利用ESP32构建一个气体泄漏检测机器人

“气体泄漏检测机器人”是一款智能且成本低廉的自主移动装置，旨在实时检测危险的气体泄漏(液化石油气和一氧化碳)，同时确保人类远离危险区域。它将传感、导航、实时视频传输以及基于网络的控制系统整合到一个紧凑且可扩展的安全解决方案中。

为什么我们决定这么做呢?

工业、管道以及封闭环境中的气体泄漏可能会危及生命。人工检测会让工作人员面临严重风险。在纳瓦尼蒂 24 小时编程马拉松活动中，我们的目标是构建一个无需人工干预的系统，同时仍能实现快速且可靠的检测。

我们的目标是打造一个这样的解决方案：

•安全(无人员接触)

•经济实惠型(使用常见组件)

•智能(实时警报 + 监控)

•实用型(远程操作 + 实时反馈)

全部硬件连接完成

电机驱动器(L298N)

•IN1 → GPIO 14

•IN2 → GPIO 27

•IN3 → GPIO 26

•IN4 → GPIO 25

•ENA → GPIO 12(脉宽调制)

•ENB → GPIO 33(脉宽调制)

•12 伏 → 电池供电

•GND → 与 ESP32 的公共接地端

超声波传感器(HC-SR04)

前传感器

•TRIG → GPIO 5

•ECHO → GPIO 18

后视传感器

•TRIG → GPIO

•ECHO → GPIO 21

使用分压器对 ECHO 进行处理(5V → 3.3V)

红外传感器

•左 IR → GPIO 34

•右 IR → GPIO 35

MQ-9 气体传感器

•LPG 传感器 → GPIO 32(模拟)

•二氧化碳传感器 → GPIO 36(模拟接口)

MPU6050(陀螺仪)

•SDA → GPIO 23

•SCL → GPIO 2

•VCC → 3.3 伏

•GND → GND

蜂鸣器

•信号 → GPIO 4

•GND → GND

电力系统

•ESP32 → 5V/3.3V 稳压电源

•电机 → 分别供电电池系统

所有模块都有共同的基础。

它是如何运作的?

系统架构

该系统分为两部分：

1. ESP32(主控制器)

•主机无线网络(ESP32_BOT)

•运行网络服务器仪表盘

•处理所有传感器数据

•控制机器人移动

2. ESP32-CAM

•连接至 ESP32 WiFi

•流式视频直播流

工作流程

•ESP32 初始化所有传感器并启动 WiFi 热点服务

•用户通过浏览器连接至 192.168.4.1

仪表板加载的内容有：

•移动控制

•实时燃气用量数据

•视频流

•仪表板加载的内容包括：1. 运动控制装置 2. 实时燃气读数 3. 视频流

机器人有两种运行模式：

•手动模式

用户通过屏幕上的按钮来控制移动操作。

•自动驾驶模式

超声波和红外传感器可探测障碍物

•机器人自动导航

气体检测与安全

•MQ-9 传感器持续监测气体浓度水平

•数值转换为 ppm (百万分率)

•与安全阈值相比

如果气体含量超标：

•电机立即停止运转。

•蜂鸣器启动了

•仪表盘显示有严重警报。

地图上标注的位置

•航迹测绘(推算航迹)

•MPU6050 能够监测旋转情况和方向

•运动路径估计完成

•仪表盘上标注的危险区域

实时视频直播

•ESP32-CAM 传输 MJPEG 视频流

•嵌入在仪表板中

•提供实时的可视化监控

结论

这款气体泄漏检测机器人展示了嵌入式系统和物联网技术如何能够结合使用，以提高危险环境中的安全性。它能够进行实时监测，降低人员风险，并为未来的工业自动化系统提供了可扩展的基础架构。

本文编译自hackster.io