[發明專利]一種基于低軌衛星通信的輪式探測機器人

在審

• 申請號: 201811245997.1
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN111098285A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 陳彥男;蔣行川;謝濤
• 申請（專利權）人: 北京九天微星科技發展有限公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于低軌衛星通信的輪式探測機器人，涉及機器人技術領域。本發明采用最新的低軌衛星模塊銥星9523可實現300kb/s以上的傳輸，實現較遠距離的的圖像分段回傳，搭載3G/4G模塊，在有地面網的情況下降低通訊費用。基于衛星通信和SLAM技術和多種傳感器技術，是一種基于低軌衛星通信的輪式探測機器人，該機器人能實現低坡度的自由跨越，窄區域轉向，SLAM地圖重建，自動采集傳感器數據(溫度，濕度，氣壓等)以及短時間內的圖像采集，通過低軌衛星進行撥號的方式回傳圖像信息和傳感器信息，最高速率可達300kb/s，能滿足數據的回傳。在衛星信號不好，但是能檢測到地面網的時候(4G/3G)采用地面網回傳部分數據，以達到實現較遠距離的的圖像回傳和降低通信成本的作用。

1、技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其是涉及一種探測回傳信息的機器人。

2、背景技術

2.1 技術背景

目前很多環境不適合人類去探測，探測機器人應運而生，探測機器人是具有感知，決策，運動能力的智能機構。探測機器人在軍事，海洋勘探，火星探測，地質勘探上已經有廣泛的應用，如圖1是多連桿火星探測機器人。通過對周圍環境狀態的感知，尋找出一條較優的探測路線，同時，取得環境的特征(例如：溫度，濕度，地質情況，照片，音頻等)，這些數據需要回傳到云端，交與后臺綜合分析和處理。目前隨著自然災害等突發事故的發生，地理環境變化極大，環境錯綜復雜，同時，例如礦井等施工場地也面臨著勘探環境和風險等需求，所以探測機器人應運而生，但是由于這些地點通常沒有地面網絡，所以需要搭載通信衛星設備進行探測，傳統的探測機器人能回傳很少的通信信息數據，但是隨著目前傳感器技術的發展，能探測和回傳的數據愈發多了起來，像圖像，音頻等大數據需要回傳。目前沒有一種設備能完全做到很好的回傳這些數據，回傳的數據越多，那么對后續的探測和解救工作幫助更大。

2.2 現有技術

2.2.1 現有技術方案

現有技術目前采用輪式機器人做環境探測，目前大多數采用的是普通輪胎，通過舵機旋轉控制轉向，在傳感器(氣壓計/溫濕度/陀螺儀等)采集到所需要的環境數據后，經無線傳輸方式(例如：4G，3G，LORA，WIFI等)上傳到云端或手持終端。現有的一些衛星傳輸方案僅支持小數據的信號傳輸，無法完成大數據(圖像等)的回傳。

2.2.2 現有技術方案的缺點

現有技術方案下，底盤輪胎采用普通輪胎+連桿控制，行駛在相對狹窄的區域難以轉向，需要一個區域用于方向調整，在數據傳輸的時候，受限于無線傳輸方式，很多區域未覆蓋4G，3G網，如采用3G，4G的方式，未覆蓋區域的數據無法及時回傳，wifi傳輸距離有限，必須手持終端和機器人距離較近(低于1公里)，LORA等中遠距離傳輸方式的數據量極為有限，同時需要架設基站改善通信距離，基于傳統衛星通信的僅能回傳少許定位信息，無法完成大數據量(較大的文件包/圖像)的文件傳輸。并且如果只靠衛星通信傳輸數據，通信成本極高。

3、發明內容

回傳信號是探測機器人非常重要的一環，地球上還有著很多沒有地面信號覆蓋的地方。探測機器人很大一個應用場景就是在這些渺無人煙的無人區和一些災難突發地，基于低軌通信衛星來回傳數據使得探測機器人的探測范圍大大提升，同時，觀測人員也可以在地球上任意一個地方獲得最新的數據，這極大的提升了探測機器人的價值也減小了觀測(救援)人員的負擔。但是隨著傳感器的增多，數據量越來越大，傳統的短報文已經不能滿足數據傳輸的需求。

為了解決以上技術問題，采用最新的低軌衛星模塊銥星9523可以實現300kb/s以上的傳輸，可以實現較遠距離的的圖像分段進行回傳，同時也搭載3G/4G模塊，在有地面網的情況下降低通訊費用。由于通信速率高，可以回傳很多傳感器的數據這極大的幫助了觀測(救援)人員實施后期工作。