一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端
技术领域
本实用新型涉及一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端，具体的说涉及一种人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整、农业作业、工程作业、交通设施管理等一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端。
背景技术
随着我国进入快速经济增长期，房地产、园林、广场、大型企业、运输仓储、农林场、基础建设、现代交通设施等场所也随之快速增加，以人力为基础的清扫、巡逻、安保、植保、园林修剪、农林作业、工程作业、交通设施管理等工作已经无法满足这一新变化。
自动化技术、通讯技术的快速发展，让机动设备替代人工成为可能。不过，从近几年的发展来看，还是存在着不少不尽人意的缺点。
总结下来，这一领域目前大致可以分为以下三种情况：
第一种，使用人工现场操作自走设备进行工作。这种方式，不但在劳保、防护等方面需要不菲的费用支出，在有毒有害及疫情等场所缺点明显。
第二种，采用远程遥控方式对现场自走设备进行操作，但选择的远程遥控方式是无线电作为通讯媒介。这种方式最大的缺点在于操作端与被操作的自走设备间有距离限制。
第三种，目前市场上正在使用的遥控载重电动自走设备，多为单一功能，且集中应用于消防领域，产品成本偏高且资源浪费严重。
为了适应我国经济的这一发展趋势，弥补这一领域的技术需求，急需一种基于手机通讯信道基础上的无线网络的多功能电动自走设备应用平台。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供了一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端，能够自动进行清扫和喷洒功能，设有旋转滤芯提高了吸风电机的使用寿命，能够实时采集自行走装置的各项数据，能够控制电动自走设备实现自动调速、自动转向，碰到障碍会自动刹车，人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整，农林作业、工程作业、交通管理作业等，对环卫、园林、安保、消防、防疫等领域机械自动化程度的提高有很好的推动作用。
为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端，包括自行走装置上安装有视频探测装置、状态探测装置、方向执行装置、速度执行装置和控制系统，视频探测装置、状态探测装置、方向执行装置、速度执行装置均连接控制系统。
进一步的，所述自行走装置包括自行走装置主体，自行走装置主体的上部安装有散热箱和垃圾收集箱，散热箱和垃圾收集箱之间设有驱动后桥和水箱，散热箱的顶端设有控制系统，自行走装置主体前后两端各安装有两个喷嘴，喷嘴连接有水泵，水泵通过管道连接水箱。
进一步的，所述垃圾收集箱的后侧安装有吸力风机，垃圾收集箱内设有滤芯，滤芯连接有滤芯旋转电机，滤芯旋转电机控制滤芯旋转，垃圾收集箱的下部安装有滚刷，滚刷连接有滚刷电机，滚刷位于自行走装置主体的底部；
所述自行走装置主体的底部前端两侧各设有一边刷，边刷连接有边刷电机。
进一步的，所述驱动后桥的两端各设有一刹车盘，驱动后桥上安装有行走电机，行走电机连接有差速减速机，刹车盘连接有刹车泵，刹车泵连接有刹车电缸。
进一步的，所述自行走装置主体的底部后端两侧各设有一个后轮，后轮通过有链条连接行走电机；
所述自行走装置主体的底部前端中间设有前轮，前轮连接有转向电机。
进一步的，所述控制系统包括CPU模块，CPU模块连接有通讯模块、输出模块、声光报警模块、环境信息模块和输入模块，控制系统通过通信模块与遥操作计算机3进行通讯，通信模块包括网络摄像机、4G网络模组和LoRa无线模组，输出模块包括驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元，驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元均连接有驱动电机单元，环境信息模块包括速度检测单元、超声波测距单元、温湿度检测单元和人体感应单元，输入模块包括转向位置检测单元、水箱液位检测单元和电池电量检测单元，声光报警模块包括喇叭控制单元、照明灯控制单元和报警灯控制单元。
进一步的，所述CPU模块包括芯片U2，芯片U2的型号为STM32F407ZET6；
所述驱动电机单元包括芯片U3，芯片U3的型号为AM26LS31；
所述芯片U3的1脚连接有芯片U2的60脚，芯片U3的4脚连接有芯片U2的59脚，芯片U3的7脚连接有芯片U2的64脚，芯片U3的9脚连接有芯片U2的65脚，芯片U3的12脚连接有芯片U2的66脚，芯片U3的15脚连接有芯片U2的63脚。
进一步的，所述芯片U3的2脚连接有接插件P8的1脚，芯片U3的6脚连接有接插件P8的2脚，芯片U3的10脚连接有接插件P9的1脚，芯片U3的14脚连接有接插件P9的2脚，芯片U3的3脚连接有电阻R15一端，电阻R15另一端连接有接插件P4的11脚，芯片U3的5脚连接有电阻R17一端，电阻R17另一端连接有接插件P4的9脚，芯片U3的11脚连接有电阻R26一端，电阻R26另一端连接有接插件P4的5脚，芯片U3的13脚连接有电阻R28一端，电阻R28另一端连接有接插件P4的3脚，接插件P8的3脚连接有电阻R14一端，电阻R14另一端连接有接插件P4的12脚，接插件P8的4脚连接有电阻R16一端，电阻R16另一端连接有接插件P4的10脚，接插件P9的3脚连接有电阻R25一端，电阻R25另一端连接有接插件P4的12脚，接插件P9的4脚连接有电阻R28一端，电阻R28另一端连接有接插件P4的3脚。
进一步的，所述驱动电机单元还包括三极管Q1，三极管Q1的1脚接地，三极管Q1的3脚连接有电阻R39一端，电阻R39另一端连接有接插件P4的7脚，三极管Q1的2脚连接有电阻R37一端，电阻R37另一端连接有芯片U2的21脚和电阻R35一端，电阻R35另一端接+3.3V；驱动电机单元还包括三极管Q2，三极管Q2的1脚接地，三极管Q2的3脚连接有电阻R40一端，电阻R40另一端连接有接插件P4的1脚，三极管Q2的2脚连接有电阻R38一端，电阻R38另一端连接有芯片U2的22脚和电阻R36一端，电阻R36另一端接+3.3V。
进一步的，所述驱动电机单元还包括接插件P7，接插件P7的6脚连接有电阻R19一端、电阻R22一端、电容C8一端和二极管LED2一端，电阻R19另一端接+3.3V，电阻R22另一端连接有芯片U2的13脚，电容C8另一端接地，二极管LED2另一端连接有电阻R18一端，电阻R18另一端接+3.3V；接插件P7的5脚连接有电阻R30一端、电阻R33一端、电容C11一端和二极管LED4一端，电阻R30另一端接+3.3V，电阻R33另一端连接有芯片U2的18脚，电容C11另一端接地，二极管LED4另一端连接有电阻R29一端，电阻R29另一端接+3.3V；接插件P7的3脚连接有电阻R21一端、电阻R23一端、电容C9一端和二极管LED3一端，电阻R21另一端接+3.3V，电阻R23另一端连接有芯片U2的15脚，电容C9另一端接地，二极管LED3另一端连接有电阻R20一端，电阻R20另一端接+3.3V；接插件P7的2脚连接有电阻R32一端、电阻R34一端、电容C12一端和二极管LED5一端，电阻R32另一端接+3.3V，电阻R34另一端连接有芯片U2的20脚，电容C12另一端接地，二极管LED5另一端连接有电阻R31一端，电阻R31另一端接+3.3V。
本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
1、本专利所述的一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端，能够人工远程实时安全操作，现场执行力强、安全可靠功能多样的遥控自走设备，特别适合于现场环境差、工作范围广、存在有毒有害疫情或人身危险的情况，人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整，农林作业、工程作业、交通管理作业等，可以广泛应用于环卫、园林、安保、消防、防疫、农林作物管理、工程作业、交通设施管理等领域。
2、本专利所述的一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端中能够自动进行清扫和喷洒功能，设有旋转滤芯提高了吸风电机的使用寿命，能够实时采集自行走装置的各项数据，能够控制自行走装置实现自动调速、自动转向，碰到障碍会自动刹车。
3、借助目前手机通讯技术的水平和实时遥控多功能电动自行走装置人工远程操作平台的技术处理，在操作人员发出操作动作指令后，通过显示装置得到的现场自行走装置视频图像的延后时间可以达到毫秒级，远远超过自行走装置的执行操作速度，从而使操作人员可以如现场操作自行走装置一样的控制其执行作业，人机融合度大大提高。
4、本专利通过如临现场操作的实时远程遥操作现场自行走装置的工作方式，大大减轻了操作人员的劳动强度，大幅度降低了因现场工作需要的劳保、防护等费用支出，最大程度上保证了劳动者的人身安全，使现场自行走装置的适用场所得到极大的拓展。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本实用新型中应用平台的构成图；
图2为本实用新型的应用平台的结构简示图；
图3为本实用新型中控制端的结构框图；
图4为本实用新型中控制系统的结构框图；
图5为本实用新型中CPU模块的电路图；
图6为本实用新型中驱动电机单元的电路图；
图7-图13为本实用新型中自行走装置的机械结构图。
具体实施方式
实施例1，如图7至图13所示，一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端，包括自行走装置6，自行走装置6上安装有视频探测装置8、状态探测装置7、方向执行装置9、速度执行装置10和控制系统，视频探测装置8、状态探测装置7、方向执行装置9、速度执行装置10均连接控制系统。
所述自行走装置6包括自行走装置主体31，自行走装置主体31的上部安装有散热箱32和垃圾收集箱55，散热箱32和垃圾收集箱55之间设有驱动后桥66和水箱34，散热箱32的顶端设有控制系统33，自行走装置主体31前后两端各安装有两个喷嘴37，喷嘴37连接有水泵38，水泵38通过管道连接水箱34。
所述垃圾收集箱55的后侧安装有吸力风机51，垃圾收集箱55内设有滤芯52，滤芯52连接有滤芯旋转电机54，滤芯旋转电机54控制滤芯52旋转，垃圾收集箱55的下部安装有滚刷53，滚刷53连接有滚刷电机56，滚刷53位于自行走装置主体31的底部。
所述自行走装置主体31的底部前端两侧各设有一边刷92，边刷92连接有边刷电机91。
所述驱动后桥66的两端各设有一刹车盘63，驱动后桥66上安装有行走电机61，行走电机61连接有差速减速机62，刹车盘63连接有刹车泵64，刹车泵64连接有刹车电缸65。
所述自行走装置主体31的底部后端两侧各设有一个后轮13，后轮13通过有链条11连接行走电机61。
所述自行走装置主体31的底部前端中间设有前轮12，前轮12连接有转向电机14。
所述滤芯旋转电机54、边刷电机91、行走电机61、刹车电缸65、转向电机13、吸力风机51、滚刷电机56和水泵38均连接控制系统33，控制系统33接收到刹车信号，行走电机61和刹车电缸65同时启动，行走电机61驱动差速减速机进行减速，刹车电缸65推动刹车泵64动作，刹车泵64动作同时推动刹车盘63动作，自行走装置刹车。
如图1至图4所示，所述控制系统包括CPU模块，CPU模块连接有通讯模块、输出模块、声光报警模块、环境信息模块和输入模块，控制系统通过通信模块与遥操作计算机3进行通讯，通信模块包括网络摄像机、4G网络模组和LoRa无线模组，输出模块包括驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元，驱动电锁单元、驱动刹车单元、驱动方向单元、驱动调速单元均连接有驱动电机单元，另外输出模块还可根据执行端功能需要设置洒水泵单元、清扫电机单元等，环境信息模块包括速度检测单元、超声波测距单元、温湿度检测单元和人体感应单元，输入模块包括转向位置检测单元、水箱液位检测单元和电池电量检测单元，声光报警模块包括喇叭控制单元、照明灯控制单元和报警灯控制单元。
所述应用平台包括控制端、执行端、云端服务器，控制端和执行端通过网络模块连接云端服务器，控制端与执行端通过无线网络进行通讯。
所述云端服务器通过网络连接控制端和执行端，作为控制端和执行端数据交互的中转站，接收控制端发送的命令，接收执行端返回的信息，转发控制端发送的命令至执行端，转发执行端返回的信息至控制端。
所述控制端包括遥操作计算机3、用于显示执行端所处环境与状态的图像显示装置1、用于实现人机交互的操纵装置2，所述遥操作计算机3分别与图像显示装置1、操纵装置2通讯。
所述操纵装置2包括专用控制摇杆20，专用控制摇杆20的输出连接有控制器21，通过控制器21与遥操作计算机3通讯。
所述遥操作计算机3内置有控制执行端运动的功能模块、用于实现环境远程显示的图形显示功能模块、用于对实时环境进行视频图像处理的实时图像处理功能模块、用于实现远程数据通信的通信控制功能模块、用于对执行端实时监测状态的实时状态监测功能模块。
所述控制端是操作人员通过人机交互(计算机+显示装置)获取执行端的状态信息，通过操作操纵装置，将需要执行的命令(如：启动、停止、前进、后退、转向、加减速等)发送到计算机，计算机通过网络连接云端服务器，转发需要执行的命令至云端服务器，同时接收云端返回的状态信息(如：视频、音频、距离、水位等)在屏幕上显示，以便操纵装置的操作人员根据状态信息，做出应对措施发送命令。
所述执行端通过网络模块和云端服务器连接，接收云端转发的控制端命令，执行相对应的动作，采集音频视频和环境信息等数据，并通过网络将信息数据返回至服务器，然后服务器转发至控制端，在网络异常情况下，也可通过无线方式直接和控制端进行交互。
所述执行端通过无线网络与遥操作计算机3通讯，执行端安装在现场作业的自行走装置6上，用于采集自行走装置6所处环境与自身状态数据、执行驱动自行走装置6。
所述视频探测装置8包括设置在自行走装置6前方的前置网络摄像机、设置在自行走装置6后方的后置网络摄像头，前置网络摄像机、后置网络摄像机均通过无线网络与遥操作计算机3通讯。
所述状态探测装置7包括安装在自行走装置6上的用于获取运动时行走速度的速度传感器、用于人体感应的红外人体感应器、用于获取转向位置的转向位置传感器，以及安装在自行走装置6前端的用于测距的超声波测距传感器或激光测距传感器。
所述状态探测装置7还包括安装在自行走装置6内的用于检测水箱液位的超声波液位传感器、用于检测电池电量的电池电量传感器及用于检测温湿度的温湿度传感器。
所述方向执行装置9包括方向驱动机构，方向驱动机构通过驱动电机驱动控制自行走装置6的转向。
所述速度执行装置10包括电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构，电锁驱动机构、刹车驱动机构和调速驱动机构均通过驱动电机驱动控制自行走装置6的速度。
所述驱动电锁单元用于控制电锁驱动机构，驱动刹车单元用于控制刹车驱动机构，驱动调速单元用于控制调速驱动机构，驱动方向单元用于控制方向驱动机构，转向位置检测单元用于控制转向位置传感器，水箱液位检测单元用于控制超声波液位传感器，电池电量检测单元用于控制电池电量传感器，速度检测单元用于控制速度传感器，超声波测距单元用于控制超声波测距传感器，温湿度检测单元用于控制温湿度传感器，人体感应单元用于控制红外人体感应器。
如图5所示，所述CPU模块包括芯片U2，芯片U2的型号为STM32F407ZET6。
如图6所示，所述驱动电机单元包括芯片U3，芯片U3的型号为AM26LS31，芯片U3的1脚连接有芯片U2的60脚，芯片U3的4脚连接有芯片U2的59脚，芯片U3的7脚连接有芯片U2的64脚，芯片U3的9脚连接有芯片U2的65脚，芯片U3的12脚连接有芯片U2的66脚，芯片U3的15脚连接有芯片U2的63脚。
所述芯片U3的2脚连接有接插件P8的1脚，芯片U3的6脚连接有接插件P8的2脚，芯片U3的10脚连接有接插件P9的1脚，芯片U3的14脚连接有接插件P9的2脚，芯片U3的3脚连接有电阻R15一端，电阻R15另一端连接有接插件P4的11脚，芯片U3的5脚连接有电阻R17一端，电阻R17另一端连接有接插件P4的9脚，芯片U3的11脚连接有电阻R26一端，电阻R26另一端连接有接插件P4的5脚，芯片U3的13脚连接有电阻R28一端，电阻R28另一端连接有接插件P4的3脚，接插件P8的3脚连接有电阻R14一端，电阻R14另一端连接有接插件P4的12脚，接插件P8的4脚连接有电阻R16一端，电阻R16另一端连接有接插件P4的10脚，接插件P9的3脚连接有电阻R25一端，电阻R25另一端连接有接插件P4的12脚，接插件P9的4脚连接有电阻R28一端，电阻R28另一端连接有接插件P4的3脚。
所述驱动电机单元还包括三极管Q1，三极管Q1的1脚接地，三极管Q1的3脚连接有电阻R39一端，电阻R39另一端连接有接插件P4的7脚，三极管Q1的2脚连接有电阻R37一端，电阻R37另一端连接有芯片U2的21脚和电阻R35一端，电阻R35另一端接+3.3V；驱动电机单元还包括三极管Q2，三极管Q2的1脚接地，三极管Q2的3脚连接有电阻R40一端，电阻R40另一端连接有接插件P4的1脚，三极管Q2的2脚连接有电阻R38一端，电阻R38另一端连接有芯片U2的22脚和电阻R36一端，电阻R36另一端接+3.3V。
所述驱动电机单元还包括接插件P7，接插件P7的6脚连接有电阻R19一端、电阻R22一端、电容C8一端和二极管LED2一端，电阻R19另一端接+3.3V，电阻R22另一端连接有芯片U2的13脚，电容C8另一端接地，二极管LED2另一端连接有电阻R18一端，电阻R18另一端接+3.3V；接插件P7的5脚连接有电阻R30一端、电阻R33一端、电容C11一端和二极管LED4一端，电阻R30另一端接+3.3V，电阻R33另一端连接有芯片U2的18脚，电容C11另一端接地，二极管LED4另一端连接有电阻R29一端，电阻R29另一端接+3.3V；接插件P7的3脚连接有电阻R21一端、电阻R23一端、电容C9一端和二极管LED3一端，电阻R21另一端接+3.3V，电阻R23另一端连接有芯片U2的15脚，电容C9另一端接地，二极管LED3另一端连接有电阻R20一端，电阻R20另一端接+3.3V；接插件P7的2脚连接有电阻R32一端、电阻R34一端、电容C12一端和二极管LED5一端，电阻R32另一端接+3.3V，电阻R34另一端连接有芯片U2的20脚，电容C12另一端接地，二极管LED5另一端连接有电阻R31一端，电阻R31另一端接+3.3V。
本专利所述的一种基于实时遥操作多功能应用平台的执行端，能够人工远程实时安全操作，现场执行力强、安全可靠功能多样的遥控自走设备，特别适合于现场环境差、工作范围广、存在有毒有害疫情或人身危险的情况，人工远程遥控的场地清扫、洒水、巡逻、安保、植保、园林修整，农林作业、工程作业、交通管理作业等，可以广泛应用于环卫、园林、安保、消防、防疫、农林作物管理、工程作业、交通设施管理等领域。
本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
