫外光輻射等光信號轉變成為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統，其特征是：包括主控器(1)、機械臂(2)、傳感器組件(3)和限位傳感器(4)，所述機械臂(2)包括吸塵罩(201)、機械骨架(202)、機械骨架立桿(203)、伺服電機底座(204)、伺服電機(205)、步進電機(206)、吸塵軟管(207)和伺服控制器；所述機械骨架(202)的一端與吸塵罩(201)固定連接，機械骨架(202)的另一端通過轉動軸Ⅰ與機械骨架立桿(203)連接；所述機械骨架立桿(203)的下部通過轉動軸Ⅱ與伺服電機底座(204)連接；所述伺服電機底座(204)與伺服電機(205)連接；所述伺服電機(205)與伺服控制器連接；所述步進電機(206)至少為兩個，其中一個步進電機(206)通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅰ連接，另一個步進電機(206)通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅱ連接；所述吸塵軟管(207)的一端與吸塵罩(201)固定連接，吸塵軟管(207)的另一端穿過機械骨架立桿(203)的側壁下部設置的通孔至機械骨架立桿(203)的外部并與吸氣泵連接；所述傳感器組件(3)用于對其檢測區域內的人體定位；所述限位傳感器(4)固定安裝在吸塵罩(201)上，用于限定吸塵罩(201)的轉動角度；所述主控器(1)與伺服控制器、步進電機(206)、吸氣泵、傳感器組件(3)以及限位傳感器(4)連接，主控器(1)通過伺服控制器和步進電機(206)控制機械臂(2)轉向、伸展、定位及防碰撞保護。...

【技術特征摘要】
1.一種基于人體識別的智能機械臂除塵系統，其特征是：包括主控器(1)、機械臂(2)、傳感器組件(3)和限位傳感器(4)，所述機械臂(2)包括吸塵罩(201)、機械骨架(202)、機械骨架立桿(203)、伺服電機底座(204)、伺服電機(205)、步進電機(206)、吸塵軟管(207)和伺服控制器；所述機械骨架(202)的一端與吸塵罩(201)固定連接，機械骨架(202)的另一端通過轉動軸Ⅰ與機械骨架立桿(203)連接；所述機械骨架立桿(203)的下部通過轉動軸Ⅱ與伺服電機底座(204)連接；所述伺服電機底座(204)與伺服電機(205)連接；所述伺服電機(205)與伺服控制器連接；所述步進電機(206)至少為兩個，其中一個步進電機(206)通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅰ連接，另一個步進電機(206)通過傳動鏈條與所述轉動軸Ⅱ連接；所述吸塵軟管(207)的一端與吸塵罩(201)固定連接，吸塵軟管(207)的另一端穿過機械骨架立桿(203)的側壁下部設置的通孔至機械骨架立桿(203)的外部并與吸氣泵連接；所述傳感器組件(3)用于對其檢測區域內的人體定位；所述限位傳感器(4)固定安裝在吸塵罩(201)上，用于限定吸塵罩(201)的轉動角度；所述主控器(1)與伺服控制器、步進電機(206)、吸氣泵、傳感器組件(3)以及限位傳感器(4)連接，主控器(1)通過伺服控制器和步進電機(206)控制機械臂(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳濤，高陽，孫成勛，朱寶余，李紅彥，徐華雷，劉森，張華飛，關耀華，李智，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網吉林省電力有限公司電力科學研究院，吉林省電力科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11