張歡

摘 要：針對市面上功能齊全的智能服務(wù)檢測機器人種類少，而市場需求旺盛的問題，文中設(shè)計了一款樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人。利用紅外單點避障與超聲波雙路避障相結(jié)合的模式，實現(xiàn)對障礙物的全方位有效躲避與自動巡回功能;將Arduino UNO單片機與WiFi703N模塊連接，結(jié)合機身搭載的攝像頭實時回傳錄像，通過手機APP對機器人進行控制。實驗結(jié)果表明，該機器人性能穩(wěn)定，功能齊全，具有較好的推廣價值。

關(guān)鍵詞：智能服務(wù);實時監(jiān)測;機器人

1 背景概述

國內(nèi)智能建筑可以追溯到1986年，由我國國家計委與科委共同立項，由中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所承擔(dān)的軟課題《智能化辦公大樓可行性研究》立項并工作，受到政府的高度重視。之后智能建筑在主管部門的引導(dǎo)下得到初步發(fā)展。進入21世紀初，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)和房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展高峰的到來，智能建筑行業(yè)整體水平提高較快，一大批重點項目建成，形成了一個跨學(xué)科、跨專業(yè)、人才密集、技術(shù)密集的新型產(chǎn)業(yè)。由于樓宇智能化在低碳、節(jié)能方面優(yōu)勢突出，同時為人們的生活帶來更多舒適體驗，因此樓宇智能化的概念深入人心，鳥巢、水立方、上海金茂大廈、世博會、中國館、環(huán)球金融中心等應(yīng)用樓宇智能化的建筑不斷出現(xiàn)。然而我國目前的智能建筑還存在著一定的局限性：

（1）建筑智能化水平逐步提高，但參差不齊，與國外相比仍有差距;

（2）智能化技術(shù)和產(chǎn)品依賴進口，缺少國產(chǎn)化系統(tǒng)集成產(chǎn)品;

（3）自主服務(wù)機器人在智能樓宇系統(tǒng)中的應(yīng)用研究跟不上智能建筑的發(fā)展;

（4）智能建筑設(shè)計沒有可依據(jù)的規(guī)范和標(biāo)準，造成規(guī)劃、設(shè)計和施工隊伍技術(shù)能力不強。

綜上所述，很有必要研發(fā)一種靈活、輕便，可應(yīng)用于各個樓層的服務(wù)型機器人來填補國內(nèi)智能建筑服務(wù)行業(yè)的空白，為今后智能建筑的發(fā)展指明方向。

本產(chǎn)品針對樓宇、倉庫、醫(yī)院、高校等環(huán)境監(jiān)測和自助服務(wù)的缺陷，將單片機控制系統(tǒng)、實時監(jiān)控攝像頭、物聯(lián)網(wǎng)、用電器、傳感器、搬運機構(gòu)等有機結(jié)合，實現(xiàn)樓宇智能檢測服務(wù)機器人的開發(fā)測試，最終實現(xiàn)定時定點自動巡邏與實時監(jiān)控、聯(lián)網(wǎng)防盜預(yù)警、火災(zāi)報警功能，同時搭載傳感器，實現(xiàn)收集環(huán)境檢測數(shù)據(jù)，再把收集數(shù)據(jù)上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)監(jiān)控智能化，安保人員只需坐在保安室監(jiān)控機器人實時傳輸回的樓宇情況即可，如若遇到突發(fā)情況及時處置，可以極大地減少安保工作人員的勞動量。同時，針對居民樓、辦公樓、教學(xué)樓、圖書館等對搬運沉重物品有需求的環(huán)境，智能樓宇服務(wù)監(jiān)測機器人可以協(xié)助用戶實現(xiàn)短距離重物搬運，很大程度上為人們的生活和工作提供便利。

2 作品推廣的可行性

目前市面上銷售的針對樓宇的智能服務(wù)監(jiān)測機器人少之又少，具有類似功能的機器人也僅僅在火車站、機場等人員密集的公共場所執(zhí)行巡邏安保任務(wù)，在居民樓、醫(yī)院、高校等具有很大發(fā)展?jié)摿Φ牡胤讲⑽赐度胧褂谩?/p>

樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人將看似遙不可及的高精度、高品質(zhì)巡邏機器人帶進尋常百姓的生活，為住戶的生活提供便利。綜合單片機通信、無線數(shù)據(jù)傳輸、傳感器、微控制技術(shù)實現(xiàn)機器人自動巡檢、環(huán)境數(shù)據(jù)收集并上傳互聯(lián)網(wǎng)等功能。通過物聯(lián)網(wǎng)平臺實時監(jiān)測機器人工作環(huán)境的視頻信息及相關(guān)數(shù)據(jù)，不僅能夠有效降低安保人員的勞動成本和勞動量，提升樓宇的安全系數(shù)，還能為住戶提供一定的重物運輸服務(wù)，提高安保和服務(wù)系統(tǒng)的效率和業(yè)務(wù)水平，大大提升人類的生活質(zhì)量。

3 作品概況

3.1 作品目的

（1）在樓內(nèi)進行定時定點或者遙控巡邏，為樓宇管理人員提供樓宇環(huán)境的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，工作人員掌控樓內(nèi)環(huán)境;

（2）以服務(wù)樓宇用戶為目標(biāo)，用戶可以通過手機端APP預(yù)約，提供自助搬運服務(wù)，減輕住戶負擔(dān)，提高住戶的生活質(zhì)量;

（3）連接公共場所的安保系統(tǒng)，降低安保人員的勞動強度，減少公共場所的監(jiān)控盲區(qū)，提升樓宇的安全系數(shù);

（4）發(fā)生特殊狀況時發(fā)出警報，爭分奪秒降低損失，挽救生命。

3.2 作品樣機實物

圖1所示為第一代樣機，為了適應(yīng)樓宇中可能出現(xiàn)的狹小工況以及后續(xù)升級的搬運功能，在第一代樣機的基礎(chǔ)上對機器人的硬件進行了升級，并優(yōu)化了小車結(jié)構(gòu)。

說明：目前作品只完成了自動巡邏、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境視頻數(shù)據(jù)實時回傳功能，受團隊時間及單片機能力限制，目前暫時不能實現(xiàn)自動巡線和WiFi手動遙控兩種模式的一鍵切換。同時，通過改良結(jié)構(gòu)，機器人已初步具備搬運重物的條件。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 輪式機器人移動控制設(shè)計

4.1.1 三路尋跡模塊尋跡模式

利用紅外單點避障與超聲波雙路避障相結(jié)合的模式，實現(xiàn)對障礙物的全方位有效躲避與自動巡回功能。為此，在前端中央設(shè)置一組紅外避障傳感器，用于探測輪式機器人前方障礙物，再在機器人前端設(shè)置一個安裝舵機云臺超聲波避障傳感器，分別探測輪式機器人前方左右兩側(cè)障礙物，有效擴大探測范圍，實現(xiàn)了輪式機器人在尋跡過程中的有效避障。

4.1.2 WiFi手動控制模式

將Arduino UNO單片機與WiFi703N模塊連接，結(jié)合機身搭載的攝像頭實時回傳錄像，通過手機APP對機器人進行控制。由于WiFi具有高穿透性和穩(wěn)定性等特點，及時無線遙控范圍可達200 m2。

本系統(tǒng)利用多模塊協(xié)調(diào)配合，使機器人具有較高的自適應(yīng)能力。硬件以需求為基礎(chǔ)，選擇合適的模塊。驅(qū)動模塊包含電源模塊、尋跡模塊、紅外傳感模塊、超聲波傳感模塊、電機驅(qū)動模塊、Arduino模塊、WiFi703N、攝像頭等。

移動模塊系統(tǒng)原理如圖2所示。驅(qū)動模塊主控為Arduino UNO板，外加傳感器擴展板，由兩塊L298N驅(qū)動芯片驅(qū)動四個直流電機為輪式機器人提供動力，尋跡模塊自主巡線，輔助模塊—紅外傳感器和超聲波傳感器實現(xiàn)障礙物監(jiān)測，安裝光敏燈模塊，使機器人在光源不充足區(qū)域的自主尋跡更穩(wěn)定，電壓表模塊可實時監(jiān)測電源電量，通過TL-WR703NWiFi模塊實現(xiàn)視頻上傳，由PC端WiFi控制機器人運動。各模塊組合起來實現(xiàn)了輪式機器人的驅(qū)動、自主尋跡、實時監(jiān)測、避障等功能。

4.2 環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計

移動監(jiān)測機器人的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊由溫濕度傳感器、煙霧報警裝置、人體紅外傳感器組成。由ESP8266串口WiFi模塊上傳環(huán)境數(shù)據(jù)，針對上傳網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷胶鸵?guī)則進行編碼。同時針對物聯(lián)網(wǎng)平臺配置好系統(tǒng)的API后，可以通過因特網(wǎng)使用物聯(lián)網(wǎng)遠程實時查看環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測。環(huán)境數(shù)據(jù)采集原理如圖3所示。

溫濕度傳感器、人體紅外傳感器均為數(shù)字傳感器，數(shù)字信號通過ESP8266WiFi模塊CPIO2端口上傳。需要對ESP8266進行串行端口調(diào)試，使用AT指令進行參數(shù)配置，8266使用AT命令進行參數(shù)配置，命令詳細使用方法可查閱《Espressif AT指令集》，參照《ESP8266新手入門調(diào)試指導(dǎo)（補全）》的內(nèi)容進行調(diào)試。

火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器與Arduino主控板直接相連，輸出口接蜂鳴器，當(dāng)兩個傳感器同時檢測到有火情發(fā)生時，蜂鳴器報警，提醒附近人員以及安保人員采取對應(yīng)措施，提升樓宇安全系數(shù)。

4.3 硬件設(shè)計

4.3.1 Arduino UNO控制板

控制板采用Arduino平臺，它是基于Atmel AVR和ARM微控制開發(fā)的開源軟硬平臺，近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，在各種基于傳感器的系統(tǒng)原型設(shè)計方面得到了廣泛應(yīng)用，其硬件設(shè)計采用CC BY-SA3.0協(xié)議，軟件采用類C++的高級語言。

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，可作為Arduino平臺的參考標(biāo)準模板。UNO的處理器核心為ATmega328，其具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16 MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復(fù)位按鈕。

Arduino是一個擁有眾多用戶的開源平臺，編程簡單，運行穩(wěn)定，具有一般單片機的所有功能。選用Arduino單片機能夠大大縮短設(shè)計、調(diào)試過程及開發(fā)所用時間，降低設(shè)計成本。

4.3.2 電機模塊

輪式機器人采用直流電機驅(qū)動方式，通過控制左右四個直流電機來控制小車轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向，電機模塊如圖4所示。直流電機采用兩片直流電機驅(qū)動芯片L293進行控制。

L298N是一款單片集成的高電壓、高電流、4通道電機驅(qū)動芯片，設(shè)計用于連接標(biāo)準DTL或TTL邏輯電平，驅(qū)動電感負載（如繼電線圈、DC和步進電機）和開關(guān)功率晶體管等。為了簡化為雙橋應(yīng)用，L298N每個通道都配備了一個使能輸入端，其邏輯電路具有獨立的供電輸入，可在更低的電壓下工作。此外，L298N還內(nèi)置有二極管，適用于頻率達5 kHz的開關(guān)應(yīng)用。

由于芯片L298N并未限制對電機轉(zhuǎn)速的控制方式，因此可通過Arduino程序控制調(diào)節(jié)驅(qū)動電機的PWM信號，改變電機輸出功率，從而控制左右電機的轉(zhuǎn)速。

4.3.3 麥克納姆輪（Mecanum Wheel）

麥克納姆輪是瑞典麥克納姆公司的專利。麥克納姆輪的全方位移動方式基于一個有許多位于機輪周邊輪軸的中心輪原理，這些成角度的周邊輪軸把一部分機輪轉(zhuǎn)向力轉(zhuǎn)化到一個機輪法向力上，依靠各自機輪的方向和速度，這些力最終合成在任何要求的方向，形成合力矢量，從而保證該平臺在最終的合力矢量方向上能自由移動，而不改變機輪自身的方向。在其輪緣上斜向分布著許多小滾子，故輪子可以橫向滑移。小滾子的母線很特殊，當(dāng)輪子繞著固定的輪心軸轉(zhuǎn)動時，各個小滾子的包絡(luò)線為圓柱面，所以該輪能夠連續(xù)向前滾動。麥克納姆輪結(jié)構(gòu)緊湊，運動靈活，將4個新型輪子進行組合，可以更靈活、方便地實現(xiàn)全方位移動功能。麥克納姆輪如圖5所示，麥克納姆輪移動方式如圖6所示。

4.3.4 尋跡模塊

TCRT5000傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時，紅外接收管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為高電平，指示二極管一直處于熄滅狀態(tài);被檢測物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時，紅外線被反射回來且強度足夠大，紅外接收管飽和，此時模塊的輸出端為低電平，指示二極管被點亮。

尋跡模式采用三路尋跡，若左邊TCRT5000傳感器檢測黑線存在，則右邊電機啟動左轉(zhuǎn);若右邊TCRT5000傳感器檢測黑線存在，則左邊電機啟動右轉(zhuǎn);若中間TCRT5000傳感器檢測黑線存在，則左右電機直線運動。尋跡模塊如圖7所示。

4.3.5 紅外傳感器模塊

紅外測距模塊采用夏普GP2Y0A21紅外測距傳感器，夏普GP2Y0A21型紅外測距傳感器是基于位置敏感傳感器PSD（Position Sensitive Device，PSD）的微距傳感器，捕捉的是光信號并且有著基于Lucovusky方程的電路設(shè)計，其有效的測量距離為80 cm。紅外測距的優(yōu)點是無盲區(qū)、測量精度高、反應(yīng)速度快，但其缺點是受環(huán)境影響較大、探測距離較近。采用紅外傳感器與超聲波傳感器互補，使機器人具有精確的感測范圍。

4.3.6 超聲波傳感器模塊

超聲波模塊由發(fā)射電路和接收電路組成。其中發(fā)射電路由Em78p153單片機、MAX232及超聲波發(fā)射頭T40等組成，接收電路由 TL074運算放大器及超聲波接收器R40等組成。探測時，超聲波發(fā)射器發(fā)射出長約6 mm，頻率為40 kHz的超聲波信號。此信號被物體反射回來由超聲波接收器接收，接收器實質(zhì)上是一種壓電效應(yīng)的換能器。它接收到信號后產(chǎn)生mV級微弱電壓信號，電壓信號再在核心控制模塊中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。設(shè)超聲波脈沖由傳感器發(fā)出到接收所經(jīng)歷的時間為t，超聲波在空氣中的傳播速度為c，則從傳感器到目標(biāo)物體的距離D可通過D=ct/2求出。

4.3.7 TL-704N WiFi模塊和攝像頭

系統(tǒng)所用WiFi模塊為高通 AR9331芯片，這是一個高度集成的WLAN解決方案。JS9331 基于Atheros AR9331 SOC方案的WiFi模塊，系統(tǒng)頻率達400 MHz，板載64 MB DDR2 RAM，8 MB FLASH，對外引出USB，GPIO，UART，I2S，以太網(wǎng)接口，WiFi天線接口。本模塊體積小、功耗低、發(fā)熱量小，WiFi、網(wǎng)口傳輸性能穩(wěn)定。

運行OpenWrt（Linux）系統(tǒng)，可長期穩(wěn)定運行。模塊外圍電路非常簡單，僅需加上33 V DC 電源，即可讓系統(tǒng)啟動，并可通過WiFi控制。采用2個1×19 2.0 mm鍍金排針接口，可非常穩(wěn)定地固定在底板上。該模塊預(yù)置OpenWrt固件，適配工作室各系列驅(qū)動板，實現(xiàn)視頻傳輸及指令雙向傳輸功能。

符合國際標(biāo)準的802.11 b/g/n協(xié)議采用DSSS，OFDM，BPSK，QPSK，CCK和QAM基帶調(diào)制技術(shù)，能自適應(yīng)路由器等設(shè)備的無線熱點。最大連接速率達150 Mbps，可用于智能家居，IP camera，VOIP，遙控拍攝飛行器、遠程監(jiān)控系統(tǒng)、便攜式3G/4G 路由器、簡單的Web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、FTP服務(wù)器、遠程下載。TL-704N WiFi模塊如圖8所示，攝像頭實物如圖9所示。

4.3.8 溫濕度傳感器

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為該類應(yīng)用中，在苛刻應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。溫濕度傳感器接線，VCC-3.3 V，CH_PD-3.3 V，GND-GND，GPIO2-DHT11 data腳。

4.3.9 煙霧傳感器MQ-2

MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO2）。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。MQ-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其他可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。

4.3.10 火焰?zhèn)鞲衅?/p>

火焰?zhèn)鞲衅髂軌蛱綔y到波長在700～1 000 nm范圍內(nèi)的紅外光，探測角度為60°，其中紅外光波長在880 nm附近時，其靈敏度達到最大。遠紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，通過A/D轉(zhuǎn)換器反映0～255范圍內(nèi)數(shù)值的變化。外界紅外光越強，數(shù)值越小;紅外光越弱，數(shù)值越大。

4.3.11 人體紅外傳感器

人體都有恒定的體溫，一般在37 ℃，所以會發(fā)出特定波長約10 μm的紅外線，被動式紅外探頭依靠探測人體發(fā)射的10 μm紅外線工作。人體發(fā)射的約10 μm的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常選用熱釋電元件，該類元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后會產(chǎn)生報警信號。

熱釋電效應(yīng)：當(dāng)一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。

菲涅爾透鏡：根據(jù)菲涅爾原理制成，菲涅爾透鏡分為折射式和反射式兩種，其作用一是聚焦，將熱釋紅外信號折射（反射）在熱釋電人體紅外傳感器（PIR）上;二是將檢測區(qū)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入檢測區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，之后PIR產(chǎn)生變化電信號，使熱釋電人體紅外傳感器靈敏度大大增加。菲涅爾透鏡如圖10所示。

4.4 控制模式

機器人有兩個模式，即自主尋跡與特殊情況WiFi控制。運行測試項目為自主尋跡、避障、舵機云臺操作、實時監(jiān)控、WiFi控制、溫濕度和人體紅外數(shù)據(jù)上傳物聯(lián)網(wǎng)、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鲌缶?。WiFi模式如圖11所示。自主尋跡模式如圖12所示。

4.5 樓宇環(huán)境情況實時回傳

樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人運行情況以及巡邏期間樓宇內(nèi)的環(huán)境情況通過機器人上搭載的攝像頭以視頻形式展現(xiàn)，從而實現(xiàn)對樓宇進行360°無死角監(jiān)測?；貍髑闆r可以通過電腦端接收，將來還會開發(fā)與樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人配套的APP，使安保人員和管理人員能夠隨時隨地掌握建筑物內(nèi)的情況，便于處理突發(fā)事件。環(huán)境情況實時回傳界面如圖13所示。

4.6 環(huán)境溫濕度監(jiān)測

對于樓宇內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測，溫濕度無法被忽視，特別是對于一些特定倉庫環(huán)境，掌握實時溫濕度數(shù)據(jù)，并采取相應(yīng)措施是管理人員十分重要的責(zé)任之一。傳統(tǒng)執(zhí)行方式是通過倉庫內(nèi)安裝的定點溫濕度計等傳感器，由管理人員讀取特定數(shù)值，進而判斷倉庫內(nèi)的溫濕度情況。我們的樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人可以將監(jiān)測范圍進一步擴大，通過巡邏和實時回傳，使管理人員能夠獲得樓宇內(nèi)每一處的實時溫濕度情況，大大降低管理人員的勞動強度。圖14所示為機器人電腦端控制界面，通過利用現(xiàn)有創(chuàng)客物聯(lián)網(wǎng)平臺連接機器人上的ESP8266WiFi芯片模塊實時傳輸環(huán)境信息。溫濕度監(jiān)測界面如圖15所示。

4.7 外來人員入侵監(jiān)測

對于倉庫、居民樓等特定時間內(nèi)不會有人員進入的建筑，需要安保人員徹夜巡查，極大地增加了安保人員的工作量，同時監(jiān)控設(shè)施往往存在一些監(jiān)控盲區(qū)，而不法分子往往通過抓住這些漏洞實施犯罪活動。因此，通過機器人的紅外傳感器搭配視頻情況實時回傳，安保人員只需在值班室內(nèi)對回傳的視頻畫面和數(shù)據(jù)進行實時比對和監(jiān)控即可，一旦出現(xiàn)異常立刻采取相關(guān)措施，以有效提升建筑的監(jiān)控水平，減少建筑的監(jiān)控盲區(qū)，提升監(jiān)控效率。人員入侵監(jiān)測如圖16所示。

4.8 煙霧火警監(jiān)測與報警

對于樓宇安全來說，火災(zāi)預(yù)防往往排在首位，很多火災(zāi)的發(fā)生通常是由一些不易被發(fā)現(xiàn)的隱患引起的，因此預(yù)防火災(zāi)難度較高。除了做好相關(guān)隱患的排除和配備滅火工具外，對于環(huán)境煙霧的實時監(jiān)測和火災(zāi)第一時間報警也是降低火災(zāi)損失的重要措施之一。樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人可以通過搭載的煙霧傳感器和報警裝置實現(xiàn)對環(huán)境煙霧的實時監(jiān)測，如果出現(xiàn)異常情況，立即通過報警裝置報警，做到第一時間發(fā)現(xiàn)并處理，將火災(zāi)的損失降至最低。

4.9 自助搬運服務(wù)

對于樓宇內(nèi)住戶來說，某些情況下需要借助一些工具實現(xiàn)搬運功能，如圖書館需要搬運圖書，倉庫需要搬運貨物，居民樓業(yè)主需要搬運蔬菜等，辦公樓人員需要頻繁傳遞辦公用品及文件資料，因此針對隨叫隨到的搬運機器人的需求十分旺盛。目前小車已經(jīng)具備實現(xiàn)搬運功能的結(jié)構(gòu)，軟件及搬運前端正在開發(fā)中。

5 智能服務(wù)監(jiān)測類機器人現(xiàn)實優(yōu)勢

隨著機器人行業(yè)的發(fā)展和高層樓宇的大量出現(xiàn)，越來越多的地方對于樓宇服務(wù)機器人的需求開始增大。倉庫、醫(yī)院、高校、小區(qū)住宅、大型辦公樓等都對服務(wù)類的機器人存在迫切需求。同時由于人們對于安全要求的提高，也會對安保類機器人存在大量需求，樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人會大大降低安保和管理人員的勞動強度。

6 智能服務(wù)監(jiān)測類機器人未來發(fā)展趨勢

李克強總理2016年的政府工作報告中首次提到了“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的概念，樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人便是大學(xué)生自主創(chuàng)新的產(chǎn)物，該機器人采用模塊化設(shè)計，順應(yīng)未來發(fā)展潮流。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的崗位將會由智能服務(wù)監(jiān)測類機器人勝任，取代傳統(tǒng)勞動人員，實現(xiàn)全天候、全方位監(jiān)測與服務(wù)，大大提高監(jiān)測范圍與服務(wù)質(zhì)量，是我國服務(wù)業(yè)發(fā)展的有力助推器。

隨著電子元器件的發(fā)展和技術(shù)的進步，機器人的制作成本正在逐漸降低，承擔(dān)監(jiān)測、巡邏的機器人正逐步走向人們的生活。在各種樓宇環(huán)境中投入大量類似的樓宇服務(wù)機器人，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、定點巡邏，通過攝像頭與樓宇互聯(lián)網(wǎng)及時回傳環(huán)境圖像，并對一些突發(fā)情況作出相應(yīng)處理，以有效減少樓宇監(jiān)控盲區(qū)，與樓宇的安保人員形成優(yōu)勢互補，極大地節(jié)省人力。同時，機器人所具備的搬運功能也能夠為樓宇住戶提供一些運輸服務(wù)，大大減少用戶負擔(dān)，對提升小區(qū)居民生活質(zhì)量，提高樓宇安全系數(shù)，以及增加住戶對樓宇的滿意程度有很大貢獻。這款產(chǎn)品的潛在用戶為小區(qū)物業(yè)、醫(yī)院、學(xué)校的安保系統(tǒng)，以及倉庫管理部門等，推廣價值巨大。

7 市場需求分析

隨著高檔小區(qū)的發(fā)展，以及大型公司、高校、物流倉儲的需求，智能監(jiān)測機器人將會占據(jù)很高的市場份額，投入各行各業(yè)的生產(chǎn)生活中，與管理人員協(xié)作，提供更好的管理和服務(wù)。

8 獨特性與創(chuàng)新點

樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人將看似遙不可及的高精度、高品質(zhì)巡邏機器人帶進尋常百姓的生活，為住戶生活提供便利。同時，該作品基于Arduino UNO硬件平臺研發(fā)，擴展性好。

輪式機器人驅(qū)動模塊由紅外傳感器、超聲波測距傳感器、舵機、尋跡模塊TCRT5000、WiFi模塊703N、攝像頭等組成;環(huán)境采集模塊由溫濕度傳感器DHT11、煙霧報警裝置MQ2、火焰?zhèn)鞲衅?、人體紅外感應(yīng)模塊HC-SR501、ESP8266WiFi模塊組成。

軟件方面，Arduino IDE開發(fā)環(huán)境，類似C/C++后端使用貝殼物聯(lián)平臺。兩者均為開源平臺，產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計成本較低，具備較大的開發(fā)升級空間，可以針對不同需求的用戶做出不同的改進，大大拓寬樓宇服務(wù)機器人的推廣范圍。

樓宇衛(wèi)士智能服務(wù)監(jiān)測機器人可以填補智能樓宇目前發(fā)展過程中的空白，提高樓宇的智能性。該作品可以在倉庫、居民樓、醫(yī)院、辦公樓、教學(xué)樓、圖書館等眾多建筑中投入使用。在環(huán)境監(jiān)測過程中，機器人可以通過實現(xiàn)定時定點自動巡邏進行環(huán)境檢測，由高清攝像頭回傳實時監(jiān)控的視頻，并具備聯(lián)網(wǎng)防盜預(yù)警功能。搭載傳感器后可使機器人實時收集環(huán)境檢測數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)智能化，安保人員只需坐在保安室監(jiān)控機器人實時傳輸回的樓宇情況即可。

針對居民樓、辦公樓、教學(xué)樓、圖書館等人流量較大的環(huán)境，智能樓宇服務(wù)監(jiān)測機器人可以幫助用戶搬運一定重物，在很大程度上為人們的生活和工作提供便利。